[发明专利]一种风电复合材料叶片叶根预埋连接结构及风力发电设备

说明书

本发明公开了一种风电复合材料叶片叶根预埋连接结构及一种风力发电设备。该风电复合材料叶片叶根预埋连接结构包括叶片本部、叶根预埋螺栓套和叶根法兰；叶根预埋螺栓套包括螺栓套筒和凸缘，所述凸缘位于叶根预埋螺栓套的端部，叶根预埋螺栓套预埋于叶片根部中的与所述叶根预埋螺栓套相配合的孔中，所述凸缘突出于叶片叶根的端部，所述凸缘靠近所述螺栓套筒一侧的面与叶根接触，所述凸缘远离螺栓套筒一侧的面与叶根法兰接触。本发明不仅能够提高连接螺栓的疲劳寿命和可靠性，还进一步优化了叶片的生产工艺，避免了叶片根部在打磨时摩擦热量导致复合材料烧糊变质，使其生产工艺更易于控制。

技术领域

本发明涉及风力发电机组的复合材料叶片领域，尤其涉及一种风电复合材料叶片叶根预埋连接结构。

背景技术

风电叶片叶根与变桨轴承之间的连接通常有两种方式：T型打孔式和预埋叶根螺栓套式。随着叶片长度增加，风力发电机组兆瓦级提高，叶片载荷也不断增大，越来越多的叶片从传统的T型打孔连接方式过渡为预埋叶根螺栓套连接方式，以便在叶根布置更多的连接螺栓，以保证叶根连接螺栓具有足够的极限强度和疲劳强度。

目前现有的风电叶片叶根预埋结构存在以下缺点：

(1)为了便于高速金属打磨机打磨，叶根预埋螺栓套普遍突出叶根复合材料端面；因复合材料固化收缩，在叶片合模后，通常合模缝的位置处的叶根预埋螺栓套，其端面会明显普遍低于其他位置处的螺栓套端面，且叶片节圆越大，合模缝位置的收缩越大。为了保证叶根预埋螺栓套端面的平面度，在端面打磨时，存在合模缝附近叶根预埋螺栓套端面尚未被打磨到，其他位置的叶根预埋螺栓套端面，已经被打磨得与叶根复合材料平齐；当高速金属打磨机触碰到复合材料时，高速摩擦生热，复合材料易被烧糊，致使其力学性能变差。

(2)叶根预埋螺栓套端面面积较小，与法兰端面接触时，使得被连接件刚度较小，连接螺栓的疲劳寿命降低。

(3)传统叶根预埋连接结构中，只有螺栓套、法兰和变桨轴承为被压构件，叶根复合材料没有被压缩，对被连接件的刚度没有贡献，降低了预埋螺栓套的最大拉拔力和连接螺栓的抗疲劳性能。

以上三点弊端导致预埋型叶片在生产时工艺难以控制，同时挂机运行过程中，叶根螺栓的疲劳寿命短，叶根螺栓断裂频繁发生，减低了风电叶片的可靠性和使用寿命。

发明内容

本发明克服了现有技术中存在的缺陷，提供了一种风电复合材料叶片叶根预埋连接结构。该风电复合材料叶片叶根预埋连接结构不仅能够提高连接螺栓的疲劳寿命和可靠性，还进一步优化了叶片的生产工艺，使其生产工艺更易于控制。

为解决上述技术问题，本发明采用的具体技术方案概述如下：

一种风电复合材料叶片叶根预埋连接结构，包括叶片本部、叶根预埋螺栓套和叶根法兰；其特征在于，叶根预埋螺栓套包括螺栓套筒和凸缘，所述凸缘位于叶根预埋螺栓套的端部，叶根预埋螺栓套预埋于叶片根部中的与所述叶根预埋螺栓套相配合的孔中，所述凸缘突出于叶片叶根的端部，所述凸缘靠近所述螺栓套筒一侧的面与叶根接触，所述凸缘远离螺栓套筒一侧的面与叶根法兰接触。

进一步的，所述凸缘为在周向上呈一体的环形结构或在周向上由多个弧形间隔组合而成的结构。

进一步的，叶根预埋螺栓套均匀间隔布置在所述叶片根部上；所述叶根预埋螺栓套的材质为高强度材料，优选为金属或树脂，所述金属优选为高强度合金，所述树脂优选为聚氯乙烯或聚四氟乙烯材料；至少两个相邻的叶根预埋螺栓套连成一体。

本发明还提供一种风力发电设备，包括多个叶片，所述叶片包括上述的所述风电复合材料叶片叶根预埋连接结构。

本发明所取得的有益技术效果是：