CN216278256U - 风电叶片及风力发电设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种风电叶片及风力发电设备，涉及风力发电领域。风电叶片包括：具有端面的叶根，叶根沿其径向具有相对的内层以及外层、以及设置于内层及外层之间的本体，本体沿径向包括至少两层连接层、以及设置于任意相邻的两层连接层之间的分隔层。各连接层设有沿其周向间隔布置的多个螺栓套，各螺栓套沿叶根的轴向延伸，各螺栓套具有贯穿端面的螺孔，风电叶片在不增加叶根的直径的前提下，引入多个螺栓套，不仅满足叶根载荷的需求，同时有效降低整机成本。

Description

风电叶片及风力发电设备

技术领域

本申请涉及风力发电领域，具体而言，涉及一种风电叶片及风力发电设备。

背景技术

目前风电叶片根部连接广泛使用螺栓连接，随着叶片的增长，叶根载荷不断增大，因此，一般需要使用较大的叶根直径，使其周向分布的螺栓数量增加以满足承载要求，这样会显著增加整机成本。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种风电叶片及风力发电设备，其能够改善为了满足承载要求，使叶根直径增大而导致的整机成本显著增加的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种风电叶片，其包括：具有端面的叶根，叶根沿其径向具有相对的内层以及外层、以及设置于内层及外层之间的本体，本体沿径向包括至少两层连接层、以及设置于任意相邻的两层连接层之间的分隔层。

其中，各连接层设有沿其周向间隔布置的多个螺栓套，各螺栓套沿叶根的轴向延伸，各螺栓套具有贯穿端面的螺孔。

本申请实施例的技术方案中，在不增加或不明显增加叶根直径的前提下，通过将叶根在径向，也即是厚度分为多层连接层，且每层连接层设有沿其周向间隔布置的多个螺栓套的方式引入多个螺栓套，从而满足叶根载荷的需求，且有效降低整机成本。

在一种可能的实施方案中，任意相邻的两层连接层中，其中一层连接层上的螺栓套与另一层连接层上的螺栓套交错布置。

在上述实现过程中，利用一层连接层上的螺栓套与另一层连接层上的螺栓套交错布置的方式，在满足载荷要求的前提下，可有效避免应力集中，提高风电叶片的使用寿命以及稳定性。

在一种可能的实施方案中，任意相邻的两层连接层中，其中一层连接层上的螺栓套与另一层连接层上的螺栓套对应布置。

在上述实现过程中，利用一层连接层上的螺栓套与另一层连接层上的螺栓套对应布置的方式满足载荷要求。

在一种可能的实施方案中，叶根具有合模线，多个螺栓套分别位于合模线的两侧，且多个螺栓套沿合模线对称布置。

在上述实现过程中，由于风电叶片通常采用合模的方式制备所得，因此多个螺栓套分别位于合模线的两侧的方式且多个螺栓套沿合模线对称布置，有利于提升风电叶片在合模线处连接的稳定性，有利于提高其力学性能以及延长其使用寿命。

在一种可能的实施方案中，多个螺栓套沿连接层的周向等距间隔布置。

在上述实现过程中，等距间隔的布置方式使得风电叶片在使用的过程中，端面受力均匀，可提高连接的稳定性以及使用寿命。

在一种可能的实施方案中，连接层的数量为两层。

在上述实现过程中，在不增加叶根的厚度的前提下，采用两层连接层的设置，不仅能够引入更多的螺栓套，同时基本不影响螺栓套的尺寸，可提高连接稳定性。

在一种可能的实施方案中，螺栓套的外壁沿其轴向设有多个间隔布置的凸棱，凸棱围设于螺栓套的周向，连接层设有用于装配螺栓套的安装孔，安装孔的内壁设有与凸棱配合的凹部。

在上述实现过程中，由于叶根的制备工艺限制，螺栓套是在制备叶根的时候预埋在叶根中的，因此凸棱和凹部的配合置，可使螺栓套稳定的预埋于叶根，不会产生轴向移动。

在一种可能的实施方案中，凸棱不连续布置于螺栓套的周向。

在上述实现过程中，由于凸棱不连续围设于螺栓套的周向，因此，进一步可使螺栓套稳定的预埋于叶根，不会产生周向移动。

在一种可能的实施方案中，风电叶片还包括连接件，连接件具有与螺孔配合的螺杆。

在上述实现过程中，利用螺杆与螺孔配合实现连接件与叶根的可拆卸连接，使用方便。

第二方面，本申请实施例提供一种风力发电设备，其包括多个本申请第一方面提供的风电叶片。

在上述实现过程中，利用本申请第一方面提供的风电叶片的设置，以在不增加叶根的直径的前提下引入多个螺栓套，满足叶根载荷的需求，有效降低整机成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的风电叶片10a的端面示意图；

图2为图1中Ⅱ处的局部放大示意图；

图3为图1中A-A处的剖面示意图；

图4为风电叶片10b的端面示意图；

图5为风电叶片10c的端面示意图。

图标：10a-风电叶片；10b-风电叶片；10c-风电叶片；100-叶根；101-端面；103-内层；105-外层；110-连接层；111-UD块；113-泡沫层；120-分隔层；130-螺栓套；131-螺孔；133-凸棱；200-叶尖。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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申请中的具体含义。

风力发电设备是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备，其包括风轮，其中风轮一般包括法兰盘和固定在法兰盘上的多个风轮叶片，也即是法兰盘和风轮叶片的叶根螺栓连接。

发明人注意到，现有的风电叶片的叶根广泛使用单排螺栓与法兰盘进行连接，但随着风电叶片的增长，叶根载荷不断增大，此时本领域技术人员的常规做法为，使用更大的叶根直径，增加其周向分布的单排螺栓数量，以满足承载要求，这样会显著增加整机成本。

因此，发明人尝试在不增加叶根直径的前提下，将叶根沿其径向分隔为多层连接层，利用每层连接层设置螺栓套的形式增加引入的螺栓数量，有效满足承载要求。同时由于仅仅是增加了螺栓套的数量，因此相比于上述常规做法，有效减小整机成本。

本申请提供一种风力发电设备，其包括多个风电叶片。

每个风电叶片呈中空状，每个风电叶片具有相对的叶尖以及叶根。

如图1、图2以及图3所示，风电叶片10a的叶根100呈中空，叶根100具有端面101，叶根100沿其径向具有相对的内层103以及外层105、以及设置于内层103及外层105之间的本体，本体沿径向包括至少两层连接层110、以及设置于任意相邻的两层连接层110之间的分隔层120；各连接层110设有沿其周向间隔布置的多个螺栓套130，各螺栓套130沿叶根100的轴向延伸，各螺栓套130具有贯穿端面101的螺孔131。

通过上述设置，以在不增加叶根100的直径的前提下引入多个螺栓套130，满足叶根100载荷的需求，有效降低整机成本。

其中，端面101是指叶根100远离叶尖200的一面。

叶根100的内层103与外层105分别构成叶根100的内壁以及外壁，其中内层103与外层105均可由三轴布玻璃钢层构成，其中内层103与外层105之间形成第一腔体。

本体填充于第一腔体内，其中分隔层120设置于第一腔体内，且将第一腔体沿叶根100的径向分隔为多个用于填充连接层110的第二腔体。分隔层120也可由三轴布玻璃钢层构成。

如图1以及图3所示，各连接层110截面呈环状，且多个连接层110同轴布置。各连接层110包括多个填充于第二腔体内的UD块111以及泡沫层113，其中UD块111是指由UD1200纤维布通过真空灌注制作，脱模后通过切割而成的块状体。位于同一层的相邻的两个UD块111拼接并能够形成盲孔(作为安装孔)，泡沫层113、螺栓套130分别填充于盲孔内，且泡沫层113位于螺栓套130靠近叶尖200的一端以对螺栓套130进行限位，并在真空灌胶后多个UD块111、螺栓套130、泡沫层113、分隔层120、内层103以及外层105能够形成一体结构，具体可参考相关技术，在此不做限定。

如图3所示，螺栓套130的外壁沿其轴向设有多个间隔布置的凸棱133，凸棱133围设于螺栓套130的周向，连接层110设有用于装配螺栓套的安装孔，安装孔的内壁设有与凸棱配合的凹部。利用凸棱133的设置，可使螺栓套130稳定的预埋于叶根100，不会产生轴向移动。

其中，凸棱133可连续围设于螺栓套130的周向，可选地，凸棱133不连续布置于螺栓套130的周向，也即是凸棱133由间隔布置的多个凸起构成，凸棱133不连续的布置方式可使螺栓套130稳定的预埋于叶根100，不会产生周向移动，具体可根据实际的需求选择，在此不做限定。

连接层110的数量具体例如为两层、三层等，为了在不增加叶根100的厚度的前提下基本不影响或较小影响螺栓套130的尺寸，可选地，请参阅图1，连接层110的数量为两层。

实际的使用过程中，位于同一层的连接层110中，相邻的两个螺栓套130之间的间距可以不同，也可以相同，具体可根据实际的需求进行选择。

可选地，多个螺栓套130沿连接层110的周向等距间隔布置。有利于使用时使端面101受力均匀，可提高连接的稳定性以及使用寿命。

同时，任意相邻的两层连接层110中，其中一层连接层110上相邻的两个螺栓套130之间的间距为间距A1，另一层连接层110上相邻的两个螺栓套130之间的间距为间距A2，其中，间距A1与间距A2可以相同，也可以不同。

可选地，任意相邻的两层连接层110中，其中一层连接层110上的螺栓套130与另一层连接层110上的螺栓套130交错布置。

此处的交错布置是指：位于同一层连接层110上的两个相邻的螺栓套130之间形成支撑部，其中任意相邻的两层连接层110中，其中一层连接层110上的螺栓套130与另一层连接层110上的支撑部对应布置。

其中交错布置的方式包括多种，如图1所示的第一种交错布置的实施例中，其中一层连接层110上的部分螺栓套130与另一层连接层110上的支撑部一一对应布置，余下的部分可采用多个螺栓套130，例如两个螺栓套130对应另一层连接层110上的支撑部，此时间距A1与间距A2部分相同。

由于风电叶片10a通常采用合模的方式制备，因此叶根100具有合模线(叶根100的前缘和后缘的连线)，为了提高风电叶片10a在合模线处连接的稳定性，以提高其力学性能以及延长其使用寿命。如图1所示，多个螺栓套130分别位于合模线的两侧。为了进一步使端面101受力均匀，如图1所示，多个螺栓套130沿合模线对称布置。

如图4所示的第二种交错布置的实施例提供的风电叶片10b中，其中一层连接层110上的螺栓套130与另一层连接层110上的支撑部一一对应布置，此时间距A1与间距A2相同。

如图5所示，在一些可选的实施例提供的风电叶片10c中，任意相邻的两层连接层110中，其中一层连接层110上的螺栓套130与另一层连接层110上的螺栓套130对应布置。此时，间距A1与间距A2不同。

可选地，风电叶片10a还包括连接件(图未示)，连接件具有与螺孔131配合的螺杆。连接件为螺栓。

综上，本申请提供的风电叶片及风力发电设备，通过风电叶片叶根的结构改进，以在不增加或不明显增加叶根直径的前提下，增加多个螺栓套，满足叶根载荷的需求，有效降低整机成本。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风电叶片，其特征在于，包括：具有端面的叶根，所述叶根沿其径向具有相对的内层以及外层、以及设置于所述内层及所述外层之间的本体，所述本体沿所述径向包括至少两层连接层、以及设置于任意相邻的两层所述连接层之间的分隔层；

其中，各所述连接层设有沿其周向间隔布置的多个螺栓套，各所述螺栓套沿所述叶根的轴向延伸，各所述螺栓套具有贯穿所述端面的螺孔。

2.根据权利要求1所述的风电叶片，其特征在于，任意相邻的两层所述连接层中，其中一层所述连接层上的所述螺栓套与另一层所述连接层上的所述螺栓套交错布置。

3.根据权利要求1所述的风电叶片，其特征在于，任意相邻的两层所述连接层中，其中一层所述连接层上的所述螺栓套与另一层所述连接层上的所述螺栓套对应布置。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的风电叶片，其特征在于，所述叶根具有合模线，所述多个螺栓套分别位于所述合模线的两侧，且所述多个螺栓套沿所述合模线对称布置。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的风电叶片，其特征在于，所述多个螺栓套沿所述连接层的周向等距间隔布置。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的风电叶片，其特征在于，所述连接层的数量为两层。

7.根据权利要求1-3任意一项所述的风电叶片，其特征在于，所述螺栓套的外壁沿其轴向设有多个间隔布置的凸棱，所述凸棱围设于所述螺栓套的周向，所述连接层设有用于装配螺栓套的安装孔，所述安装孔的内壁设有与所述凸棱配合的凹部。

8.根据权利要求7所述的风电叶片，其特征在于，所述凸棱不连续布置于所述螺栓套的周向。

9.根据权利要求1-3任意一项所述的风电叶片，其特征在于，所述风电叶片还包括连接件，所述连接件具有与所述螺孔配合的螺杆。

10.一种风力发电设备，其特征在于，包括多个如权利要求1-9任一项所述的风电叶片。

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