专利名称：一种分段式风机叶片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电设备部件-风机叶片领域，具体地，涉及一种分段式风机叶片。
背景技术：
风力发电是重要的洁净能源，其开发利用日益受到重视。叶片气动外形的改进和叶片尺寸的增加是提高风机发电功率的重要手段，因此大型叶片的设计和制造是风电技术发展的一个趋势。然而由于风场分布广泛、地处偏远，大型风机叶片的交通运输难度很大、成本极高，在风场附近建造简易厂房制造叶片的解决方案又不易实现，这些制约因素成为大型叶片技术发展的障碍。在这种情况下，大型风机叶片采用分段制造、运输和现场安装成为解决上述问题的有效途径。通过分析现有专利和技术资料发现，分段叶片主要的连接方式分为两种。一种典型的方式为插入式连接。这一方式可引用专利US2011/0091326，即将带有延长体的叶片部插入带有狭槽的叶片部内，然后通过螺栓铆接或粘接的方法将两段叶片部组装成整体。然而这种连接形式造成叶片结构和安装工序相对复杂。另一种典型的方式为螺栓连接。这一方式可以引用专利EP1244873(A1)，即在两段叶片部的叶壳和腹板安装大量接附点，并采用螺栓连接将两段叶片部组装成整体。然而这种结构需要较多的接附点，而且现有的螺栓连接形式的结构稳定性差。因此更为简单有效的分段叶片连接方式成为研究的重点。T型螺栓连接是最常用的一种叶片根部螺栓连接形式，并具有结构强度高、稳定性好、可操作性强等特点。然而尚未见到采用T型螺栓连接形式进行分段叶片连接的技术报道。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、连接稳定性好且安装工序简单的分段式风机叶片，从而使大型风机叶片实现分段制造、运输和现场安装。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种分段式风机叶片，包括至少两段叶片部，所述相邻叶片部的连接区域之间使用多个T型螺栓进行连接。进一步地，所述叶片部的连接区域设置有多个轴向孔及与轴向孔位置对应的环向孔，所述T型螺栓包括双头螺柱、圆柱形螺母、半圆柱垫片及六角螺母；所述圆柱形螺母置于一叶片部的环向孔内，相邻叶片部的环向孔内使用半圆柱垫片及六角螺母的组合形式，所述双头螺柱穿过轴向孔，一头与圆柱形螺母连接，另一头与半圆柱垫片及六角螺母的组合体连接。进一步地，所述半圆柱垫片与六角螺母之间还设置有防松垫片。进一步地，包括两段叶片部，所述圆柱形螺母置于靠近叶尖叶片部的环向孔内，靠近叶根叶片部的环向孔内使用半圆柱垫片、防松垫片及六角螺母的组合形式。[0010]进一步地，所述半圆柱垫片的弦长大于圆柱形螺母的直径。进一步地，所述相邻叶片部的连接区域使用纤维增强层，所述纤维增强层铺层为以叶片部的大梁和芯材为中心面对称层叠铺设增强方向为0/±45°的玻璃纤维织物，且相邻叶片部连接区域远端至近端的纤维增强层厚度平缓递增，最近端的纤维增强层为等厚层。进一步地，所述叶片部连接区域内外两侧手工糊制玻璃钢保护层，且玻璃钢保护层覆盖叶片部上的环向孔，玻璃钢保护层的边缘超过环向孔100mm，环向孔与玻璃钢保护层之间的空隙采用增稠树脂或粘接剂过渡。上述分段式风机叶片的安装方法为相邻叶片部的连接区域之间使用多个T型螺栓进行连接，包括如下步骤(I)将圆柱形螺母置于一叶片部的环向孔内，双头螺柱的一头穿过轴向孔与圆柱 形螺母连接；(2)将两个相邻的叶片部进行定位，并将装有双头螺柱的叶片部推向另一叶片部，保证各个双头螺柱插入另一叶片部的轴向孔；(3)在双头螺柱的另一头上依次插入半圆柱垫片、防松垫片、六角螺母，使用中空式液压扳手旋紧六角螺母，即可将分段式风机叶片连接在一起。完成步骤(3)后，在叶片部连接区域外侧手工糊制三层玻璃钢保护层，玻璃钢保护层应覆盖叶片部上的环向孔，玻璃钢保护层的边缘应超过环向孔100mm;环向孔与玻璃钢保护层之间的空隙可以用增稠树脂或粘接剂过渡；然后经过简单打磨使手糊区域平滑过渡，最后通过辊涂或喷涂的方式在连接区域涂漆。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果I、通过在相邻叶片部的连接区域之间使用多个T型螺栓进行连接，一方面可以克服插入式连接产生的叶片结构和安装工序相对复杂的缺陷，另一方面可以克服现有螺栓连接产生的接附点多、结构稳定性差的缺陷，是一种结构简单、连接稳定性好且安装工序简单的分段式风机叶片，可以实现大型风机叶片分段制造、运输和现场安装的目标，促进大型风机叶片技术的发展。2、通过采用T型螺栓(双头螺柱、圆柱形螺母、半圆柱垫片、防松垫片及六角螺母)，可以实现简单有效的T型螺栓连接形式。3、通过在相邻叶片部的连接区域使用纤维增强层，可以保证连接区域具有足够的强度和刚度，保证T型螺栓连接形式的可靠性。4、通过在叶片部连接区域内外两侧手工糊制玻璃钢保护层，可以保护T型螺栓，防止其腐蚀和破坏；还可以使叶片部连接区域连续光滑，保证气动外形的连续和完整。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图I为分段式风机叶片的整体结构示意图；图2为分段式风机叶片连接区域的纤维铺层图；图3为分段式风机叶片连接区域结构示意图；图4、图5为分段式风机叶片T型螺栓连接形式在不同视角下的结构示意图；[0028]图6为用于分段式风机叶片连接的多个T型螺栓连接形式结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点得到更好的阐述，结合具体实施例和附图，对本实用新型进一步的详细说明。本实用新型的一种分段式风机叶片，包括至少两段叶片部，本实施例以包含两段叶片部的分段式风机叶片为例进行说明。如图I所示，分段式风机叶片包括两段叶片部1、2，叶片部1、2的连接区域3之间使用多个T型螺栓进行连接。分段式风机叶片使用分段式模具进行制造，两段叶片部1、2连接后应保证叶片形状连续光滑，不影响其气动性能。为保证T型螺栓连接形式的可靠性，叶片部连接区域应该具有足够的强度和刚度，如图2所示，可通过在相邻叶片部1、2的连接区域3使用纤维增强层实现，将裁切好的 增强方向为0/±45°的玻璃纤维织物31、32按照设计要求进行叠层铺设，然后进行大梁的安装和芯材铺设，然后以大梁和芯材为中心面对称铺设增强方向为0/±45°的玻璃纤维织物。根据图2所示的铺层方式，相邻叶片部1、2的连接区域3远端至近端的纤维增强层厚度平缓递增，最近端的纤维增强层为等厚层。经过合理的真空灌注工艺即可制造出分段式风机叶片壳体。分段式风机叶片壳体经过抗剪腹板安装、合模、固化、脱模、连接面切割等工艺后即可得到分段式叶片部。如图3所示，叶片部1、2的连接区域设置有多个轴向孔(图中未示出)及与轴向孔位置对应的环向孔4、5，使用打孔机在叶片部1、2连接区域进行T型螺栓的环向孔和轴向孔的加工。要求孔的定位和加工准确，T型螺栓安装时不发生干涉，并保证分段式叶片安装后保持气动外形的连续性和完整性。其中，靠近叶根叶片部I的连接区域的环向孔4直径大于靠近叶尖叶片部2的连接区域的环向孔5直径。如图3、4、5、6所示，T型螺栓包括双头螺柱6、圆柱形螺母7、半圆柱垫片8、防松垫片9及六角螺母10 ;圆柱形螺母7置于靠近叶尖叶片部2的环向孔5内，靠近叶根叶片部I的环向孔4内使用半圆柱垫片8、防松垫片9及六角螺母10的组合形式，双头螺柱6穿过轴向孔，一头与圆柱形螺母7连接，另一头与半圆柱垫片8、防松垫片9及六角螺母10的组合体连接。其中，为保证螺栓连接处具有足够的强度，要求半圆柱垫片8的弦长大于圆柱形螺母7的直径。叶片部连接区域内外两侧手工糊制玻璃钢保护层，且玻璃钢保护层覆盖叶片部上的环向孔，玻璃钢保护层的边缘超过环向孔约100_，环向孔与玻璃钢保护层之间的空隙采用增稠树脂或粘接剂过渡。上述分段式风机叶片的连接安装方法是将相邻叶片部的连接区域之间使用多个T型螺栓进行连接，包括如下步骤(I)叶片出厂前，将圆柱形螺母7置于靠近叶尖叶片部2的环向孔5内，双头螺柱6的一头穿过轴向孔与圆柱形螺母7连接；(2)在风场现场安装时，使用带有水平导轨的叶片定位工装或使用吊装的方法对相邻的叶片部1、2进行定位，并将装有双头螺柱6的叶片部2推向另一叶片部1，保证各个双头螺柱6插入另一叶片部I的轴向孔；[0039](3)在双头螺柱6的另一头上依次插入半圆柱垫片8、防松垫片9及六角螺母10，使用中空式液压扳手旋紧六角螺母10，即可将分段式风机叶片连接在一起。这种连接方法结构简单，现场安装容易，适合分段式风机叶片的连接。完成步骤(3)后，在叶片部1、2连接区域3的壳体外侧对称手工糊制三层玻璃钢保护层，玻璃钢保护层应覆盖叶片部1、2上的环向孔4、5，玻璃钢保护层的边缘应超过环向孔4、5约IOOmm ;环向孔4、5与玻璃钢保护层之间的空隙可以用增稠树脂或粘接剂过渡；然后经过简单打磨使手糊区域平滑过渡，最后通过辊涂或喷涂的方式在连接区域涂漆。玻璃钢保护层可以保护T型螺栓，防止其腐蚀和破坏；还可以使叶片连接区域连续光滑，保证气动外形的连续和完整。最后应说明的是以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进 行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应 包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种分段式风机叶片，包括至少两段叶片部，其特征在于，所述相邻叶片部的连接区域之间使用多个T型螺栓进行连接。
2.根据权利要求I所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述叶片部的连接区域设置有多个轴向孔及与轴向孔位置对应的环向孔，所述T型螺栓包括双头螺柱、圆柱形螺母、半圆柱垫片及六角螺母； 所述圆柱形螺母置于一叶片部的环向孔内，相邻叶片部的环向孔内使用半圆柱垫片及六角螺母的组合形式，所述双头螺柱穿过轴向孔，一头与圆柱形螺母连接，另一头与半圆柱垫片及六角螺母的组合体连接。
3.根据权利要求2所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述半圆柱垫片与六角螺母之间还设置有防松垫片。
4.根据权利要求3所述的分段式风机叶片，其特征在于，包括两段叶片部，所述圆柱形螺母置于靠近叶尖叶片部的环向孔内，靠近叶根叶片部的环向孔内使用半圆柱垫片、防松垫片及六角螺母的组合形式。
5.根据权利要求2所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述半圆柱垫片的弦长大于圆柱形螺母的直径。
6.根据权利要求1-5任一项所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述相邻叶片部的连接区域使用纤维增强层，所述纤维增强层铺层为以叶片部的大梁和芯材为中心面对称层叠铺设增强方向为0/±45°的玻璃纤维织物，且相邻叶片部连接区域远端至近端的纤维增强层厚度平缓递增，最近端的纤维增强层为等厚层。
7.根据权利要求2所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述叶片部连接区域内外两侧手工糊制玻璃钢保护层，且玻璃钢保护层覆盖叶片部上的环向孔，玻璃钢保护层的边缘超过环向孔100mm，环向孔与玻璃钢保护层之间的空隙采用增稠树脂或粘接剂过渡。
专利摘要本实用新型公开了一种分段式风机叶片，包括至少两段叶片部，相邻叶片部的连接区域之间使用多个T型螺栓进行连接，连接安装方法为先将T型螺栓的圆柱形螺母置于一叶片部的环向孔内，双头螺柱的一头穿过轴向孔与圆柱形螺母连接；再将两个相邻的叶片部进行定位，并将装有双头螺柱的叶片部推向另一叶片部，保证各个双头螺柱插入另一叶片部的轴向孔；然后在双头螺柱的另一头上依次插入半圆柱垫片、防松垫片及六角螺母，使用中空式液压扳手旋紧六角螺母，即可将分段式风机叶片连接在一起。本实用新型的分段式风机叶片结构简单、连接稳定性好且安装工序简单，可以实现大型风机叶片分段制造、运输和现场安装的目标，促进大型风机叶片技术的发展。
文档编号F03D11/00GK202596993SQ20122003815
公开日2012年12月12日 申请日期2012年2月7日 优先权日2012年2月7日
发明者白宏伟, 代海涛, 秦明, 张林中, 刘伟超, 闫文娟, 赵静 申请人:国电联合动力技术有限公司