CN102878183A - 一种连接部件及使用该连接部件的分段式风轮叶片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连接部件，用于将两个螺栓或螺杆连接在一起，包括套筒、两个多角螺母、两个螺母挡圈及一个弹簧，其中：所述套筒内部设置有多边形的槽道，两个多角螺母位于槽道内、与槽道形成间隙配合并且可沿槽道滑动，两个多角螺母的螺纹旋向相反，弹簧置于槽道内且位于两个多角螺母之间，两个螺母挡圈分别安装在套筒的两端，且螺母挡圈的中间孔的直径大于所述螺杆或螺栓的螺杆直径；本发明还公开了一种分段式风轮叶片，包括至少两段叶片部，所述相邻叶片部通过螺栓或螺杆、以及上述的连接部件连接为一体；本发明具有连接简便的特点，易于分段式风轮叶片的现场操作和安装。

Description

一种连接部件及使用该连接部件的分段式风轮叶片

技术领域

本发明涉及一种连接部件及使用该连接部件的分段式风轮叶片。

背景技术

风能是重要的可再生能源，风能的大力开发能够减轻对化石能源的依赖，有利于经济和环境的可持续发展。随着市场和技术的发展，提高风电机组单机发电量成为风电发展的方向。风轮叶片是风电机组的关键部件，气动外形的优化和叶片长度的增加是提高单机发电量的重要途径。西门子公司已经制造出长达75m的风轮叶片，是目前世界上最长的叶片。然而，超大型叶片的运输困难很大，运输成本极高，这成为大型叶片发展的一个瓶颈。在这种情况下，大型风轮叶片采用分段制造、运输和现场安装成为解决上述问题的有效途径。

目前，已有大量有关分段叶片的相关专利，然而仅有德国Enercon公司和西班牙的Gamesa公司进行了分段式叶片的挂机试验或批量运行。合理的分段式风轮叶片的连接方式是实现分段制造和连接的关键，是叶片技术研究的热点。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种连接部件，用于实现成对螺栓或螺杆的连接和拆卸，而不必使螺栓或螺杆发生移动，连接操作简便。

本发明的另一个目的在于提供一种使用上述连接部件的分段式风轮叶片，可以使分段式风轮叶片的连接简便，易于现场操作和安装。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种连接部件，用于将两个螺栓或螺杆连接在一起，包括套筒、两个多角螺母、两个螺母挡圈及一个弹簧，其中：所述套筒内部设置有多边形的槽道，两个多角螺母位于槽道内、与槽道形成间隙配合并且可沿槽道滑动，两个多角螺母的螺纹旋向相反，弹簧置于槽道内且位于两个多角螺母之间，两个螺母挡圈分别安装在套筒的两端，且螺母挡圈的中间孔的直径大于所述螺杆或螺栓的螺杆直径。

进一步地，所述多角螺母为六角螺母，所述多边形的槽道为六边形的槽道，所述弹簧的内径大于所述螺杆或螺栓的螺杆直径。

进一步地，所述弹簧的两端还安装带有中间孔的摩擦片，所述摩擦片的中间孔的直径大于多角螺母的螺孔直径。

进一步地，所述螺母挡圈与套筒之间通过螺纹旋转连接。

进一步地，所述套筒上有可以用于扳手施加力矩的区域，该套筒的外表面为多边形，或所述套筒的外表面两端为圆形、中间为多边形，或所述套筒的外表面两端为多边形、中间为圆形。

进一步地，所述螺母挡圈和多角螺母之间还安装有螺母垫片。

一种分段式风轮叶片，包括至少两段叶片部，所述相邻叶片部通过螺栓或螺杆、以及上述的连接部件连接为一体，其中：所述螺栓或螺杆的一端固定在叶片部的连接端内，另一端的螺杆端向外伸出，且相邻叶片部上的螺栓或螺杆位置对应；所述相邻叶片部上向外伸出的螺杆端分别对应插入所述连接部件的螺母挡圈，并与所述连接部件内的多角螺母锁紧连接。

进一步地，所述叶片部的连接端预埋有多个螺栓套，且所述螺栓的一端固定在叶片部的连接端内的预埋螺栓套内。

进一步地，所述叶片部在靠近连接端处铺设有纤维加强层，所述纤维加强层以叶片部的大梁和芯材为中心面对称层叠铺设，厚度自连接远端至近端平缓递增，在最近端处等厚。

进一步地，所述分段式叶片的相邻两个叶片部通过所述的连接部件连接后，在所述连接端的外表面还安装固定有玻璃钢蒙皮，并在玻璃钢蒙皮与连接部件之间放置有PVC内衬。

本发明由于采用以上技术方案，其具有以下有益效果：

1、由于连接部件的特殊结构形式，多角螺母和螺栓或螺杆的连接过程中，多角螺母运动而螺栓或螺杆不运动。这种连接方式可以同时实现多对螺栓或螺杆的连接和拆卸，而不会发生相互干涉的问题，使连接操作简便。

2、由于槽道结构的设置，多角螺母可以在槽道中滑动，这可以保证螺栓或螺杆与螺母在连接过程中受力均匀和两个螺母的同时紧固。这些特点对于多对螺栓或螺杆的同时连接意义重大，可以在大型部件连接中得到应用。

3、本发明的分段式风轮叶片，由于其采用了上述连接部件及螺栓或螺杆进行连接，连接简便，易于现场操作和安装。

4、通过在分段式风轮叶片的连接端处附近设置纤维加强层铺层结构，可以保证连接区域具有足够的强度、刚度；通过在连接端的外表面安装固定玻璃钢蒙皮，并在玻璃钢蒙皮与连接部件之间放置PVC内衬，可以保证叶片气动外形的完整性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的一种连接部件用于螺栓或螺杆连接的整体结构示意图；

图2为图1的剖视分解图；

图3为使用本发明的连接部件进行螺栓或螺杆连接的连接示意图（连接开始）；

图4为使用本发明的连接部件进行螺栓或螺杆连接的连接示意图（连接完成）

图5为一种分段式风轮叶片的整体结构示意图；

图6为安装有预埋螺栓套的分段式风轮叶片连接端的截面图；

图7为图5中分段式风轮叶片连接端的放大结构示意图；

图8为图7中分段式风轮叶片连接端的局部剖视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明涉及的连接部件如图1所示、2所示，用于将两个螺杆或螺栓6连接在一起，该连接部件包括：套筒1、两个螺母挡圈2、两个六角螺母3及一个弹簧4。套筒1的内部设置有六边形的槽道5。槽道5与六角螺母3形成间隙配合，两个六角螺母3位于槽道5内，可以在槽道5中滑动。两个六角螺母3的螺纹旋向相反。弹簧4放置在槽道5内，位于两个六角螺母3之间，弹簧4的内径大于螺杆或螺栓6的螺杆直径，可以保证螺杆或螺栓6插入槽道5时与弹簧4不发生干涉。螺母挡圈2安装在套筒1的两端，两者之间可通过螺纹旋转连接。螺母挡圈2的中间孔的直径大于螺杆或螺栓6的螺杆直径。螺母挡圈2旋紧后，可以限制六角螺母3从槽道5中划出。

使用该连接部件进行螺栓或螺杆连接的过程如下:

首先将弹簧4、六角螺母3、螺母挡圈2依次安装到套筒1内。此时六角螺母3和弹簧4可以在套筒1内部的槽道5中滑动。

然后将两只螺栓或螺杆6分别从螺母挡圈2的中间孔中插入。两只螺栓或螺杆6会顶着六角螺母3在槽道中相向运动。在弹簧4的作用下，两个六角螺母3受力会顶在螺栓或螺杆6上。图3为六角螺母3在弹簧4的作用下，顶在螺栓或螺杆6上的示意图。

然后旋转套筒1，由于六边形的槽道5的限制，六角螺母3会随套筒1一起旋转，进而使螺栓或螺杆6旋入六角螺母3中。由于两个六角螺母3的螺纹旋向相反，套筒1的旋转可以使两个六角螺母3向相反方向运动。最后六角螺母3会受到螺母挡圈2的限制不能继续向前移动。继续旋转套筒1，可以给六角螺母3和螺栓或螺杆6的连接提供预紧力，最终使两个螺栓或螺杆6通过上述的连接部件连接在一起。图4为六角螺母3在螺母挡圈2的限制下，六角螺母3和螺栓或螺杆6实现紧密连接的示意图。

拆卸该连接部件的过程如下：

向相反方向旋转套筒1，六角螺母3在六边形的槽道5的限制下随着套筒1一起旋转。六角螺母3将会沿着螺栓或螺杆6相向运动，最终六角螺母3从螺栓或螺杆6上拆卸下来。

优选地，在上述连接部件中，套筒1上有可以用于扳手施加力矩的区域，如可将套筒1的外表面可加工为多边形，或将套筒1的外表面两端加工为圆形、中间加工为多边形，或将套筒1的外表面两端加工为多边形、中间加工为圆形，其中多边形可以选择六边形，以方便连接部件的安装。

优选地，弹簧4的两端还安装带有中间孔的摩擦片，摩擦片的中间孔的直径大于六角螺母3的螺孔直径。六角螺母3在螺栓或螺杆6和弹簧4的共同作用下，螺栓或螺杆6和六角螺母3互相接触，弹簧4两端的摩擦片可以保证六角螺母3在套筒1旋转的情况下不易滑动，进而使螺栓或螺杆6旋入六角螺母3中。

优选地，在螺母挡圈2和六角螺母3之间还安装有螺母垫片。

由于连接部件的特殊结构形式，六角螺母和螺栓或螺杆的连接过程中，六角螺母运动而螺栓或螺杆不运动。这种连接方式可以同时实现多对螺栓或螺杆的连接和拆卸，而不会发生相互干涉的问题。同时，由于槽道结构的设置，六角螺母可以在槽道中滑动，这可以保证螺栓或螺杆和六角螺母在连接过程中受力均匀和两个螺母的同时紧固。这些特点对于多对螺栓或螺杆的同时连接意义重大，可以在大型部件连接中得到应用。

如图5所示，上述连接部件可以在分段式风轮叶片的连接过程中得到应用。本发明的一种分段式风轮叶片，包括至少两段叶片部7、8，相邻的叶片部7、8通过螺栓或螺杆、以及上述连接部件连接为一体。其中：螺栓或螺杆的一端固定在叶片部7、8的连接端内，另一端的螺杆端向外伸出，且相邻叶片部7、8上的螺栓或螺杆位置对应；相邻叶片部7、8上向外伸出的螺杆端分别对应插入所述连接部件的螺母挡圈，并与所述连接部件内的六角螺母锁紧连接。

以螺栓连接为例，在上述分段式风轮叶片中，可先在叶片部7、8的连接端内通过定位和安装工艺预埋有多个螺栓套9，分段叶片部连接端上的预埋螺栓套排布形式如图6所示。为了保证预埋的螺栓套9的连接强度，两个叶片部7、8的连接区域必须具有足够的强度、刚度，因此叶片部7、8在靠近连接端处还铺设有纤维加强层10（玻璃纤维织物），纤维加强层10以叶片部的大梁和芯材为中心面对称层叠铺设，厚度自连接远端至近端平缓递增，在最近端处等厚。经过合理的真空灌注工艺即可制造出预埋有螺栓套9的分段式叶片壳体。分段式叶片壳体经历安装抗剪腹板、合模、固化、脱模等工艺后即可得到分段式风轮叶片部。

分段叶片部7和8通过本发明所述的连接部件连接在一起，如图5、7、8所示。螺栓或螺杆的一端与叶片部7、8的连接端内的预埋螺栓套9进行连接，螺杆另一端向外伸出，且相邻叶片部7、8上的螺栓或螺杆位置对应；相邻叶片部7、8上向外伸出的螺杆端分别对应插入所述连接部件的螺母挡圈，并与所述连接部件内的六角螺母锁紧连接。现场安装时，将螺栓旋入分段叶片部的预埋螺栓套9中，将叶片部7和8定位后，多对螺栓插入多个套筒中。同时旋转或分阶段旋转多个连接部件的套筒，即可实现螺栓和六角螺母的紧固。

为了保证叶片气动外形的完整性，分段叶片通过连接部件连接完成后，在连接端（即连接部件以及叶片部靠近连接端处）的外表面安装固定预先制造好的玻璃钢蒙皮。该玻璃钢蒙皮通过螺钉或粘接的方式固定在两个叶片部的连接端上，玻璃钢蒙皮可以完好的覆盖叶片的分段区域，可以保证叶片气动外形的完整性。为防止玻璃钢蒙皮在外力的作用下发生塌陷，在玻璃蒙皮与连接部件之间放置预先切割好的PVC材料作为内衬。完成固定后，对玻璃钢蒙皮的边角进行简单打磨，使气动外形平滑过渡。最后通过辊涂或者喷涂的方式在玻璃钢蒙皮外表面涂漆。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连接部件，用于将两个螺栓或螺杆连接在一起，其特征在于，包括套筒、两个多角螺母、两个螺母挡圈及一个弹簧，其中：

所述套筒内部设置有多边形的槽道，两个多角螺母位于槽道内、与槽道形成间隙配合并且可沿槽道滑动，两个多角螺母的螺纹旋向相反，弹簧置于槽道内且位于两个多角螺母之间，两个螺母挡圈分别安装在套筒的两端，且螺母挡圈的中间孔的直径大于所述螺杆或螺栓的螺杆直径。

2.根据权利要求1所述的连接部件，其特征在于，所述多角螺母为六角螺母，所述多边形的槽道为六边形的槽道，所述弹簧的内径大于所述螺杆或螺栓的螺杆直径。

3.根据权利要求2所述的连接部件，其特征在于，所述弹簧的两端还安装带有中间孔的摩擦片，所述摩擦片的中间孔的直径大于多角螺母的螺孔直径。

4.根据权利要求1所述的连接部件，其特征在于，所述螺母挡圈与套筒之间通过螺纹旋转连接。

5.根据权利要求1所述的连接部件，其特征在于，所述套筒上有可以用于扳手施加力矩的区域，该套筒的外表面为多边形，或所述套筒的外表面两端为圆形、中间为多边形，或所述套筒的外表面两端为多边形、中间为圆形。

6.根据权利要求1所述的连接部件，其特征在于，所述螺母挡圈和多角螺母之间还安装有螺母垫片。

7.一种分段式风轮叶片，包括至少两段叶片部，其特征在于，所述相邻叶片部通过螺栓或螺杆、以及权利要求1-6任一项所述的连接部件连接为一体，其中：

所述螺栓或螺杆的一端固定在叶片部的连接端内，另一端的螺杆端向外伸出，且相邻叶片部上的螺栓或螺杆位置对应；

所述相邻叶片部上向外伸出的螺杆端分别对应插入所述连接部件的螺母挡圈，并与所述连接部件内的多角螺母锁紧连接。

8.根据权利要求7所述的一种分段式风轮叶片，其特征在于，所述叶片部的连接端预埋有多个螺栓套，且所述螺栓的一端固定在叶片部的连接端内的预埋螺栓套内。

9.根据权利要求8所述的一种分段式风轮叶片，其特征在于，所述叶片部在靠近连接端处铺设有纤维加强层，所述纤维加强层以叶片部的大梁和芯材为中心面对称层叠铺设，厚度自连接远端至近端平缓递增，在最近端处等厚。

10.根据权利要求9所述的一种分段式风轮叶片，其特征在于，所述分段式叶片的相邻两个叶片部通过所述的连接部件连接后，在所述连接端的外表面还安装固定有玻璃钢蒙皮，并在玻璃钢蒙皮与连接部件之间放置有PVC内衬。

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