风力机分段叶片及其组装方法、制备方法 |
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| 申请号 | CN202210715649.6 | 申请日 | 2022-06-22 | 公开(公告)号 | CN115839301B | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 中材科技风电叶片股份有限公司; | 发明人 | 赵立岩; 李占营; 鲁晓锋; 王向东; 李国勇; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 风 机 叶片 制造技术领域，具体公开了 风 力 机分段叶片及其组装方法、制备方法，其中分段叶片包括：至少第一叶片和第二叶片；至少一连接组件，均包括第一连接件和第二连接件，第一连接件具有插入腔，第二连接件具有插入部，插入部适于插入到插入腔内，且对应粘接； 腹板 ，其内壁面与对应连接件的两侧外壁面粘接，外壁面粘接在主梁上；粘接件，其适于填充在第一连接件和第二连接件之间的间隙内。通过连接组的插入部与插入腔内的内壁面粘接，将腹板粘接在第一连接件和第二连接件的两侧面上，然后在间隙处适于填充粘结件，再将腹板的外壁面与主梁粘接连接，将第一叶片和第二叶片连接，有效避免 雷击 风险，易于制造与组装。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种风力机分段叶片，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 风力机分段叶片及其组装方法、制备方法技术领域背景技术[0002] 当风机叶片的长度超过50m，叶片的运输成本就非常突出，很多交通不便的偏远地方，大型叶片运输成本更加高昂，有些地区甚至无法送达。 [0003] 为了解决大型风力机长叶片的制造和运输难题，分段式叶片应运而生，大型风力机采用分段式叶片，可以充分利用现有的设备技术条件生产更长的叶片，降低了叶片生产对工艺、设备和工装的要求。叶片分段后长度变为原来的一半或者更短，运输难度和成本显著降低，采用多段式叶片还可以降低现场吊装的难度。由此可见，在长叶片上采用分段连接技术对推进风能的高效利用、提高其经济效益具有重要意义。 [0004] 现有技术中，针对分段叶片设计开发多种连接方式，其中T型螺栓连接和管式连接构造具有较优的综合性能，由于拆分和现场施工的影响，预埋螺栓套双法兰的连接形式因增重过多而不具有成本优势，因此，T型螺栓、管式连接以及预埋螺栓套双头螺柱连接构造具有较好的应用前景，而在这三种设计方式中，均存在大量机械连接设计，会造成叶片重量分布不均衡，同时由于金属件的引入，叶片雷击风险也大大增加。 发明内容[0005] 因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的风机叶片中，针对分段叶片设计开发多种连接方式，其中T型螺栓连接和管式连接构造具有较优的综合性能，由于拆分和现场施工的影响，预埋螺栓套双法兰的连接形式因增重过多而不具有成本优势，因此，T型螺栓、管式连接以及预埋螺栓套双头螺柱连接构造具有较好的应用前景。而在这三种设计方式中，均存在大量机械连接设计，会造成叶片重量分布不均衡，同时由于金属件的引入，叶片雷击风险也大大增加的缺陷，从而提供一种风力机分段叶片及其组装方法、制备方法。 [0006] 一种风力机分段叶片，包括：至少第一叶片和第二叶片；至少一连接组件，位于所述第一叶片和所述第二叶片的对接连接处，且通过所述连接组件连接所述第一叶片和所述第二叶片，每一所述连接组件均包括插接的第一连接件和第二连接件，所述第一连接件具有插入腔，所述第二连接件具有插入部，所述插入部适于插入到插入腔内，且所述插入部与所述插入腔的内壁面粘接； [0007] 腹板，所述腹板与所述第一连接件和所述第二连接件一一对应设置，其中，所述腹板的内壁面与对应连接件的两侧外壁面粘接，且其外壁面粘接在主梁上； [0008] 粘接件，其适于填充在第一连接件和第二连接件之间的间隙内，以将所述第一连接件和第二连接件粘接。 [0009] 可选地，上述风力机分段叶片中，所述插入腔的纵向剖面呈多边形结构，所述插入部与所述插入腔的纵向剖面适配。 [0010] 可选地，上述风力机分段叶片中，所有的所述腹板包括主体和两端部，任一所述端部与所述主体呈倾斜角度设置。 [0011] 可选地，上述风力机分段叶片中，位于同一连接件上的两个所述腹板的主体形成适于粘接对应连接件的第一安装空间和第二安装空间，所述第一连接件的一端适于伸出所述第一安装空间，所述第二连接件的一端适于伸出所述第二安装空间。 [0012] 可选地，上述风力机分段叶片中，所述插入部为复合结构，其包括插入本体和包裹在所述插入本体上的复合层，以形成复合结构的所述插入部。 [0014] 可选地，上述风力机分段叶片中，还包括蒙皮，至少在所述第一叶片和所述第二叶片的对接处粘接所述蒙皮。 [0015] 一种风力机分段叶片的组装方法，包括如下步骤： [0016] S1：在第一连接件和第二连接件的两侧面均分别粘接腹板，将第二连接件的插入部朝向第一连接件的插入腔滑动。使得插入部插入到插入腔内； [0019] 一种连接组件的制备方法，其包括如下步骤： [0021] S2：利用上部模具真空灌注成型； [0022] S3：将上部模具和下部模具的对接处粘接后呈一体加热固化，再脱模成型连接组件。 [0023] 本发明技术方案，具有如下优点： [0024] 1.本发明提供的一种风力机分段叶片，包括：至少第一叶片和第二叶片；至少一连接组件，位于所述第一叶片和所述第二叶片的对接连接处，且通过所述连接组件连接所述第一叶片和所述第二叶片，每一所述连接组件均包括插接的第一连接件和第二连接件，所述第一连接件具有插入腔，所述第二连接件具有插入部，所述插入部适于插入到插入腔内，且所述插入部与所述插入腔的内壁面粘接；腹板，所述腹板与所述第一连接件和所述第二连接件一一对应设置，其中，所述腹板的内壁面与对应连接件的两侧外壁面粘接，且其外壁面粘接在主梁上； [0025] 粘接件，其适于填充在第一连接件和第二连接件之间的间隙内，以将所述第一连接件和第二连接件粘接。 [0026] 此结构的风力机分段叶片中，通过连接组件将第一叶片和第二叶片进行连接，且插入部与插入腔内的内壁面粘接，同时将腹板粘接在第一连接件和第二连接件的两侧面上，然后在第一连接件和第二连接件之间的间隙处适于填充粘结件，再将腹板的外壁面与主梁粘接连接，以完成第一叶片和第二叶片的连接，利用该连接组件和粘接件能够将第一叶片和第二叶片进行连接，粘接的方式能够有效的避免雷击的风险，且整体重量较低，实现了风机叶片的分段式的设计和制造，易于制造与组装，克服了现有技术的风机叶片中，在采用T型螺栓、管式连接以及预埋螺栓套双头螺柱连接构造中均存在大量机械连接设计，会造成叶片重量分布不均衡，同时由于金属件的引入，叶片雷击风险也大大增加的缺陷。附图说明 [0027] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0028] 图1为本发明的第一种实施方式中提供的第一连接件与腹板的连接后组成第一叶片模块的结构示意图； [0029] 图2为本发明的第一种实施方式中提供的第二连接件与腹板的连接后组成第二叶片模块的结构示意图； [0030] 图3为第二连接件与上部动模和下部定模的位置结构示意图； [0031] 图4为腹板与第一连接件连接后的纵向剖面结构示意图； [0032] 图5为上部模具和下部模具的连接结构示意图； [0033] 图6为采用一体灌注成型的上部动模和下部动模的结构示意图； [0034] 附图标记说明： [0035] 1、第一连接件；101、插入腔； [0036] 2、第二连接件；201、插入部； [0037] 3、腹板；301、主体；302、端部； [0038] 4、第一安装空间；5、第二安装空间； [0039] 6、上部动模；7、下部定模；8、上部模具；9、下部模具。 具体实施方式[0040] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0041] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0042] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0043] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。 [0044] 实施例1 [0045] 本实施例记载了一种风力机分段叶片，参见图1‑图4，该分段叶片包括至少第一叶片和第二叶片、至少一连接组件以及腹板3和粘接件，其中该连接组件适于安装在第一叶片和第二叶片的对接连接处，且通过该连接组件连接第一叶片和第二叶片，每一个连接组件均包括插接的第一连接件1和第二连接件2，具体的，该第一连接件1具有插入腔101，该第二连接件2具有插入部201，将该插入部201适于插入到插入腔101内，且将该插入部201与插入腔101的内壁面粘接，该腹板3与第一连接件1和第二连接件2一一对应设置，其中，将腹板3的内壁面与对应连接件的两侧外壁面粘接，且其外壁面粘接在主梁上，该粘接件适于填充在第一连接件1和第二连接件2之间的间隙内，以将所述第一连接件1和第二连接件2粘接。 [0046] 本实施例中的风力机分段叶片，通过连接组件将第一叶片和第二叶片进行连接，且插入部201与插入腔101内的内壁面粘接，同时将腹板3粘接在第一连接件1和第二连接件2的两侧面上，然后在第一连接件1和第二连接件2之间的间隙处填充适量的粘结件，再将腹板3的外壁面与主梁粘接连接，以完成第一叶片和第二叶片的连接，利用该连接组件和粘接件能够将第一叶片和第二叶片进行连接，粘接的方式能够有效的避免雷击的风险，且整体重量较低，实现了风机叶片的分段式的设计和制造，易于制造与组装。 [0047] 具体的，上述粘接件可以为结构树脂胶或者结构胶，将结构树脂胶或者结构胶直接填充在第一连接件1和第二连接件2之间的连接间隙内。 [0048] 本实施例中，可以将插入腔101的纵向剖面呈多边形结构，同时插入部201与插入腔101的纵向剖面适配，在插入部201插入到插入腔101内后，形状适配的插入部201和插入腔101能够保证在连接完成后，两者之间的连接稳定性更高，防止二者之间发生相对旋转导致连接不稳定的情况发生。 [0049] 本实施例中的风力机分段叶片中，所有的腹板3包括主体301和两端部302，任一个端部302与主体301呈倾斜角度设置，具体的，该倾斜角度可以设置为大于90°，在具体粘接时，可以将腹板3的主体301的内壁面与对应的额连接件连接，两端部302的外壁面与对应的主梁进行连接。 [0050] 本实施例中，位于同一连接件上的两个腹板3的主体301形成适于粘接对应连接件的第一安装空间4和第二安装空间5，其中第一连接件1的一端插入腔101适于伸出第一安装空间4，第二连接件2的一端的插入部201适于伸出第二安装空间5。 [0051] 为了增加插入部201的结构强度，可以将插入部201为复合结构，该复合结构的插入部201包括插入本体和包裹在该插入本体上的复合层，以形成复合结构的插入部201，在具体应用时，可以将复合层设置为纤维布，其与插入本体粘接。 [0052] 本实施例中的风力机分段叶片中，还包括蒙皮，至少在第一叶片和第二叶片的对接处粘接一段蒙皮。 [0054] 本实施例中的插入腔101可以设置为四边形。 [0055] 实施例2： [0056] 本实施例记载了一种风力机分段叶片的组装方法，参见图1‑图3，包括如下步骤： [0057] S1：在第一连接件1和第二连接件2的两侧面均分别粘接腹板3，将第二连接件2的插入部201朝向第一连接件1的插入腔101滑动。使得插入部201插入到插入腔101内； [0058] S2：密封连接间隙，使用真空灌注方法导入结构树脂，或使用打孔注胶方式注入结构胶； [0059] S3：将蒙皮中段粘接位置涂抹粘接胶，对准接口处边缘放下，放入加压锁紧工装，挤出粘接胶，组装出如实施例1中所述的风力机分段叶片。 [0060] 本实施例中的组装方法操作简单，在具体安装时，先将第一叶片和第一连接件1以及腹板3进行粘接，第二叶片和第二连接件2进行连接，使二者之间分别呈第一叶片模块和第二叶片模块，然后再分别放置在安装工装上，检查第一叶片模块和第二叶片模块，确认满足技术安装要求。 [0061] 然后将第二叶片模块的插入部201向第一叶片的插入腔101的方向滑动，使插入部201能够插入到插入腔101内，拧紧安装支架上的连接螺栓，然后密封连接间隙，使用真空灌注方法导入结构树脂，或使用打孔注胶方式注入结构胶，采用模块化叶片安装，组装方便。 [0062] 最后，再将蒙皮的中段粘接位置涂抹粘接胶，对准第一叶片和第二叶片的接口处边缘放下，放入加压锁紧工装，挤出粘接胶，并确保型面合格。使用硅胶密封连接缝，固化后，拆除对应安装工装，完成第一叶片和第二叶片的连接。 [0063] 在具体应用时，第一叶片和第二叶片有迎风面和背风面，需要在迎风面和背风面上均对应通过连接组件和腹板3进行安装。 [0064] 具体的，可以将第一连接件1和第二连接件2分别粘接腹板3，在粘接过程中，将带有插入腔101的第一连接件1分别粘接于终点腹板3内侧，粘接过程使用工装进行空间位置度和粘接胶层厚度保证，同理，将带有插入部201的第二连接件2粘接于腹板3起点侧。 [0065] 在将第一连接件1和第二连接件2分别粘接腹板3后，在对应将腹板3粘接在第一叶片和第二叶片的粘接位置，检查合格后，涂抹粘接胶，进行合模粘接，以此完成第一叶片模块和第二叶片模块的制得，再将第一叶片模块和第二叶片模块对应插入，完成分段叶片的组装。 [0066] 实施例3： [0067] 本实施例记载了一种连接组件的制备方法，参见图5，其包括如下步骤： [0068] S1：在下部模具上依次铺放复合结构材料、灌注辅材，采用真空灌注工艺，导入树脂，加热固化； [0069] S2：利用上部模具真空灌注成型； [0070] S3：将上部模具和下部模具的对接处粘接后呈一体加热固化，再脱模成型连接组件。 [0071] 具体的，复合结构为纤维、芯材，灌注辅材包括脱模布、多孔膜和导流网，采用真空灌注工艺，在下部模具上导入树脂，开启模具加热系统按照固化制度固化后，备用。 [0072] 参见图5，利用上部模具8分别制造出U型的上部件，采用真空灌注成型，在下部模具9粘接区或上部模具8粘接脚部位涂抹粘接胶，将上下模具粘接成为一体，锁紧模具，检查间隙，然后进行加热固化后，脱出第一连接件1，对第一连接件1上相对第二连接件2的对接口处以及飞边位置进行机加工修型，检查型面和轮廓，确认满足设计公差要求，制得第一连接件1。 [0073] 同理，利用上部模具8制造出实心的第二连接件2，然后将下部模具9盖在上部模具8上，进行加热固化后脱模得到第二连接件2。 [0074] 当然，本实施例中的第一连接件1和第二连接件2也可以采用一体灌注成型，参见图3和图6，制备第二连接件2，在下部定模上铺放对应的结构材料及灌注材料，放入插入本体，再围绕插入本体铺放相应的复合材料，例如纤维布，然后放入上部动模6，将下部定模7和上部动模6锁紧固定，密封真空并检查，导入树脂并加热固化后，移走上部动模6，抽出插入本体并脱出实心的第二连接件2，对接口处和飞边进行机加工修型，检查型面和轮廓，确认满足设计公差要求。 [0075] 采用同样的步骤制作成型第一连接件1，与制备第二连接件2不同的是，需要再多一个中心动模制备第一连接件1，用于成型第一连接件1的插入腔101。 [0076] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。 |
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