CN116696675A - 一种叶根模块化榫卯式连接结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种叶根模块化榫卯式连接结构，包括多个叶根子模块，叶根子模块内平行间隔预埋有若干螺套，且多个叶根子模块可拼合构成完整的圆形结构，两相邻的叶根子模块上在对接面处具有榫槽，榫槽沿叶根子模块的厚度方向延伸，且榫槽在两个叶根子模块中均呈朝向接触面开口的缩口形式；还包括穿入榫槽内并与榫槽仿形设置的固定销，固定销在插入榫槽时在环向和轴向均受力，使得相邻叶根子模块连接。本发明中的叶根中榫卯式的连接结构降低了两个叶根子模块之间因为轴向剪切力和环向剥离应力导致的开裂风险，提高了整体的结构强度。
Description
技术领域
本发明涉及风电叶片技术领域，尤其涉及一种叶根模块化榫卯式连接结构。
背景技术
随着风电叶片大型化轻量化趋势的发展，越来越多的风电叶片开始采用模块化的方式制作，而在采用了模块化结构以后，如何保证模块化连接结构的结构强度成为了当前亟待解决的问题；
现有技术中，如授权公告号为CN216198624U的中国实用新型专利于2022年4月5日公开了一种风电叶片叶根预埋连接结构，其通过多个螺套法兰一体件的形式拼接成法兰盘，然后在通过在分片法兰的内侧和外侧铺放纤维层，最后再通过一体灌注固化成型；
然而发明人在实施上述方案时发现，上述结构形式仅通过树脂灌注固化，使得两相邻分片法兰之间的接触面成为了受力薄弱点，存在开裂的风险。
发明内容
鉴于以上技术问题中的至少一项，本发明提供了一种叶根模块化榫卯式连接结构，采用结构的改进以提高叶根模块化连接处的结构强度。
根据本发明的第一方面，提供一种叶根模块化榫卯式连接结构，包括：
多个叶根子模块，所述叶根子模块内平行间隔预埋有若干螺套，且多个所述叶根子模块可拼合构成完整的圆形结构，两相邻的所述叶根子模块上在对接面处具有榫槽，所述榫槽沿所述叶根子模块的厚度方向延伸，且所述榫槽的一端处于两相邻所述叶根子模块的其中一个之中，另一端处于两相邻所述叶根子模块的另一个之中，且所述榫槽在两个叶根子模块中均呈朝向接触面开口的缩口形式；还包括穿入所述榫槽内并与所述榫槽仿形设置的固定销，所述固定销在插入所述榫槽时在环向和轴向均受力，使得相邻所述叶根子模块连接。
进一步地，所述榫槽延伸至所述叶根子模块靠近边缘处的所述螺套的侧壁内。
进一步地，所述榫槽以两相邻的所述叶根子模块的接触面为对称面对称设置。
进一步地，所述榫槽在所述叶根子模块对接面上的开口尺寸小于其在所述叶根子模块内部的开口尺寸。
进一步地，所述榫槽在所述叶根子模块上沿螺套的轴向间隔布置有多个。
进一步地，所述榫槽为对称设置的燕尾槽结构，所述固定销为与之对应的蝶形结构。
进一步地，所述叶根子模块沿其长度方向上包括预埋部和延伸部，所述预埋部为所述螺套预埋的区域，所述榫槽设置在所述预埋部内。
进一步地，所述延伸部的内侧上还具有内增强环。
进一步地，所述延伸部的外侧还具有外增强环。
进一步地，所述外增强环和内增强环为碳纤维单向预浸料带。
本发明的有益效果为：本发明通过在多个叶根子模块的对接面上设置榫槽，使得榫槽沿叶根子模块的厚度方向延伸，通过固定销穿入至榫槽中实现相邻两个叶根子模块的连接，与现有技术中直接将多个叶根子模块灌注树脂固化的方式相比，本发明中的叶根中榫卯式的连接结构降低了两个叶根子模块之间因为轴向剪切力和环向剥离应力导致的开裂风险，提高了整体的结构强度。
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为本发明实施例中叶根模块化榫卯式连接结构的结构示意图；
图2为本发明实施例中图1中的A处局部放大图；
图3为本发明实施例中通过固定销与螺套连接的结构示意图（省略中间的叶根子模块除了螺套之外的部分）；
图4为本发明实施例中单个叶根子模块一侧安装了固定销时的结构示意图；
图5为本发明实施例中靠近叶根子模块边缘处的螺套的结构示意图。
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，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5所示的叶根模块化榫卯式连接结构，包括多个叶根子模块1，在本发明实施例中，叶根子模块1是指将完整的叶根沿圆周方向进行分割形成的模块，在制作叶根模块时，先进行各个叶根子模块1的制作，然后再通过本发明实施例中的结构形式将各个叶根子模块1进行拼接在一起；
在本发明实施例中，叶根子模块1内平行间隔预埋有若干螺套11，这里需要指出的是，在本发明实施例中，螺套11用于叶根的连接，在具体进行连接时，可以采用如图1中所示的双头螺栓进行连接，也可采用其他螺栓形式与风力发电机的轮毂进行连接；
在本发明实施例中，多个叶根子模块1可拼合构成完整的圆形结构，两相邻的叶根子模块1上在对接面处具有榫槽12，如图2中所示，榫槽12沿叶根子模块1的厚度方向延伸，且榫槽12的一端处于两相邻叶根子模块1的其中一个之中，另一端处于两相邻叶根子模块1的另一个之中，且所述榫槽12在两个叶根子模块1中均呈朝向接触面开口的缩口形式；还包括穿入榫槽12内并与榫槽12仿形设置的固定销2，固定销2在插入榫槽12时在环向和轴向均受力，使得相邻叶根子模块1连接。在本发明实施例中，榫槽12与固定销2配合，实现将两个相邻叶根子模块1的连接，在具体进行连接时，先将两个叶根子模块1对接，使得其各自上的槽拼合成完整的榫槽12，再从外侧将固定销2穿入至榫槽12中，在本发明实施例中，榫槽12的结构形式为在对接面上的开口要小于内部的开口，进而可以在连接上固定销2以后，在叶根的环形方向上增加了结合力，本发明实施例中将相邻的叶根子模块1通过固定销2连接以后，再通过层铺灌注的方式使得整体固化，进而增强了相邻叶根子模块1之间的连接结构强度。
在上述实施例中，通过在多个叶根子模块1的对接面上设置榫槽12，使得榫槽12沿叶根子模块1的厚度方向延伸，通过固定销2穿入至榫槽12中实现相邻两个叶根子模块1的连接，与现有技术中直接将多个叶根子模块1灌注树脂固化的方式相比，本发明中的叶根中榫卯式的连接结构降低了两个叶根子模块1之间因为轴向剪切力和环向剥离应力导致的开裂风险，提高了整体的结构强度。
在上述实施例的基础上，为了进一步提高叶根子模块1之间的连接结构强度，如图3中所示，榫槽12延伸至叶根子模块1靠近边缘处的螺套11的侧壁内。通过如此设置，使得在插入固定销2时，固定销2的最外侧卡设在螺套11上，由于螺套11预埋在叶根子模块1内，进而可以实现通过螺套11来进行相互作用力的传递，在本发明实施例中，叶根子模块1可以采用玻璃钢材质，螺套11可以采用钢材等材质来实现，从而借助了螺套11预埋在叶根子模块1内部的粘接力进一步提高了相邻叶根子模块1之间的抗轴向剪切力和抗环向剥离应力，进一步降低了叶根模块在多轴向应力下导致的开裂的风险。
在本发明实施例中，需要指出的是，榫槽12与固定销2的结构形式具有多种，但为了提高受力的均衡性，在本发明实施例中，请继续参照图2，榫槽12以两相邻的叶根子模块1的接触面为对称面对称设置。通过对称的结构形式设置，便于安装和制作。此外，这里还需要指出的是，为了保证环向的抗剥离力，在本发明实施例中，榫槽12在叶根子模块1对接面上的开口尺寸小于其在叶根子模块1内部的开口尺寸。例如在单侧的叶根子模块1上采用开口三角形、优弧型、甚至是多边形结构均可，只要其内部空间的最大直线距离大于开口处即可达到将两个相邻叶根子模块1进行连接的效果。
如图3中所示，在本发明的一些实施例中，为了进一步提高连接结构强度，榫槽12在叶根子模块1上沿螺套11的轴向间隔布置有多个。通过在两个相邻叶根子模块1之间设置多个榫槽12的方式，来进一步提高相邻叶根子模块1的连接结构强度。在本发明的一种实施方式中，如图3和图4中所示，榫槽12为对称设置的燕尾槽结构，固定销2为与之对应的蝶形结构。如图5中所示，螺套11侧壁上的开口也是缩口的形式。
在上述实施例的基础上，为了进一步提高叶根子模块1的连接结构强度，请继续参照图1，在本发明实施例中，叶根子模块1沿其长度方向上包括预埋部和延伸部，预埋部为螺套11预埋的区域，榫槽12设置在预埋部内。通过延伸部的设置，可以进一步提高该叶根模块在叶片上的粘接时的接触面积，并且在本发明实施例中，还设置的加强结构，具体如图1中所示，延伸部的内侧上还具有内增强环3，延伸部的外侧还具有外增强环4。通过内增强环3和外增强环4的设置，进一步的防止了叶根模块在环向开裂的风险。关于内增强环3和外增强环4的具体材料，在本发明的一种实施例中，外增强环4和内增强环3为碳纤维单向预浸料带。碳纤维具有较高的抗拉强度，进而可以提高叶根子模块1在环向的抗开裂作用。
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 (10)
1.一种叶根模块化榫卯式连接结构，其特征在于，包括：
多个叶根子模块，所述叶根子模块内平行间隔预埋有若干螺套，且多个所述叶根子模块可拼合构成完整的圆形结构，两相邻的所述叶根子模块上在对接面处具有榫槽，所述榫槽沿所述叶根子模块的厚度方向延伸，且所述榫槽的一端处于两相邻所述叶根子模块的其中一个之中，另一端处于两相邻所述叶根子模块的另一个之中，且所述榫槽在两个叶根子模块中均呈朝向接触面开口的缩口形式；还包括穿入所述榫槽内并与所述榫槽仿形设置的固定销，所述固定销在插入所述榫槽时在环向和轴向均受力，使得相邻所述叶根子模块连接。
2.根据权利要求1所述的叶根模块化榫卯式连接结构，其特征在于，所述榫槽延伸至所述叶根子模块靠近边缘处的所述螺套的侧壁内。
3.根据权利要求1所述的叶根模块化榫卯式连接结构，其特征在于，所述榫槽以两相邻的所述叶根子模块的接触面为对称面对称设置。
4.根据权利要求1所述的叶根模块化榫卯式连接结构，其特征在于，所述榫槽在所述叶根子模块对接面上的开口尺寸小于其在所述叶根子模块内部的开口尺寸。
5.根据权利要求1所述的叶根模块化榫卯式连接结构，其特征在于，所述榫槽在所述叶根子模块上沿螺套的轴向间隔布置有多个。
6.根据权利要求1所述的叶根模块化榫卯式连接结构，其特征在于，所述榫槽为对称设置的燕尾槽结构，所述固定销为与之对应的蝶形结构。
7.根据权利要求1所述的叶根模块化榫卯式连接结构，其特征在于，所述叶根子模块沿其长度方向上包括预埋部和延伸部，所述预埋部为所述螺套预埋的区域，所述榫槽设置在所述预埋部内。
8.根据权利要求7所述的叶根模块化榫卯式连接结构，其特征在于，所述延伸部的内侧上还具有内增强环。
9.根据权利要求8所述的叶根模块化榫卯式连接结构，其特征在于，所述延伸部的外侧还具有外增强环。
10.根据权利要求9所述的叶根模块化榫卯式连接结构，其特征在于，所述外增强环和内增强环为碳纤维单向预浸料带。
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