[发明专利]一种可拆卸的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，尤其涉及一种可拆卸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，维护不易。

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。相比传统的大部分金属材料，复合材料价格相对昂贵、回收困难，复合材料一次成型出来的风力机叶片具有较好的结构的连续性，但是对工厂设备条件、技术水平提出了较高的要求，一次成型工艺存在较大操作风险，一旦出现问题极有可能导致整只叶片报废，当叶片长度到一定限度，传统整体叶片在生产、运输及安装维护过程中也存在诸多不足，因而，为了解决叶片大型化出现种种问题，采用可拆卸式风力机叶片，将复杂的风力机叶片主要承力构件在原有工厂生产，分散运输、现场组装是解决风力机大型化的有效方法。

这种可拆卸的叶片具有化整为零的特点，针对叶片不同部位承受载荷的情况和所需具有的功能，优化材料和结构的组合，实现叶片结构更轻、成本更低、运输、维护更方便的目的，这种叶片在受载最大的位置采用高强度和刚度的金属或者复合材料，在承受局部风压的蒙皮部位使用轻质、柔性复合材料薄壳或者布蒙皮，既可以节省制造成本，又可以有效减轻叶片重量、降低叶片载荷。因此，可拆卸风力机叶片可以从根本上解决当前大型风力机复合材料叶片的工艺问题、降低运输成本和维护难度。有助于风能产业发展和技术进步。

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结构轻便、结构可靠性高、可设计性强、制造、运输、安装、维护简单的风力机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：一种可拆卸的风力机叶片，包括叶片骨架结构和蒙皮，其特征在于，所述蒙皮为柔性蒙皮，所述叶片骨架结构包括沿叶片展向间隔布置的至少两个定型翼板以及设置于所述定型翼板上的主承力梁帽、前缘承力梁和尾缘承力梁，所述主承力梁帽装配于叶片定型翼板上、下开槽位置，并且在叶片的吸力面和压力面各至少布置一所述主承力梁帽，所述前缘承力梁装配于叶片定型翼板上前缘承力梁开孔位置，所述尾缘承力梁装配于叶片定型翼板上尾缘承力梁开孔位置；所述蒙皮通过悬绳张紧连接在所述定型翼板上。

优选地，所述主承力梁帽、前缘承力梁和尾缘承力梁通过紧固件装配于所述定型翼板上。优选地，所述紧固件为紧固螺栓。优选地，所述紧固螺栓均为耐腐蚀金属螺栓，可采用六角螺栓，为了保持叶片一致性气动外形也可采用沉头螺栓。优选地，各所述定型翼板上布置一列或者多列紧固螺栓来装配前缘承力梁、尾缘承力梁、主承力梁帽。优选地，所述紧固螺栓排列方式可以并排也可以交错排列。

优选地，所述主承力梁帽为沿叶片展向的变截面尺寸连续梁，其截面尺寸可以根据叶片当地载荷、结构/材料性能来确定，为了满足一致的气动外形，其外表面压力面和吸力面加工满足叶片整体气动外形几何尺寸要求。

优选地，所述主承力梁帽在叶片上可以是一组，即压力面和吸力面各一个主承力梁帽，也可以是多组。其截面形状为阶梯形，也可以为简单的长方形或者梯形。

优选地，所述主承力梁帽在与每个定型翼板连接的局部均设有螺纹通孔，通过螺栓与定型翼板紧固。

优选地，所述定型翼板的截面几何形状为T字形，也可以为工字形、箱形等形状；所述定型翼板存在一个垂直内端面，用于提高其强度和稳定性，其外侧压力面表面和吸力面表面满足叶片气动外形要求，同时用于与主承力梁帽连接，方便前缘承力梁和尾缘承力梁的使用螺栓紧固。实现结构载荷从定型翼板至主承力梁帽、前缘承力梁、尾缘承力梁的传递。

优选地，所述定型翼板在压力面和吸力面沿叶片展向分别设有开槽用于连接主承力梁帽，前缘位置设有沿叶片展向的开孔用于连接前缘承力梁，在尾缘位置设有沿叶片展向的开孔用于连接尾缘承力梁。

优选地，所述定型翼板在前缘设有螺纹开孔、尾缘设有螺纹开孔、压力面和吸力面设有螺纹开孔，其孔轴线方向均平行于叶片当地翼型的法线方向。