[实用新型]一种模块化风力涡轮叶片结构

说明书

本实用新型公开了一种模块化风力涡轮叶片结构，该叶片至少包括叶尖段和叶根段，其最优分段位置位于叶片最大弦长附近靠近叶尖一侧。叶根段由一个空心柱状承力结构和多个气动外形轮廓板组成，空心柱状承力结构和轮廓板独立制造，具有中间空心和支撑结构，便于与圆柱体粘接和减轻叶片重量，叶尖段存在与叶根段连接的圆柱结构，叶尖段与叶根段采用螺栓连接，螺栓在分段面分布构成完整的圆形。完成叶尖和叶根段的螺栓连接后，采用胶接按照分段位置的气动外形轮廓板。该模块化风轮叶片可以实现长叶片的分段设计、制造和运输，具有制造难度小和结构强度高的特点。

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机叶片，尤其涉及一种模块化风力涡轮叶片结构，属于风电叶片制造领域。

背景技术

大量化石能源的利用在推动技术发展的同时也增加地球生态环境的负担，大气污染威胁着人类的生命和健康，可再生能源逐渐成为优先选择的能源资源，将在各国能源结构中占据更加重要地位，风能作为一种可再生能源形式，具有开发成本较低，技术成熟，分布广泛等优点，成为近年来可再生能源发展的重点方向。为了充分利用风能资源，风力机也逐步走向大型化，其叶片长度也不断增加，而风资源丰富的地域往往是一些偏远山区，人迹罕至的荒漠地带，交通条件差，运输长叶片相当困难，而当叶片到达一定的长度后，这也是运输禁止的范围。由此可见，风力机大型化受到运输条件的制约。

当前，风电叶片普遍采用纤维增强聚合物基复合材料制造，而复合材料叶片生产过程对环境和工艺有苛刻的要求，很多风电场地处风沙严重或湿度、盐度很高的地方。这种环境下，风电叶片的生产质量难以有效保障，而超长叶片中使用的碳纤维，由于其对生产条件更为敏感，叶片质量更是难以控制。在风电场附近建设叶片生产基地也存在地域上的局限性，辐射范围有限，且会大幅增加叶片的综合成本。由此可见，当叶片长度到一定限度后，传统整体叶片在生产、运输及安装过程中均存在诸多难以克服的制约因素，因此，采用分段式叶片，在现有工厂生产，分段运输、现场组装是解决风电机组大型化的有效方法。

分段式叶片在吊装前需要对各部件进行装配，形成一个气动外形连续、结构完整、功能齐全的整体。现有的分段式叶片大部分在现有的非分段叶片上基础上进行改型设计，螺栓连接分布在叶片蒙皮轮廓线上，特别是翼型最大厚度附近，叶根段依然采用非分段叶片的常规设计，这种结构存在螺栓连接疲劳强度的不足，且叶根段的结构和气动可设计性较差。因此，有必要对现有的风力机分段式叶片的结构及其装配方法进行改进。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺点和不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种连接稳固、气动损失小及装配连接操作简单的模块化风力涡轮叶片结构。

本实用新型为解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种模块化风力涡轮叶片结构，包括沿展向分布的至少一个叶尖段和至少一个叶根段，其特征在于，

--所述叶根段包括独立制造的沿展向延伸的空心柱状承力结构以及附接固定在所述空心柱状承力结构外周的若干个气动外形轮廓板，所述气动外形轮廓板的空腔中设置有若干支撑结构，

--所述叶尖段包括位于叶尖部分以及连接部分，所述连接部分具有一展向宽度并基本位于叶片最大弦长位置处，包括用于承力的螺栓连接圆柱附件和气动外形蒙皮，

所述用于承力的螺栓圆柱连接附件形成一封闭曲线，所述空心柱状承力结构的端部通过螺栓连接在所述用于承力的螺栓连接圆柱附件上，所述气动外形蒙皮固定在所述空心柱状承力结构的端部上。

优选地，所述叶尖部分包括气动外形蒙皮、承力梁帽和剪切腹板。

优选地，所述空心柱状承力结构由复合材料制造，采用缠绕成型工艺制备。

优选地，所述叶根段的气动外形轮廓板沿展向由多段组成，所述气动外形轮廓板内侧设置前缘、尾缘支撑结构。