CN106103980A - 直接或间接将风力涡轮机叶片的叶根联接至涡轮机轮毂的套管 - Google Patents

直接或间接将风力涡轮机叶片的叶根联接至涡轮机轮毂的套管 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种打算直接或间接将风力涡轮机叶片的叶根联接至涡轮机轮毂的套管，包括打算在风力涡轮机叶片制造中永久集成到所述叶根中的细长本体，其中所述本体设有至少部分从所述本体的第一外端沿本体纵向延伸的中空空间，所述中空空间至少部分在周边具有螺纹用于借助螺栓将所述叶根安装在所述轮毂上，其中所述本体在纵向上包括两个优选呈圆柱对称形部分，所述两个部分都沿所述本体的纵向延伸，其中的第一部分具有恒定的外径D1和宽度W1且从所述本体的第一侧延伸，第二部分邻近所述第一部分且具有宽度W2和在所述本体的第二外端的方向上递减的外径，其中所述第二部分的外径从D1递减至D2，其中D1＞D2。

Description

直接或间接将风力涡轮机叶片的叶根联接至涡轮机轮毂的 套管
技术领域
本发明涉及直接或间接将风力涡轮机叶片的叶根联接至涡轮机轮毂的套管，该套管包括用于在风力涡轮机叶片的制造中永久集成至所述叶根的细长本体，其中所述本体设有中空空间，所述中空空间至少部分在所述本体的纵向上从所述本体的第一外端延伸，且所述中空空间至少部分在周边上配设有螺纹用于借助螺栓将所述叶根安装在所述轮毂上，其中所述本体在纵向上包括两个优选呈圆柱对称形的部分，它们都在本体纵向上延伸，第一部分具有恒定的外径D1和宽度W1且从本体的第一侧延伸，第二部分邻近第一部分且具有宽度W2且沿本体的第二外端方向递减的外径，其中所述第二部分的外径从D1递减至D2，其中D1＞D2。
根据前言的套管在本领域中是已知的。
背景技术
许多已知的套管在制造风力涡轮机叶片期间被铸造、灌注或层压至叶根周边，叶根在大多数情况下具有圆柱形截面。风力涡轮机叶片利用接合于套管上的螺栓被联接至轮毂。
在已知套管中，(D1-D2)/(2×W2)约为0.25，这对应于本体第二部分的14度倾斜。
实践中已发现，这种倾斜导致在套管边缘(本体的第一外端)有较高的剪切应力。这尤其使陆上和海上的大于1.5MW的涡轮机出现问题，因为对于给定的轮毂或较小的直径情况下希望有或需要更多的螺栓。在此所用的典型螺栓是M24-M27-M30-M36-M42-M48。当套管从叶根(三轴玻璃层板)略微突出时，尤其存在较高剪切应力。因此，在套管从叶根突出1-5mm时可能已出现较高的剪切应力。
发明内容
本发明的目的是提供一种剪切应力比已知套管低的套管。
为此，本发明的套管的特征在于0.083<＝(D1-D2)/(2×W2)<＝0.176。因此，本体的第二部分的倾斜介于4.74度至10度之间。相对于已知的套管，这种倾斜产生相当低的剪切应力。
所述第二部分优选具有连续递减的外径。
D1优选小于或等于所述本体的最大直径Dmax。
在根据本发明的套管的实际实施例中，W1最多等于所述本体的总长度的5％。在套管的正常长度为396mm(螺栓尺寸是M36)时，W1最多为19.8mm，但优选18mm。制造商将最初的18mm套管去掉4-8mm，借此在风力涡轮机叶片中保持10-14mm的恒定部分。良好的负荷引入需要最小10mm的值。
为了将负荷从复合材料正确传递至轮毂，叶根须利用昂贵的铣床/磨床和/或者昂贵的工具加工被平整。本发明的目的是进一步减小平整花费和人工费。这可通过提供本发明套管来实现，其中所述套管被布置成从层压件略微突出。通过使套管突出于层压件，叶根平整相比于已知套管变得更容易。叶根平整可以集中在平整钢制套管部分而非层压件，从而降低工具加工和/或平整设备如昂贵的铣床/磨床的成本。
通过使套管突出于层压件，前表面处的剪切应力相比于套管对齐层压件的情况将变得更大。本发明通过在套管始端的形状解决了上述缺点。
如PCT WO03/08/082551A1(艾罗迪公司)所指出，一般套管的负荷承载能力很大程度上取决于套管和层压件之间的附着面积。对于一定的负荷承载能力，须存在足够大的套管面积，这导致了长套管。还必须保证高质量的接合过程。
为了减少接合过程质量的影响和/或使用长套管，本发明的套管被布置成提供层压件和套管之间的机械式形状配合连接。为了提供这种机械式形状配合连接，套管优选设有一个或多个圆柱对称的肋，所述肋位于第二部分和本体第二外端之间。所述机械式形状配合连接将提供自锁特征并且提高连接强度。
每个肋优选接连包括第一、第二和第三肋件，其中从本体的第一侧可看，第一肋件具有在D2和Dmax之间递增的直径R1，第二肋件具有等于第一肋件最大直径的恒定的直径R2，第三肋件具有在R2和D2之间递减的直径R3。
所述第一肋件优选具有宽度W3且(R2-D2)/(2×W3)约为1。这对应于45度倾斜。
所述第二肋件优选具有宽度W4且(R2-D2)/(2×W4)约为1。这对应于45度倾斜。
附图说明
通过参考附图来进一步描述本发明，其中：
图1A示出已知用于直接或间接将风力涡轮机叶片的叶根联接至涡轮机轮毂的套管；
图1B示出已知套管的纵截面；
图2A示出根据本发明的用于直接或间接将风力涡轮机叶片的叶根联接至涡轮机轮毂的套管；
图2B示出根据本发明的套管的纵截面。
具体实施方式
图1A示出已知用于直接或间接将风力涡轮机叶片的叶根联接至涡轮机轮毂的套管1。套管1的目的在于将风力涡轮机的叶根直接或间接联接至涡轮机轮毂。套管1包括细长本体2用于在风力涡轮机叶片制造中永久集成到所述叶根中。本体2在纵向上包括两个呈圆柱对称形部分3、4，它们都沿本体2的纵向延伸。第一部分3具有恒定的外径D1和宽度W1。第一部分3从本体2的第一侧A延伸。本体2的第二部分4邻近第一部分3且具有宽度W2。第二部分4具有在本体2的第二外端B方向上递减的外径，所述第二部分的外径从D1递减至D2。在已知套管中，(D1－D2)/(2×W2)约为0.25，这对应于本体的第二部分的14度倾斜角度α。
图1B示出根据图1的已知套管1的纵截面。本体2设有中空空间5。中空空间5在本体2纵向上从本体第一外端A朝向第二外端B延伸。中空空间5部分在周边上配设有螺纹S用于借助螺栓将叶根安装在轮毂上。所述螺栓在此通过第一侧A布置在套管1中。
图2A示出根据本发明的用于直接或间接将风力涡轮机叶片的叶根联接至涡轮机轮毂的套管10。套管10包括细长本体20用于在风力涡轮机制造中永久集成到所述叶根中。本体20在纵向上包括两个呈圆柱对称形部分30、40，它们都沿本体20的纵向延伸。第一部分30具有恒定的外径D1和宽度W1。第一部分30从本体20的第一侧A延伸。本体20的第二部分40邻近第一部分30且具有宽度W2。第二部分40具有在本体20的第二外端B方向上递减的外径，所述第二部分的外径从D1递减至D2。在本发明的套管10中，0.083<＝(D1-D2)/(2×W2)<＝0.176。在图2中，α约为5度。
图2B示处本发明套管10的纵截面。本体20设有中空空间50。中空空间5在本体20纵向上从本体20的第一外端A朝向第二外端B延伸。中空空间5部分在周边上配设有螺纹S用于借助螺栓将叶根安装在轮毂上。螺栓在此通过第一侧A布置在套管10中。套管10设有多个圆柱对称的肋R，所述肋位于第二部分10和本体的第二外端B之间。每个肋R接连包括第一、第二和第三肋件RD1、RD2、RD3。从本体20的第一侧A看，第一肋件RD1具有在D2和Dmax之间递增的直径R1(在这种情况下D2)。第二肋件RD2具有等于第一肋件RD1的最大直径(＝D2)的恒定直径R2。第三肋件RD3具有在R2和D2之间递减的直径R3。第一肋件RD1具有宽度W3，且(R2-D2)/(2×W3)约为1。第二肋件RD2具有宽度W4且(R2-D2)/(2×W4)约为1。
根据本发明的装置明显不局限于所示的实施例，而可以扩展至落入后附权利要求书中的所有能想到的实施例。

Claims (8)

1.一种打算直接或间接将风力涡轮机叶片的叶根联接至涡轮机轮毂的套管，包括打算在风力涡轮机叶片制造中永久集成到所述叶根中的细长本体，所述本体设有至少部分从所述本体的第一外端沿所述本体的纵向延伸的中空空间，且所述中空空间至少部分在周边具有螺纹用于借助螺栓将所述叶根安装在所述轮毂上，其中所述本体在纵向上包括两个优选呈圆柱对称形部分，它们都沿所述本体的纵向延伸，其中的第一部分具有恒定的外径D1和宽度W1且从所述本体的第一侧延伸，其中的第二部分邻近所述第一部分且具有宽度W2和在所述本体的第二外端的方向上递减的外径，其中所述第二部分的外径从D1递减至D2，其中D1＞D2，其特征在于，0.083<＝(D1-D2)/(2×W2)<＝0.176。
2.根据权利要求1所述的套管，其中，所述第二部分具有连续递减的外径。
3.根据权利要求1或2所述的套管，其中，D1小于或等于所述本体的最大直径Dmax。
4.根据前述权利要求中任一项所述的套管，其中，W1最多等于所述本体的总长度的5％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的套管，其中，所述套管配设有一个或多个呈圆柱对称形的肋，所述肋位于所述第二部分和所述本体的第二外端之间。
6.根据权利要求5所述的套管，其中，每个肋接连包括第一、第二和第三肋件，其中从所述本体的第一侧看，所述第一肋件具有在D2和Dmax之间递增的直径R1，所述第二肋件具有等于第一肋件最大直径的恒定直径R2，第三肋件具有在R2和D2之间递减的直径R3。
7.根据权利要求6所述的套管，其中，所述第一肋件具有宽度W3且(R2-D2)/(2×W3)约为1。
8.根据权利要求6所述的套管，其中，所述第二肋件具有宽度W4且(R2-D2)/(2×W4)约为1。
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