CN101614184B - 叶片***件 - Google Patents
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Abstract
叶片***件和叶片迭层结构之间的连接为双剪切力式连接。***件包括两限定部分，即头部(2)和主体(3)，头部设计成将***件旋入另一结构(2′)中，主体为具有圆锥内腔的圆柱形或圆锥形。实施例中，该***件设计成通过粘合剂(4)与叶片的迭层结构(1)相连。在另一个实施例中，该***件嵌入叶片迭层结构，其内部粘接于***件主体(3)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于风力涡轮机叶片的***件。
背景技术
风力涡轮机叶片通常通过机械式多点连接方式，如应力螺钉连接到该风力涡轮机的轮毂上。同样地，被分成多个模块的叶片可以通过在称为***件的金属部件之间的机械连接进行装配。叶根连接元件和中间连接元件的基本功能是传输来自叶片迭层结构的牵引和/或压缩负荷。
最接近的现有技术是专利EP18789155，其金属***件沿轴向装在叶片模块壁内，该壁由带有一系列孔的复合层构成。复合材料层与***件之间的结构连接是通过化学方法(粘合剂)来实现的，并定义为单剪切力式连接，因为***件的每一侧都与复合材料层中孔的侧面之一接触。
然而，由风力作用产生在叶片上的负荷所引起的叶片迭层结构上牵引和/或压缩负荷的传输非常大。这一问题可以通过用更多纤维和大的***件加强模块壁来解决，但是叶片过重将增加风力涡轮的负荷，这是不期望出现的。
发明内容
为了实现恰当的负荷传输，提供一专门的***件，其以双剪切力式连接的方式安装在叶片迭层结构中。
***件由两个限定部分构成，即头部和主体，头部设计成将***件旋入另一结构(例如，风力涡轮毂轴承或与另一叶片模块对应的另一***件)，而主体包括具有圆锥内腔的圆柱形或圆锥形区域，用以将该***件化学地连接至该迭层结构。
***件与迭层结构之间的连接包括两个替代方式：
-第一种方式，***件通过化学方式(粘合剂)在已固化的迭层结构内的一机加工的腔内与迭层结构相连。
-第二种方式，在层压步骤中将该***件与一内部部分连在一起嵌入迭层结构。在该迭层结构固化期间，该复合材料树脂通过化学方式将该迭层结构粘接到***件上。
我们正在讨论的***件的头部根据其使用场合具有两种替代方式，即用于连接中间叶片部分的***件或叶根***件；
-第一替代方式，***件具有一带有通孔的金属配件头部；
-第二替代方式，***件头部完全层压并具有内部螺纹区域。
附图说明
下面的附图用以解释***件的连接：
图1示出按照第一实施例的***件连接和叶片壁迭层结构的截面图。
图2示出了相应于上图的***件和迭层结构之间连接的横断面；
图3示出按照第二实施例的***件连接和叶片壁迭层结构的截面图；
图4示出了相应于上图的***件和迭层结构之间连接的横断面；
图5和6示出了连接的一个截面，显示了按照内部所用的材料的刚性的负荷传输；
图7和8示出了按照本发明中叶片面积的***件头部的两个实施例；这两个实施例的***件分别用于叶片的不同部位；
图9示出了按照图7中实施例的两个不同结构***件之间的连接；
图10示出了按照图7中实施例的金属配件、***件和螺栓之间***连接的截面图；
图11示出了用于图7中实施例的固紧工具的实施例。
具体实施方式
本发明涉及叶片，其主要的迭层结构(位于空气动力翼型的顶部和底部的中心区域)由固体叠片制成，其描述了一种叶片插件，其特征在于可以以双剪切力式连接使用在叶片上。
如图1所示，本发明的叶片***件包括两个不同部分，头部2和主体3，头部2设计成可通过锚固件9将***件旋连至另一结构1′、2′、3′，主体3设计成通过粘合剂4固定于叶片迭层结构1。
***件主体3具有一带有内锥形空腔的圆柱形或圆锥形，而头部，如图7和图8所示，具有一螺旋区域或一带有通孔的铸铁头部区域，这取决于其是作为一***件安装在叶片根部，还是作为叶片中间连接***件。
这样，在第一实施例中，***件主体3和叶片迭层结构1之间的连接通过加厚该连接点附近的迭层结构1来实现，当该迭层结构已经固化后，可以将其加工成旋转几何结构，形成一与该***件主体3的形状相适配的锥形空腔，且该主体3插在粘合剂4中，参见图1和图2。
在另一个连接实施例中，***件嵌入叶片迭层结构中，因此一粘结到***件主体3上的内部部分5也被***，如图3所示，这就允许从叶片迭层结构到***件顶部形成连续迭压的复合材料层。
内部部分5具有两段，一个是用粘合剂4与***件主体3的圆锥内腔的表面粘接的圆锥形5.1，另一个是圆柱形空腔5.2及倒角。
内部部分5可根据各应用所需的连接强度采用不同的材料。例如，当有高强度的需求时则采用玻璃纤维这样的刚性材料，当需要低强度时则采用如泡沫或木材这样较轻且刚性较低的材料。
各情况下的负荷传输8是不同的，如图5和6所示，当刚性材料用于内部部分5时，一部分负荷直接从***件传输至迭层结构1，而另一部份负荷从***件传输至内部部分5，并随后经内部部分5的表面传至位于***件外的迭层结构1，通过这种方式构成了双剪切力式连接，而当采用较轻且刚性较低的材料时，***件和该迭层结构1之间的负荷传输8主要经***件的外侧进行。
最后，将在***件之间引入一些分隔件(6)，其可以用玻璃纤维或泡沫制成。
将***件紧靠内部部分5设置的方法的特点在于采用了带有波纹表面的模具7，从而将该迭层结构1与***件的圆柱形状相适配。将复合材料的一系列层迭压在该波纹表面上(玻璃纤维或碳纤维)，并在其上设置已经预先粘接内部部分5的***件。如上所述的分隔件6位于***件之间，最后将其余的复合材料层迭压在***件上。
该层压工艺可采用预浸渍的材料，即该材料已经预先浸渍在树脂中，也可以采用干织物，然后浸渍树脂。
如前所述，根据连接的特点(是作为叶根***件还是连接中间部件的***件来进行安装)，***件的头部2是不同的，如果***件与法兰(叶根连接)相连，头部2则具有一内部螺旋区域并嵌入叶片的迭层结构1，如果***件是与另一结构上的相同***件相连，则其具有一带有未嵌入迭层结构1的通孔的金属配件头部2(分别参见图7和8)。
图9所示的是将***件与另一个结构1′、2′、3′的相同***件相连的另一替代方式，预先***一辅助金属配件10，该配件具有至少一个非螺旋通孔11，该通孔容纳两个***件结构1、2、3；1′、2′、3′的锚固螺栓9、9’的紧固头12。
这些螺栓9、9′具有内部″逆时针″螺纹13、外部″顺时针″螺纹14和位于螺栓9、9′末端的紧固头12。紧固头(12)之后是螺母15，其具有与螺栓9啮合的″顺时针″螺纹，如图10所示。在螺母15和辅助金属配件10之间是一垫圈20。
固紧过程基于在螺母15外表面上施加转矩，使该螺母达到螺栓9的紧固头12。当施加该转矩时，如果螺栓9的两个螺纹13、14做了正确的润滑，在头部2、辅助金属配件10和螺母15之间不会产生相对运动。施加转矩的结果是，螺栓9沿着该头部2的螺纹在一个方向上前进，并在相反方向上在螺母的15的螺纹上旋转，从而在螺栓的9上形成一预紧力。
根据此优选实施例来进行固紧时采用如图11所示的工具。该工具优选由两个不同部分构成：一固定扳手16和一活动扳手17，固定扳手用于在固紧过程中支撑螺母15，活动扳手包括与固定扳手16一体连接的固定导轨18和将转矩施加于螺栓9的紧固头12上的活动导轨19。
Claims (10)
1.叶片***件，其连接在位于叶片空气动力部分的顶部或底部的中心部分的固体迭层结构中，其特征在于：
-该***件由头部(2)和主体(3)构成，所述头部设计成可将***件旋入另一结构，所述主体用于连接至迭层结构(1)，该迭层结构具有带内部圆锥孔的圆柱或圆锥形状，所述主体全部嵌入迭层结构(1)内部，所述头部(2)安装在叶片外，带有一通孔，通过螺栓穿过该通孔和嵌入另一叶片的另一***件的通孔，将两个叶片连接在一起；
-***件和迭层结构(1)之间的连接通过粘合剂以化学的双剪切力式连接(4)实现，即，位于***件主体(3)的外表面和内表面。
2.如权利要求1所述的叶片***件，其特征在于：为了实现***件主体(3)与迭层结构(1)之间的连接，将固化后的迭层结构(1)机加工成，使其具有与***件主体(3)形状相适配的旋转几何体。
3.如权利要求1所述的叶片***件，其特征在于：该***件嵌入叶片迭层结构(1)，并包括至少一个粘到该***件主体(3)内部内锥形空腔的内部部分(5)，该内部部分(5)全部嵌入所在叶片内。
4.如权利要求1所述的叶片***件，其特征在于：在***件之间***一些由玻璃纤维或泡沫制成的分隔件(6)。
5.如权利要求3所述的叶片***件，其特征在于：内部部分(5)具有两段，一个是用粘合剂(4)粘接于***件主体(3)的圆锥内腔的表面的圆锥形(5.1)，另一个是圆柱形空腔(5.2)及倒角。
6.根据权利要求3所述的叶片***件，其特征在于：内部部分(5)采用玻璃纤维制造。
7.如权利要求3所述的叶片***件，其特征在于：内部部分(5)采用泡沫或木材制造。
8.***件在叶片迭层结构中的安装方法，其特征在于：***件和迭层结构(1)之间的连接使得***件被嵌入其中，包括如下步骤：
-采用具有波纹表面的模具(7)，从而使得迭层结构(1)与***件的圆柱形主体(3)相适配；
-将一系列复合材料层迭压在所述表面上，
-在迭层结构(1)上设置已经预先粘接内部部分(5)的***件，
-在***件之间设置一些分隔件(6)，
-将其余的复合材料层迭压在***件和分隔件(6)上。
9.如权利要求8所述的***件在叶片迭层结构中的安装方法，其特征在于：采用预浸层压工艺，即，材料已经预先浸渍以树脂。
10.如权利要求8所述的***件在叶片迭层结构中的安装方法，其特征在于：采用干织物层压工艺，然后浸入树脂。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |