CN106640558B - 风力涡轮机的变桨轴承、叶片、叶轮及连接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风力涡轮机的变桨轴承、叶片、叶轮及连接方法。一种风力涡轮机的变桨轴承，包括：轴承内圈、轴承外圈和延伸部，其中，轴承内圈和轴承外圈中的一者连接到延伸部。本发明提供的风力涡轮机的变桨轴承、叶片、叶轮及连接方法，可以不用螺栓就可以将叶片和变桨轴承连接，能够使得风力涡轮机的重量减轻，提高风力涡轮机的强度和疲劳寿命，且使风力涡轮机的成本和制造难度降低。

Description

风力涡轮机的变桨轴承、叶片、叶轮及连接方法
技术领域
本发明涉及风力涡轮机领域。更具体地，本发明涉及用于风力涡轮机的变桨轴承、叶片、叶轮及连接方法。
背景技术
在风力涡轮机叶片的制造中，总是努力希望以稳定、紧凑且成本效益高的方式来连接由复合材料制成的叶片根部和由金属制成的变桨轴承环。但是，难以高效可靠地将由玻璃纤维/树脂、木纤维/树脂、或碳纤维/树脂制成的叶片固定到由金属形成的轴承环。
通常，通过采用螺栓、螺母和其他螺纹件来将叶片根部连接到变桨轴承环。例如，由钢制成的轴承环可以通过安装在其外周钻出的孔中的螺栓，来连接到由复合材料制成的叶片根部。在这种设计中，弯曲载荷传递机制将导致T型螺栓和叶片之间的界面上出现拉力。此外，利用螺栓来连接将不可避免地导致应力集中，因此为将应力保持在可接受的水平，需要采用较重的叶片根部和变桨轴承设计。
为此，需要一种能够不用螺栓将叶片根部连接到变桨轴承的装置和方法。
发明内容
为解决能够不用螺栓将叶片根部连接到变桨轴承的问题，本发明的一个目的是提供风力涡轮机的变桨轴承、叶片、叶轮及连接方法，其能够使得风力涡轮机的重量减轻，提高风力涡轮机的强度和疲劳寿命，且使风力涡轮机的成本和制造难度降低。
本发明的一个方面提供一种风力涡轮机的变桨轴承，包括：轴承内圈、轴承外圈和延伸部，轴承内圈和轴承外圈中的一者连接到延伸部。
根据本发明的实施例，变桨轴承还包括：至少一个销，至少一个销连接到延伸部。
根据本发明的实施例，销与延伸部一体地形成。
根据本发明的实施例，销连接到延伸部的径向内侧或径向外侧上。
根据本发明的实施例，延伸部包括外延伸部和内延伸部，外延伸部和内延伸部沿径向间隔开以形成径向间隔。
根据本发明的实施例，延伸部包括至少一个第一孔。
根据本发明的实施例，延伸部包括至少一个第一孔，并且销通过第一孔连接到延伸部。
根据本发明的实施例，延伸部在径向上的厚度沿着远离轴承内圈和轴承外圈中的一者的方向逐渐减小。
根据本发明的实施例，延伸部包括沿周向分布且间隔开的多个延伸部段。
本发明的另一方面提供一种风力涡轮机的叶片，包括：叶片根部，叶片根部的径向上设置有至少一个第二孔。
根据本发明的实施例，叶片根部的第二孔是通孔。
根据本发明的实施例，叶片根部的第二孔是盲孔。
根据本发明的实施例，叶片，还包括：至少一个销，销能够通过第二孔连接到叶片根部。
根据本发明的实施例，叶片根部的第二孔构造成使得销能够以过盈配合方式设置在叶片根部的第二孔中。
本发明的另一方面提供一种风力涡轮机的叶轮，包括：叶片，包括叶片根部，叶片根部的径向上设置有至少一个第二孔；连接装置，包括：延伸部；和至少一个销，其中销连接到延伸部；和变桨轴承，包括轴承内圈和轴承外圈，轴承内圈和轴承外圈中的一者连接到延伸部，销通过第二孔连接到叶片根部。
根据本发明的实施例，延伸部包括至少一个第一孔，并且销通过第一孔连接到延伸部。
根据本发明的实施例，销与延伸部一体地形成。
根据本发明的实施例，延伸部与轴承内圈和轴承外圈中的一者一体地形成。
根据本发明的实施例，销连接到延伸部的径向内侧或径向外侧上。
根据本发明的实施例，延伸部包括外延伸部和内延伸部，外延伸部和内延伸部沿径向间隔开以形成径向间隔，叶片根部设置在外延伸部和内延伸部之间的径向间隔中。
根据本发明的实施例，销以过盈配合方式设置在叶片根部的第二孔中。
根据本发明的实施例，叶片根部的第二孔是通孔，并且销设置成穿透叶片根部的第二孔。
根据本发明的实施例，叶片根部的第二孔是盲孔。
根据本发明的实施例，延伸部在径向上的厚度沿着远离轴承内圈和轴承外圈中的一者方向逐渐减小。
根据本发明的实施例，销布置成使得销的延伸方向垂直于叶片的变桨轴线。
根据本发明的实施例，延伸部包括沿周向分布且间隔开的多个延伸部段，并且销包括沿周向分布且间隔开的多组销。
本发明的另一方面提供一种风力涡轮机，包括上述的变桨轴承。
本发明的另一方面提供一种风力涡轮机，包括上述的叶片。
本发明的另一方面提供一种风力涡轮机，包括上述的叶轮。
本发明的另一方面提供一种风力涡轮机的连接方法，包括：使用销将上述的变桨轴承连接到上述的叶片。
与传统叶片根部连接方法相比，小直径的销对叶片根部不造成或造成很小的损伤，并且在由复合材料制成的叶片根部中不存在应力集中，从而可以减小叶片根部的厚度和长度，并因此降低整个叶片的重量。由于在叶片与变桨轴承的连接中不使用螺栓，不需要进行螺栓预紧，从而降低连接部位的载荷。由于可以预定方式来设置销，因此具有孔的叶片根部仍然保持较大的净截面积，并且能够承载更高的载荷。由于通过独立的销阵列来传递载荷，提供了多载荷路径设计，这可以提高叶片与变桨轴承连接的失效容限。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的示意图。
图2是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的局部示意图，示出叶片、变桨轴承和轮毂的连接构造。
图3是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的局部剖视图，示出叶片、变桨轴承和轮毂的连接构造。
图4是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的局部放大剖视图，示出示出叶片、连接装置和变桨轴承的连接构造。
图5是根据本发明的另一个实施例的风力涡轮机的局部放大剖视图，示出示出叶片、连接装置和变桨轴承的连接构造。
图6是根据本发明的又一个实施例的风力涡轮机的局部放大剖视图，示出示出叶片、连接装置和变桨轴承的连接构造。
图7是根据本发明的再一个实施例的风力涡轮机的局部放大剖视图，示出示出叶片、连接装置和变桨轴承的连接构造。
图8是根据本发明的一个实施例的连接装置的透视图。
图9是根据本发明的另一个实施例的连接装置的透视图。
图10是根据本发明的一个实施例的连接方法的流程图。
图11是根据本发明的另一个实施例的连接方法的流程图。
具体实施方式
下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。
图1是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的示意图。如图1所示，风力涡轮机1包括至少一个叶片10、变桨轴承30和轮毂40。轮毂40连接到风力涡轮机的机舱50。为了简明起见，风力涡轮机中公知的齿轮箱、发电机等部件未在图1中示出。在本发明中，叶片10和变桨轴承30可以一起称为叶轮。
在示例性实施例中，风力涡轮机1包括多个叶片10，例如三个叶片10。这时，风力涡轮机1可以包括与叶片10数量相同的连接装置20和变桨轴承30。每个叶片10通过连接装置20连接到变桨轴承30，变桨轴承30连接到轮毂40。
如图1所示，叶片10包括叶片根部11、叶片主体12和叶片尖端13。在示例性实施例中，叶片根部11至少部分地由复合材料制成，例如纤维增强复合材料。
图2是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的局部示意图，示出叶片10、变桨轴承30和轮毂40的连接构造。在示例性实施例中，变桨轴承30是滚动轴承，例如滚珠轴承。在一些实施例中，变桨轴承30是双列球轴承，例如双列角接触球轴承。如图2所示，变桨轴承30包括轴承内圈31和轴承外圈32(参考图3)。
在示例性实施例中，变桨轴承30的轴承内圈31和/或轴承外圈32由均质材料制成，包括金属材料，例如钢。在一些实施例中，变桨轴承30的至少一部分包括抗腐蚀涂层。
如图2所示，叶片10的叶片根部11连接到变桨轴承30的轴承内圈31。变桨轴承30的轴承内圈31连接到轮毂40。例如，轴承内圈31通过螺栓等连接到轮毂40。
图3是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的局部剖视图，示出叶片10、变桨轴承30和轮毂40的连接构造。如图3所示，叶片10的叶片根部11通过连接装置20连接到变桨轴承30的轴承外圈32。
上文描述叶片根部通过根据本发明的连接装置连接到变桨轴承的轴承外圈。但是，本发明不限于此。本领域技术人员能够理解，根据本发明的叶片根部也可以通过连接装置连接到变桨轴承的轴承内圈。这时，变桨轴承的轴承外圈例如通过螺栓等连接到轮毂。
图4是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的局部放大剖视图，示出示出叶片10、连接装置20和变桨轴承30的连接构造。如图4所示，连接装置20包括延伸部21和至少一个销22。在示例性实施例中，连接装置20包括多个销22。
在一些实施例中，连接装置20的至少一部分经过疲劳寿命增强处理，以提高其使用寿命。在一些实施例中，连接装置20的至少一部分包括抗腐蚀涂层。在一些实施例中，连接装置20还可以包括防雷电单元，以避免或减少由于雷电造成的损害。
根据本发明的实施例，延伸部21构造成连接到变桨轴承30，例如变桨轴承30的轴承内圈31或轴承外圈32。在示例性实施例中，延伸部21与变桨轴承30的轴承内圈31或轴承外圈32一体地形成。在一些实施例中，延伸部21与变桨轴承30的轴承内圈31或轴承外圈32由相同的材料制成，包括均质材料，例如钢。
根据本发明的实施例，延伸部21构造成通过销22连接到叶片10，例如叶片10的叶片根部11。
根据本发明的实施例，延伸部21和销22构造成能够牢固地彼此连接。在一些实施例中，延伸部21和销22可以分别形成并且然后被连接在一起。根据本发明的某些实施例，延伸部21包括第一孔23，使得销22能够通过第一孔23连接到延伸部21。在示例性实施例中，延伸部21的第一孔23的形状构造成与销22的形状相对应。
根据本发明的某些实施例，延伸部21的第一孔23是通孔。根据本发明的实施例，可以适当地选择延伸部21的第一孔23的数量、形状和位置，只要延伸部21具有足够的净截面并且适合于通过销22将载荷从叶片根部传递到延伸部。
在图4所示的实施例中，延伸部21包括外延伸部211和内延伸部212，其中外延伸部211和内延伸部212沿径向间隔开。在本文中，“径向”表示当叶片10和连接装置20连接时，与叶片10的变桨轴线垂直的方向。叶片根部11包括接合区域，其中叶片根部11在接合区域处与延伸部21(例如外延伸部211和/或内延伸部212)配合。外延伸部211和内延伸部212构造成使得叶片根部11的接合区域能够布置在外延伸部211和内延伸部212之间的径向间隔中。
根据本发明的某些实施例，延伸部21(例如外延伸部211)可以具有变化的厚度。在本文中，“延伸部的厚度”表示延伸部沿径向方向的尺寸。在示例性实施例中，当叶片10连接到连接装置20时，延伸部21的厚度可以沿着叶片10的翼展方向逐渐减小。这时，延伸部21在其横截面上呈现楔形形状。
在示例性实施例中，如图4所示，当叶片10连接到连接装置20时，外延伸部211的厚度可以沿叶片10的翼展方向逐渐减小，内延伸部212的厚度可以沿着叶片10的翼展方向逐渐减小。
在示例性实施例中，叶片根部11的接合区域具有均匀的厚度。在本文中，“接合区域的厚度”表示接合区域沿径向方向的尺寸。
根据本发明的实施例，外延伸部211包括朝向内延伸部212的内表面213，内延伸部212包括朝向外延伸部211的内表面214。根据本发明的某些实施例，延伸部21还包括与内表面213和内表面214相邻的内表面215。在示例性实施例中，外延伸部211的内表面213和内延伸部212的内表面214彼此平行。在示例性实施例中，内表面213与内表面215彼此垂直，和/或内表面214与内表面215彼此垂直。
在示例性实施例中，连接装置20构造成当叶片根部11(接合区域)布置在外延伸部211和内延伸部212之间的径向间隔中时，叶片根部11接触内表面213和内表面214。在一些实施例中，连接装置20构造成使得当叶片根部11布置在外延伸部211和内延伸部212之间的径向间隔中时，叶片根部11接触内表面213、内表面214和内表面215。
如图4所示，外延伸部211包括至少一个第一孔23A，内延伸部212包括至少一个第一孔23B。在示例性实施例中，外延伸部211的第一孔23A的数量等于内延伸部212的第一孔23B的数量。在一些实施例中，外延伸部211的第一孔23A的数量可以大于或小于内延伸部212的第一孔23B的数量。在示例性实施例中，外延伸部211的第一孔23A的位置设置成沿径向与内延伸部212的第一孔23B的位置一一对应。在一些实施例中，外延伸部211的至少一部分第一孔23A的位置设置成沿径向与内延伸部212的至少一部分第一孔23B的位置一一对应。
根据本发明的实施例，如图4所示，叶片根部11包括至少一个第二孔111，以容纳销22。在示例性实施例中，叶片根部11包括多个第二孔111。
在示例性实施例中，叶片根部11的第二孔111的数量等于延伸部21的第一孔23的数量(例如，外延伸部211的第一孔23A的数量和内延伸部212的第一孔23B的数量)。
根据本发明的某些实施例，叶片根部11的第二孔111是通孔。根据本发明的实施例，可以适当地选择叶片根部11的第二孔111的数量、形状和位置，只要叶片根部11具有足够的净截面并且适合于通过销22将载荷从叶片根部传递到延伸部。
根据本发明的某些实施例，销22能够设置在叶片根部11的第二孔111中以将叶片根部11固定连接到连接装置20(例如延伸部21)，并进而被固定连接到变桨轴承30(例如轴承内圈31或轴承外圈32)。如图4所示，在示例性实施例中，销22能够***并穿过延伸部21的第一孔23(例如外延伸部211的第一孔23A和/或内延伸部212的第一孔23B)和叶片根部11的第二孔111，从而将叶片根部11固定连接到延伸部21。
在示例性实施例中，销22能够以过盈配合方式设置在叶片根部11的第二孔111中。但是，本发明不限于此。在一些实施例中，在将销22设置在第二孔111中时，可以在销22与第二孔111之间施加粘结剂，例如树脂等。在一些实施例中，在将销22设置在第二孔111中时，可以将销22固定到第二孔111中，例如通过焊接、钉牢等方式。
根据本发明的某些实施例，销22可以以规则排列设置在叶片根部11的第二孔111中。在示例性实施例中，销22可以排列成m×n矩阵，其中m和n分别为自然数。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，销22还可以其他规则的或非规则的方式排列，只要排列的销22能够将叶片根部11适当地固定连接到变桨轴承30。
根据本发明的某些实施例，销22可以沿径向延伸以设置在叶片根部11的第二孔111中。在示例性实施例中，销22可以沿径向延伸以穿过延伸部21的第一孔23和叶片根部11的第二孔111。但是，本发明不限于此。在一些实施例中，销22可以相对于径向倾斜地设置在叶片根部11的第二孔111中。
根据本发明的某些实施例，销22可以沿与叶片10的变桨轴线垂直的方向设置在叶片根部11的第二孔111中。在叶片10由纤维增强复合材料制成的情况下，销22的延伸方向垂直于叶片10的变桨轴线能够减少销22对叶片10中的纤维的破坏，从而有助于保持叶片10的强度并减少叶片10的材料用量。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，销22可以相对于叶片10的变桨轴线以其他角度设置在叶片根部11的第二孔111中。
根据本发明的某些实施例，销22可以具有回转体形状，包括圆柱体、圆锥体、截顶圆锥或由曲线形成的其他回转体形状，例如钉子形等。根据本发明的某些实施例，销22可以具有非回转体形状，例如长方体、棱锥、开孔圆柱或圆锥、带键圆柱或圆锥、或其他任意适合的形状。
根据本发明的实施例，多个销22可以由相同或不同的材料制成。在一些实施例中，销22可以具有相同的形状。在一些实施例中，销22可以具有不同的形状。例如，如图4所示，销22可以具有不同的长度。根据本发明的教导，本领域技术人员能够理解可以根据其他参数将销22形成为具有不同的形状，例如横截面积、直径、开孔的位置、开孔的长度、键的位置、键的长度等。
根据本发明的某些实施例，在叶片根部11由纤维增强复合材料制成的情况下，销22的尺寸可以设计成与纤维增强复合材料中的纤维束之间的横截面尺寸相适应。这种情况下，销22可以适当地插在叶片根部11中的纤维束之间，以减小或避免对纤维束的破坏，从而保证叶片根部11的强度。例如，销22的直径可以在1至3mm之间。
如图4所示，连接装置20还可以包括过渡部24，其中延伸部21通过过渡部24连接到变桨轴承30的轴承内圈31或轴承外圈32。在示例性实施例中，过渡部24沿径向的厚度大于延伸部21的厚度(例如，外延伸部211或内延伸部212的厚度)。过渡部24可以提供延伸部21与轴承内圈31或轴承外圈32之间的平滑过渡，从而使得在风力涡轮机工作的过程中，载荷能够从延伸部21平稳地传递到变桨轴承30。因此，过渡部24可以减少风力涡轮机1的连接装置20中的应力集中，显著提高连接装置20的疲劳寿命。
上文描述外延伸部211的内表面213和内延伸部212的内表面214彼此平行。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，内表面213和内表面214还可以设置成非平行的。
上文描述叶片根部11的接合区域具有均匀的厚度。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，叶片根部11的接合区域可以具有变化的厚度。在一些实施例中，叶片根部11的接合区域的厚度可以沿着朝向叶片尖端13的方向逐渐增大或减小，例如连续地或间歇性地增大或减小。这种情况下，叶片根部11的接合区域的厚度的变化可以有助于更好地将载荷从叶片传递到变桨轴承。
上文描述延伸部21与变桨轴承30的轴承内圈31或轴承外圈32一体地形成。但是，本发明不限于此。本领域技术人员能够理解，延伸部21还可以与变桨轴承30的轴承内圈31或轴承外圈32分开地形成，然后连接在一起。在一些实施例中，延伸部21与变桨轴承30的轴承内圈31或轴承外圈32可以通过例如焊接等方式连接在一起。
上文描述销22穿透外延伸部211的第一孔23A和内延伸部212的第一孔23B。但是，本发明不限于此。在一些实施例中，销22可以设置成不穿透外延伸部211的第一孔23A或内延伸部212的第一孔23B。例如，外延伸部211的第一孔23A或内延伸部212的第一孔23B可以是盲孔。
上文描述销22穿透叶片根部11的第二孔111。但是，本发明不限于此。根据本发明的某些实施例，销22可以设置成不穿透叶片根部11的第二孔111。例如，叶片根部11的第二孔111可以设置成盲孔，或者销22可以仅沿着第二孔111的一部分长度设置。
上文描述外延伸部211的至少一部分第一孔23A的位置与内延伸部212的至少一部分第一孔23B的位置一一对应。但是，本发明不限于此。根据本发明的某些实施例，外延伸部211的第一孔23A与内延伸部212的第一孔23B可以设置成彼此交错。
图5是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的局部放大剖视图，示出示出叶片10、连接装置20和变桨轴承30的连接构造。
如图5所示，叶片根部11包括第二孔111，其中至少一部分第二孔111是盲孔。在示例性实施例中，叶片根部11包括上部第二孔111A和下部第二孔111B，其中上部第二孔111A和下部第二孔111B布置成交错排列。
根据本发明的某些实施例，外延伸部211包括至少一个第一孔23A，内延伸部212包括至少一个第一孔23B。
根据本发明的某些实施例，销22能够设置在叶片根部11的上部第二孔111A和下部第二孔111B中以将叶片根部11固定连接到连接装置20(例如延伸部21)，并进而被固定连接到变桨轴承30(例如轴承内圈31或轴承外圈32)。如图5所示，在示例性实施例中，销22能够***外延伸部211的第一孔23A和叶片根部11的上部第二孔111A，和/或销22能够***内延伸部212的第一孔23B和叶片根部11的下部第二孔111B，从而将叶片根部11固定连接到延伸部21。
在图5所示的实施例中，叶片10、连接装置20和变桨轴承30的其他结构和构造参考上文所述，在此不再赘述。
上文描述延伸部21包括外延伸部211和内延伸部212两者。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，延伸部21可以包括一个或多于两个延伸部。
上文描述销22和延伸部21分别形成并且然后被连接在一起。但是，本发明不限于此。根据本发明的实施例，销22和延伸部21可以一体地形成。
图6是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的局部放大剖视图，示出示出叶片10、连接装置20和变桨轴承30的连接构造。
如图6所示，连接装置20包括一个延伸部21和至少一个销22。在示例性实施例中，连接装置20包括多个销22。在示例性实施例中，延伸部21构造成连接到变桨轴承30，例如变桨轴承30的轴承内圈31或轴承外圈32。在示例性实施例中，延伸部21与变桨轴承30的轴承内圈31或轴承外圈32一体地形成。
在示例性实施例中，延伸部21和销22一体地形成。如图6所示，销22设置在延伸部21的径向外侧上，具体为销22从延伸部21的径向外表面向外延伸。在示例性实施例中，延伸部21的径向外表面是平面。在一些实施例中，延伸部21的径向外表面可以是曲面。
根据本发明的某些实施例，销22能够设置在叶片根部11的第二孔111中以将叶片根部11固定连接到连接装置20的延伸部21，并进而被固定连接到变桨轴承30(例如轴承内圈31或轴承外圈32)。如图6所示，在示例性实施例中，设置在延伸部21上的销22能够***叶片根部11的第二孔111，从而将叶片根部11固定连接到延伸部21。在一些实施例中，销22设置成穿透叶片根部11的第二孔111。在一些实施例中，销22设置成不穿透叶片根部11的第二孔111。
在一些实施例中，销22和延伸部21由相同的材料制成，包括均质材料，例如钢。
在图6所示的实施例中，叶片10、连接装置20和变桨轴承30的其他结构和构造参考上文所述，在此不再赘述。
图7是根据本发明的一个实施例的风力涡轮机的局部放大剖视图，示出示出叶片10、连接装置20和变桨轴承30的连接构造。
与图6所示的实施例相比，图7示出销22设置在延伸部21的径向内侧上，具体为销22从延伸部21的径向内表面向内延伸。在示例性实施例中，延伸部21的径向内表面是平面。在一些实施例中，延伸部21的径向内表面可以是曲面。如图7所示，在示例性实施例中，设置在延伸部21上的销22能够***叶片根部11的第二孔111，从而将叶片根部11固定连接到延伸部21。
在图7所示的实施例中，叶片10、连接装置20和变桨轴承30的其他结构和构造参考上文所述，在此不再赘述。
根据本发明的某些实施例，如图2和图3所示，延伸部21可以沿着周向连续地布置，即延伸部21沿着周向形成环形。这种情况下，销22可以沿周向均匀地或非均匀地分布。在示例性实施例中，销22可以在延伸部21上全周布置。但是，本发明不限于此。根据本发明的某些实施例，延伸部21可以包括沿着周向分布且间隔开的多个延伸部段。下面将参考图8和图9描述根据本发明的另外实施例的连接装置的结构。
图8是根据本发明的一个实施例的连接装置的透视图。如图8所示，连接装置20包括延伸部21，其中延伸部21包括沿周向分布且间隔开的多个延伸部段21'。在示例性实施例中，多个延伸部段21'沿周向均匀地分布。
根据本发明的实施例，连接装置20还包括销22'。在示例性实施例中，每个延伸部段21'包括至少一个销22'，例如多个销22'。在示例性实施例中，延伸部段21'与销22'一体地形成。在一些实施例中，延伸部段21'和销22'可以分别形成并且然后被连接在一起，例如通过延伸部段21'上的孔。
在示例性实施例中，各个延伸部段21'包括相同数量的销22'。但是，本发明不限于此。在一些实施例中，设置在各个延伸部段21'上的销22'的数量可以不同。这种情况下，例如可以根据载荷的分布来确定延伸部段21'上设置的销22'的数量。
在图8所示的实施例中，叶片10、连接装置20和变桨轴承30的其他结构和构造参考上文所述，在此不再赘述。
图9是根据本发明的一个实施例的连接装置的透视图。与图8所示的实施例相比，图9示出连接装置20的多个延伸部段21'沿周向非均匀地分布。这种情况下，例如可以根据载荷的分布来确定延伸部段21'的分布。
在示例性实施例中，各个延伸部段21'包括相同数量的销22'。在一些实施例中，设置在各个延伸部段21'上的销22'的数量可以不同。
在图9所示的实施例中，叶片10、连接装置20和变桨轴承30的其他结构和构造参考上文所述，在此不再赘述。
下面将参照上文描述的风力涡轮机的结构，描述根据本发明的实施例的将风力涡轮机的叶片连接到变桨轴承的方法。
图10是根据本发明的一个实施例的将风力涡轮机的叶片连接到变桨轴承的方法的流程图。
如图10所示，在步骤S110处，准备连接装置20的延伸部21，并将延伸部21连接到变桨轴承30的轴承内圈31或轴承外圈32。在一些实施例中，可以通过机加工制造延伸部21。在示例性实施例中，可以使延伸部21与变桨轴承30的轴承内圈31或轴承外圈32一体地形成。在一些实施例中，可以将延伸部21与变桨轴承30的轴承内圈31或轴承外圈32分开地形成，然后连接在一起，例如通过焊接。
在步骤S120处，准备连接装置20的销22，并将销22连接到延伸部21。在一些实施例中，可以在延伸部21中形成第一孔23，然后将销22***到第一孔23中。在一些实施例中，可以将销22通过过盈配合***在延伸部21的第一孔23中。在一些实施例中，可以将销22螺纹连接到延伸部21的第一孔23中。在一些实施例中，可以将销22与延伸部21一体地形成。
在步骤S130处，准备叶片根部11并在叶片根部11中形成第二孔111。在示例性实施例中，可以通过钻孔等方式在叶片根部11中形成第二孔111。在一些实施例中，还可以同时在延伸部21和叶片根部11中通过钻孔的方式形成第一孔23和第二孔111。
在步骤S140处，将销22设置在叶片根部11的第二孔111中。在一些实施例中，将销22以过盈配合方式设置在第二孔111中。在一些实施例中，在将销22设置在第二孔111中时，可以在销22与第二孔111之间施加粘结剂，例如树脂等。在一些实施例中，在将销22设置在第二孔111中时，可以将销22固定到第二孔111中，例如通过焊接、钉牢等方式。
图11是根据本发明的一个实施例的将风力涡轮机的叶片连接到变桨轴承的方法的流程图。
图11的方法的步骤S210-S220执行的操作与上文参考图10所描述的步骤S110-S120中执行的操作类似，在此不再赘述。
在步骤S230，在销22上铺设多层纤维增强复合材料以生成叶片根部11，从而使销22设置在叶片根部11的第二孔111中。这种情况下，在销22嵌入叶片根部11中时，销22的形状能够避免对纤维增强复合材料的破坏。在一些实施例中，在铺设多层纤维增强复合材料后，使复合材料固化。在一些实施例中，可以使用卷绕或编制技术来在延伸部21上设置纤维以使得销11集成在叶片根部11中。
本发明中不仅保护上述风力涡轮机的变桨轴承、叶片和叶轮，还保护安装有上述变桨轴承、叶片和叶轮至少一个的风力涡轮机。
上文描述根据本发明的装置和方法应用于风力涡轮机，特别是叶片根部连接和单独的叶片连接。但是，本发明不限于此。本领域技术人员能够理解，根据本发明的装置和方法还可以应用于其他领域，例如飞行器、船舶等。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明并不限于上述实施例的构造和方法。相反，本发明意在覆盖各种修改例和等同配置。另外，尽管在各种示例性结合体和构造中示出了所公开发明的各种元件和方法步骤，但是包括更多、更少的元件或方法的其它组合也落在本发明的范围之内。

Claims (30)

1.一种风力涡轮机(1)的变桨轴承(30)，其中，包括：
轴承内圈(31)、轴承外圈(32)和延伸部(21)，
所述轴承内圈(31)和所述轴承外圈(32)中的一者连接到所述延伸部(21)，所述延伸部(21)与所述轴承内圈(31)或所述轴承外圈(32)一体地形成或焊接。
2.根据权利要求1的变桨轴承(30)，还包括：至少一个销(22)，所述至少一个销(22)连接到所述延伸部(21)。
3.根据权利要求2所述的变桨轴承(30)，其中，
所述销(22)与所述延伸部(11)一体地形成。
4.根据权利要求2所述的变桨轴承(30)，其中，
所述销(22)连接到所述延伸部(21)的径向内侧或径向外侧上。
5.根据权利要求1所述的变桨轴承(30)，其中，
所述延伸部(21)包括外延伸部(211)和内延伸部(212)，其中，所述外延伸部(211)和所述内延伸部(212)沿径向间隔开以形成径向间隔。
6.根据权利要求1所述的变桨轴承(30)，其中，
所述延伸部(21)包括至少一个第一孔(23)。
7.根据权利要求2所述的变桨轴承(30)，其中，
所述延伸部(21)包括至少一个第一孔(23)，并且所述销(22)通过所述第一孔(23)连接到所述延伸部(21)。
8.根据权利要求1所述的变桨轴承(30)，其中，
所述延伸部(21)在径向上的厚度沿着远离所述轴承内圈(31)和所述轴承外圈(32)中的所述一者的方向逐渐减小。
9.根据权利要求1所述的变桨轴承(30)，其中，
所述延伸部(21)包括沿周向分布且间隔开的多个延伸部段(21')。
10.一种风力涡轮机(1)的叶片(10)，所述叶片(10)与权利要求1-9任一项所述变桨轴承(30)连接使用，所述叶片(10)包括：
叶片根部(11)，所述叶片根部(11)的径向上设置有至少一个第二孔(111)。
11.根据权利要求10所述的叶片(10)，其中，
所述叶片根部(11)的第二孔(111)是通孔。
12.根据权利要求10所述的叶片(10)，其中，
所述叶片根部(11)的第二孔(111)是盲孔。
13.根据权利要求10所述的叶片(10)，还包括：
至少一个销(22)，所述销(22)能够通过所述第二孔(111)连接到所述叶片根部(11)。
14.根据权利要求13所述的叶片(10)，其中，
所述叶片根部(11)的第二孔(111)构造成使得所述销(22)能够以过盈配合方式设置在所述叶片根部(11)的第二孔(111)中。
15.一种风力涡轮机(1)的叶轮，其中，包括
叶片(10)，包括叶片根部(11)，所述叶片根部(11)的径向上设置有至少一个第二孔(111)；
连接装置(20)，包括：
延伸部(21)；和
至少一个销(22)，所述销(22)连接到所述延伸部(21)；和变桨轴承(30)，包括轴承内圈(31)和轴承外圈(32)，所述轴承内圈(31)和所述轴承外圈(32)中的一者连接到所述延伸部(21)，所述延伸部(21)与所述轴承内圈(31)或所述轴承外圈(32)一体地形成或焊接；
所述销(22)通过所述第二孔(111)连接到所述叶片根部(11)。
16.根据权利要求15所述的叶轮，其中，
所述延伸部(21)包括至少一个第一孔(23)，并且所述销(22)通过所述第一孔(23)连接到所述延伸部(21)。
17.根据权利要求15所述的叶轮，其中，
所述销(22)与所述延伸部(11)一体地形成。
18.根据权利要求15所述的叶轮，其中，
所述延伸部(21)与所述轴承内圈(31)和所述轴承外圈(32)中的所述一者一体地形成。
19.根据权利要求15所述的叶轮，其中，
所述销(22)连接到所述延伸部(21)的径向内侧或径向外侧上。
20.根据权利要求15所述的叶轮，其中，
所述延伸部(21)包括外延伸部(211)和内延伸部(212)，所述外延伸部(211)和所述内延伸部(212)沿径向间隔开以形成径向间隔，并且
所述叶片根部(11)设置在所述外延伸部(211)和所述内延伸部(212)之间的径向间隔中。
21.根据权利要求15所述的叶轮，其中，
所述销(22)以过盈配合方式设置在所述叶片根部(11)的第二孔(111)中。
22.根据权利要求15所述的叶轮，其中，
所述叶片根部(11)的第二孔(111)是通孔，并且所述销(22)设置成穿透所述叶片根部(11)的第二孔(111)。
23.根据权利要求15所述的叶轮，其中，
所述叶片根部(11)的第二孔(111)是盲孔。
24.根据权利要求15所述的叶轮，其中，
所述延伸部(21)在径向上的厚度沿着远离所述轴承内圈(31)和所述轴承外圈(32)中的所述一者方向逐渐减小。
25.根据权利要求15所述的叶轮，其中，
所述销(22)布置成使得所述销(22)的延伸方向垂直于所述叶片(10)的变桨轴线。
26.根据权利要求15所述的叶轮，其中，
所述延伸部(21)包括沿周向分布且间隔开的多个延伸部段(21')，并且所述销(22)包括沿周向分布且间隔开的多组销(22')。
27.一种风力涡轮机(1)，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的变桨轴承(30)。
28.一种风力涡轮机(1)，包括：
根据权利要求10至14中任一项所述的叶片(10)。
29.一种风力涡轮机(1)，包括：
根据权利要求15至26中任一项所述的叶轮。
30.一种风力涡轮机(1)的连接方法，包括：
使用销(22)将根据权利要求1至9中任一项所述的变桨轴承(30)连接到根据权利要求10至14中任一项所述的叶片(10)。
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