CN116104688A - 一种两段式风电叶片连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种两段式风电叶片连接结构，包括沿风电叶片长度方向连接的第一连接段和第二连接段，第一连接段和第二连接段均包括壳体、设置在壳体内的主梁以及后缘梁；其中，主梁在第一连接段和第二连接段的连接处通过双头螺栓连接，后缘梁在第一连接段和第二连接段的对接处延伸至二者中的另一者中固定。发明通过将叶片分为第一连接段和第二连接段的方式，并且在连接处采用主梁双头螺栓、后缘梁插接的两种连接方式混合的结构，与现有技术相比，不仅降低了分段连接增加重量对机组载荷的影响，而且通过后缘梁插接的方式还可以提高叶片的姿态稳定，降低了挥舞及较大振动的负面影响。

Description

一种两段式风电叶片连接结构

技术领域

本发明涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种两段式风电叶片连接结构。

背景技术

随着风电叶片逐渐朝着轻量化大型化的方向发展，传统的一体式风电叶片开始朝向分块化模块化的方向发展；现有技术中，分段式的风电叶片多采用螺栓连接的方式，如授权公告号为CN202596993U的中国实用新型发明，于2012年12月12日公开了一种分段式风机叶片，其包括至少两端叶片部，相邻叶片部的连接区域之间使用多个T型螺栓进行连接；

然而上述连接方式使用的螺栓量较大，增加了风电叶片的整体质量和载荷。

发明内容

鉴于以上技术问题中的至少一项，本发明提供了一种两段式风电叶片连接结构，采用结构的改进以降低分段连接增加的重量对机组载荷的影响。

根据本发明的第一方面，提供一种两段式风电叶片连接结构，包括沿风电叶片长度方向连接的第一连接段和第二连接段，所述第一连接段和第二连接段均包括壳体、设置在壳体内的主梁以及后缘梁；

其中，所述主梁在所述第一连接段和第二连接段的连接处通过双头螺栓连接，所述后缘梁在所述第一连接段和第二连接段的对接处延伸至二者中的另一者中固定。

在本发明的一些实施例中，所述主梁包括加宽部和延伸部，所述加宽部沿所述壳体的宽度方向构成整块的板状结构，所述延伸部与所述加宽部连接，并且沿着所述壳体的长度方向延伸，所述延伸部平行间隔设置有至少两条，且所述延伸部的宽度小于所述加宽部的宽度。

在本发明的一些实施例中，所述加宽部的厚度大于所述延伸部的厚度。

在本发明的一些实施例中，所述加宽部上具有两排交错布置的连接孔，所述双头螺栓通过所述连接孔进行连接。

在本发明的一些实施例中，所述后缘梁的外侧面、顶面和底面均与所述壳体粘接连接。

在本发明的一些实施例中，所述后缘梁具有凸出于所述第一连接段或者第二连接段的插接部，所述插接部呈互补的楔形结构，两所述插接部对接拼合连接。

在本发明的一些实施例中，所述插接部具有设定的扭曲角，所述扭曲角小于30度。

在本发明的一些实施例中，所述壳体内还具T型筋，所述T型筋平行间隔设置在所述主梁和所述后缘梁之间。

在本发明的一些实施例中，所述T型筋还设置在两所述延伸部中间。

在本发明的一些实施例中，所述壳体上还具有前缘舱门孔以及后缘装配观察孔，以及通过胶铆连接用于恢复气动外形的法兰。

在本发明的一些实施例中，所述第一连接段和第二连接段的连接处处于风电叶片的重心所在位置。

本发明的有益效果为：本发明通过将叶片分为第一连接段和第二连接段的方式，并且在连接处采用主梁双头螺栓、后缘梁插接的两种连接方式混合的结构，与现有技术相比，不仅降低了分段连接增加重量对机组载荷的影响，而且通过后缘梁插接的方式还可以提高叶片的姿态稳定，降低了挥舞及较大振动的负面影响。

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为本发明实施例中两段式风电叶片连接结构的爆炸分解结构示意图；

图2为本发明实施例中两段式风电叶片连接结构的连接处的横截面结构示意图；

图3为本发明实施例中两段式风电叶片连接结构的内部结构示意图；

图4为本发明实施例中主梁的连接结构示意图；

图5为本发明实施例中图4中的爆炸分解结构示意图；

图6为本发明实施例中后缘梁的连接剖视结构示意图；

图7为本发明实施例中T型筋的连接结构示意图。

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，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图7所示的两段式风电叶片连接结构，包括沿风电叶片长度方向连接的第一连接段1和第二连接段2，第一连接段1和第二连接段2均包括壳体11、设置在壳体11内的主梁12以及后缘梁13；如图2中所示，主梁12位于壳体11内部中间的上部和下部位置，用于支撑，后缘梁13为与壳体11的尾部；

如图1中所示，在本发明一些实施例中，主梁12在第一连接段1和第二连接段2的连接处通过双头螺栓3连接，后缘梁13在第一连接段1和第二连接段2的对接处延伸至二者中的另一者中固定。通过这种设置，实现了双头螺栓3连接以及插接的混合连接，一方面减少了螺栓的使用量，另一方面通过后缘梁13插入式的连接，与单纯的螺栓连接形式相比，插入的部分进一步在长度方向上起到了加固的作用，提高叶片在挥舞和振动时的支撑强度。当然这里需要指出的是，在本发明一些实施例中，后缘梁13的插入具有多种形式，可以是第一连接段1上的后缘梁13插入至第二连接段2，也可以是第二连接段2上的后缘梁13插入至第一连接段1，或者第一连接段1和第二连接段2上的后缘梁13均插入至对方中。

在上述实施例中，通过将叶片分为第一连接段1和第二连接段2的方式，并且在连接处采用主梁12双头螺栓3、后缘梁13插接的两种连接方式混合的结构，与现有技术相比，不仅降低了分段连接增加重量对机组载荷的影响，而且通过后缘梁13插接的方式还可以提高叶片的姿态稳定，降低了挥舞及较大振动的负面影响。

在上述实施例的基础上，如图3至图5中所示，主梁12包括加宽部12a和延伸部12b，加宽部12a沿壳体11的宽度方向构成整块的板状结构，延伸部12b与加宽部12a连接，并且沿着壳体11的长度方向延伸，延伸部12b平行间隔设置有至少两条，且延伸部12b的宽度小于加宽部12a的宽度。在本发明实施例中，加宽部12a用于双头螺栓3的连接，双头螺栓3为本领域的现有技术，关于其连接结构这里不再行进赘述；本发明实施例中，通过对主梁12的改进，使得在双头螺栓3的连接处的结构得以加强，进而提高了连接的可靠性，通过将延伸部12b的宽度小于加宽部12a并且间隔平行设置的方式，在保证结构强度的同时也节省了用料和成本。同时，在本发明实施例中，加宽部12a的厚度大于延伸部12b的厚度。 通过厚度加厚的设置，提高了在分段处的支撑和连接结构强度。

在本发明实施例中，关于螺栓的具体布置方式如图5中所示，加宽部12a上具有两排交错布置的连接孔，双头螺栓3通过连接孔进行连接。这里的交错布置是指，第一连接段1上的双头螺栓3和第二连接段2上的双头螺栓3交替布置，并且在第一连接段1的主梁12上的两排孔位中，前排孔位是第一连接段1上的双头螺栓3一端，后排是第二连接段2上的双头螺栓3的另一端，通过这种交错排布的布设方式，保证了连接处各双头螺栓3的受力均匀，进而提高整体的连接结构强度。

如图2和图6中所示，在本发明的一些实施例中，为了提高后缘梁13的支撑强度，后缘梁13的外侧面、顶面和底面均与壳体11粘接连接。如此，通过三个面均与后缘梁13粘接的方式，提高了后缘梁13的稳定性，为后续的插接连接提供更好的根基。在本发明的一些具体实施方式中，如图6中所示，后缘梁13具有凸出于第一连接段1或者第二连接段2的插接部13a，插接部13a呈互补的楔形结构，两插接部13a对接拼合连接。通过楔形面的设置，提高了两个相对的插接部13a的接触面积，进而可以提高粘接面的面积，提高粘接效果；另一方面，在本发明实施例中，插接部13a具有设定的扭曲角，扭曲角小于30度。通过扭曲的设置，使得插接部13a在长度方向上具有一定的抗拉伸强度，从而进一步提高连接的可靠性。

在上述实施例的基础上，在本发明一些实施例中，壳体11内还具T型筋14，T型筋14平行间隔设置在主梁12和后缘梁13之间。通过T型筋14的设置，为壳体11的结构强度提供了更好的支撑；此外，在本发明实施例中，由于主梁12上两个相邻的延伸部12b之间具有间隙，为了对二者之间的间隙进行进一步的补强，T型筋14还设置在两延伸部12b中间。T型筋14的具体固定方式如图7中所示，其底部与壳体11粘接，在底部的上表面上还通过增强层14a进行进一步的包覆；此外，这里还需要指出的是，在本发明实施例中，T型筋14在分段处也可以通过插接的方式实现连接，例如通过将第一连接段1的T型筋14的一部分伸入至第二连接段2中，然后在第二连接段2内通过粘接以及补强层包覆的方式实现对T型筋14的固定，进一步提高了连接结构强度。

在本发明实施例中，为了便于上述两段式风电叶片连接结构的安装，如图1中所示，壳体11上还具有前缘舱门孔15以及后缘装配观察孔16，以及通过胶铆连接用于恢复气动外形的法兰17。在具体进行加工制作时，需要前缘舱门孔15的尺寸要满足人员进入的需求，进而便于人员的装配操作和检修；在装配完成以后，在将对应的法兰17将前缘舱门孔15以及后缘装配观察孔16进行封盖，通过胶铆封盖的方式可以保证连接的可靠性，最后在连接区域通过手糊多层双轴布进行进一步的结构加强。

在本发明的实施例中，第一连接段1和第二连接段2的连接处处于风电叶片的重心所在位置。通过将分段处设置在靠近叶片重心位置处，通过对分段位置的合理设定，可以进一步提高分段连接的结构强度，保证叶片的使用可靠性和寿命。

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 (11)

1.一种两段式风电叶片连接结构，其特征在于，包括沿风电叶片长度方向连接的第一连接段和第二连接段，所述第一连接段和第二连接段均包括壳体、设置在壳体内的主梁以及后缘梁；

其中，所述主梁在所述第一连接段和第二连接段的连接处通过双头螺栓连接，所述后缘梁在所述第一连接段和第二连接段的对接处延伸至二者中的另一者中固定。

2.根据权利要求1所述的两段式风电叶片连接结构，其特征在于，所述主梁包括加宽部和延伸部，所述加宽部沿所述壳体的宽度方向构成整块的板状结构，所述延伸部与所述加宽部连接，并且沿着所述壳体的长度方向延伸，所述延伸部平行间隔设置有至少两条，且所述延伸部的宽度小于所述加宽部的宽度。

3.根据权利要求2所述的两段式风电叶片连接结构，其特征在于，所述加宽部的厚度大于所述延伸部的厚度。

4.根据权利要求2所述的两段式风电叶片连接结构，其特征在于，所述加宽部上具有两排交错布置的连接孔，所述双头螺栓通过所述连接孔进行连接。

5.根据权利要求1所述的两段式风电叶片连接结构，其特征在于，所述后缘梁的外侧面、顶面和底面均与所述壳体粘接连接。

6.根据权利要求5所述的两段式风电叶片连接结构，其特征在于，所述后缘梁具有凸出于所述第一连接段或者第二连接段的插接部，所述插接部呈互补的楔形结构，两所述插接部对接拼合连接。

7.根据权利要求6所述的两段式风电叶片连接结构，其特征在于，所述插接部具有设定的扭曲角，所述扭曲角小于30度。

8.根据权利要求2所述的两段式风电叶片连接结构，其特征在于，所述壳体内还具T型筋，所述T型筋平行间隔设置在所述主梁和所述后缘梁之间。

9.根据权利要求8所述的两段式风电叶片连接结构，其特征在于，所述T型筋还设置在两所述延伸部中间。

10.根据权利要求1所述的两段式风电叶片连接结构，其特征在于，所述壳体上还具有前缘舱门孔以及后缘装配观察孔，以及通过胶铆连接用于恢复气动外形的法兰。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的两段式风电叶片连接结构，其特征在于，所述第一连接段和第二连接段的连接处处于风电叶片的重心所在位置。

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