[发明专利]一种U型加强装置连接的多段式风力机叶片及其装配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机叶片，尤其涉及一种多段连接的叶片及其装配方法，属于风力发电设备的零部件。

背景技术

随着化石能源的减少，可再生能源变得越来越重要，将逐步成为未来能源结构中的主要力量，风能作为可再生能源的一分子具有开发成本较低，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。随着技术的不断进步，风力机也逐步走向大型化，其叶片长度也不断增加，而风资源丰富的地方往往是一些地势崎岖山脊或者海上，交通路况恶劣，运输叶片相当困难，而当叶片长度到达一定的范围，也是运输禁止的。因此风力机大型化受到运输条件的严重制约。

当前风力机叶片普遍采用纤维增强复合材料制造，而复合材料叶片生产对环境和工艺要求特别苛刻，很多风电场都处在近风沙严重或湿度、盐度很高的地方。在这种环境下，风力机叶片生产质量难以控制，而未来的超大型风力机叶片会使用到碳纤维，这种材料对工艺和环境更加敏感。在风电场附近建设叶片生产基地也存在地域上的局限性，并且会大幅增加制造成本。由此可见，当叶片长度到一定限度，传统整体叶片在生产、运输及安装过程中均存在诸多不足，因而，采用多段式叶片，在原有工厂生产，分段运输、现场组装是解决风力机大型化的有效方法。

多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。现有的多段式叶片多采用T型螺栓或预埋螺栓来实现叶片结构的连接，这种方式需要对连接截面的所有螺栓同时进行预埋或预制工艺成型和定位操作，这对叶片蒙皮成型工艺精度和几何定位要求相当苛刻，工艺上，必须要求不出现明显的结构变形；定位上，容许的偏差很小，只有这样才能保障连接件的精确配合，在装配时，该方式还存在操作空间狭小的问题，对现场操作的工人技术和装备水平要求都很高。因此，多段式风力机叶片本身的结构直接影响着其装配方法，有必要对现有的风力机多段式叶片的结构及其装配方法作出改进。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和不足，本发明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风力机多段式叶片及其装配连接方法。

根据本发明的一方面，本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种风力机多段连接叶片，包括至少两段叶片段，各叶片段之间使用U型加强装置依次顺序连接成一个叶片整体，所述叶片段采用复合材料铺层制造，其特征在于，各所述叶片段包括蒙皮主体及位于叶片段连接端部的若干个蒙皮向内垂直延伸段，在蒙皮主体和蒙皮垂直延伸段分别加工螺栓孔，

所述U型加强装置包括一U型凹槽和左、右两翼板；

相邻两叶片段的蒙皮垂直延伸段穿设于多个U型加强装置的U型凹槽中，并通过多个螺栓贯通连接，相邻蒙皮垂直段在连接紧固时采用垫片密封；

相邻两叶片段的蒙皮主体分别与各所述U型加强装置的翼板螺栓连接。

优选地，各所述翼板与蒙皮主体采用沉头螺栓连接，U型凹槽与蒙皮垂直段采用多角螺栓优选六角螺栓连接。

优选地，所述沉头螺栓，其凸头埋在叶片蒙皮主体内，其螺杆朝向叶片内侧，采用螺母Ⅰ紧固并用螺母Ⅱ防松加固，防止叶片运行时发生连接松动。

优选地，所述多角螺栓，采用螺母Ⅲ紧固并用螺母Ⅳ防松加固，其螺杆朝向近似与叶片轴线平行以保障载荷高效传递。

优选地，所述多角螺栓的螺杆上开有小孔，相邻两叶片段连接处，用导电性能良好的钢丝绳穿过各所述多角螺栓螺杆上的小孔，将所有多角螺栓串联起来，实现电流通路，并将钢丝绳的两端分别连接到相邻两叶片段的导电电缆上，防止雷击对叶片破坏。

优选地，各所述叶片段的蒙皮主体靠近连接部分其外表面具有一致的气体动力学外形，从而保证各叶片段连接后，风力机叶片整体具有良好的气体动力学特性。

优选地，在所述U型加强装置的各翼板端部各设一变厚度段，保证叶片刚度的平稳过渡，所述U型加强装置连接的蒙皮垂直延伸段结合面处使用密封胶条。

优选地，各所述蒙皮垂直延伸段的长度相等，厚度一致，即蒙皮垂直延伸段的向内长度相等，厚度一致。

优选地，所述U型加强装置采用单排或多排沉头螺栓、多角螺栓连接，U型加强装置在槽口外侧设有倒圆角，在槽口内侧设有加强斜角来增加承载，降低局部应力集中。

优选地，同一叶片段的蒙皮主体与蒙皮向内垂直延伸段为连续整体结构，其拐角处内外侧设有倒圆角。

根据本发明的另一方面，本发明为解决其技术问题所采取的技术方案还提供了一种风力机多段式叶片的装配连接方法，包括以下步骤：