[发明专利]风电叶片叶根结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电技术领域，尤其涉及一种重量更轻的风电叶片叶根结构。

背景技术

随着发电功率的增大，风电叶片长度或重量同步增加，这导致轴承、塔筒等配套工程运行荷载同步增加。在不影响发电功率前提下，降低叶片总重量是风电叶片发展方向之一。

一种现有技术，如公开号为US20110044817A1，主题为叶根连接方法的美国专利，因为能够提供更多的螺栓装配，为大功率叶片提供了承载能力。但是，其在预埋螺栓套内外侧(亦称内外蒙皮)全部为纤维增强材料，而现有纤维增强材料密度通常大于1000Kg/m³，如玻璃纤维增强环氧树脂密度约为1900Kg/m³，造成了叶根结构整体重量偏大。

另一种现有技术，如公开号为CN1802285A，主题为叶根连接件的中国专利，在提供承载能力同时用垫板方式降低了叶根重量。同时，其在两个预埋螺栓套之间以增强材料布条层层铺放方式增加了制品厚度。但该方法仍然存在重量偏大且施工工艺繁复的问题。另外，其中的轻质材料沿叶片轴向伸出与叶根端面平齐，由于该类轻质材料处于未完全封闭条件下易于受到其他介质侵害，如在液体容易发生溶胀，在空气中容易发生氧化等等。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种重量更轻且能提高生产效率的风电叶片叶根结构。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种风电叶片叶根结构，包括纤维增强复合材料的本体，所述本体形成叶根结构外形，且包裹固定内部的多个螺栓套组件，所述本体内具有轻质材料内插体和轻质材料层；多个所述螺栓套组件沿叶根周向间隔布置；各个螺栓套组件分别具有螺栓套及轻质条形件，所述轻质条形件插接于所述螺栓套面向叶尖的一端；所述内插体对应设置于各个所述螺栓套组件的外侧间隔位置，所述轻质材料层设置于所述螺栓套组件外侧与所述本体外表面之间，所述轻质材料层叶根侧端部与所述风电叶片叶根侧端面间隔一定距离。

根据本发明的一实施方式，其中所述螺栓套面向叶尖方向一端部分的内径呈递增，所述螺栓套外径面向叶尖方向呈递增。

根据本发明的一实施方式，其中所述轻质条形件径向截面面向叶尖方向呈递减。

根据本发明的一实施方式，其中所述螺栓套组件外周具有一层纤维增强树脂层，该纤维增强树脂层适配着所述螺栓套组件外形而完全覆盖。

根据本发明的一实施方式，其中所述本体面向叶尖方向一端部分的内径呈向外递增。

根据本发明的一实施方式，其中所述轻质材料层叶根侧端部具有斜面，该斜面内边缘向叶根侧延伸，该斜面外边缘向叶尖侧延伸；所述本体的纤维增强复合材料与该斜面匹配对接。

根据本发明的一实施方式，其中所述内插体为分体式或多个一体成型的预制件，所述内插件至少有一侧外形与所述螺栓套外形匹配。

根据本发明的一实施方式，其中所述内插体的径向高度小于或等于所述螺栓套直径的3/4。

根据本发明的一实施方式，其中所述内插体为拉挤成型或模压成型，所述内插体为纤维增强树脂材质，其中纤维为玻璃纤维或碳纤维，树脂为热固性树脂或热塑性树脂；所述内插体长度大于预埋螺栓套长度。

根据本发明的一实施方式，其中所述内插体径向上外侧端面形状是平面或圆弧面，至少一端与螺栓套外侧纤维增强树脂材料对齐。

由上述技术方案可知，本发明实施例的风电叶片叶根结构的优点和积极效果在于：

本发明实施例的风电叶片叶根结构相对于现有技术中叶根结构重量更轻，且界面防护和生产效率有所提高，本发明实施例以同等体积密度约为其十分之一的材料，替代外蒙皮部分位置纤维增强材料，叶片重量将显著降低。其在预埋螺栓套叶尖方向以横截面逐渐减小的方式增加绕度，该处螺栓套材料密度达到7800Kg/m3，以此可大幅减轻重量。通过以低于环氧树脂或不饱和聚酯玻璃钢密度的轻质材料替代叶片叶根一部分玻璃钢或金属材料，在相同发电功率情况下具有更轻的叶片重量。

还可以通过预制成型件替代部分叶根铺层减少铺层时间，提高模具利用率。

在结构上能够保护轻质材料不受水、油浸蚀，并更好地保护螺栓套外部界面。