專利名稱：風力發(fā)電機組分段式風輪葉片及其裝配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種風輪葉片及其裝配方法，尤其是指一種用于特大型風力發(fā)電機組
中的分段式風輪葉片及其裝配方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著人們環(huán)保意識的增強，風能的應(yīng)用愈來愈廣泛，風力發(fā)電機組實現(xiàn)了風 能與電能之間的轉(zhuǎn)換。風輪葉片是風力發(fā)電機組的核心部件，風輪葉片的掃風面積直接決 定風力發(fā)電機組的輸出電量。隨著風力發(fā)電機組單機容量不斷增大，風輪葉片的長度也在 不斷增大，然而這種長的風輪葉片在生產(chǎn)、運輸及吊裝等過程中非常不便。因此可采用分段 制造方式生產(chǎn)風輪葉片，以減小葉片的成型模具及葉片生產(chǎn)車間，同時可以改進葉片成型 過程中制備工藝，并使風輪葉片到風電場地之間的運輸更為方便。分段式的風輪葉片在使 用過程中需要裝配成完整的葉片，現(xiàn)有技術(shù)對分段式風輪葉片的連接過程中，在葉片連接 處加工出狹槽，通過在狹槽內(nèi)加入填充物進行粘結(jié)，并以單獨緊固件連接，以及在內(nèi)外表面 疊加加固結(jié)構(gòu)將分段式葉片連接在一起，但是現(xiàn)有的連接技術(shù)針對風輪葉片在實際工作中 所承受的載荷情況、現(xiàn)場安裝的便利性等方面考慮較少，同時，緊固件與疊加結(jié)構(gòu)應(yīng)用于實 際工程中時會導(dǎo)致葉片連接處強度不足及氣動損失大等問題，并且存在實際裝配操作復(fù)雜 及費用、風險高的缺點，然而分段式風輪葉片本身的結(jié)構(gòu)直接影響著其裝配方法，因此有必 要對現(xiàn)有分段式風輪葉片的結(jié)構(gòu)及其裝配方法做出改進。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種連接穩(wěn)固、氣動損失小及操作簡單的 風力發(fā)電機組分段式風輪葉片及其裝配方法。 為達到上述目的，本發(fā)明提供一種風力發(fā)電機組分段式風輪葉片，其包括有葉根 段及至少一個徑向葉片，葉根段靠近輪轂一側(cè)，葉根段與各徑向葉片內(nèi)均埋設(shè)有主梁，葉根 段與各徑向葉片通過各主梁之間的依次銜接而首尾連接。 葉根段內(nèi)的主梁遠離輪轂的一端為該主梁的連接段，該連接段為中空形態(tài)，連接
段的內(nèi)壁沿風輪葉片展向形成有內(nèi)槽；徑向葉片內(nèi)的主梁靠近輪轂的一端為前置連接段，
該前置連接段露出徑向葉片的端面，前置連接段的外周緣沿風輪葉片展向形成有外齒；徑
向葉片內(nèi)的主梁遠離輪轂的一端為后置連接段，該后置連接段的端面與徑向葉片的端面平
齊，后置連接段為中空形態(tài)，后置連接段的內(nèi)壁沿風輪葉片展向形成有內(nèi)槽；徑向葉片內(nèi)主
梁的前置連接段插入相鄰的徑向連接段內(nèi)主梁的后置連接段，前置連接段的外齒與后置連
接段的內(nèi)槽相互咬合，葉根段內(nèi)主梁的連接段內(nèi)插入相鄰于葉根段的徑向葉片內(nèi)主梁的前
置連接段，該前置連接段的外齒與葉根段內(nèi)主梁的連接段的內(nèi)槽相互咬合。 徑向葉片內(nèi)主梁的后置連接段的橫截面與相鄰徑向葉片內(nèi)主梁的前置連接段的
橫截面形狀相同，葉根段內(nèi)主梁的連接段的橫截面與相鄰于葉根段的徑向葉片內(nèi)主梁前置
連接段的橫截面形狀相同，前置連接段的橫截面為"C"形、"D"形或"0"形，后置連接段的橫截面為"C"形、"D"形或"0"形，葉根段內(nèi)主梁的連接段的橫截面為"C"形、"D"形或"0"形。 徑向葉片內(nèi)主梁的后置連接段的內(nèi)槽與相鄰徑向葉片內(nèi)主梁前置連接段的外齒 形狀相同，后置連接段的內(nèi)槽為漸開線形槽、三角形槽、矩形槽或梯形槽，前置連接段的外 齒為漸開線形齒、三角形齒、矩形齒或梯形齒，葉根段內(nèi)主梁的連接段的內(nèi)槽與相鄰于葉根 段的徑向葉片內(nèi)主梁前置連接段的外齒形狀相同，葉根段內(nèi)主梁的連接段的內(nèi)槽為漸開線 形槽、三角形槽、矩形槽或梯形槽。 各徑向葉片的前置連接段處埋設(shè)有法蘭盤，該法蘭盤與徑向葉片的主梁固結(jié)在一 起，葉根段內(nèi)主梁的連接段的端面與各徑向葉片內(nèi)主梁的后置連接段的端面處均埋設(shè)有多 數(shù)個螺栓，法蘭盤與所對接的螺栓通過螺母緊固結(jié)合。 葉根段內(nèi)主梁的連接段的端面與各徑向葉片內(nèi)主梁的后置連接段的端面處設(shè)置 有起導(dǎo)向作用的金屬盤，法蘭盤貼合金屬盤通過螺栓與設(shè)有金屬盤的主梁緊固在一起。
金屬盤具有厚度，金屬盤設(shè)有內(nèi)齒，金屬盤的內(nèi)齒數(shù)量少于設(shè)有該金屬盤的主梁 端面的內(nèi)槽數(shù)量，且金屬盤的內(nèi)齒與設(shè)有該金屬盤的主梁端面的相鄰兩內(nèi)槽之間的凸部對 齊。 葉根段及各徑向葉片之間的連接處設(shè)置有外蒙皮。
主梁采用以碳纖維增強體與樹脂為基體的復(fù)合材料制成。 本發(fā)明還提供一種風力發(fā)電機組分段式風輪葉片的裝配方法，該裝配方法包括有 如下步驟 (1)對葉根段及各徑向葉片內(nèi)主梁的外齒與內(nèi)槽的表面進行粗糙度處理； (2)葉根段內(nèi)主梁的連接段內(nèi)插入相鄰徑向葉片內(nèi)主梁的前置連接段，使葉根段
內(nèi)連接段的內(nèi)槽與該相鄰徑向葉片的前置連接段的外齒相互咬合，并將徑向葉片內(nèi)主梁的
前置連接段插接在相鄰徑向葉片內(nèi)主梁的后置連接段內(nèi)，使該前置連接段的外齒與該后置
連接段的內(nèi)槽相互咬合； (3)對所述葉根段及所述各徑向葉片內(nèi)主梁的外齒與內(nèi)槽的裝配面之間進行粘
合，該粘合方式為手糊成型、干法成型和/或真空注塑成型； (4)將法蘭盤與所對接的螺栓通過螺母緊固結(jié)合； (5)對葉根段及各徑向葉片之間連接處的縫隙用外蒙皮進行包合。 借由本發(fā)明的風力發(fā)電機組分段式風輪葉片極其裝配方法，可以達到連接強度
大，氣動損失小的效果，同時本發(fā)明的分段式風輪葉片結(jié)構(gòu)簡單，組裝操作方便。


圖1為本發(fā)明風力發(fā)電機組分段式風輪葉片分解示意圖； 圖2為本發(fā)明中的葉根段或徑向葉片的截面示意圖； 圖3為本發(fā)明中的主梁連接部分示意圖； 圖4為本發(fā)明中的連接段與前置連接段或者后置連接段與前置連接段插接狀態(tài) 示意圖； 圖5為本發(fā)明風力發(fā)電機組分段式風輪葉片組裝后的示意圖； 圖6為本發(fā)明風力發(fā)電機組分段式風輪葉片組裝后的連接狀態(tài)示意 圖7A為本發(fā)明中的連接段或后置連接段與前置連接段的截面示意圖之一 ；
圖7B為本發(fā)明中的連接段或后置連接段與前置連接段的截面示意圖之二 ；
圖7C為本發(fā)明中的連接段或后置連接段與前置連接段的截面示意圖之三。
具體實施例方式
為便于理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及達到的效果，現(xiàn)配合附圖并列舉較佳實施例詳細說明 如下。 本發(fā)明中的風輪葉片為多段式風輪葉片，如圖1所示，該風輪葉片包括有葉根段1 及至少一個徑向葉片2，葉根段1與各徑向葉片2內(nèi)均埋設(shè)有主梁3，通過各主梁3之間的 依次銜接，將葉根段1與各徑向葉片2首尾連接組成完整的風輪葉片。 如圖3所示，本發(fā)明的風輪葉片中的葉根段1靠近輪轂一側(cè)，葉根段1與其內(nèi)部的 主梁3在制造時固結(jié)在一起，遠離輪轂一側(cè)的葉根段1的端面與主梁3的端面平齊，葉根段 1內(nèi)主梁3遠離輪轂的一端為主梁的連接段30，且該主梁3的連接段30為中空形態(tài)，該連 接段30的橫截面可為"C"形、"D"形或"0"形(如圖2所示的"D"形)，本發(fā)明中連接段30 的橫截面以"0"形為例。連接段30的內(nèi)壁沿風輪葉片展向形成有內(nèi)槽300，該內(nèi)槽300為 漸開線形槽、三角形槽、矩形槽或梯形槽(如圖7A至圖7C所示)。 本發(fā)明中的各徑向葉片2與其內(nèi)部埋設(shè)的主梁3在制造時固結(jié)在一起，如圖3與 圖4所示，徑向葉片2內(nèi)的主梁3靠近輪轂的一端為前置連接段31，該前置連接段31露出 徑向葉片2的端面，徑向葉片2內(nèi)主梁3的前置連接段31的橫截面為"C"形、"D"形或"0" 形(圖中以"0"形為例)，該前置連接段31的外周緣沿風輪葉片展向形成有外齒310，該外 齒310為漸開線形齒、三角形齒、矩形齒或梯形齒(如圖7A至圖7C所示)。徑向葉片內(nèi)2 的主梁3遠離輪轂的一端為后置連接段32，該后置連接段32的端面與徑向葉片2的端面平 齊，且該后置連接段32為中空形態(tài)，其橫截面與相鄰徑向葉片2內(nèi)主梁3的前置連接段31 的橫截面形狀相同，該后置連接段32的橫截面也為"C"形、"D"形或"0"形(圖中以"0" 形為例)，該后置連接段32的內(nèi)壁沿風輪葉片展向形成有與相鄰徑向葉片2內(nèi)主梁3的前 置連接段31外周緣的外齒310形狀相同的內(nèi)槽320，該內(nèi)槽320為漸開線形槽、三角形槽、 矩形槽或梯形槽(如圖7A至圖7C所示)。相鄰于葉根段1的徑向葉片2的前置連接段31 的橫截面與葉根段l內(nèi)連接段30的橫截面形狀相同，且該徑向葉片2前置連接段31的外 齒310與葉根段1內(nèi)連接段30的內(nèi)槽300形狀相同。如圖5與圖6所示，徑向葉片2內(nèi)主 梁3的前置連接段31插接在相鄰徑向葉片2內(nèi)主梁3的后置連接段32內(nèi)，使前置連接段 31的外齒310與后置連接段32的內(nèi)槽320相互咬合，葉根段1內(nèi)主梁3的連接段30內(nèi)插 入相鄰徑向葉片2內(nèi)主梁3的前置連接段31，使葉根段1內(nèi)連接段30的內(nèi)槽300與相鄰徑 向葉片2的前置連接段31的外齒310相互咬合。 葉根段1與各徑向葉片2通過各主梁3上的外齒與內(nèi)槽插接在一起組成完整的風 輪葉片，并對內(nèi)槽和外齒的裝配面進行粘合，以增加葉根段1與各徑向葉片2之間的連接強 度，該粘合方式為手糊成型、干法成型和/或真空注塑成型。在對分段式風輪葉片進行組裝 之前，可以首先對主梁3的內(nèi)槽及外齒表面進行粗糙度處理，如研磨、噴砂等引入毫米級表 面粗糙度，還可以在內(nèi)槽及外齒表面上加工出厘米級表面粗糙度的矩形、三角形等凹凸齒 槽，隨著粗糙度的增加，主梁3的內(nèi)槽及外齒的表面積增大，因此主梁3的內(nèi)槽與外齒表面與粘結(jié)劑之間的粘結(jié)面積也增大，粘結(jié)強度也相應(yīng)增加。由于風輪葉片在運行中存在離心 力，為了進一步增加葉根段1及各徑向葉片2之間的連接強度，在各徑向葉片2的前置連接 段31靠近徑向葉片2處埋設(shè)有法蘭盤33(如圖3所示)，該法蘭盤33與徑向葉片2的主 梁3固結(jié)在一起，法蘭盤33的邊緣形成有通孔，葉根段1內(nèi)主梁3的連接段30的端面與各 徑向葉片2內(nèi)主梁3的后置連接段32的端面處均埋設(shè)有多數(shù)個螺栓321 (如圖3與圖4所 示)，葉根段1與各徑向葉片2插接后，進行主梁3的內(nèi)槽與外齒表面的粘結(jié)，之后將法蘭盤 33與所對接的螺栓321通過螺母緊固結(jié)合，法蘭盤33在裝配時兼具有定位作用。設(shè)有螺栓 321的各主梁3的端面還設(shè)置有起導(dǎo)向作用的金屬盤(圖中未示出)，金屬盤具有一定的厚 度，金屬盤設(shè)有若干個內(nèi)齒，金屬盤的內(nèi)齒數(shù)量少于設(shè)有該金屬盤的主梁3端面的內(nèi)槽數(shù) 量，且金屬盤的內(nèi)齒與設(shè)有該金屬盤的主梁3端面的相鄰兩內(nèi)槽之間的凸部對齊，使徑向 葉片2的前置連接段31的相鄰兩外齒310之間的凹部與金屬盤的內(nèi)齒嵌合，徑向葉片2的 前置連接段31便很容易的插接在相鄰徑向葉片2的后置連接段32內(nèi)或葉根段1的連接段 30內(nèi)。風輪葉片組裝后，法蘭盤33貼合金屬盤通過螺栓321與設(shè)有金屬盤的主梁3緊固在 一起。風輪葉片組裝完成后，由于葉根段1與各徑向葉片2之間連接處有縫隙，通過外蒙皮 12(如圖6所示)對該縫隙進行包合，可以減小風輪葉片的氣動損失，并進一步加強連接強 度。 因此，本發(fā)明的分段式風輪葉片的裝配步驟如下所述 (1)對葉根段及各徑向葉片內(nèi)主梁的外齒與內(nèi)槽的表面進行粗糙度處理； (2)葉根段內(nèi)主梁的連接段內(nèi)插入相鄰徑向葉片內(nèi)主梁的前置連接段，使葉根段
內(nèi)連接段的內(nèi)槽與該相鄰徑向葉片的前置連接段的外齒相互咬合，并將徑向葉片內(nèi)主梁的
前置連接段插接在相鄰徑向葉片內(nèi)主梁的后置連接段內(nèi)，使該前置連接段的外齒與該后置
連接段的內(nèi)槽相互咬合； (3)對所述葉根段及所述各徑向葉片內(nèi)主梁的外齒與內(nèi)槽的裝配面之間進行粘
合，該粘合方式為手糊成型、干法成型和/或真空注塑成型； (4)將法蘭盤與所對接的螺栓通過螺母緊固結(jié)合； (5)通過外蒙皮對葉根段及各徑向葉片之間連接處的縫隙進行包合。 本發(fā)明中的主梁采用以碳纖維增強體與樹脂為基體的復(fù)合材料制成。 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
一種風力發(fā)電機組分段式風輪葉片，其特征在于，其包括有葉根段及至少一個徑向葉片，所述葉根段靠近輪轂一側(cè)，所述葉根段與所述各徑向葉片內(nèi)均埋設(shè)有主梁，所述葉根段與所述各徑向葉片通過所述各主梁之間的依次銜接而首尾連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電機組分段式風輪葉片，其特征在于，所述葉根段內(nèi)的 主梁遠離所述輪轂的一端為該主梁的連接段，所述連接段為中空形態(tài)，所述連接段的內(nèi)壁 沿所述風輪葉片展向形成有內(nèi)槽；所述徑向葉片內(nèi)的主梁靠近所述輪轂的一端為前置連接 段，該前置連接段露出所述徑向葉片的端面，所述前置連接段的外周緣沿所述風輪葉片展 向形成有外齒；所述徑向葉片內(nèi)的主梁遠離所述輪轂的一端為后置連接段，該后置連接段 的端面與所述徑向葉片的端面平齊，所述后置連接段為中空形態(tài)，所述后置連接段的內(nèi)壁 沿所述風輪葉片展向形成有內(nèi)槽；所述徑向葉片內(nèi)主梁的前置連接段插入相鄰的所述徑向 連接段內(nèi)主梁的后置連接段，所述前置連接段的外齒與所述后置連接段的內(nèi)槽相互咬合， 所述葉根段內(nèi)主梁的連接段內(nèi)插入相鄰于所述葉根段的徑向葉片內(nèi)主梁的前置連接段，該 前置連接段的外齒與所述葉根段內(nèi)主梁的連接段的內(nèi)槽相互咬合。
3. 如權(quán)利要求2所述的風力發(fā)電機組分段式風輪葉片，其特征在于，所述徑向葉片內(nèi) 主梁的后置連接段的橫截面與相鄰所述徑向葉片內(nèi)主梁的前置連接段的橫截面形狀相同， 所述葉根段內(nèi)主梁的連接段的橫截面與相鄰于所述葉根段的徑向葉片內(nèi)主梁前置連接段 的橫截面形狀相同，所述前置連接段的橫截面為"C"形、"D"形或"0"形，所述后置連接段 的橫截面為"C"形、"D"形或"0"形，所述葉根段內(nèi)主梁的連接投的橫截面為"C"形、"D"形 或"O"形。
4. 如權(quán)利要求3所述的風力發(fā)電機組分段式風輪葉片，其特征在于，所述徑向葉片內(nèi) 主梁的后置連接段的內(nèi)槽與相鄰徑向葉片內(nèi)主梁前置連接段的外齒形狀相同，所述后置連 接段的內(nèi)槽為漸開線形槽、三角形槽、矩形槽或梯形槽，所述前置連接段的外齒為漸開線形 齒、三角形齒、矩形齒或梯形齒，所述葉根段內(nèi)主梁的連接段的內(nèi)槽與相鄰于所述葉根段的 徑向葉片內(nèi)主梁前置連接段的外齒形狀相同，所述葉根段內(nèi)主梁的連接段的內(nèi)槽為漸開線 形槽、三角形槽、矩形槽或梯形槽。
5. 如權(quán)利要求4所述的風力發(fā)電機組分段式風輪葉片，其特征在于，所述各徑向葉片 的前置連接段處埋設(shè)有法蘭盤，該法蘭盤與所述徑向葉片的主梁固結(jié)在一起，所述葉根段 內(nèi)主梁的連接段的端面與所述各徑向葉片內(nèi)主梁的后置連接段的端面處均埋設(shè)有多數(shù)個 螺栓，所述法蘭盤與所對接的所述螺栓通過螺母緊固結(jié)合。
6. 如權(quán)利要求5所述的風力發(fā)電機組分段式風輪葉片，其特征在于，所述葉根段內(nèi)主 梁的連接段的端面與所述各徑向葉片內(nèi)主梁的后置連接段的端面處設(shè)置有起導(dǎo)向作用的 金屬盤，所述法蘭盤貼合所述金屬盤通過所述螺栓與設(shè)有所述金屬盤的主梁緊固在一起。
7. 如權(quán)利要求6所述的風力發(fā)電機組分段式風輪葉片，其特征在于，所述金屬盤具有 厚度，所述金屬盤設(shè)有內(nèi)齒，所述金屬盤的內(nèi)齒數(shù)量少于設(shè)有該金屬盤的主梁端面的內(nèi)槽 數(shù)量，且所述金屬盤的內(nèi)齒與設(shè)有該金屬盤的主梁端面的相鄰兩內(nèi)槽之間的凸部對齊。
8. 如權(quán)利要求7所述的風力發(fā)電機組分段式風輪葉片，其特征在于，所述葉根段及所述各徑向葉片之間的連接處設(shè)置有外蒙皮。
9. 如權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電機組分段式風輪葉片，其特征在于，所述主梁采用以 碳纖維增強體與樹脂為基體的復(fù)合材料制成。
10. —種用于權(quán)利要求8所述的風力發(fā)電機組分段式風輪葉片的裝配方法，其特征在 于，所述裝配方法包括有如下步驟(1) 對所述葉根段及所述各徑向葉片內(nèi)主梁的外齒與內(nèi)槽的表面進行粗糙度處理；(2) 所述葉根段內(nèi)主梁的連接段內(nèi)插入相鄰徑向葉片內(nèi)主梁的前置連接段，使所述葉 根段內(nèi)連接段的內(nèi)槽與該相鄰徑向葉片的前置連接段的外齒相互咬合，并將所述徑向葉片 內(nèi)主梁的前置連接段插接在相鄰徑向葉片內(nèi)主梁的后置連接段內(nèi)，使該前置連接段的外齒 與該后置連接段的內(nèi)槽相互咬合；(3) 對所述葉根段及所述各徑向葉片內(nèi)主梁的外齒與內(nèi)槽的裝配面之間進行粘合，該 粘合方式為手糊成型、干法成型和/或真空注塑成型；(4) 將所述法蘭盤與所對接的所述螺栓通過螺母緊固結(jié)合；(5) 對所述葉根段及所述各徑向葉片之間連接處的縫隙用外蒙皮進行包合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風力發(fā)電機組分段式風輪葉片及其裝配方法，該分段式風輪葉片包括有葉根段及至少一個徑向葉片，葉根段靠近輪轂一側(cè)，葉根段與各徑向葉片內(nèi)均埋設(shè)有主梁，葉根段與各徑向葉片通過各主梁之間的依次銜接而首尾連接。借由本發(fā)明的分段式風輪葉片，可以實現(xiàn)連接強度大、氣動損失小的效果。
文檔編號F03D1/06GK101718250SQ20101003377
公開日2010年6月2日 申請日期2010年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月11日
發(fā)明者王偉峰, 金寶年 申請人:華銳風電科技(集團)股份有限公司