一种竹木质风力发电机叶片根部结构设计制造技术

本发明专利技术涉及一种竹木质风力发电机叶片，尤其是叶片根部的结构设计，包含了因此而设计的独特的叶片壳体结构及其使用的特殊材料。本发明专利技术所涉及的叶片叶根部分采用了长条状木材、长条状竹材、螺栓套以及玻璃纤维，这四个部分以一定顺序和方式排列，以达到满足叶片根部承受载荷强度同时降低原材料成本的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风力发电机叶片的叶根结构及其制造方法，尤其涉及一种新型 的以长条状木材和长条状竹材为主的复合材料风力发电机叶片的叶根结构及其制造方 法，它适用于预埋螺栓套风力发电机叶片的生产制造。
技术介绍
传统的风力发电机叶片主要为玻璃钢叶片。其价格约占整个风力发电机造价的 1/3，原因是其原材料价格昂贵；而且该产品在使用期限结束后很难回收再利用、也不方 便处理。而竹木质叶片与之相比其原材料成本降低20%以上。同时，相比传统叶片制造 技术，该产品易于回收再利用，且生产过程所带来的碳排放量大大降低，是高性价比、 环保、代表低碳经济的新一代叶片技术。就整个叶片的设计来讲，叶片叶根设计是叶片结构设计的重要环节之一，而叶 片与轮毂的连接是靠螺栓套与其连接来实现的，轮毂为连接3只叶片的承载体，因此叶 片所受的载荷最终会通过叶根传递到风力发电机组轮毂上，所以叶根是整个叶片结构中 受力最大、结构最复杂的部位。而在实际生产当中较为常见的一种应用于玻璃钢叶片叶根的制造工艺为后打孔 工艺。后打孔工艺是一种风电机叶片采用钻孔组装螺栓套的结构成型工艺，即在叶片成 型后，用专用钻床和工装在距叶根端面一定距离处叶片根部玻璃钢上钻孔，并嵌入螺栓 套，从而实现叶片与轮毂的连接。由于后打孔工艺是在叶片成型之后再进行钻孔，会导 致对叶根原有结构层的加工损伤，因此需要叶根结构设计具有较高的安全系数，造成很 大的资源浪费和成本的提高。另一种常见的应用于玻璃钢叶片叶根的制造工艺是螺栓套预埋工艺。螺栓套预 埋工艺是一种在叶片壳体进行树脂导入成型之前，在叶片模具叶根位置均勻的放入螺栓 套并固定，在树脂导入之后，使螺栓套与叶片其他结构材料粘结为一体，从而实现在不 损伤叶片结构层的情况下，将螺栓套与叶片叶根连接在一起，使得叶片能够直接与轮毂 连接。该方法完全避免了后打孔工艺对叶片结构层的损伤，使用性能和安全性能更好， 而且还会节省某些设备和原材料成本，在一定程度上降低产品价格。本专利涉及的是一种螺栓套预埋工艺的竹木复合材料风力发电机叶片根部结构 设计及制造方法，所以需要考虑如何把螺栓套与叶片壳体内的结构材料相连接。螺栓套 与玻璃纤维连接的工艺相对成熟，但如叶片结构材料引入木材和竹材则需要进行特殊的 叶根结构设计，以完成螺栓套与木材、木材与竹材之间的连接。本专利技术解决了竹木质风 力发电机叶片壳体内螺栓套与木材和木材与竹材之间的连接问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型竹木质风力发电机叶片叶根结构，通过在结构和 材料上的变革，探索出一种更加有利于保护竹木质叶片叶根结构安全性的新型连接结构及其生产制造工艺，包括所述螺栓套与所述长条状木材和所述长条状木材与所述长条状 竹材之间的连接方法及其制造工艺。为了实现上述目的，本专利技术提供一种风力发电机叶片，所述叶片的壳体在距叶 片根部5米内的部分至少包括所述长度方向和/或纤维方向与所述叶片轴线方向平行的所 述螺栓套、所述木材和所述竹材，其中所述木材和所述竹材为带有斜接的长条状结构且 并排排列，其相邻两根木条和/或竹条的接触面相互平行，以保障所有木材和竹材的纤 维方向基本一致，并使其平行于叶片轴线方向，以共同承担叶片载荷；同时，所述螺栓 套与所述长条状木材、所述长条状木材与所述长条状竹材之间的连接是全部或部分通过 斜接的方式由胶粘剂粘结为一体的；其中所述螺栓套与所述长条状木材之间的斜接方式 是指将所述木条一端某一长度切割成楔形面后和带有楔形角度的所述螺栓套的连接；所 述长条状木材与所述长条状竹材之间的斜接方式是指将所述木条另一端切割成与所述竹 条相同的楔形面后和所述竹条一端相同尺寸的楔形面的连接。其中所述螺栓套是带有楔形角度的；所述长条状木材和/或所述长条状竹材横 截面如果为矩形，则相邻两长条状木材和/或长条状竹材之间的接触面(此处木材不区分 上下部分)垂直于叶片壳体外表面。所述长条状木材和/或所述长条状竹材的横截面通 常为矩形，但也可根据特殊产品需要设计为梯形、平行四边形或其他类似形状。使用本专利技术所述的叶根结构可以采用叶片制造行业普遍采用的真空导入工艺进 行叶片叶根和/或叶片壳体的整体成型。需要特别说明的是，在进行叶片叶根和/或叶 片壳体的铺层时，所述螺栓套的长度方向和所述单向玻璃纤维、所述木材和/或所述竹 材的纤维方向必须平行于叶片的轴线方向，因为叶片在运行过程中，主要的力是从螺栓 套向叶尖方向传导，将所述螺栓套的长度方向和所述单向玻璃纤维、所述木材和/或所 述竹材的纤维方向平行于叶片的轴线方向，更有利于力的传导，更能有效的保证叶片的 安全性。附图说明通过下文中的参照附图所进行的描述部分，能够更好理解所有上述特征，其中 所述附图示出了本专利技术的非限制性实施例，各附图中各部分材料(如螺栓套、竹材和/或 木材)的形状不限于此。所述附图为图1为本专利技术中风力发电机叶片壳体的整体示意图，其中1为叶片根部，称为叶 根；2为叶片轴线方向；图2为叶根局部轴向剖视图，其中3为螺纹孔，4为螺栓套(其形状不限于此)，5为螺栓套斜接面，6为木材叶根端斜接面，7为木材；8为木材与竹材的斜接面；9为木 材上部分叶尖端斜面，10为玻璃纤维布，11为竹材，12为螺栓套长度方向和/或竹材和 /或木材和/或单向玻璃纤维的纤维方向；图3为螺栓套用单向玻璃纤维包裹的叶根局部轴向的剖视图，其中13为单向玻 璃纤维。图4为木材和竹材斜接示意图；图5为木材和/或竹材横截面示意图，其中14为矩形截面，15为梯形截面，16 为平行四边形截面。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的具体实施方式，其中相同或类似的标号表示相同或类似 的元件或位置、或具有相同或类似功能的元件或位置。下面通过参考附图中各部分材料 形状及其描述仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本专利技术涉及一种新型的竹木质风力发电机叶片的叶根结构及其制造工艺，图1 是此种风力发电机叶片的壳体示意图，其中1为叶片的叶根部位，将通过螺栓套的螺纹3 与风力发电机的轮毂相连。图2和/或图3是本专利技术涉及的新型的叶根结构局部轴向剖 视图，其中3为螺纹孔，4为螺栓套(其形状不限于此)，5为螺栓套斜接面，6为木材叶 根端斜接面，7为木材；8为木材与竹材的斜接面；9为木材上部分叶尖端斜面，10为玻 璃纤维布，11为竹材，12为螺栓套长度方向和/或竹材和/或木材和/或单向玻璃纤维 的纤维方向，13为单向玻璃纤维。1、层积材、重组材及竹材和木材的选取1)层积材，它是用切割好的1 3mm厚的竹片(又叫竹篾)，经施胶、顺纹组 坯、施压胶合而得到的一种结构材料；2)重组材，它是由竹纤维束或定向竹纤维毡为构成单元，按顺纹方向经组合胶 压而成的板、方材。3)竹材和木材的选取。竹材和木材通常选取物理力学性能优良、种植范围广泛、生产成本低廉、并且 能够进行工业化生产的优良竹材和/或木材。竹材一般会选取但不限于毛竹和/或慈竹； 木材一般会选取一般会选取但不限于杨木和/或桦木。毛竹材质坚韧，富弹性，大量用于建筑、农用、家具制作和生活用品等。现有 面积约12.5万亩，蓄积4600多万根，广泛分布于400 800米的丘陵、低山山麓地带， 以长宁、江安、兴文等县最为集中。同时毛竹基材具有良好的物理力学性能，在毛竹表 皮无节处抗拉强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种竹木质风力发电机叶片，其特征在于，所述叶片的壳体在距叶片根部５米内的部分（１）至少包括长度方向和／或纤维方向（１２）与叶片轴线方向（２）平行的螺栓套（４）、木材（７）和竹材（１１）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜瑛卓，陈宏凯，张旺，陈恩灵，
申请(专利权)人：北京可汗之风科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]