專利名稱：一種兆瓦級(jí)風(fēng)電葉片葉根的粘接結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)電葉片葉根的粘接結(jié)構(gòu),具體講是一種兆瓦級(jí)風(fēng)電葉片葉根的粘接結(jié)構(gòu)，屬風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)電葉片的結(jié)構(gòu)成型領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
風(fēng)能作為可再生能源，在我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。風(fēng)電葉片作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的核心部件，造價(jià)約占整個(gè)發(fā)電設(shè)備的1/5到1/4。隨著單機(jī)容量逐年遞增，風(fēng)電葉片長(zhǎng)度、重量以及受到的載荷也隨之不斷增大。葉根區(qū)域是整個(gè)葉片承受載荷最大，受力最復(fù)雜的區(qū)域，承受著剪切，擠壓，彎扭等載荷作用，葉根區(qū)域的設(shè)計(jì)是整個(gè)葉片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容之
o常規(guī)的方法是將葉片的背風(fēng)面與迎風(fēng)面通過(guò)粘接形成一個(gè)整體，在葉根區(qū)域曲率大，粘接面為葉片軸向剖面，即背風(fēng)面與迎風(fēng)面的厚度方向。背風(fēng)面與迎風(fēng)面通過(guò)單一平面膠層構(gòu)成了整個(gè)葉片，葉片由纖維增強(qiáng)復(fù)合材料組成，粘接膠作為一個(gè)單獨(dú)的材料層在運(yùn)行中主要承受剪切作用，而其剪切強(qiáng)度遠(yuǎn)低于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。隨著葉根區(qū)域載荷的增加，為了增強(qiáng)該區(qū)域膠層的承載能力，不可能單純依靠增加平面面積來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)殡S著面積的增加，直接導(dǎo)致整個(gè)葉片材料用量和葉片重量的增加。葉片重量的增加又會(huì)導(dǎo)致主機(jī)承擔(dān)更大載荷；隨著材料用量的增加也導(dǎo)致了其成本的增力口，進(jìn)而使得葉片生產(chǎn)商在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面壓力增大，特別是長(zhǎng)度更大的兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，更面臨成本和載荷承受力的雙重挑戰(zhàn)。至今為止，還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)能夠提高兆瓦級(jí)風(fēng)電葉片根部的承載能力且不增加成本的成功技術(shù)方案的相關(guān)報(bào)道。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種在保證葉片重量的前提下改變?nèi)~根粘接區(qū)域的結(jié)構(gòu)形式，提高粘接層承載能力的兆瓦級(jí)風(fēng)電葉片葉根的粘接結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種兆瓦級(jí)風(fēng)電葉片葉根的粘接結(jié)構(gòu)，位于葉片根部如緣和后緣粘接區(qū)域，其特點(diǎn)為在葉片根部如緣粘接面和后緣粘接面上，分別形成由內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面，構(gòu)成所述葉片迎風(fēng)面根部粘接面；在葉片根部前緣粘接面和后緣粘接面上，分別形成由外圓周邊凹進(jìn)的階梯面，構(gòu)成所述葉片背風(fēng)面根部粘接面；在該風(fēng)電葉片合模時(shí)，外圓周邊凹進(jìn)的階梯面和內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面相互扣接，將所述葉根部合為一體。上述外圓周邊凹進(jìn)的階梯面長(zhǎng)度和內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面長(zhǎng)度相同，均為由該葉片葉根部至葉尖軸向55cm 65cm的長(zhǎng)度區(qū)域內(nèi)。上述外圓周邊凹進(jìn)的階梯面與內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面寬度相同，均為30mm 70mm ;所形成的階梯層高相同，均為IOmm 15mm。[0010]在上述外圓周邊凹進(jìn)的階梯面和內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面相互扣接處涂抹有膠粘劑層。由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型有益效果如下1、由于兆瓦級(jí)風(fēng)電葉片的長(zhǎng)度很長(zhǎng)，葉根區(qū)域通常在葉根軸心至葉尖方向55cm 65cm的區(qū)域內(nèi)；在2個(gè)半圓弧狀成型葉片兩端的端面上，將葉根粘接區(qū)域內(nèi)加工成外圓周邊凹進(jìn)的階梯面和內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面周邊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，增大了葉根區(qū)域的粘接面積，同時(shí)在粘接面上涂覆膠粘劑層，。該粘接區(qū)域在葉片運(yùn)行中承載狀態(tài)不再是單一的受剪切作用，而是由拉伸，壓縮，剪切共同組成，能夠有效提高葉根部的承載能力。2、在改進(jìn)的2個(gè)半圓形葉片根部的粘接處使用膠粘劑粘接，有利于葉片合模時(shí)葉根的粘接定位，增強(qiáng)了粘接效果。3、其葉根部的內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面和外圓周邊凹進(jìn)的階梯面成型可利用常規(guī)的玻璃鋼成型方法，不需增加成本，有利于推廣實(shí)施。

圖1為本實(shí)用新型風(fēng)力機(jī)葉片的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1葉根端部的A向結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為成型連接面的滑動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為葉根粘接結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，葉片分為迎風(fēng)面和背風(fēng)面，在2瓣弧形狀的模具內(nèi)分別成型，最終將2個(gè)一半的成型葉片，粘接成一體構(gòu)成兆瓦級(jí)風(fēng)電葉片。本實(shí)用新型的改進(jìn)部分是在該葉片的葉根部，即為A向指示的部位；該八向區(qū)域?yàn)檎麄€(gè)葉片壁厚較大的區(qū)域，其長(zhǎng)度為由葉根部至葉尖方向軸向55cm 65cm的長(zhǎng)度區(qū)域內(nèi)。將現(xiàn)有葉根粘接面的平齊面改造為階梯狀的粘接面，將葉片迎風(fēng)面的葉根部端面上，用鋪布方法成型為內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面1，1’ ；葉片背風(fēng)面根部成型為外圓周邊凹進(jìn)的階梯面2，2’ ；在該葉片合模時(shí)，外圓周邊凹進(jìn)的階梯面2與內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面1、外圓周邊凹進(jìn)的階梯面2’和內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面I ’相互扣接，緊密對(duì)接為一體，構(gòu)成粘接牢固的葉根部。其中，內(nèi)周邊凹進(jìn)的階梯面1，I’和外圓周邊凹進(jìn)的階梯面2，2’的形狀對(duì)應(yīng)設(shè)置，其階梯面層的寬度相同，均為30mm 70mm,階梯面層高相同，均為IOmm 15mm。如圖3、圖4所示，本實(shí)用新型葉根部?jī)?nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面1，I’和外圓周邊凹進(jìn)的階梯面2，2’的成型，采用在上下模具兩端面上的一側(cè)加滑動(dòng)模塊3的方式由常規(guī)的玻璃鋼成型工藝實(shí)現(xiàn)?；瑒?dòng)模塊3采用玻璃鋼材料制作，該滑動(dòng)模塊3的長(zhǎng)度、寬度和高度均與葉根部?jī)?nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面1，I’和外圓周邊凹進(jìn)的階梯面2,2，階梯面的長(zhǎng)度、寬度和高度相同；其中，長(zhǎng)度均為55cm 65cm ;寬度均為30mm 70mm,高度均為10mm 15mm。在成型過(guò)程中，滑動(dòng)模塊3的端面與葉根端面齊平，水平面與分模面齊平，以此塊來(lái)控制鋪層環(huán)向起始和終止位置來(lái)獲得階梯形結(jié)構(gòu)。具體操作為在葉根的背風(fēng)面先加滑動(dòng)模塊3，然后鋪布，此時(shí)鋪布環(huán)向尺寸為兩個(gè)滑動(dòng)模塊3之間的弧長(zhǎng)，鋪布總厚度為滑動(dòng)模塊3的高度，然后將鋪層環(huán)向尺寸變?yōu)楦采w整個(gè)模具的環(huán)向尺寸，完成剩余的全部鋪層，得到外圓周邊凹進(jìn)的階梯面2、2’。在葉根的迎風(fēng)面先在模具上鋪布，該布環(huán)向尺寸為覆蓋整個(gè)模具的環(huán)向尺寸，當(dāng)剩余鋪層的總厚度與滑動(dòng)模塊3的高度相等時(shí)，在該鋪層上放上滑動(dòng)模塊3，此時(shí)布的環(huán)向尺寸變?yōu)閮赡K之間的環(huán)向尺寸，完成剩余的全部鋪層，得到內(nèi)圓周凹進(jìn)的階梯面1、1’。用葉片成型時(shí)常規(guī)采用的真空膜包住所有鋪層并用外設(shè)真空泵將其真空膜內(nèi)抽成真空狀，然后在外部大氣壓的作用下，將預(yù)制的樹脂灌入真空狀的鋪層中，其中，樹脂可選用由邁圖化工企業(yè)管理(上海)有限公司生產(chǎn)、型號(hào)為RMR035C/RMH037環(huán)氧樹脂；或選用由亨斯邁先進(jìn)化工材料(廣東)有限公司生產(chǎn)、型號(hào)為L(zhǎng)Y1564/XB3486環(huán)氧樹脂；也可以根據(jù)產(chǎn)品要求選用上述兩家公司生產(chǎn)的其它用于葉片生產(chǎn)的常規(guī)環(huán)氧樹脂。成型后的葉片在葉根處就帶有外圓周邊凹進(jìn)的階梯面2、2’和內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面1、1’;該根部的內(nèi)周邊凹進(jìn)的階梯面1、1’構(gòu)成了葉片迎風(fēng)面根部粘接面；外圓周邊凹進(jìn)的階梯面2、2’構(gòu)成了葉片背風(fēng)面根部粘接面。在背風(fēng)面根部粘接面與迎風(fēng)面根部粘接面上還必須要涂抹粘接膠，該粘接膠采用常規(guī)的葉片生產(chǎn)中所用的粘接膠。在本實(shí)施方式中，所用的粘接膠選用由邁圖化工企業(yè)管理(上海)有限公司生產(chǎn)、型號(hào)為MGSL135G3粘接膠；還可以選用上?？颠_(dá)化工新材料股份有限公司生產(chǎn)、型號(hào)為WD3135粘接膠；然后合模，保溫70°C維持5個(gè)小時(shí)完成固化，最后脫模。葉片迎風(fēng)面根部粘接面和葉片背風(fēng)面根部粘接面在葉根粘接區(qū)域形成相扣結(jié)構(gòu)，粘接為一體；外圓周邊凹進(jìn)的階梯面2、2’和內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面1、1’的成型，其粘接面積比單平面的粘接面積增大，同時(shí)用粘接膠形成的粘接膠層加固該葉根的粘接面；成型的葉根粘接結(jié)構(gòu)在葉片運(yùn)行中承載狀態(tài)不再是單一的受剪切作用，而是由拉伸，壓縮，剪切共同組成，能夠有效提高膠層的承載能力。此外，還有利于葉片合模時(shí)葉根的粘接定位，增強(qiáng)粘接效果。
權(quán)利要求1.一種兆瓦級(jí)風(fēng)電葉片葉根的粘接結(jié)構(gòu)，位于葉片根部前緣和后緣粘接區(qū)域，其特征在于在葉片根部前緣粘接面和后緣粘接面上，分別形成由內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面，構(gòu)成所述葉片迎風(fēng)面根部的粘接面；在葉片根部前緣粘接面和后緣粘接面上，分別形成由外圓周邊凹進(jìn)的階梯面，構(gòu)成所述葉片背風(fēng)面根部的粘接面；在該風(fēng)電葉片合模時(shí)，外圓周邊凹進(jìn)的階梯面和內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面相互扣接，將所述葉根部合為一體。
2.如權(quán)利要求1所述的粘接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述外圓周邊凹進(jìn)的階梯面長(zhǎng)度和內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面長(zhǎng)度相同，均為由該葉片葉根部至葉尖軸向55cm 65cm的長(zhǎng)度區(qū)域內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的粘接結(jié)構(gòu)，其特征在于所述外圓周邊凹進(jìn)的階梯面與所述內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面寬度相同，均為30mm 70mm ;所形成的階梯層高相同，均為IOmm 15mm。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的粘接結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述外圓周邊凹進(jìn)的階梯面和所述內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面相互扣接處涂抹有粘接膠層。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種兆瓦級(jí)風(fēng)電葉片葉根的粘接結(jié)構(gòu)，位于葉片根部前緣和后緣粘接區(qū)域，其特點(diǎn)為葉片根部前緣和后緣粘接面，分別由內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面，形成于葉片葉根的迎風(fēng)面；葉片根部前緣和后緣粘接面，分別由外圓周邊凹進(jìn)的階梯面，形成于葉片葉根的背風(fēng)面；在該葉片合模時(shí)，外圓周邊凹進(jìn)的階梯面和內(nèi)圓周邊凹進(jìn)的階梯面相互扣接，將該葉根部合為一體。該粘接結(jié)構(gòu)的設(shè)置，增大了2個(gè)半圓弧狀成型葉片葉根部的接觸面積，有利于粘接的準(zhǔn)確定位；實(shí)現(xiàn)不增加成本也能提高該葉片葉根粘接區(qū)域的承載能力的目的，有利于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)F03D11/00GK202851266SQ201220492129
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者王超, 魯曉鋒, 李成良 申請(qǐng)人:中材科技風(fēng)電葉片股份有限公司