CN113339190B - 一种高强度连接结构及分段式风电叶片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种高强度连接结构及分段式风电叶片，包括：沿风电叶片长度方向设置的第一分段和第二分段，第一分段和第二分段包括：向风电叶片内部延伸的第一配合面，第一配合面垂直于风电叶片长度方向；与第一配合面形成错位的第二配合面，第二配合面关于第一配合面向靠近第一分段的方向错位；连接面，连接面连接第一配合面和第二配合面；连接螺栓，连接螺栓位于风电叶片内，且穿过两第一配合面，对第一分段和第二分段进行固定，连接螺栓平行于风电叶片长度方向；其中，第一分段和第二分段之间设置有防翻边结构，防翻边结构限制第二分段向风电叶片外侧翻边。本发明中，保证连接强度和密封性，增加了风电叶片的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种高强度连接结构及分段式风电叶片。
背景技术
大量化石能源的利用在推动技术发展的同时也增加地球生态环境的负担，大气污染威胁着人类的生命和健康，可再生能源逐渐成为优先选择的能源，在各国能源结构中占据着越来越重要的地位。风能作为一种可再生能源形式，具有开发成本较低，技术成熟，分布广泛等优点，成为近年来可再生能源发展的重点方向。
为了充分利用风能资源，风力机也逐步走向大型化，其叶片长度也不断增加，而风资源丰富的地区往往是一些偏远山区、荒漠地带、海上或海边等人迹较少的地区，交通条件差，运输长叶片相当困难，而当叶片到达一定长度后，这也是运输禁止的范围。由此可见，风力机大型化受到运输条件的制约。
现有技术中，存在一些分段式风电叶片，通过螺栓进行分段之间的连接，但是螺栓通常设置在风电叶片内部，需要对风电叶片进行打孔，从打孔处对螺栓进行拧紧固定，在沿风电叶片轮廓方向一圈进行打孔后，会对风电叶片的结构强度造成影响，从而影响风电叶片的使用寿命。
鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种高强度连接结构及分段式风电叶片，使其更具有实用性。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提供了一种高强度连接结构及分段式风电叶片，从而有效解决背景技术中的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高强度连接结构及分段式风电叶片，包括：
沿风电叶片长度方向设置的第一分段和第二分段，所述第一分段和第二分段包括：
向风电叶片内部延伸的第一配合面，所述第一配合面垂直于风电叶片长度方向；
与所述第一配合面形成错位的第二配合面，所述第二配合面关于所述第一配合面向靠近所述第一分段的方向错位；
连接面，所述连接面连接所述第一配合面和第二配合面；
连接螺栓，所述连接螺栓位于风电叶片内，且穿过两所述第一配合面，对所述第一分段和第二分段进行固定，所述连接螺栓平行于风电叶片长度方向；
其中，所述第一分段和第二分段之间设置有防翻边结构，所述防翻边结构限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
进一步地，所述第二配合面为锥面，且向靠近所述第一分段的方向倾斜，两所述第二配合面相互配合，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
进一步地，所述第二分段的所述第二配合面设置有凸块，所述第一分段的所述第二配合面对应设置有凹槽，所述凸块与所述凹槽相互配合，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
进一步地，所述凸块关于其长度延伸方向的截面为矩形。
进一步地，所述凸块关于其长度延伸方向的截面为弧形。
进一步地，所述第二分段在所述连接面上设置有预埋螺套，所述预埋螺套位于靠近所述第二配合面的一端，所述预埋螺套垂直于风电叶片长度方向，所述第一分段在所述连接面对应设置有通孔，所述通孔内设置有锁紧螺栓，所述锁紧螺栓与所述预埋螺套相互配合，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
进一步地，其中一所述第二配合面预埋有螺钉或销钉，另一所述第二配合面对应设置有安装孔，所述螺钉或销钉插入所述安装孔，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
进一步地，两所述第二配合面设置有凹槽，两所述凹槽内设置有结构件，所述结构件两端分别插入两所述凹槽，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
进一步地，所述第二分段的所述连接面两端分别设置有螺纹孔，所述螺纹孔垂直于风电叶片长度方向，所述第一分段对应设置有通孔，所述通孔内设置有螺钉，所述螺钉与所述螺纹孔相互配合，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
进一步地，两所述第二配合面设置有锯齿结构，两所述锯齿结构相互错位配合，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
进一步地，所述锯齿结构沿其长度延伸方向的截面为矩形。
进一步地，所述锯齿结构沿其长度延伸方向的截面为三角形。
进一步地，所述连接面在平行于风电叶片长度方向的截面为平行于风电叶片长度方向的直线段。
进一步地，所述连接面在平行于风电叶片长度方向的截面为与风电叶片长度方向成一定夹角的斜线段。
进一步地，两所述第一配合面之间设置有牺牲层，所述牺牲层对间隙进行补偿。
进一步地，其中一所述第一配合面预埋有定位销，所述牺牲层和另一所述第一配合面设置有定位孔，在所述第一分段和所述第二分段对接时，通过所述定位销和所述定位孔进行定位。
进一步地，所述第二配合面之间设置有结构胶层。
进一步地，所述第一分段和所述第二分段在所述第二配合面处覆盖有蒙皮，所述蒙皮位于风电叶片外表面。
本发明还包括一种分段式风电叶片，沿长度方向设置有若干分段，每两个所述分段之间设置有高强度连接结构，所述高强度连接结构沿风电叶片轮廓方向绕设。
本发明的有益效果为：本发明通过设置第一配合面、第二配合面和连接面，其中第一配合面向风电叶片内部延伸，且垂直于风电叶片长度方向，连接螺栓位于风电叶片内部，穿过两第一配合面，对两个分段进行固定，从而避免了对风电叶片进行打孔，从而在沿风电叶片轮廓方向设置多个连接螺栓时，能够有效的增加两个分段之间的连接强度，且对风电叶片自身的结构强度不造成影响。由于第二配合面向靠近第一分段的方向进行错位，而连接螺栓对第一配合面进行固定，所以在第二分段靠近风电叶片外表面的一端，容易产生翻边，影响其结构强度，通过在第一分段和第二分段之间设置防翻边结构，从而限制第二分段向风电叶片外侧翻边，保证连接强度和密封性，防止风电叶片内部漏水，对内部固定件产生锈蚀，增加了风电叶片的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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中记载的一些实施例，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为本发明的结构示意图；
图2至3为实施例1沿图1中A-A剖开得到的剖视图；
图4至7为实施例2沿图1中A-A剖开得到的剖视图；
图8至9为实施例3沿图1中A-A剖开得到的剖视图；
图10至11为实施例4沿图1中A-A剖开得到的剖视图；
图12至13为实施例5沿图1中A-A剖开得到的剖视图；
图14至15为实施例6沿图1中A-A剖开得到的剖视图；
图16至19为实施例7沿图1中A-A剖开得到的剖视图；
图20为分段式风电叶片的结构示意图。
附图标记：1、第一分段；2、第二分段；3、第一配合面；4、第二配合面；5、连接面；6、连接螺栓；7、牺牲层；8、定位销；9、蒙皮；21、凸块；31、预埋螺套；32、锁紧螺栓；41、螺钉或销钉；51、结构件；61、螺钉；71、锯齿结构。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
如图1至3所示：一种高强度连接结构，包括：
沿风电叶片长度方向设置的第一分段1和第二分段2，第一分段1和第二分段2包括：
向风电叶片内部延伸的第一配合面3，第一配合面3垂直于风电叶片长度方向；
与第一配合面3形成错位的第二配合面4，第二配合面4关于第一配合面3向靠近第一分段1的方向错位；
连接面5，连接面5连接第一配合面3和第二配合面4；
连接螺栓6，连接螺栓6位于风电叶片内，且穿过两第一配合面3，对第一分段1和第二分段2进行固定，连接螺栓6平行于风电叶片长度方向；
其中，第一分段1和第二分段2之间设置有防翻边结构，防翻边结构限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
通过设置第一配合面3、第二配合面4和连接面5，其中第一配合面3向风电叶片内部延伸，且垂直于风电叶片长度方向，连接螺栓6位于风电叶片内部，穿过两第一配合面3，对两个分段进行固定，从而避免了对风电叶片进行打孔，从而在沿风电叶片轮廓方向设置多个连接螺栓6时，能够有效的增加两个分段之间的连接强度，且对风电叶片自身的结构强度不造成影响。
由于第二配合面4向靠近第一分段1的方向进行错位，而连接螺栓6对第一配合面3进行固定，所以在第二分段2靠近风电叶片外表面的一端，容易产生翻边，影响其结构强度，通过在第一分段1和第二分段2之间设置防翻边结构，从而限制第二分段2向风电叶片外侧翻边，保证连接强度和密封性，防止风电叶片内部漏水，对内部固定件产生锈蚀，增加了风电叶片的使用寿命。
在本实施例中，第二配合面4为锥面，且向靠近第一分段1的方向倾斜，两第二配合面4相互配合，限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
通过将第二配合面4设置为锥面，并且其锥度是向靠近第一分段1的方向倾斜，从而在第二分段2向外侧翻边时，两个第二配合面4相互配合，对其进行限制，本实施例中防翻边结构为两第二配合面4本身，零件数量少，方便安装，且由于第二配合面4为锥面，从而在对第一分段1和第二分段2对接时，锥面能够自动对齐，简化了对接时的操作，省时省力。
其中，连接面5在平行于风电叶片长度方向的截面为平行于风电叶片长度方向的直线段。或者，连接面5在平行于风电叶片长度方向的截面为与风电叶片长度方向成一定夹角的斜线段。
当连接面5的截面为平行于风电叶片长度方向的直线段时，风电叶片分段的制作较为简单，但是在装配时，需要通过定位销8等进行定位，保证组装的对齐；当连接面5的截面为与风电叶片长度方向成一定夹角的斜线段时，此时连接面5为锥面，在组装对接时，更加便利，但是在风电叶片分段制作时，比截面为平行于风电叶片长度方向的直线段时稍复杂。
在本实施例中，两第一配合面3之间设置有牺牲层7，牺牲层7对间隙进行补偿。
为了保证风电叶片组装时的尺寸，在两第一配合面3之间设置有牺牲层7，牺牲层7对间隙进行补偿，从而保证组装后风电叶片的尺寸，在加工风电叶片分段时，可略小于风电叶片长度，从而可以通过牺牲层7来进行补偿，避免了尺寸超出时的返工，节省了加工时间与成本。
为了保证第一分段1和第二分段2之间的密封性和连接强度，第二配合面4之间设置有结构胶层，通过结构胶层增加其连接强度，同时也实现密封，设置牺牲层还可以对第二配合面4之间的结构胶层厚度进行控制。
或者在连接强度足够的情况下，为了保证密封性，将第一分段1和第二分段2在第二配合面4处覆盖有蒙皮9，蒙皮9位于风电叶片外表面，通过覆盖蒙皮9增加两分段之间的密封性。
作为上述实施例的优选，其中一第一配合面3预埋有定位销8，牺牲层7和另一第一配合面3设置有定位孔，在第一分段1和第二分段2对接时，通过定位销8和定位孔进行定位。
其中，在对第一分段1和第二分段2进行对接时，需要进行定位，在其中一个第一配合面3预埋定位销8，在牺牲层7和另一第一配合面3设置有定位孔，从而在对接时，先将牺牲层7插入定位销8上，再将另一分段插入，通过定位销8和定位孔实现定位，定位简单，操作便利。
实施例2：
如图4至7所示：与实施例1不同的是，第二分段2的第二配合面4设置有凸块21，第一分段1的第二配合面4对应设置有凹槽，凸块21与凹槽相互配合，限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
在本实施例中的防翻边结构为相互配合的凸块21和凹槽，通过在第二分段2上设置凸块21，第一分段1对应设置凹槽，在第一分段1和第二分段2进行对接时，凸块21插入凹槽内，从而凹槽对凸块21的自由度进行限位，限制其翻转和垂直于风电叶片长度方向的运动，从而限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
在本实施例中，凸块21关于其长度延伸方向的截面为矩形或弧形。其中，矩形的防翻边效果更好，弧形在对接安装时更加方便。
实施例3：
如图8至9所示：与实施例1不同的是，第二分段2在连接面5上设置有预埋螺套31，预埋螺套31位于靠近第二配合面4的一端，预埋螺套31垂直于风电叶片长度方向，第一分段1在连接面5对应设置有通孔，通孔内设置有锁紧螺栓32，锁紧螺栓32与预埋螺套31相互配合，限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
在本实施例中，防翻边结构为相互配合的预埋螺套31和锁紧螺栓32，通过在第二分段2的连接面5上设置预埋螺套31，在第一分段1的连接面5对应设置通孔，在将第一分段1和第二分段2对接后，将锁紧螺栓32穿过通孔，拧紧到预埋螺套31中，预埋螺套31和锁紧螺栓32限制第二分段2的运动，从而防止第二分段2向风电叶片外侧翻边。
实施例4：
如图10至11所示：与实施例1不同的是，其中一第二配合面4预埋有螺钉或销钉41，另一第二配合面4对应设置有安装孔，螺钉或销钉41插入安装孔，限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
在本实施例中，防翻边结构为螺钉或销钉41和安装孔，在其中一个第二配合面4预埋有螺钉或销钉41，另一第二配合面4对应设置有安装孔，在将第一分段1和第二分段2对接时，将预埋的螺钉或销钉41插入安装孔，限制第二分段2的翻转及沿垂直于风电叶片长度方向的运动，从而限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
实施例5：
如图12至13所示：与实施例1不同的是，两第二配合面4设置有凹槽，两凹槽内设置有结构件51，结构件51两端分别插入两凹槽，限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
在本实施例中，防翻边结构为两凹槽和结构件51，通过在两第二配合面4设置凹槽，在将第一分段1和第二分段2进行对接时，将结构件51插入其中一个分段的凹槽中，然后将另一分段插入，通过结构件51限制第二分段2的翻转及沿垂直于风电叶片长度方向的运动，从而限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
实施例6：
如图14至15所示：与实施例1不同的是，第二分段2的连接面5两端分别设置有螺纹孔，螺纹孔垂直于风电叶片长度方向，第一分段1对应设置有通孔，通孔内设置有螺钉61，螺钉61与螺纹孔相互配合，限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
在本实施例中，防翻边结构为相互配合的螺纹孔和螺钉61，其中，第二分段2的连接面5两端分别设置有螺纹孔，在第一分段1上对应设置有通孔，在第一分段1和第二分段2对接后，从风电叶片内部，将螺钉61穿过通孔拧紧到螺纹孔中，限制第二分段2的翻转及沿垂直于风电叶片长度方向的运动，从而限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
实施例7：
如图16至19所示：与实施例1不同的是，两第二配合面4设置有锯齿结构71，两锯齿结构71相互错位配合，限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
在本实施例中，防翻边结构为两第二配合面4上相互错位配合的锯齿结构71，在将第一分段1和第二分段2对接后，两锯齿结构71相互错位配合，限制第二分段2的翻转及沿垂直于风电叶片长度方向的运动，从而限制第二分段2向风电叶片外侧翻边。
在本实施例中，锯齿结构71沿其长度延伸方向的截面为矩形或三角形。其中，矩形的防翻边效果更好，三角形在将两分段对接时更方便。
如图20所示，本发明还包括一种分段式风电叶片，沿长度方向设置有若干分段，每两个分段之间设置有高强度连接结构，高强度连接结构沿风电叶片轮廓方向绕设。
在对其中两个分段进行固定时，避免了对风电叶片进行打孔，从而在沿风电叶片轮廓方向设置多个连接螺栓6时，能够有效的增加两个分段之间的连接强度，且对风电叶片自身的结构强度不造成影响，且连接强度和密封性好，风电叶片内部不会发生漏水，内部固定件不会发生锈蚀等情况，增加了风电叶片的使用寿命。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (17)
1.一种高强度连接结构，其特征在于，包括：
沿风电叶片长度方向设置的第一分段和第二分段，所述第一分段和第二分段包括：
向风电叶片内部延伸的第一配合面，所述第一配合面垂直于风电叶片长度方向；
与所述第一配合面形成错位的第二配合面，所述第二配合面关于所述第一配合面向靠近所述第一分段的方向错位；
连接面，所述连接面连接所述第一配合面和第二配合面；
连接螺栓，所述连接螺栓位于风电叶片内，且穿过两所述第一配合面，对所述第一分段和第二分段进行固定，所述连接螺栓平行于风电叶片长度方向；
其中，所述第一分段和第二分段之间设置有防翻边结构，所述防翻边结构限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
2.根据权利要求1所述的高强度连接结构，其特征在于，所述第二配合面为锥面，且向靠近所述第一分段的方向倾斜，两所述第二配合面相互配合，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
3.根据权利要求1所述的高强度连接结构，其特征在于，所述第二分段的所述第二配合面设置有凸块，所述第一分段的所述第二配合面对应设置有凹槽，所述凸块与所述凹槽相互配合，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
4.根据权利要求3所述的高强度连接结构，其特征在于，所述凸块关于其长度延伸方向的截面为矩形。
5.根据权利要求3所述的高强度连接结构，其特征在于，所述凸块关于其长度延伸方向的截面为弧形。
6.根据权利要求1所述的高强度连接结构，其特征在于，所述第二分段在所述连接面上设置有预埋螺套，所述预埋螺套位于靠近所述第二配合面的一端，所述预埋螺套垂直于风电叶片长度方向，所述第一分段在所述连接面对应设置有通孔，所述通孔内设置有锁紧螺栓，所述锁紧螺栓与所述预埋螺套相互配合，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
7.根据权利要求1所述的高强度连接结构，其特征在于，其中一所述第二配合面预埋有螺钉或销钉，另一所述第二配合面对应设置有安装孔，所述螺钉或销钉插入所述安装孔，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
8.根据权利要求1所述的高强度连接结构，其特征在于，两所述第二配合面设置有凹槽，两所述凹槽内设置有结构件，所述结构件两端分别插入两所述凹槽，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
9.根据权利要求1所述的高强度连接结构，其特征在于，所述第二分段的所述连接面两端分别设置有螺纹孔，所述螺纹孔垂直于风电叶片长度方向，所述第一分段对应设置有通孔，所述通孔内设置有螺钉，所述螺钉与所述螺纹孔相互配合，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
10.根据权利要求1所述的高强度连接结构，其特征在于，两所述第二配合面设置有锯齿结构，两所述锯齿结构相互错位配合，限制所述第二分段向风电叶片外侧翻边。
11.根据权利要求10所述的高强度连接结构，其特征在于，所述锯齿结构沿其长度延伸方向的截面为矩形。
12.根据权利要求10所述的高强度连接结构，其特征在于，所述锯齿结构沿其长度延伸方向的截面为三角形。
13.根据权利要求1至12任一项所述的高强度连接结构，其特征在于，所述连接面在平行于风电叶片长度方向的截面为平行于风电叶片长度方向的直线段。
14.根据权利要求1至12任一项所述的高强度连接结构，其特征在于，所述连接面在平行于风电叶片长度方向的截面为与风电叶片长度方向成一定夹角的斜线段。
15.根据权利要求1至12任一项所述的高强度连接结构，其特征在于，两所述第一配合面之间设置有牺牲层，所述牺牲层对间隙进行补偿。
16.根据权利要求15所述的高强度连接结构，其特征在于，其中一所述第一配合面预埋有定位销，所述牺牲层和另一所述第一配合面设置有定位孔，在所述第一分段和所述第二分段对接时，通过所述定位销和所述定位孔进行定位。
17.一种分段式风电叶片，其特征在于，沿长度方向设置有若干分段，每两个所述分段之间设置有如权利要求1至16任一项所述的高强度连接结构，所述高强度连接结构沿风电叶片轮廓方向绕设。
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