本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種重量更輕的風(fēng)電葉片輕質(zhì)葉根結(jié)構(gòu)生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)：

隨著發(fā)電功率的增大，風(fēng)電葉片長度或重量同步增加，這導(dǎo)致軸承、塔筒等配套工程運(yùn)行荷載同步增加。在不影響發(fā)電功率前提下，降低葉片總重量是風(fēng)電葉片發(fā)展方向之一。

一種現(xiàn)有技術(shù)，如公開號為us20110044817a1，主題為葉根連接方法的美國專利，因?yàn)槟軌蛱峁└嗟穆菟ㄑb配，為大功率葉片提供了承載能力。但是，其在預(yù)埋螺栓套內(nèi)外側(cè)(亦稱內(nèi)外蒙皮)全部為纖維增強(qiáng)材料，而現(xiàn)有纖維增強(qiáng)材料密度通常大于1000kg/m³，如玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂密度約為1900kg/m³，造成了葉根結(jié)構(gòu)整體重量偏大。

另一種現(xiàn)有技術(shù)，如公開號為cn1802285a，主題為葉根連接件的中國專利，在提供承載能力同時(shí)用墊板方式降低了葉根重量。同時(shí)，其在兩個(gè)預(yù)埋螺栓套之間以增強(qiáng)材料布條層層鋪放方式增加了制品厚度。但該方法仍然存在重量偏大且施工工藝繁復(fù)的問題。另外，其中的輕質(zhì)材料沿葉片軸向伸出與葉根端面平齊，由于該類輕質(zhì)材料處于未完全封閉條件下易于受到其他介質(zhì)侵害，如在液體容易發(fā)生溶脹，在空氣中容易發(fā)生氧化等等。

在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對本發(fā)明的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種重量更輕且能提高生產(chǎn)效率的風(fēng)電葉片輕質(zhì)葉根結(jié)構(gòu)生產(chǎn)方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種風(fēng)電葉片輕質(zhì)葉根結(jié)構(gòu)生產(chǎn)方法，葉根結(jié)構(gòu)包括纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的本體，所述本體形成葉根結(jié)構(gòu)外形，且本體包裹固定內(nèi)部的多個(gè)螺栓套組件，所述本體內(nèi)具有輕質(zhì)材料內(nèi)插體和輕質(zhì)材料層；其中輕質(zhì)葉根結(jié)構(gòu)生產(chǎn)方法包括如下步驟：

提供配置一個(gè)成型模具；

鋪設(shè)外玻璃纖維層及一輕質(zhì)材料層，在所述模具內(nèi)與所述根部結(jié)構(gòu)外壁對應(yīng)的位置鋪設(shè)外增強(qiáng)纖維層及輕質(zhì)材料層，包括輕質(zhì)材料層到葉根之間的增強(qiáng)纖維層；

安裝內(nèi)插體，在輕質(zhì)材料層內(nèi)側(cè)分別放置多個(gè)內(nèi)插體，使所述內(nèi)插體的外表面平鋪在輕質(zhì)材料層，且相鄰兩個(gè)內(nèi)插體決定螺栓套組件安裝位置；

安裝螺栓套，將所述螺栓套分別置于相鄰兩個(gè)內(nèi)插體之間，并在所述外玻璃纖維層上并保持固定；

安裝輕質(zhì)條形件，將輕質(zhì)條形件插接于所述螺栓套組件靠近風(fēng)電葉片頂部的一端；

鋪設(shè)內(nèi)玻璃纖維層，所述內(nèi)玻璃纖維層覆蓋所述螺栓套組件及所述內(nèi)插體；

灌注成型，向所述模具內(nèi)灌注樹脂，加熱固化。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中在所述安裝螺栓套的步驟中，所述螺栓套與內(nèi)插體之間鋪設(shè)有纖維層，以留出注膠通路。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述輕質(zhì)條形件徑向截面面向葉尖方向呈遞減。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述螺栓套組件外周形成有一層纖維增強(qiáng)樹脂層，該纖維增強(qiáng)樹脂層覆蓋并固定所述螺栓套組件，這一層纖維增強(qiáng)樹脂層與所述本體一體成型。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述本體面向葉尖方向一端部分的內(nèi)徑呈向外遞增。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述輕質(zhì)材料層葉根側(cè)端部與所述風(fēng)電葉片葉根側(cè)端面間隔一定距離，所述輕質(zhì)材料層葉根側(cè)端部具有斜面，該斜面內(nèi)邊緣向葉根側(cè)延伸，該斜面外邊緣向葉尖側(cè)延伸；所述本體的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與該斜面匹配對接。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述內(nèi)插體為分體式或多個(gè)一體成型的預(yù)制件，兩個(gè)螺栓套組件間的所述內(nèi)插件至少有一側(cè)外形與所述螺栓套外形匹配。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述內(nèi)插體的徑向高度小于或等于所述螺栓套直徑的2/3。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述內(nèi)插體為拉擠成型或模壓成型，所述內(nèi)插體為纖維增強(qiáng)樹脂材質(zhì)，其中纖維為玻璃纖維或碳纖維，樹脂為熱固性樹脂或熱塑性樹脂；所述內(nèi)插體長度大于預(yù)埋螺栓套長度。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述內(nèi)插體徑向上外側(cè)端面形狀是平面或圓弧面，至少一端與螺栓套外側(cè)纖維增強(qiáng)樹脂材料對齊。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明實(shí)施例的風(fēng)電葉片輕質(zhì)葉根結(jié)構(gòu)生產(chǎn)方法的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

本發(fā)明實(shí)施例生產(chǎn)的風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)相對于現(xiàn)有技術(shù)中葉根結(jié)構(gòu)重量更輕，且界面防護(hù)和生產(chǎn)效率有所提高，本發(fā)明實(shí)施例以同等體積密度約為其十分之一的材料，替代外蒙皮部分位置纖維增強(qiáng)材料，葉片重量將顯著降低。其在預(yù)埋螺栓套葉尖方向以橫截面逐漸減小的方式增加繞度，該處螺栓套材料密度達(dá)到7800kg/m3，以此可大幅減輕重量。通過以低于環(huán)氧樹脂或不飽和聚酯玻璃鋼密度的輕質(zhì)材料替代葉片葉根一部分玻璃鋼或金屬材料，在相同發(fā)電功率情況下具有更輕的葉片重量。

還可以通過預(yù)制成型件替代部分葉根鋪層減少鋪層時(shí)間，提高模具利用率。

在結(jié)構(gòu)上能夠保護(hù)輕質(zhì)材料不受水、油浸蝕，并更好地保護(hù)螺栓套外部界面。

本發(fā)明實(shí)施例中的葉根結(jié)構(gòu)，在螺栓套葉尖方向繞度大的區(qū)域，或者說滿足拉拔力之外區(qū)域以60～300kg/m³輕質(zhì)材料替代玻璃鋼材料，使得葉片結(jié)構(gòu)更加精細(xì)輕量。

附圖說明

通過結(jié)合附圖考慮以下對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的各種目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。附圖僅為本發(fā)明的示范性圖解，并非一定是按比例繪制。在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記始終表示相同或類似的部件。其中：

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)的外形結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)的局部剖開后結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)局部剖切的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是圖3中a處放大示意圖。

圖5為根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)的單側(cè)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)的螺栓套組件分解結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，附圖標(biāo)記說明如下：

1、本體；2、螺栓套組件；21、螺栓套；22、輕質(zhì)條形件；3、內(nèi)插體；4、輕質(zhì)材料層。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式；相反，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明將全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細(xì)描述。

圖1是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)的外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)的局部剖開后結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)局部剖切的結(jié)構(gòu)示意圖。

參照如圖所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)，主要包括纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的本體1，所述本體形成葉根結(jié)構(gòu)外形，且包裹固定內(nèi)部的多個(gè)螺栓套組件2。其中，所述本體內(nèi)具有多個(gè)輕質(zhì)材料內(nèi)插體3和輕質(zhì)材料層4。多個(gè)所述螺栓套組件2沿葉根周向間隔布置，螺栓套組件2的布置方式對應(yīng)發(fā)電機(jī)輪轂的相應(yīng)固定結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置。各個(gè)螺栓套組件2分別具有螺栓套21及輕質(zhì)條形件22，所述輕質(zhì)條形件22插接于所述螺栓套21面向葉尖的一端；所述內(nèi)插體3對應(yīng)設(shè)置于各個(gè)所述螺栓套組件2的外側(cè)間隔位置，填充各個(gè)大致呈圓筒形的螺栓套組件2之間的空間中，所述輕質(zhì)材料層4配置于所述螺栓套組件2外側(cè)與所述本體1外表面之間，所述輕質(zhì)材料層4葉根側(cè)端部與所述風(fēng)電葉片葉根側(cè)端面間隔一定距離，以便于本體1的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在間隔中成型固化，以形成較大結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的端面結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)常識(shí)，所述葉根方向是，指向葉片所固定的發(fā)電機(jī)輪轂的方向，而葉尖方向通常是指相反于葉根方向，指向葉片外端尖部的方向。本說明書所述的徑向上的外側(cè)是指遠(yuǎn)離葉根部圓心的一側(cè)，而所述的徑向上的內(nèi)側(cè)是指相對更靠近葉根圓心的一側(cè)。

前述的輕質(zhì)材料可以為輕質(zhì)的發(fā)泡塑料、玻璃微珠輕質(zhì)玻璃鋼、木材或者竹子等輕質(zhì)材料，在進(jìn)行填充和固定的同時(shí)，有利于減輕重量，降低成本。輕質(zhì)木材例如巴薩木；發(fā)泡塑料例如是pet、pvc等泡沫材料。本領(lǐng)域技術(shù)可以理解的是，輕質(zhì)材料可選擇各種滿足密度低于300kg/m3，的各種易成型工業(yè)材料。

本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)相對于現(xiàn)有葉片結(jié)構(gòu)重量更輕，且在界面防護(hù)和生產(chǎn)效率有所提高。本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)通過以低于環(huán)氧樹脂或不飽和聚酯玻璃鋼密度的輕質(zhì)材料替代葉片葉根一部分玻璃鋼或金屬材料，在相同發(fā)電功率情況下具有更輕的葉片重量。本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)通過預(yù)制成型件替代部分葉根鋪層減少鋪層時(shí)間，提高模具利用率。本發(fā)明在結(jié)構(gòu)上能夠保護(hù)輕質(zhì)材料不受水、油浸蝕，更好地保護(hù)螺栓套21外部界面。

圖4是圖3中a處放大示意圖。圖5為根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)的單側(cè)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為根據(jù)一示例性實(shí)施方式示出的一種風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)的螺栓套組件分解結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖所示，根據(jù)一實(shí)施方式，所述螺栓套21面向葉尖方向一端部分的內(nèi)徑選擇為呈遞增形狀，所述螺栓套21的外徑面向葉尖方向呈遞增。不僅實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)化，且增加抗拔摩擦力。所述本體面向葉尖方向一端部分的內(nèi)徑呈向外遞增，以實(shí)現(xiàn)輕量化。螺栓套組件2中的所述輕質(zhì)條形件22徑向截面面向葉尖方向呈遞減，一側(cè)與本體1葉尖側(cè)內(nèi)側(cè)面的漸開口形狀匹配，二側(cè)同樣可以實(shí)現(xiàn)輕量化。

所述螺栓套組件2外周與相鄰部件間均留有間隙，以便于形成一層纖維增強(qiáng)樹脂層，該纖維增強(qiáng)樹脂層適配著所述螺栓套組件2外形而完全覆蓋。

所述輕質(zhì)材料層4葉根側(cè)端部具有斜面，該斜面內(nèi)邊緣向葉根側(cè)延伸，該斜面外邊緣向葉尖側(cè)延伸，也就是端部形成內(nèi)大外小的錐形；所述本體1的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與該斜面匹配對接，以斜面增強(qiáng)二者的結(jié)合強(qiáng)度，而以內(nèi)大外小的錐形，可使得成形后纖維增強(qiáng)復(fù)合材料對輕質(zhì)材料層4有向內(nèi)固定作用。這一層纖維增強(qiáng)樹脂層可選擇利用模壓成型一次形成。

參照圖1、圖2所示，所述內(nèi)插體3可為分體式或多單元一體成型的預(yù)制件，所述內(nèi)插件至少有一側(cè)外形與所述螺栓套21外形匹配。本實(shí)施例中，以兩側(cè)是一段均與螺栓套21外形匹配的弧形為例說明，如此，輕質(zhì)材料插件可以填充螺栓套21與外蒙皮纖維增強(qiáng)樹脂之間的空間。所述內(nèi)插體3的徑向高度選擇為小于或等于所述螺栓套21直徑的3/4，以便于本體1的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在內(nèi)側(cè)向外包裹固定螺栓套21，同時(shí)提高鋪布效率、減少布層皺褶。并且，這里內(nèi)插體3的內(nèi)側(cè)端面可形成弧形，以便于能與本體1后形成的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行牢固結(jié)合。

更進(jìn)一步地，所述內(nèi)插體3選擇為拉擠成型或模壓成型，且事先預(yù)制成型，而分體式內(nèi)插體3可利用統(tǒng)一形狀進(jìn)行大批量地快速生產(chǎn)，而且所使用模具比較小，大大減少模具成本。而如果內(nèi)插體3選擇多單元一體成型，則可以提高生產(chǎn)速度與裝配速度。所述內(nèi)插體3選擇為纖維增強(qiáng)樹脂材質(zhì)，其中纖維選擇為玻璃纖維或碳纖維，樹脂選擇為熱固性樹脂或熱塑性樹脂。所述內(nèi)插體3長度選擇為大于預(yù)埋螺栓套21的長度，以便于內(nèi)插體3同時(shí)搭接螺栓套21與輕質(zhì)條形件22。所述內(nèi)插體3在徑向上外側(cè)端面形狀是平面或圓弧面，至少是外端與螺栓套21外側(cè)纖維增強(qiáng)樹脂材料對齊，更進(jìn)步的示例是，內(nèi)插體3兩外端恰好與兩相鄰螺栓套21外周相切，以此，多個(gè)內(nèi)插體3外側(cè)可組成一個(gè)整圓，以此，可均勻地傳遞作用力，而利用內(nèi)插體3內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)，可保證對螺栓套21外側(cè)的均勻地固定壓緊。

根據(jù)上述實(shí)施例，利用本體1可將多個(gè)螺栓套組件2進(jìn)行固定，同時(shí)，輕質(zhì)條形件22與外層的輕質(zhì)材料層4可大大減輕葉根結(jié)構(gòu)整體重量，而輕質(zhì)條形件22與外層的輕質(zhì)材料層4只是替換了并不影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的部位的材料，并不會(huì)影響葉根結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而且，預(yù)制成型的內(nèi)插體3還可以較好地保證螺栓套21外側(cè)的成型結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，避免應(yīng)力集中的問題。同時(shí)，由于本體1的內(nèi)的多數(shù)部件均為預(yù)制成型，在生產(chǎn)中，可以利用模壓或較簡化的鋪層工藝即可完成。同時(shí)，不存在較大體積的待固化區(qū)域，還具有固化快的優(yōu)勢。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種風(fēng)電葉片葉根結(jié)構(gòu)施工方法，包括如下步驟：

提供一可用于成型風(fēng)電葉片的根部結(jié)構(gòu)的模具；

鋪設(shè)外玻璃纖維層及輕質(zhì)材料層4，在所述模具內(nèi)與所述根部結(jié)構(gòu)外壁對應(yīng)的位置鋪設(shè)外玻璃纖維層及輕質(zhì)材料層4；

安裝內(nèi)插體3，在輕質(zhì)材料層4內(nèi)側(cè)分別放置內(nèi)插體3，使所述內(nèi)插體3的外表面平鋪在輕質(zhì)材料層4，且相鄰兩個(gè)內(nèi)插體3決定螺栓套組件安裝位置；

安裝螺栓套21，將所述螺栓套21分別置于相鄰兩個(gè)內(nèi)插體3之間，并在所述外玻璃纖維層上并保持固定，螺栓套21與內(nèi)插體3之間可選擇鋪設(shè)纖維層，以留出注膠通道；

安裝輕質(zhì)條形件22，將輕質(zhì)條形件22插接于所述螺栓套組件2靠近風(fēng)電葉片頂部的一端；

重復(fù)所述安裝螺栓套組件2步驟和所述內(nèi)插體3步驟，直至安裝完所有的所述螺栓套組件2、所述內(nèi)插體3；

鋪設(shè)內(nèi)玻璃纖維層，所述內(nèi)玻璃纖維層覆蓋所述螺栓套組件及所述內(nèi)插體3；

灌注成型，向所述模具內(nèi)灌注樹脂，加熱固化。

本發(fā)明實(shí)施例中的葉根結(jié)構(gòu)，相對于現(xiàn)有技術(shù)中葉根結(jié)構(gòu)重量更輕，且界面防護(hù)和生產(chǎn)效率有所提高，本發(fā)明實(shí)施例以同等體積密度約為其十分之一的材料，替代外蒙皮部分位置纖維增強(qiáng)材料，葉片重量將顯著降低。其在預(yù)埋螺栓套葉尖方向以橫截面逐漸減小的方式增加繞度，該處螺栓套材料密度達(dá)到7800kg/m3。通過以低于環(huán)氧樹脂或不飽和聚酯玻璃鋼密度的輕質(zhì)材料替代葉片葉根一部分玻璃鋼或金屬材料，在相同發(fā)電功率情況下具有更輕的葉片重量。

采用輕質(zhì)條形件22、內(nèi)插體3此類預(yù)制件，還可以通過預(yù)制成型件替代部分葉根鋪層減少鋪層時(shí)間，提高模具利用率。

而且，輕質(zhì)均包裹于蒙皮內(nèi)，在結(jié)構(gòu)上能夠保護(hù)輕質(zhì)材料不受水、油浸蝕，同時(shí)更好地保護(hù)螺栓套外部界面。

本發(fā)明實(shí)施例中的葉根結(jié)構(gòu)，在螺栓套葉尖方向擾度大區(qū)域或者說滿足拉拔力之外區(qū)域以密度低于300kg/m³輕質(zhì)材料替代玻璃鋼材料，使得葉片結(jié)構(gòu)更加精細(xì)輕量。

可理解的是，如有可能，各實(shí)施例中所討論的特征是可互換的。

盡管以上已詳細(xì)說明了本發(fā)明，但清楚的是，可做出各種修改和變型而不脫離本發(fā)明的范圍。

在說明本發(fā)明或本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的元件時(shí)，詞“一”、“一個(gè)”、“該”以及“所述”意欲指的是存在著一個(gè)或更多個(gè)元件。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”等意欲是開放性的且指的是除了所列出的元件之外還可存在其它元件。

鑒于上述，可看到實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的若干目的并獲得了其它有益結(jié)果。

因?yàn)榭蓪ι鲜鼋Y(jié)構(gòu)做出各種變化而不脫離本發(fā)明的范圍，所以所有包含在上述說明中并示出在附圖中的內(nèi)容都應(yīng)解釋為說明性的而并非限制性的。