尾緣預製型風力發電機葉片的製作方法

2023-06-22 04:14:01

專利名稱：尾緣預製型風力發電機葉片的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風力發電機葉片，尤其是一種尾緣預製型風力發電機葉片，屬於風力發電設備技術領域。
背景技術：
隨著風力發電機技術的發展和市場對風電清潔能源的需求加大，風力發電機葉片的尺寸越來越大，從800kW機型25米長的葉片，發展到至今6000kW機型的75米長的葉片。但隨著葉片尺寸的增大、鈍尾緣的設計理念的加入，使得葉片尾緣的厚度進一步加大，對葉片尾緣的粘接性能的要求也進一步提高。根據行業調研數據，風力機葉片損壞事故中，有30%左右的比例發生在葉片尾緣位置，都是因為尾緣的粘接質量不高，存在氣泡等缺陷問題，最終導致葉片的損壞。葉片尾緣粘接的問題由來已久，因為葉片翼型的不規則性，葉片上下表面通常存在一定的角度，而且高度方面翼型中部到尾緣是逐漸降低的。尾緣的粘接強度性能主要通過控制膠層厚度來實現，小型葉片尾緣的厚度的變化範圍在3 100mm之間，當尾緣厚度超過50mm的地方必須使用尾緣粘接法蘭來進行粘接，從而控制尾緣的厚度。目前的工藝過程中，尾緣的粘接過程是這樣的:葉片上下表面殼體固化完成後，在葉片吸力面殼體尾緣位置，使用工裝手糊製作尾緣粘接法蘭面，固化完成後，在尾緣粘接面上均勻塗抹膠粘劑，進行合模粘接而成。工藝過程看似簡單，但在實際操作過程中，需時較長，工藝操作難度大和工藝質量難以保障，尤其在處理大型葉片的過程中，由於尾緣厚度較大，沿葉片展向粘接面積大，葉片容易出現錯位，膠層存在缺膠，或者膠層過厚等缺陷。如果葉片存在這種細微的缺陷，在風場運行的過程中，大載荷以及惡劣環境的影響下，葉片容易出現尾緣開裂、脫膠等損壞，嚴重地可導致葉片報廢。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種尾緣預製型風力發電機葉片，解決了現有技術中尾緣粘接困難、膠厚控制難、易產生氣泡等問題。按照本實用新型提供的技術方案，所述尾緣預製型風力發電機葉片，包括中空翼型的葉片殼體，葉片殼體包括一側的葉片壓力面殼體和另一側的葉片吸力面殼體，葉片壓力面殼體和葉片吸力面殼體的一端之間圓弧過渡，形成葉片殼體的葉片前緣部，葉片壓力面殼體和葉片吸力面殼體的另一端為葉片尾緣部，葉片壓力面殼體和葉片吸力面殼體之間的距離由葉片殼體中部至葉片尾緣部逐漸降低；其特徵是:所述葉片壓力面殼體和葉片吸力面殼體之間在葉片尾緣部處通過預製尾緣連接在一起。所述預製尾緣由多段組成，每段之間搭接連接。在所述葉片殼體的內部設置葉片腹板，葉片腹板將葉片壓力面殼體和葉片吸力面
殼體連接在一起。所述預製尾緣的一側面與葉片吸力面殼體的內側面固定連接，預製尾緣的另一側面與葉片壓力面殼體的內側面通過膠粘層進行連接。所述預製尾緣的一側面與葉片吸力面殼體的內側面通過粘膠層固定連接，預製尾緣的另一側面與葉片壓力面殼體的內側面通過膠粘層進行連接。所述預製尾緣的一側面與葉片吸力面殼體的內側面固定連接，預製尾緣的另一側上設置臺階面，下層臺階的臺階面與葉片壓力面殼體的內側面之間通過膠粘層進行連接，上層臺階的臺階面與葉片壓力面殼體的外側面平滑過渡。所述預製尾緣的一側固定於葉片吸力面殼體內部，預製尾緣的另一側面與葉片壓力面殼體的內側面之間通過膠粘層進行連接。在所述預製尾緣的內部沿葉片殼體的厚度方向設置夾芯層。本實用新型所述風力發電機葉片的特點為:(I)可以準確的控制膠層的厚度，並解決局部存在缺膠、氣泡缺陷的現象，從而保障了葉片尾緣的粘接質量和葉片擺振方向的剪切強度，提高了葉片的壽命和延長了葉片的維護周期；(2)採用分段式預製尾緣的結構，可以有效地減少生產過程中手糊粘接法蘭的模具佔用時間，降低了葉片尾緣粘接的工藝實施難度，提高了葉片的生產效率；(3)葉片預製尾緣是預製的，可以在單獨的模具中，採用手糊成型、RTM成型、拉擠成型、熱壓罐成型等工藝生產製作，可以批量生產，而且工藝生產難度遠遠小於在葉片模具中的工藝實施難度，且由於結構形式簡單，缺陷率比較低；(4)採用本實用新型中預製尾緣的粘接結構，在預製尾緣上塗抹上結構膠粘劑後，可以通過合模的動作，將富餘的膠粘劑沿尾緣方向擠出來刮除，避免了傳統工藝中，在葉片合模後，葉片尾緣內部存在膠疙瘩的問題，減少了材料浪費，同時也保障了葉片運行時的性能。

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為圖1的截面圖。圖3為圖2的剖視圖。圖4為本實用新型實施例一所述葉片的局部示意圖。圖5為本實用新型實施例二所述葉片的局部示意圖。圖6為本實用新型實施例三所述葉片的局部示意圖。圖7為本實用新型實施例四所述葉片的局部示意圖。圖8為本實用新型實施例五所述葉片的局部示意圖。
具體實施方式
下面結合具體附圖對本實用新型作進一步說明。如圖f圖8所示:所述尾緣預製型風力發電機葉片包括葉片殼體1、葉片壓力面殼體2、葉片吸力面殼體3、葉片預製尾緣4、膠粘層5、葉片腹板6、葉片尾緣部7、夾芯層8、葉片如緣9等。如圖廣圖3所示，本實用新型包括中空翼型的葉片殼體1，葉片殼體I包括一側的葉片壓力面殼體2和另一側的葉片吸力面殼體3，在葉片殼體I的內部設置葉片腹板6，葉片腹板6將葉片壓力面殼體2和葉片吸力面殼體3連接在一起；所述葉片壓力面殼體2和葉片吸力面殼體3的一端之間圓弧過渡，形成葉片殼體I的葉片前緣部9，葉片壓力面殼體2和葉片吸力面殼體3的另一端為葉片尾緣部7，葉片壓力面殼體2和葉片吸力面殼體3之間的距離由葉片殼體I中部至葉片尾緣部7逐漸降低，葉片壓力面殼體2和葉片吸力面殼體3之間在葉片尾緣部7處存在一定夾角；所述葉片壓力面殼體2和葉片吸力面殼體3之間在葉片尾緣部7處由預製尾緣4連接在一起，預製尾緣4由多段組成，每段之間搭接連接；預製尾緣的具體連接方式存在以下幾種方式:(I)如圖4所示，所述預製尾緣4的一側面與葉片吸力面殼體3的內側面一體固化成型，預製尾緣4的另一側面與葉片壓力面殼體2的內側面通過膠粘層5進行連接，該膠粘層5 —般採用結構膠粘劑；(2)如圖5所示，所述預製尾緣4的一側面與葉片吸力面殼體3的內側面通過膠粘層5固定連接，預製尾緣4的另一側面與葉片壓力面殼體2的內側面通過膠粘層5進行連接，該膠粘層5 —般採用結構膠粘劑；(3)如圖6所示，所述預製尾緣4的一側面與葉片吸力面殼體3的內側面一體固化成型，預製尾緣4的另一側上設置臺階面，下層臺階的臺階面與葉片壓力面殼體2的內側面之間通過膠粘層5進行連接，上層臺階的臺階面與葉片壓力面殼體2的外側面平滑過渡；這樣的優點在於:避免了粘接縫隙出現在葉片尾緣位置，減少了尾緣粘接剝離的風險；(4)如圖7所示，所述預製尾緣4的一側固定於葉片吸力面殼體3內部，預製尾緣4的另一側面與葉片壓力面殼體2的內側面之間通過膠粘層5進行連接；這樣的優點在於:可以在葉片承載較大的截面對粘接位置進行局部加強；(5)如圖8所示，所述預製尾緣4的一側固定於葉片吸力面殼體3內部，預製尾緣4的另一側面與葉片壓力面殼體2的內側面之間通過膠粘層5進行連接，在預製尾緣4的內部沿葉片殼體I的厚度方向設置夾芯層8;所述夾芯層8由泡沫、巴莎木等芯材製成，可以增加預製尾緣4的剪切強度和抗屈曲能力，滿足大型葉片擺振剛度的需要。實施例一:所述尾緣預製型風力發電機葉片的生產方法，主要採用以下步驟:(I)針對設計完成後的葉片外形圖，對葉片尾緣區域的尺寸進行測量(不考慮葉根和葉尖範圍)，根據尾緣的厚度，劃分需要採用預製尾緣的區域(尾緣厚度大於50mm的部位都採用預製尾緣的技術);(2)根據採用預製尾緣的區域範圍，將該區域劃分成3-5m的長度，分段設計尾緣模具，根據葉片鋪層設計，設計預製粘接面的厚度；(3)在葉片生產之前，採用手糊成型、拉擠成型、熱壓罐成型、RTM (樹脂傳遞模塑成型)等工藝，在預製尾緣模具中，進行分段預製尾緣的生產製作，切除毛邊，局部打磨備用；(4)在葉片吸力面殼體模具(葉片下模)中鋪放好葉片的鋪層後，使用預置尾緣定位工裝，將預製尾緣構件放置到葉片鋪層上方，尾緣位置處，每段分段尾緣對應預設的卡殼結構連接在一起；(5)將預製尾緣的首尾搭接，使用工裝固定完畢後，葉片壓力面殼體模具將預置尾緣和葉片鋪層同時封真空袋膜抽真空，通過工裝保證預製尾緣的位置正確；(6)葉片上下殼體固化完成後，除去真空袋膜、脫模布等真空灌輸設備，對葉片進行切割打磨等後處理；包括葉片吸力面殼體尾緣粘接區域的打磨，預製尾緣的上粘接面的打磨處理；(7)在吸力面殼體葉根葉尖區域尾緣、預製尾緣粘接區域均勻塗抹結構膠粘劑，進行葉片的合模，刮除多餘的膠粘劑，進行膠粘劑的固化和葉片的後固化處理；(8)葉片膠粘劑固化完成後，葉片離開模具，對葉片尾緣部位進行打磨等後處理；(9)葉片的其他後處理，包括打孔、表面打磨、噴漆等操作。實施例二:所述尾緣預製型風力發電機葉片的生產方法，主要採用以下步驟:步驟(I) 步驟(3)和實施例一的生產方法一樣；(4)在葉片模具中按照葉片的工藝文本，進行玻纖布鋪放、真空導注、固化等工藝過程；(5)葉片殼體固化完成後，在葉片吸力面殼體尾緣粘接區域進行表面清理後，均勻的塗抹結構膠粘劑，等待預製尾緣的放置；(6)將預製尾緣放置到尾緣預設位置，並通過工裝和夾具對預製尾緣進行精準定位和施加預緊力，刮除多餘的結構膠粘劑，加熱直至結構膠粘劑固化；(7)待結構膠粘劑固化完成後，在預製尾緣上與壓力面殼體粘接面的位置，均勻塗抹結構膠粘劑；(8)在吸力面殼體葉根葉尖區域尾緣、預製尾緣粘接區域均勻塗抹結構膠粘劑，進行葉片的合模，刮除多餘的膠粘劑，進行膠粘劑的固化和葉片的後固化處理；(9)葉片膠粘劑固化完成後，葉片離開模具，對葉片尾緣部位進行打磨等後處理；(10)葉片的其他後處理，包括打孔、表面打磨、噴漆等操作。實施例三:(I)針對設計完成後的葉片外形圖，對葉片尾緣區域的尺寸進行測量(不考慮葉根和葉尖範圍)，根據尾緣的厚度，劃分需要採用預製尾緣的區域(尾緣厚度大於50mm的部位都採用預製尾緣的技術)；避免粘接縫隙出現在尾緣位置，減少了尾緣粘接剝離的風險，在葉片壓力面殼體與預製尾緣的粘接面設計一定高度的臺階面，對預製尾緣模具進行改型。步驟(2) 步驟(9)和實施例一步驟(2) 步驟(9)的生產方法一樣。實施例四:如圖7所示尾緣預製型風力發電機葉片的生產方法，主要採用以下步驟:步驟(I) 步驟(4)和實施例一步驟(I) 步驟(4)的生產方法一樣；(5)將預製尾緣的首尾搭接，使用工裝固定完畢後，在預製尾緣和殼體鋪層連接處，鋪放4飛層玻纖布，葉片壓力面殼體模具將預置尾緣和葉片鋪層同時封真空袋膜抽真空，通過工裝保證預製尾緣的位置正確； 步驟(6) 步驟(9)和實施例一步驟(6) 步驟(9)的生產方法一樣。實施例五:所述尾緣預製型風力發電機葉片的生產方法，主要採用以下步驟:步驟(I) 步驟(5)和實施例一步驟(I) 步驟(5)的生產方法一樣；(6)葉片上下殼體固化完成後，除去真空袋膜、脫模布等真空灌輸設備；在葉片吸力面殼體和預製尾緣連接處，手糊4飛層玻纖布，待固化完成後，對葉片進行切割打磨等後處理；包括葉片吸力面殼體尾緣粘接區域的打磨，預製尾緣的上粘接面的打磨處理；步驟(7) 步驟(9)和步驟(7) 步驟(9)實施例一的生產方法一樣。[0066]實施例六:所述尾緣預製型風力發電機葉片的生產方法，主要採用以下步驟:(I)針對設計完成後的葉片外形圖，對葉片尾緣區域的尺寸進行測量(不考慮葉根和葉尖範圍)，根據尾緣的厚度，劃分需要採用預製尾緣的區域(尾緣厚度大於50mm的部位都採用預製尾緣的技術)；為了滿足葉片擺振剛度的需要，可以在預製尾緣的高度方向，鋪層中見增加一些泡沫、巴莎木等芯材，以增加預製尾緣的剪切強度和抗屈曲能力，滿足大型葉片的需求；步驟(2) 步驟(9)與實施例五步驟(2) 步驟(9)的生產方法一樣。
權利要求1.一種尾緣預製型風力發電機葉片，包括中空翼型的葉片殼體(1)，葉片殼體(I)包括一側的葉片壓力面殼體(2)和另一側的葉片吸力面殼體(3)，葉片壓力面殼體(2)和葉片吸力面殼體(3)的一端之間圓弧過渡，形成葉片殼體(I)的葉片前緣部(9)，葉片壓力面殼體(2)和葉片吸力面殼體(3)的另一端為葉片尾緣部(7)，葉片壓力面殼體(2)和葉片吸力面殼體(3)之間的距離由葉片殼體(I)中部至葉片尾緣部(7)逐漸降低；其特徵是:所述葉片壓力面殼體(2)和葉片吸力面殼體(3)之間在葉片尾緣部(7)處由預製尾緣(4)連接在一起。
2.如權利要求1所述的尾緣預製型風力發電機葉片，其特徵是:所述預製尾緣(4)由多段組成，每段之間搭接連接。
3.如權利要求1所述的尾緣預製型風力發電機葉片，其特徵是:在所述葉片殼體(I)的內部設置葉片腹板(6)，葉片腹板(6)將葉片壓力面殼體(2)和葉片吸力面殼體(3)連接在一起。
4.如權利要求1或2或3所述的尾緣預製型風力發電機葉片，其特徵是:所述預製尾緣(4)的一側面與葉片吸力面殼體(3 )的內側面一體固化成型，預製尾緣(4)的另一側面與葉片壓力面殼體(2 )的內側面通過膠粘層(5 )進行連接。
5.如權利要求1或2或3所述的尾緣預製型風力發電機葉片，其特徵是:所述預製尾緣(4)的一側面與葉片吸力面殼體(3)的內側面通過粘膠層(5)固定連接，預製尾緣(4)的另一側面與葉片壓力面殼體(2)的內側面通過膠粘層(5)進行連接。
6.如權利要求1或2或3所述的尾緣預製型風力發電機葉片，其特徵是:所述預製尾緣(4)的一側面與葉片吸力面殼體(3)的內側面一體固化成型，預製尾緣(4)的另一側上設置臺階面，下層臺階的臺階面與葉片壓力面殼體(2)的內側面之間通過膠粘層(5)進行連接，上層臺階的臺階面與葉片壓力面殼體(2)的外側面平滑過渡。
7.如權利要求1或2或3所述的尾緣預製型風力發電機葉片，其特徵是:所述預製尾緣(4)的一側固定於葉片吸力面殼體(3)內部，預製尾緣(4)的另一側面與葉片壓力面殼體(2)的內側面之間通過膠粘層(5)進行連接。
8.如權利要求7所述的尾緣預製型風力發電機葉片，其特徵是:在所述預製尾緣(4)的內部沿葉片殼體(I)的厚度方向設置夾芯層(8)。
專利摘要本實用新型涉及一種尾緣預製型風力發電機葉片，包括中空翼型的葉片殼體，葉片殼體包括一側的葉片壓力面殼體和另一側的葉片吸力面殼體，葉片壓力面殼體和葉片吸力面殼體的一端之間圓弧過渡，形成葉片殼體的葉片前緣部，葉片壓力面殼體和葉片吸力面殼體的另一端為葉片尾緣部，葉片壓力面殼體和葉片吸力面殼體之間的距離由葉片殼體中部至葉片尾緣部逐漸降低；其特徵是所述葉片壓力面殼體和葉片吸力面殼體之間在葉片尾緣部處由預製尾緣連接在一起。所述預製尾緣由多段組成，每段之間搭接連接。本實用新型解決了現有技術中尾緣粘接困難、膠厚控制難、易產生氣泡等問題。
文檔編號F03D11/00GK203022980SQ20122074047
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者趙新華, 倪士剛, 王加明, 陳遠傑 申請人:無錫風電設計研究院有限公司