CN113137346A - 一种分段式风机叶片及其装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分段式风机叶片及其装配方法，该分段式风机叶片包括第一叶片段、第二叶片段和连接组件，所述第一叶片段通过所述连接组件与所述第二叶片段连接后，所述第一叶片段、所述连接组件和所述第二叶片段形成一整体，所述连接组件包括：承插件，所述承插件具有承插槽；插入件，所述插入件与所述承插槽相匹配；固定组件，所述固定组件用于固定所述承插件与所述插入件之间的相对位置；其中，所述承插件和所述插入件中的一个形成于所述第一叶片段靠近所述第二叶片段的一端，另一个形成于所述第二叶片段靠近所述第一叶片段的一端。本发明使分段叶片的连接更加可靠，分段位置附加质量轻，而且便于工厂生产和风场现场操作。

Description

一种分段式风机叶片及其装配方法
技术领域
本发明涉及风机叶片技术领域，具体为一种分段式风机叶片及其装配方法。
背景技术
随着风电叶片越来越长，其运输的成本和困难显著增加。为了减小运输的困难，大幅节省运输成本，分段式风机叶片是后续的主要发展趋势。
分段式风机叶片在国内外发展已经有一段历史，但是由于分段式风机叶片在分段位置的重量显著增加，导致叶片本身的重量和成本增加较大，从而导致分段式风机叶片经济性较差，国内也一直没有得到实际风场应用。所以轻质可靠的连接方式是分段式风机叶片最需求的技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分段式风机叶片及其装配方法，使分段叶片的连接更加可靠，分段位置附加质量轻，而且便于工厂生产和风场现场操作。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种分段式风机叶片，该分段式风机叶片包括第一叶片段、第二叶片段和连接组件，所述第一叶片段通过所述连接组件与所述第二叶片段连接后，所述第一叶片段、所述连接组件和所述第二叶片段形成一整体，所述连接组件包括：
承插件，所述承插件具有承插槽；
插入件，所述插入件与所述承插槽相匹配；
固定组件，所述固定组件用于固定所述承插件与所述插入件之间的相对位置；
其中，所述承插件和所述插入件中的一个形成于所述第一叶片段靠近所述第二叶片段的一端，另一个形成于所述第二叶片段靠近所述第一叶片段的一端。
可选地，所述第一叶片段靠近所述第二叶片段的一端形成有第一连接区域；所述连接组件中的所述承插件或所述插入件形成于所述第一连接区域。
可选地，所述第二叶片段靠近所述第一叶片段的一端形成有第二连接区域；所述连接组件中的所述插入件或所述承插件形成于所述第二连接区域。
可选地，所述第一叶片段还形成有第一过渡部，所述第一叶片段的主梁通过所述第一过渡部与所述第一连接区域连接。
可选地，所述第二叶片段还形成有第二过渡部，所述第二叶片段的主梁通过所述第二过渡部与所述第二连接区域连接。
可选地，所述第一连接区域和所述第二连接区域分别在至少一对应位置上开设有连接孔；所述固定组件包括至少一连接件；一所述连接件用于贯穿所述第一连接区域和所述第二连接区域分别在任一对应位置上开设的连接孔后，将所述承插件与所述插入件之间的相对位置固定。
可选地，所述第一连接区域和所述第二连接区域上分别沿该分段式风机叶片的展向开设有至少三排连接孔。
可选地，相邻的两排连接孔之间的排距大于或等于四倍的连接孔直径。
可选地，位于同一排且相邻的两个连接孔之间的距离大于或等于五倍的连接孔直径。
可选地，开设在所述第一连接区域上的连接孔是沉头孔，所述连接件是与所述沉头孔相匹配的沉头栓钉、抽芯铆钉或高锁螺栓。
可选地，所述第二叶片段的腹板在靠近所述连接组件处形成有弧形口；所述第一叶片段的腹板在靠近所述连接组件处形成有弧形口。
可选地，所述承插件和所述插入件采用单剪连接。
可选地，所述承插件和所述插入件采用双剪连接。
可选地，所述第一叶片段为叶尖段。
可选地，所述第二叶片段位叶根段。
另一方面，本发明还提供了一种分段式风机叶片的装配方法，该方法应用于上述的分段式风机叶片，该方法包括：
将所述第一叶片段和所述第二叶片段移动至预定位置；
在所述第一叶片段靠近所述第二叶片段的一端形成一承插件，在所述第二叶片段靠近所述第一叶片段的一端形成一插入件；或在所述第一叶片段靠近所述第二叶片段的一端形成一插入件，在所述第二叶片段靠近所述第一叶片段的一端形成一承插件；
将所述插入件插入至所述承插件内；
通过所述固定组件固定所述承插件与所述插入件之间的相对位置。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明使分段叶片的连接更加可靠，分段位置附加质量轻，而且便于工厂生产和风场现场操作；
使用抗剪螺栓(铆钉或者高锁螺栓)和碳纤维复合材料进行机械连接，承载能力强，连接强度高，更可靠；
碳纤维和抗剪螺栓(铆钉或者高锁螺栓)，质量轻，不会大幅增加连接部位的重量，对整机载荷影响较小，机组安全性好；
抗剪螺栓(铆钉或者高锁螺栓)，现场操作简单，提高现场组装效率；
抗剪螺栓(铆钉或者高锁螺栓)，不需要预紧力维护，相对于以往的抗拉螺栓，后期运维更方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明专利实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明专利的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请根据部分实施例实例性示出的分段式风机叶片的结构示意图；
图2是本申请根据一实施例实例性示出的第一叶片段2和第二叶片段1的立体图；
图3是本申请根据一实施例实例性示出的承插件6和插入件7的剖视图；
图4是本申请根据一实施例实例性示出的连接组件的结构示意图；
图5是本申请根据一实施例实例性示出的连接件的剖视图；
图6是本申请根据一实施例实例性示出的双剪连接的连接组件的结构示意图；
图7是本申请根据另一实施例实例性示出的单剪连接的连接组件的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
请参阅图1，该分段式风机叶片包括第一叶片段2、第二叶片段1和连接组件，所述第一叶片段2通过所述连接组件与所述第二叶片段1连接后，所述第一叶片段2、所述连接组件和所述第二叶片段1形成一连续且光滑的整体。
请参阅图2和图3，连接组件包括承插件6、插入件7和固定组件。所述承插件6具有一承插槽10，该承插槽10具有一定型面，所述插入件7与所述承插槽10相匹配。所述固定组件用于固定所述承插件6与所述插入件7之间的相对位置，进而使所述第一叶片段2和所述第二叶片段1之间的相对位置固定。
请参阅图1，所述第一叶片段2靠近所述第二叶片段1的一端形成有第一连接区域4，所述连接组件中的所述承插件6形成于所述第一连接区域4。可选择的，第一连接区域4可先预制形成，再与第一叶片段2灌注为一体。所述第二叶片段1靠近所述第一叶片段2的一端形成有第二连接区域5，所述连接组件中的所述插入件7形成于所述第二连接区域5。可选择的，第二连接区域5可先预制形成，再与第二叶片段1灌注为一体。
具体地，所述第一连接区域4和所述第二连接区域5优先使用碳纤维复合材料，也可以使用玻璃纤维复合材料，也可以使用物理、化学性质稳定的金属或合金。
请参阅图1和图2，所述第一叶片段2还形成有第一过渡部302，所述第一叶片段2的主梁301通过所述第一过渡部302与所述第一连接区域4连接，优选地，所述第一叶片段2的主梁301、所述第一过渡部302和所述第一连接区域4一体成型。基于所述第一过渡部302，所述第一叶片段2的主梁301的宽度缓慢增加至与所述第一连接区域4的宽度相同，实现所述第一叶片段2的主梁301到所述第一连接区域4的平稳过渡，避免应力集中，使载荷传递更加均匀。
另外，所述第二叶片段1还形成有第二过渡部312，所述第二叶片段1的主梁311通过所述第二过渡部312与所述第二连接区域5连接，优选地，所述第二叶片段1、所述第二过渡部312和所述第二连接区域5一体成型。基于所述第二过渡部312，所述第二叶片段1的主梁311的宽度缓慢增加至与所述第二连接区域5的宽度相同，实现所述第二叶片段1的主梁311到所述第二连接区域5的平稳过渡，避免应力集中，使载荷传递更加均匀。
本实施例中，对于第一过渡部302和第二过渡部312的形状不作具体限定，图1所示的第一过渡部302和第二过渡部312的具体形状仅作为举例说明。
请参阅图2和图4，所述承插件6和所述插入件7分别在至少一对应位置上开设有连接孔(801、802)，且该连接孔(801、802)位于承插件6和插入件7的重合部分。该连接孔(801、802)可以是在出厂前预先钻好的，也可以是安装现场钻的。所述固定组件包括至少一连接件；该连接件用于贯穿所述第一连接区域4和所述第二连接区域5分别在任一对应位置上开设的连接孔(801、802)后，将所述承插件6与所述插入件7之间的相对位置固定。
具体地，所述第一连接区域4和所述第二连接区域5上分别沿该分段式风机叶片的展向开设有至少三排连接孔(801、802)。
请参与图2，相邻的两排连接孔之间的排距大于或等于四倍的连接孔直径，位于同一排且相邻的两个连接孔(801、802)之间的距离大于或等于五倍的连接孔直径。通过该连接孔的布局方式，可以保证插入件7和承插件6之间有足够的抗拉强度和抗剪强度。
本实施例中，对于连接孔的布局方式不作具体的限定，图2所示的连接孔的排布方式仅作为举例型说明。
具体地，开设在所述第一连接区域4上的连接孔是沉头孔801，所述连接件是与所述沉头孔相匹配的沉头栓钉、抽芯铆钉或高锁螺栓。沉头栓钉可以使第一连接区和第二连接区的表面光滑，减小对叶片气动性能的影响。抽芯铆钉可以单面操作，极大的方便了安装和维护，提高现场组装效率。高锁螺栓具有更高的抗剪强度，但高锁螺栓需要双面操作。
请参阅图6，所述第二叶片段1的腹板在靠近所述连接组件处和所述第一叶片段2的腹板(腹板通过粘接胶11安装在主梁之间)在靠近所述连接组件处分别形成有弧形口12，避免应力在所述第二叶片段1的腹板在靠近所述连接组件处以及所述第一叶片段2的腹板在靠近所述连接组件处集中。优选地，该弧形口12为C型口。
请参阅图2、图3和图6，在本实施例中，所述承插件6和所述插入件7采用双剪连接。具体地，承插件6为双层结构，该双层结构的承插件6形成一个具有承插槽10的限位结构；插入件7插入至该限位结构的环形凹槽10内后，插入件7的内、外表面均与承插件6贴合。
请参阅图7，在其他实施例中，所述承插件6和所述插入件7还可以采用单剪连接。具体地，承插件6为单层结构，该单层结构的承插件6形成一个呈环状的限位结构；插入件7插入至该环状的限位结构内后，插入件7的外表面与承插件6单面贴合。
本实施例中，所述第一叶片段2为叶尖段，所述第二叶片段1为叶根段。所述第一叶片段2通过所述连接组件与所述第二叶片段1连接后，所述第一叶片段2、所述连接组件和所述第二叶片段1形成一连续且光滑的叶片整体。
基于同一发明构思，本实施例还提供了一种分段式风机叶片的装配方法，该方法应用于上所述的分段式风机叶片，该方法包括：
在所述第一叶片段靠近所述第二叶片段的一端形成一承插件，在所述第二叶片段靠近所述第一叶片段的一端形成一插入件；或在所述第一叶片段靠近所述第二叶片段的一端形成一插入件，在所述第二叶片段靠近所述第一叶片段的一端形成一承插件；
将所述第一叶片段2和所述第二叶片段1移动至现场的预定位置；
将所述第二叶片段1上的插入件7插入至所述第一叶片段2上的承插件6内，完成第一叶片段2和第二叶片段1的预固定；
对准插入件7和承插件6在各对应位置上的连接孔(801、802)，通过所述固定组件固定所述承插件6与所述插入件7之间的相对位置，完成第一叶片段2和第二叶片段1组装。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种分段式风机叶片，该分段式风机叶片包括第一叶片段、第二叶片段和连接组件，所述第一叶片段通过所述连接组件与所述第二叶片段连接后，所述第一叶片段、所述连接组件和所述第二叶片段形成一整体，其特征在于，所述连接组件包括：
承插件，所述承插件具有承插槽；
插入件，所述插入件与所述承插槽相匹配；
固定组件，所述固定组件用于固定所述承插件与所述插入件之间的相对位置；
其中，所述承插件和所述插入件中的一个形成于所述第一叶片段靠近所述第二叶片段的一端，另一个形成于所述第二叶片段靠近所述第一叶片段的一端。
2.如权利要求1所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述第一叶片段靠近所述第二叶片段的一端形成有第一连接区域；所述连接组件中的所述承插件或所述插入件形成于所述第一连接区域。
3.如权利要求1或2所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述第二叶片段靠近所述第一叶片段的一端形成有第二连接区域；所述连接组件中的所述插入件或所述承插件形成于所述第二连接区域。
4.如权利要求2所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述第一叶片段还形成有第一过渡部，所述第一叶片段的主梁通过所述第一过渡部与所述第一连接区域连接。
5.如权利要求3所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述第二叶片段还形成有第二过渡部，所述第二叶片段的主梁通过所述第二过渡部与所述第二连接区域连接。
6.如权利要求3所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述第一连接区域和所述第二连接区域分别在至少一对应位置上开设有连接孔；所述固定组件包括至少一连接件；一所述连接件用于贯穿所述第一连接区域和所述第二连接区域分别在任一对应位置上开设的连接孔后，将所述承插件与所述插入件之间的相对位置固定。
7.如权利要求6所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述第一连接区域和所述第二连接区域上分别沿该分段式风机叶片的展向开设有至少三排连接孔。
8.如权利要求7所述的分段式风机叶片，其特征在于，相邻的两排连接孔之间的排距大于或等于四倍的连接孔直径。
9.如权利要求7或8所述的分段式风机叶片，其特征在于，位于同一排且相邻的两个连接孔之间的距离大于或等于五倍的连接孔直径。
10.如权利要求6所述的分段式风机叶片，其特征在于，开设在所述第一连接区域上的连接孔是沉头孔；所述连接件是与所述沉头孔相匹配的沉头栓钉、抽芯铆钉或高锁螺栓。
11.如权利要求1所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述第二叶片段的腹板在靠近所述连接组件处形成有弧形口；所述第一叶片段的腹板在靠近所述连接组件处形成有弧形口。
12.如权利要求1所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述承插件和所述插入件采用单剪连接。
13.如权利要求1所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述承插件和所述插入件采用双剪连接。
14.如权利要求1所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述第一叶片段为叶尖段。
15.如权利要求1或14所述的分段式风机叶片，其特征在于，所述第二叶片段位叶根段。
16.一种分段式风机叶片的装配方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1至15中任一项所述的分段式风机叶片，该方法包括：
将所述第一叶片段和所述第二叶片段移动至预定位置；
在所述第一叶片段靠近所述第二叶片段的一端形成一承插件，在所述第二叶片段靠近所述第一叶片段的一端形成一插入件；或在所述第一叶片段靠近所述第二叶片段的一端形成一插入件，在所述第二叶片段靠近所述第一叶片段的一端形成一承插件；
将所述插入件插入至所述承插件内；
通过所述固定组件固定所述承插件与所述插入件之间的相对位置。
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