預埋螺栓、預制葉根、葉片及其成型方法和風力發(fā)電機組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種預埋螺栓、預制葉根、葉片及其成型方法和風力發(fā)電機組，其中預埋螺栓包括一體成型、桿狀的螺紋部和預埋部，所述螺紋部設置有外螺紋，所述預埋部的尾部具有向外側伸出的凸起；所述螺紋部用于伸出風電機組葉片的預制葉根，所述預埋部用于預埋固定在所述預制葉根內(nèi)部。上述技術方案提供的預埋螺栓，只通過預埋部的凸起與預制葉根緊固連接，可以最大限度的保持葉根處初始設計的強度和剛度。同時，可有效增加螺栓本身的抗拉和抗扭能力，螺栓預埋的深度可以設計的更淺，以盡量小的增加葉片的附加質量，從而優(yōu)化葉片的設計。
【專利說明】預埋螺栓、預制葉根、葉片及其成型方法和風力發(fā)電機組
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電機技術，尤其涉及一種預埋螺栓、預制葉根、葉片及其成型方法和風力發(fā)電機組。
【背景技術】
[0002]風力發(fā)電機組包括固定設置的塔筒，由塔筒支撐的機艙，與機艙主軸固定連接的輪轂，設置在輪轂上的葉片。葉片上與輪轂固定連接的部分為葉根，葉片上最遠離輪轂的部分為葉尖。葉片是風電機組中最為重要的部件之一，葉片性能的好壞將直接影響整機的質量。就葉片研究而言，葉根部分是結構設計優(yōu)先考慮的一部分，因為葉根部分不但要承擔整個葉片的重量和各種載荷，而且是葉片與風力發(fā)電機組其他部分發(fā)生聯(lián)系的最直接的連接部件。
[0003]就現(xiàn)有技術中，葉片與輪轂的連接有兩種方式:第一、使用T型螺栓。具體為:在葉片加工完成之后，在葉片根部打T型孔，去除T型螺栓所占的材料，并將T型螺栓裝入，最后填膠，鋪布密封。第二，使用預埋螺母或螺套。具體為:在葉片根部制作的過程中，將金屬螺母或者螺套埋入，預埋件中間在周向方向添加泡沫楔塊。
[0004]使用T型螺栓的方法存在下述問題:使用T型螺栓不僅會破壞葉片根部原有的纖維結構，大大降低葉片的強度和剛度，同時由于去除的材料較多，所以附加的金屬材料重量也較大。這樣在設計時，就必然的要加大葉根直徑和增加葉根厚度。
[0005]使用預埋螺母或螺套的方法存在下述問題:預埋工藝難度大，且附加的金屬材料
重量大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種預埋螺栓、預制葉根、葉片及其成型方法和風力發(fā)電機組，用于優(yōu)化現(xiàn)有葉片的結構，改善葉根部的力學環(huán)境，盡量少的增加葉根部的附加重量。
[0007]本發(fā)明第一方面提供了一種預埋螺栓，其中，
[0008]包括一體成型、桿狀的螺紋部和預埋部，所述螺紋部設置有外螺紋，所述預埋部的尾部具有向外側伸出的凸起；
[0009]所述螺紋部用于伸出風電機組葉片的預制葉根，所述預埋部用于預埋固定在所述預制葉根內(nèi)部。
[0010]如上所述的預埋螺栓，優(yōu)選的是，
[0011]所述凸起的端部朝向所述螺紋部彎折。
[0012]如上所述的預埋螺栓，優(yōu)選的是，還包括，
[0013]過渡部，表面光滑，且位于所述螺紋部和所述預埋部之間。
[0014]如上所述的預埋螺栓，優(yōu)選的是，所述凸起的數(shù)量不少于兩個，沿著所述預埋部的中軸線旋轉對稱設置。
[0015]上述技術方案提供的預埋螺栓，在強度和剛度性能上，要優(yōu)于其他的傳統(tǒng)設計方法使用的T型螺栓、預埋螺母或螺套，同時可以有效的控制葉片的附加質量。
[0016]本發(fā)明第二方面提供了一種預制葉根，其中，
[0017]呈圓柱狀或錐臺狀，所述預制葉根內(nèi)部預埋有本發(fā)明任意提供的預埋螺栓。
[0018]采用上述預埋螺栓后，葉根部位的預埋深度要淺于現(xiàn)有技術中的預埋深度，從而優(yōu)化現(xiàn)有了葉片的結構，改善葉根部的力學環(huán)境，對于葉片的減重和減薄也有利好的作用。
[0019]本發(fā)明第三方面提供了一種葉片，其中，包括葉片主體以及本發(fā)明所提供的預制葉根，所述葉片主體和所述預制葉根固化成型以形成完整的葉片。
[0020]上述技術方案提供的葉片，因預埋螺栓引起的葉根部位的附加重量較少，葉片性能好。
[0021]本發(fā)明第四方面提供了一種風力發(fā)電機組，其中，包括本發(fā)明所提供的葉片。
[0022]上述技術方案提供的風力發(fā)電機組，其葉片上的附加重量較少，葉片性能好，整個風電機組的性能也得以優(yōu)化。
[0023]本發(fā)明第五方面提供了一種葉片成型方法，其中，
[0024]制作預埋螺栓；其中，包括一體成型、桿狀的螺紋部和預埋部，所述螺紋部設置有外螺紋，所述預埋部的尾部具有向外側伸出的凸起；所述螺紋部用于伸出風電機組葉片的預制葉根，所述預埋部用于預埋固定在所述預制葉根內(nèi)部；
[0025]采用定位工裝組件固定預埋螺栓，其中，所述定位工裝組件與預制葉根匹配，以將所述預埋螺栓按照預埋在所述預制葉根上的位置固定，以形成一個預制葉根；
[0026]將所述具有預埋螺栓的預制葉根與所述葉片主體一起固化成型，形成整個葉片。
[0027]如上所述的葉片成型方法，優(yōu)選的是，所述定位工裝組件為整圓型法蘭或兩個拼湊成整圓的半圓型法蘭。
[0028]上述技術方案提供了一種新的葉片成型工藝方法，將預制葉根和葉片主體分開成型，可以解放葉片生產(chǎn)工藝，提供更多生產(chǎn)選擇，對節(jié)約工時，控制成本有益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1a為本發(fā)明實施例一提供的預埋螺栓的結構主視圖；；
[0030]圖1b為圖1a的俯視圖；
[0031]圖1c為圖1a的左視圖；
[0032]圖2a為本發(fā)明實施例二提供的預制葉根在葉片上的位置示意圖；
[0033]圖2b為圖2a中的B局部放大示意圖；
[0034]圖2c為圖2b的C向視圖；
[0035]圖2d為圖2c的A-A向剖視圖；
[0036]圖3a為本發(fā)明實施例三還提供一種葉片成型方法的流程圖；
[0037]圖3b為本發(fā)明實施例三使用的纖維布的結構示意圖；
[0038]圖3c為整圓型法蘭的結構示意圖；
[0039]圖3d為半圓型法蘭的結構示意圖一；
[0040]圖3e為半圓狀法蘭的結構示意圖二。
【具體實施方式】[0041]參見圖1a-圖1c及圖2a，本發(fā)明實施例一提供一種預埋螺栓10，其中包括一體成型、桿狀的螺紋部I和預埋部2，螺紋部I設置有外螺紋，預埋部2的尾部具有向外側伸出的凸起3，且該凸起3朝向螺紋部I彎折；螺紋部I用于伸出風電機組葉片的預制葉根5，預埋部2用于預埋固定在預制葉根5內(nèi)部。
[0042]此處，預制葉根是將葉片上的葉根部單獨制作形成，葉片主體是指葉片上除了預制葉根之外的其他部分。
[0043]預埋部2的凸起3形狀可根據(jù)仿生學原理設計，比如設計成樹根狀或草根狀，以提高預埋螺栓10的抗拉和抗扭能力。預埋螺栓10上的螺紋部I用于與輪轂固定連接。
[0044]此處，為了進一步增強預埋后預埋螺栓與預制葉根之間的作用力，凸起3的端部朝向螺紋部I彎折。
[0045]由于預埋部具有朝向螺紋部徑向方向的凸起，預埋后，上述凸起會與預制葉根緊固連接，從而保證預埋技術的可靠性；另外，由于上述技術方案提供的預埋螺栓，通過預埋部的凸起與預制葉根緊固連接，所以螺紋部的尺寸可以在滿足風力發(fā)電機組強度和使用性能的前提下，盡量的小，以減少因預埋而造成的葉片葉根處質量的增加。
[0046]上述技術方案提供的預埋螺栓，只通過預埋部的凸起與預制葉根緊固連接，可以最大限度的保持葉根處初始設計的強度和剛度。同時，可有效增加螺栓本身的抗拉和抗扭能力，螺栓預埋的深度可以設計的更淺，以盡量小的增加葉片的附加質量，從而優(yōu)化葉片的設計。
[0047]參見圖1a或圖lb，進一步地，預埋螺栓10還包括過渡部4，表面光滑，且位于螺紋部I和預埋部2之間。
[0048]參見圖1a或圖lb，此處，具體地，過渡部4 一端為圓柱，圓柱的尺寸和螺紋部I的小徑尺寸一致，過渡部4另一端為圓錐臺。圓錐臺的小端尺寸和圓柱的尺寸一致，大端尺寸和預埋部2遠離凸起3的一側尺寸一致，以使得螺紋部1、過渡部4和預埋部2之間平滑過渡，以平均分配預埋螺栓10受到的應力，避免應力集中。
[0049]參見圖1b或圖1c,可選地,預埋部2上凸起3的數(shù)量不少于兩個,沿著預埋部2的中軸線旋轉對稱設置。此處以兩個示意，但不限于此。凸起3數(shù)量越多，凸起3抓緊預制葉根5的力度越大，預埋螺栓10和預制葉根5之間連接的越緊固。但是，凸起3越多，制造工藝越復雜，實際應用中，以2-6個為宜。
[0050]預埋螺栓的數(shù)量需要根據(jù)葉片的實際設計情況所決定，當制作完成所需要的預埋螺栓數(shù)量后，通過定位工裝組件將其埋入到預制葉根5中。
[0051]參見圖2a_圖2d，本發(fā)明實施例二提供一種預制葉根，其中，預制葉根5呈圓柱狀或錐臺狀，預制葉根5內(nèi)部預埋有本發(fā)明任意實施例所提供的預埋螺栓10。此處，圖2a-圖2d中示意的是，預制葉根5已經(jīng)通過定位工裝組件預埋好設計數(shù)量的預埋螺栓10，并已經(jīng)固化成型。具體地，預埋螺栓10上的凸起3埋入到預制葉根5內(nèi)部，圖2d清楚示意了凸起3已埋入預制葉根5內(nèi)部的情形。此處，圖2a和圖2b的視角方向不一樣,對比圖2a和圖2b，可清楚看出預埋螺栓10和預制葉根5之間的相對位置關系。
[0052]此處，參見圖2c或圖2d，預制葉根5的內(nèi)側鋪設有內(nèi)蒙皮11，外側鋪設有外蒙皮12，內(nèi)蒙皮11和外蒙皮12分別從葉片的根部延伸到葉片的葉尖部，此處只顯示為葉片根部部分。而后預制葉根5和葉片主體21通過真空灌注的方式成型固化。[0053]此處，預制葉根和葉片主體分開制造成型。上述技術方案提供的預制葉片，由于采用了本發(fā)明任意實施例提供的預埋螺栓，葉根處的附加重量得以減少，整個葉片的性能得以優(yōu)化。
[0054]本發(fā)明又一實施例提供一種葉片，包括葉片主體以及本發(fā)明任意實施例所提供的預制葉根，所述葉片主體和所述預制葉根固化成型以形成完整的葉片。葉片的示意圖可參見圖2a。
[0055]上述技術方案提供的葉片，因預埋螺栓引起的葉根部位的附加重量較少，葉片性能好。
[0056]本發(fā)明另一實施例還提供一種風力發(fā)電機組，其中，包括本發(fā)明任意實施例所提供的葉片。
[0057]上述技術方案提供的風力發(fā)電機組，其葉片上的附加重量較少，葉片性能好，整個風電機組的性能也得以優(yōu)化。
[0058]參見圖3a，本發(fā)明實施例三還提供一種葉片成型方法，其中，方法包括，
[0059]步驟31、制作預埋螺栓；其中，包括一體成型、桿狀的螺紋部和預埋部，所述螺紋部設置有外螺紋，所述預埋部的尾部具有向外側伸出的凸起；所述螺紋部用于伸出風電機組葉片的預制葉根，所述預埋部用于預埋固定在所述預制葉根內(nèi)部；
[0060]步驟32、采用定位工裝組件固定預埋螺栓，其中，所述定位工裝組件與預制葉根匹配，以將預埋螺栓按照預埋在葉根上的位置固定，以形成預制葉根。
[0061]步驟33、將具有預埋螺栓的預制葉根與葉片主體一起固化成型，形成整個葉片。
[0062]步驟32中，定位工裝組件比如可以為法蘭，法蘭上設置有一圈節(jié)圓孔，以容置預埋螺栓10。此處法蘭的尺寸應和預制葉根5尺寸是一致的，預埋螺栓10在法蘭上的位置決定了這些螺栓在預制葉根5上的位置。預埋螺栓10在節(jié)圓孔中的深度和角度可以根據(jù)需要進行設置。
[0063]法蘭上節(jié)圓孔的數(shù)量是由葉片的設計參數(shù)決定的。此處，預制葉根5部獨立于葉片上的其他部分單獨設計，而后將預制葉根5和葉片其他部分固定在一起。
[0064]預制葉根5采用圓柱狀；或是，采用帶有一定錐度的結構，即錐臺狀。在制作預制葉根5時，可以鋪設纖維布8。為了防止預制葉根預埋螺栓周圍因為空隙堆積過多的樹脂，影響結構力學性能，在纖維布8和預埋螺栓的空隙處可以適當?shù)奶砑佣糖欣w維。此處，纖維布8上可以開設隨形孔81，隨形孔81的形狀與預埋螺栓的形狀匹配。纖維布的結構示意圖參見圖3b。
[0065]此處，需要注意的是，預制葉根5有兩種成型方式，一種是整圓成型；另一種是半圓成型。定位工裝組件應與預制葉根保持一致，以定位工裝組件為法蘭為例，若葉根模具是整圓，那么法蘭也是整圓；若葉根模具是半圓，那么法蘭也是半圓。
[0066]下面分別詳細描述采用整圓型法蘭和半圓型法蘭的情形。其中，整圓型法蘭參見圖3c，半圓型法蘭給出了兩個實例，具體參見圖3d和圖3e。
[0067]參見圖3c，圖3c示意了法蘭為整圓的情形。整圓型法蘭9是個整體，預埋螺栓10沿著整圓型法蘭9的周向安裝。
[0068]參見圖3d，圖3d為半圓型法蘭的結構示意圖。圖3d示意了法蘭為半圓的第一種情形，法蘭包括相互旋轉連接的兩個半圓型法蘭6，這兩個半圓型法蘭6在遠離旋轉軸62的另一側設置有連接凸臺61，需要合模時，將兩個連接凸臺61螺栓連接。采用整圓方式的預制葉根，將只與葉片主體上的外蒙皮相連接，而不包含內(nèi)蒙皮。采用上述半圓型法蘭6易于后續(xù)合模。
[0069]參見圖3e，圖3e示意了法蘭為半圓型的第二種情形，法蘭包括相互獨立設置的兩個半圓狀法蘭7，這兩個半圓狀法蘭7在兩側設置各有連接凸塊71，需要合模時，將兩側的連接凸塊71螺栓連接。使用時，將各個匹配的預制葉根5連接到兩個半圓狀法蘭7，然后將預制葉根5置于外蒙皮和內(nèi)蒙皮之間，而后通過真空灌注方式使葉片成型。后續(xù)進行合模操作時，通過半圓狀法蘭7上連接凸塊71上的螺栓孔調整定位。調整完成后，將兩個半圓狀法蘭7螺栓固定。采用上述半圓狀法蘭7易于調整位置。
[0070]上述技術方案提供的葉片成型方法，將預制葉根和葉片主體分開成型，然后固定，最后再合模。這樣設置，更易于統(tǒng)籌安排生產(chǎn)，節(jié)約工時和勞動強度，而且在工藝實施例上，能選擇的工藝更多，成型難度也得以降低。另外，預制葉根獨立生產(chǎn)，可操作性更大，且可明顯地提高加工精度，為更為先進的預埋技術提供條件和技術儲備，也為風機葉片技術的設計、加工提供了另一個可行的方法。
[0071]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種預埋螺栓，其特征在于， 包括一體成型、桿狀的螺紋部和預埋部，所述螺紋部設置有外螺紋，所述預埋部的尾部具有向外側伸出的凸起； 所述螺紋部用于伸出風電機組葉片的預制葉根，所述預埋部用于預埋固定在所述預制葉根內(nèi)部。
2.根據(jù)權利要求1所述的預埋螺栓，其特征在于， 所述凸起的端部朝向所述螺紋部彎折。
3.根據(jù)權利要求1所述的預埋螺栓，其特征在于，還包括， 過渡部，表面光滑，且位于所述螺紋部和所述預埋部之間。
4.根據(jù)權利要求1所述的預埋螺栓，其特征在于，所述凸起的數(shù)量不少于兩個，沿著所述預埋部的中軸線旋轉對稱設置。
5.一種預制葉根，其特征在于， 呈圓柱狀或錐臺狀，所述預制葉根內(nèi)部預埋有權利要求1-4任一所述的預埋螺栓。
6.一種葉片，其特征在于，包括葉片主體以及權利要求5所述的預制葉根，所述葉片主體和所述預制葉根固化成型以形成完整的葉片。
7.一種風力發(fā)電機組，其特征在于，包括權利要求5所述的葉片。
8.一種葉片成型方法，其特征在于， 制作預埋螺栓；其中，包括一體成型、桿狀的螺紋部和預埋部，所述螺紋部設置有外螺紋，所述預埋部的尾部具有向外側伸出的凸起；所述螺紋部用于伸出風電機組葉片的預制葉根，所述預埋部用于預埋固定在所述預制葉根內(nèi)部； 采用定位工裝組件固定預埋螺栓，其中，所述定位工裝組件與預制葉根匹配，以將所述預埋螺栓按照預埋在所述預制葉根上的位置固定，以形成一個預制葉根； 將所述具有預埋螺栓的預制葉根與所述葉片主體一起固化成型，形成整個葉片。
9.根據(jù)權利要求8所述的葉片成型方法，其特征在于，所述定位工裝組件為整圓型法蘭或兩個拼湊成整圓的半圓型法蘭。
【文檔編號】F03D9/00GK103511191SQ201210202811
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月15日 優(yōu)先權日:2012年6月15日
【發(fā)明者】賈海濤, 肖鵬, 唐超, 王海軍, 路計莊 申請人:華銳風電科技(集團)股份有限公司