一種風力渦輪的轉子葉片結構及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風力渦輪的轉子葉片，尤其涉及一種風力渦輪的轉子葉片結構分段式風電葉片及其制備方法，屬于風電葉片制造方法。
【背景技術】
[0002]大量化石能源的利用在推動技術發(fā)展的同時也增加地球生態(tài)環(huán)境的負擔，大氣污染威脅著人類的生命和健康，可再生能源逐漸成為優(yōu)先選擇的能源資源，將在各國能源結構中占據(jù)更加重要地位，風能作為一種可再生能源形式，具有開發(fā)成本較低，技術成熟，分布廣泛等優(yōu)點，成為近年來可再生能源發(fā)展的重點方向。為了充分利用風能資源，風力機也逐步走向大型化，其葉片長度也不斷增加，而風資源豐富的地域往往是一些偏遠山區(qū)，人跡罕至的荒漠地帶，交通條件差，運輸長葉片相當困難，而當葉片到達一定的長度后，這也是運輸禁止的范圍。由此可見，風力機大型化受到運輸條件的制約。
[0003]當前，風電葉片普遍采用纖維增強聚合物基復合材料制造，而復合材料葉片生產(chǎn)過程對環(huán)境和工藝有苛刻的要求，很多風電場地處風沙嚴重或濕度、鹽度很高的地方。這種環(huán)境下，風電葉片的生產(chǎn)質(zhì)量難以有效保障，而超長葉片中使用的碳纖維，由于其對生產(chǎn)條件更為敏感，葉片質(zhì)量更是難以控制。在風電場附近建設葉片生產(chǎn)基地也存在地域上的局限性，輻射范圍有限，且會大幅增加葉片的綜合成本。由此可見，當葉片長度到一定限度后，傳統(tǒng)整體葉片在生產(chǎn)、運輸及安裝過程中均存在諸多難以克服的制約因素，因此，采用分段式葉片，在現(xiàn)有工廠生產(chǎn)，分段運輸、現(xiàn)場組裝是解決風電機組大型化的有效方法。
[0004]分段式葉片在吊裝前需要對各部件進行裝配，形成一個氣動外形連續(xù)、結構完整、功能齊全的整體?，F(xiàn)有的分段式葉片多采用T型螺栓來實現(xiàn)葉片結構的連接，這種方式需要對連接截面段復合材料結構進行打孔和定位操作，這對打孔精度和幾何定位要求相當苛刻，定位上，容許的偏差很小，只有這樣才能保障連接件的精確配合，在裝配時，該方式還存在操作空間狹小的問題，對現(xiàn)場操作的工人技術和裝備水平要求都很高。因此，分段式風電葉片本身的結構直接影響著其裝配方法，同時，T型螺栓連接由于連接剛度低，連接效率低，不利于結構的可靠性，因此，有必要對現(xiàn)有的風力機分段式葉片的結構及其制備方法進行改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術的上述缺點和不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種連接效率高、氣動損失小及操作簡單的風力渦輪轉子葉片結構及其制備方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，本發(fā)明為解決其技術問題所采取的技術方案是:
[0007]—種風力渦輪的轉子葉片結構，包括至少一第一葉片節(jié)段和至少一第二葉片節(jié)段，其特征在于，各葉片節(jié)段之間使用若干連接螺栓組依次順序連接成一個葉片整體，各所述葉片節(jié)段均采用復合材料鋪層制造或部分地采用金屬材料制造。
[0008]所述葉片節(jié)段包括蒙皮主體，所述連接螺栓組包括雙頭螺柱、螺母、螺栓套和光套，其中，
[0009]所述螺栓套和光套預埋于、并交替排布在所述蒙皮主體的連接端中，并且同一葉片節(jié)段中的螺栓套和光套的尾端至少基本與該葉片節(jié)段的連接端面平齊;所述蒙皮主體上還開設有若干假體腔，每一所述假體腔對應設置在一所述光套的展向端部;所述第一葉片節(jié)段上的螺栓套與所述第二葉片節(jié)段上的光套同軸布置，所述第一葉片節(jié)段上的光套與所述第二葉片節(jié)段上的螺栓套同軸布置；
[0010]所述雙頭螺柱安裝在相鄰第一、二葉片節(jié)段的螺栓套和光套內(nèi)，所述雙頭螺柱的一端緊固于一葉片節(jié)段的螺栓套內(nèi)，另一端穿過對應另一葉片節(jié)段的光套后與布置在該光套端部處的假體腔中的螺母緊固連接。
[0011]蒙皮主體端面交替排布螺栓套和光套，可以最大限度降低假體腔對結構強度的影響。
[0012]優(yōu)選地，在相鄰的所述螺栓套和光套之間鋪設有長楔形條以保證預埋螺栓套和光套的穩(wěn)固，實現(xiàn)載荷的高效傳遞。
[0013]優(yōu)選地，所述假體腔是由預埋假體在葉片鋪設完成切割取出后形成的一個腔體；所述預埋假體中設有內(nèi)螺紋，在制備葉片節(jié)段時，所述預埋假體設置在光套端部，預埋假體的另一端部鋪設短楔形條，采用定位螺栓與預埋假體中的內(nèi)螺紋配合來固定光套;所述假體腔與光套配套使用，沿葉片展向排布在光套的端部，其主要作用是為螺母留出螺栓預緊和安裝的操作空間。
[0014]優(yōu)選地，所述螺栓套為帶有內(nèi)螺紋的空心圓柱狀金屬套，其螺紋部分與雙頭螺柱一端連接，所述光套為不帶內(nèi)螺紋的空心圓柱狀金屬套，其內(nèi)徑大于雙頭螺柱的外徑，為與雙頭螺柱裝配提供一定的容限。
[0015]優(yōu)選地，各所述葉片節(jié)段的蒙皮主體靠近連接部分其外表面具有一致的氣體動力學外形，從而保證各葉片節(jié)段連接后，風力機葉片整體具有良好的氣體動力學特性。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明為解決其技術問題所采取的技術方案還提供了一種風力渦輪的轉子葉片結構的制備方法，包括以下步驟:
[0017](1)對各葉片節(jié)段單獨制造，首先在葉片模具中鋪設外層玻璃鋼纖維布；
[0018](2)在葉片模具分節(jié)段截面端部固定定位法蘭，采用定位螺栓間隔固定螺栓套；
[0019](3)在光套端部放置預埋假體，采用定位螺栓與預埋假體中的螺紋配合來固定光套，在預埋假體端部鋪設短楔形條；
[0020](4)在光套與螺栓套之間鋪設長楔形條；
[0021 ] (5)在光套、螺栓套、楔形條層上面鋪設內(nèi)層纖維布；
[0022](6)上述部件鋪設完成后，采用真空吸注方法完成葉片節(jié)段殼體結構制造，粘接吸力面和壓力面以及剪切腹板形成完整地葉片節(jié)段結構；
[0023](7)葉片節(jié)段制備完成后將預埋假體切割取出，將相鄰的葉片節(jié)段采用雙頭螺柱連接成整體葉片。
[0024]同現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的風力渦輪的轉子葉片結構及其制備方法具有以下顯著的技術效果:
[0025]1、本發(fā)明的風力渦輪的轉子葉片結構可實現(xiàn)風力機葉片的分段制造、分段運輸以及現(xiàn)場裝配，大大降低了運輸和制造成本；
[0026]2、本發(fā)明的風力渦輪的轉子葉片結構采用雙頭螺柱和螺母連接螺栓套和光套實現(xiàn)葉片段的連接，螺栓套和光套交替排布減小假體對結構強度的影響。
[0027]3、本發(fā)明的風力渦輪的轉子葉片結構采用預埋金屬套的形式，這種連接形式的螺栓具有較低的載荷系數(shù)，有利于螺栓的連接強度和可靠性。
[0028]4、本發(fā)明的風力渦輪的轉子葉片結構采用預埋假體形成螺栓預緊和安裝空間，可以減小其它方式形成安裝空間對葉片復合材料結構層的損傷。
【附圖說明】
[0029]圖1.本發(fā)明的風力渦輪的轉子葉片結構連接整體示意圖；
[0030]圖2.風力渦輪的轉子葉片結構連接端面視圖；
[0031]圖3.風力渦輪的轉子葉片結構連接處展向剖面圖；
[0032]圖4.風力渦輪的轉子葉片結構內(nèi)層鋪設示意圖；<