[发明专利]叶片用嵌块、叶片及风力发电机组

说明书

本发明提供一种叶片用嵌块、叶片及风力发电机组。该叶片用嵌块包括：连接部，连接部具有连接孔；嵌入部，嵌入部与连接部连接，嵌入部包括安装基体和嵌入凸起，嵌入凸起固定在安装基体上，且沿叶根的径向延伸，或沿第一方向延伸，第一方向与叶根的径向具有第一夹角。该叶片用嵌块可以避免叶根增加额外的厚度，减轻叶片重量。

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域，尤其涉及一种叶片用嵌块、叶片及风力发电机组。

背景技术

纵观风力发电机组的历史，已经进行了很多努力来开发一种坚固，紧凑和廉价的叶片用嵌块。难以以有效和可靠的方式将玻璃纤维/树脂，木纤维/树脂或碳纤维/树脂的复合结构固定到金属轮毂上。

目前业界使用的叶片用嵌块结构和安装方法都属于两种类型之一。

第一类，点型接头(所谓的T型接头)和第二类型的表面到表面型接头(所谓的预埋套管)。

对于标准的T型接头，螺母的最小直径通过下列要求确定：

1、啮合螺纹长度；

2、螺母强度；

3、叶片结构中的孔的抗破碎性；

4、在叶片钻孔后剩余的横截面总面积的强度，包括应力集中因素。

通常，前两个要求可以通过中等尺寸的螺母来满足，然而，第三个标准需要大直径的螺母。该问题在WO 2012 168990 A1的专利中被处理。最后，为了满足第四个要求，叶根的厚度增加。如专利CN 202851266 U,US 2014/0169980A1的方案。这导致叶片的重量增加，从而降低了整个风力发电机组的效率。随着叶片的尺寸和负载的增加，需要增加叶根厚度，或者实行螺母棋盘式布局。

对于带有预装套管的接头，套管的尺寸主要由下列因素确定：

1、啮合螺纹长度；

2、套管强度；

3、套管和其他叶片结构之间的粘合(粘合剂)的强度；

4、套管预安装后叶片剩余截面的总面积强度，包括应力集中系数。

通常，前两个要求可以通过中等尺寸的螺母来满足。然而，第三个要求需要比较长的套管。同时，在结合表面处产生的边缘效果(应力集中)，很难确保从纤维增强聚合物结构到套管的金属结构的负载均匀分布，为此需要使用复杂形状的套管最后，为了满足第四个要求，叶根厚度需要增加，导致叶片重量增加，降低了整个风机的效率。而且，随着叶片尺寸和负载的增加，需要提升叶根厚度，或者使用比较负载的套管排列方式，增加了很多成本，叶片重量也增加了不少。

预装套管的接头的进一步发展如WO 2006/070171A1所公开，其中引入了复杂形状(类似冰激凌形状)的预装套管。被进一步描述的总形状和附加的互锁结构的作用是使每个紧固件获得更多面积并且在负载传递过程中使用更大面积，因此，仍然使用叶根和套管结合处的剪切作为主要负载传递方式。该发明的主要缺点在于，由于套管的优选形状不是平坦的，因此，叶根需要如T型接头一样保持一样的厚度或更大的厚度，导致相对高的叶片重量。其中的分层结构还需要增加额外的重量。最后，这种接头方式不允许使用具有高柔性值的长、具有高疲劳寿命的螺栓。

上述的问题促使发明人不断地寻找更好的方案。然而，现有技术中的所有方案都有同样的困难，例如纤维被损坏或粘合长度过大。

专利WO2011/035548的主要目的是通过引入结合到叶片上的楔形结构来降低叶根的厚度。这种结构可以算作一种面到面的结合方式，具有此种类型的结合方式的缺点，如由于粘结剂的低剪切强度造成的低重量效率，粘结剂边缘的应力集中，金属与塑料粘合造成的问题等。