CN111692050A - 连接组件及包含其的风机叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连接组件及包含其的风机叶片，该连接组件用于连接风机叶片的相邻的两个叶片段，连接组件包括第一连接件、第二连接件和紧固件，第一连接件包括第一安装部和第一连接部，第二连接件包括第二安装部和第二连接部，第一连接部和第二连接部上分别对应设置有第一通孔和第二通孔；第一安装部和第二安装部分别用于固定在两个叶片段的相对的连接面，紧固件可穿设于第一通孔和第二通孔并使第一连接部和第二连接部的相对的两个侧面贴合并固定连接。本发明的连接组件可将超长的风机叶片进行分段连接安装，不但方便叶片的运输，而且大大降低了叶片的运输难度和运输成本，增强竞争力。

Description

连接组件及包含其的风机叶片
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种连接组件及包含其的风机叶片。
背景技术
按发电成本计算，往往是单台风力发电机的设计功率越大LCOE(平准化度电成本)越低。但大功率风力机往往意味着超长叶片，而超长叶片的运输很困难，尤其是对地形较复杂的弯曲山路，大叶片运输更加困难，这就大大增加了运输费用，叶片的运维费用占整机成本中不容忽视的一部分，有效降低叶片运输费用，不仅有利于风力机降本，还对应对平价上网越来越重要，在这种情况下，大型风机叶片采用分段制造、运输和现场安装。
目前分段叶片有多种，主要有螺栓连接分段叶片、粘接分段叶片和卡接分段叶片。三种分段叶片各有明显的优缺点，可根据所关注的特征进行取舍。虽然螺栓连接会增加叶片重量，但连接更紧密，抗拉、抗剪切能力强，因此，市场上大多数的分段叶片采用的是螺栓连接的方式。但是，现有的螺栓连接分段叶片大都为螺栓在两个叶片段之间的叶片内部，运行维护人员须爬入叶片腔体内进行维护，维护难度高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，提供一种连接组件及包含其的风机叶片。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种连接组件，用于连接风机叶片的相邻的两个叶片段，所述连接组件包括第一连接件、第二连接件和紧固件，所述第一连接件包括第一安装部和第一连接部，所述第二连接件包括第二安装部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部上分别对应设置有第一通孔和第二通孔；
所述第一安装部和所述第二安装部分别用于固定在两个所述叶片段的相对的连接面，所述紧固件可穿设于所述第一通孔和所述第二通孔并使所述第一连接部和所述第二连接部的相对的两个侧面贴合并固定连接。
在本方案中，采用上述结构形式，通过该连接组件可将超长的风机叶片进行分段连接安装，不但方便叶片的运输，而且大大降低了叶片的运输难度和运输成本，增强竞争力。
较佳地，所述第一连接件和所述第二连接件的结构和尺寸相同。
在本方案中，采用上述结构形式，便于生产和安装，在安装时不会因结构不同发生错误安装。
较佳地，所述第一安装部和所述第一连接部的长度方向互相垂直，所述第二安装部和所述第二连接部的长度方向互相垂直。
较佳地，所述第一安装部和所述第二安装部均具有限位部，所述限位部用于阻止所述第一安装部和所述第二安装部脱离对应的所述叶片段。
在本方案中，采用上述结构形式，避免风机叶片在工作时连接组件的安装部脱离叶片段，影响叶片的工作性能。
一种风机叶片，所述风机叶片包含多个叶片段和多个如上所述的连接组件，多个所述连接组件沿相邻的两个所述叶片段的连接面的周向方向设置；
所述第一安装部和所述第二安装部分别固定在两个所述叶片段的相对的连接面，所述第一连接部和所述第二连接部均沿所述风机叶片的径向方向向外延伸，且使所述第一通孔和所述第二通孔位于所述风机叶片的外侧；
所述紧固件穿设于所述第一通孔和所述第二通孔，并使所述第一连接部和所述第二连接部的相对的两个侧面贴合并固定连接。
在本方案中，采用上述结构形式，连接两个叶片段的连接组件的紧固件设置在叶片的外部，使维修人员在叶片外就可对叶片的连接处进行维护，避免工作人员进入叶片腔体内，降低维护难度。
较佳地，所述风机叶片还包括护罩，所述护罩沿所述风机叶片的周向设置且用于将所述连接组件遮挡在所述护罩内。
在本方案中，采用上述结构形式，不仅可以减小两个叶片段的分段处发生气流相互干扰及气动不连续造成的气动性能损失，还能避免外界环境腐蚀连接组件，增加风机叶片的使用寿命。
较佳地，所述护罩的外表面呈流线型结构。
在本方案中，采用上述结构形式，基于流体力学设计的具有流线型结构的护罩，这是考虑了两个叶片段连接处的翼型气动性能因几何和气动不连续造成的不连续现象，采用的是流线型设计，故不会在叶片段连接处对风机叶片整体造成太大的阻力，也不会对分段处的气动性能造成太大影响。
较佳地，所述风机叶片还包括抗剪切棱柱，所述抗剪切棱柱的两端分别位于两个相邻的叶片段内，所述抗剪切棱柱的相对的两侧面分别与所述风机叶片内的前缘腹板和后缘腹板固定。
在本方案中，采用上述结构形式，增强风机叶片分段处的抗剪切刚度，避免风机叶片发生断裂。
较佳地，所述抗剪切棱柱相对所述风机叶片的迎风面和背风面的两侧面与所述风机叶片的内壁面之间设有弹性填料。
在本方案中，采用上述结构形式，使叶片内壁面和抗剪切棱柱之间具有缓冲，避免对叶片内壁面造成损伤。
较佳地，所述抗剪切棱柱为长方体，所述抗剪切棱柱在所述风机叶片的翼型弦向方向的长度小于翼型厚度方向的长度。
在本方案中，采用上述结构形式，进一步地增强风机叶片分段处的抗剪切强度。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。
本发明的积极进步效果在于：本发明的连接组件可将超长的风机叶片进行分段连接安装，不但方便叶片的运输，而且大大降低了叶片的运输难度和运输成本，增强竞争力。连接两个叶片段的连接组件的紧固件设置在叶片的外部，使维修人员在叶片外就可对叶片的连接处进行维护，避免工作人员进入叶片腔体内，降低了维护难度。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中连接组件的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例中连接组件组装后的结构示意图。
图3为本发明较佳实施例中风机叶片的结构示意图。
图4为本发明较佳实施例中风机叶片的结构安装示意图。
图5为本发明较佳实施例中风机叶片的剖视图。
图6为本发明另一实施例中连接组件的结构示意图。
附图标记说明：
连接组件100
第一连接件1
第一安装部11
第一连接部12
第一通孔121
第二连接件2
第二安装部21
第二连接部22
第二通孔221
双头螺栓3a
单头螺栓3b
螺母4
第一叶片段5
第一连接面51
第二叶片段6
第二连接面61
护罩7
抗剪切棱柱8
前缘腹板9
后缘腹板10
弹性填料20
具体实施方式
下面通过具体实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在以下的实施例范围之中。
如图1和图2所示，为本实施例的一种连接组件100，该连接组件100用于连接风机叶片的相邻的两个叶片段。该连接组件100包括第一连接件1、第二连接件2和紧固件，第一连接件1包括第一安装部11和第一连接部12，第二连接件2包括第二安装部21和第二连接部22，第一连接部12和第二连接部22上分别对应设置有第一通孔121和第二通孔221；第一安装部11和第二安装部21分别用于固定在两个叶片段的相对的连接面，紧固件可穿设于第一通孔121和第二通孔221并使第一连接部12和第二连接部22的相对的两个侧面贴合并固定连接。
该连接组件100可将超长的风机叶片进行分段连接安装，不但方便叶片的运输，而且大大降低了叶片的运输难度和运输成本，增强竞争力。
如图1和图2所示，在本实施例中，第一连接件1和第二连接件2的结构和尺寸相同。这样便于生产和安装，在安装时不会因结构不同发生错误安装。
当然，在其它实施方式中，第一连接件1和第二连接件2的结构和尺寸也可以不相同，具体可根据使用材料的性能、叶片段连接面的截面大小等因素进行设计，在此不再赘述。
如图1和图2所示，在本实施例中，第一安装部11和第一连接部12的长度方向互相垂直，第二安装部21和第二连接部22的长度方向互相垂直。当然，在其它实施方式中，第一安装部11和第一连接部12也可以不垂直，第二安装部21和第二连接部22也可以不垂直，只需保证第一安装部11和第二安装部21在安装在叶片段上时，第一连接部12和第二连接部22的相对的两个侧面贴合即可。
第一安装部11和第二安装部21均具有限位部，限位部用于阻止第一安装部11和第二安装部21脱离对应的叶片段。设置限位部可以避免风机叶片在工作时连接组件100的安装部脱离叶片段，影响叶片的工作性能。
具体地，如图1和图2所示，在本实施例中，第一连接件1和第二连接件2的安装部均为圆柱体结构，在该圆柱体结构的一端设有方形结构的连接部，圆柱体结构的另一端具有环形凸起，该环形凸起即为限位部。
当然，在其它实施方式中，限位部也可以为其它结构类型，或者安装部为锥台结构，连接部设置在该锥台结构横截面较小的一端，由于锥台结构横截面较大的一端设在叶片段内会受到阻力作用也不会滑出。
第一连接件1和第二连接件2的第一安装部11、第二安装部21均是通过预埋的方式安装在叶片段内，即叶片段在生产时就将第一连接件1和第二连接件2对应的固定在两个叶片段上。
如图3和图4所示，本发明的实施例还公开了一种风机叶片，该风机叶片包含多个叶片段和多个如上的连接组件100，多个连接组件100沿相邻的两个叶片段的连接面的周向方向设置；第一安装部11和第二安装部21分别固定在两个叶片段的相对的连接面，第一连接部12和第二连接部22均沿风机叶片的径向方向向外延伸，且使第一通孔121和第二通孔221位于风机叶片的外侧；紧固件穿设于第一通孔121和第二通孔221，并使第一连接部12和第二连接部22的相对的两个侧面贴合并固定连接。
具体如图4所示，电机风叶具有需要连接的第一叶片段5和第二叶片段6，第一叶片段5和第二叶片段6分别具有相对设置的第一连接面51和第二连接面61，第一连接件1固定安装在第一连接面51上，第二连接件2固定安装在第二连接面61上，将第一连接件1与对应的第二连接件2对齐，紧固件螺栓螺母组件，在本实施例中，螺栓为两端带螺纹的双头螺栓3a，该双头螺栓3a的两端分别穿过两个连接件1、2上的通孔121、221，并使两个连接件1和2的连接部贴合，通过两个螺母4将双头螺栓3a的两头紧固即可。
当然，如图6所示，在其它实施方式中，螺栓也可以为单头螺栓3b，单头螺栓3b穿过第一通孔和第二通孔，然后通过螺母4固定。
在本实施例中，连接第一叶片段5和第二叶片段6的连接组件100的紧固件设置在叶片的外部，使维修人员在叶片外就可对叶片的连接处进行维护，避免工作人员进入叶片的腔体内，降低维护难度。
在其它实施例中，第一叶片段5靠近第二叶片段6的一端的端部外周可以预先设置一圈法兰状的连接件，该法兰状的连接件的外边缘设有一圈沿法兰状的连接件周向分布的通孔，该法兰状的连接件通过焊接等方式固定在第一叶片段5的端部的外周面上或第一连接面51上，此时，该法兰状的连接件与第一叶片段5固定的一端相当于安装部，具有通孔的一端相当于连接部。第二连接件2则是采用L形结构，多个第二连接件2的第二安装部21通过预埋的方式安装在第二叶片段6内，且多个第二连接件2的第二连接部22上的第二通孔221与法兰状的连接件上的通孔一一对应，并通过螺栓连接固。
当然，在其它实施例中，法兰状的连接件也可以设置在第二叶片段6上，第一叶片段5则采用L形的第一连接件1。或者，第一叶片段5和第二叶片段6上均设置成法兰状的连接件，然后通过螺栓连接固定。
如图5所示，在本实施例中，风机叶片还包括护罩7，护罩7沿风机叶片的周向设置且用于将连接组件100遮挡在护罩7内。设置护罩7不仅可以减小第一叶片段5和第二叶片段6的连接处发生气流相互干扰及气动不连续造成的气动性能损失，还能避免外界环境腐蚀连接组件100，增加风机叶片的使用寿命。
其中，护罩7的外表面呈流线型结构，基于流体力学设计的具有流线型结构的护罩7，这是考虑了第一叶片段5和第二叶片段6连接处的翼型气动性能因几何和气动不连续造成的不连续现象，采用的是流线型设计，故不会在叶片段连接处对风机叶片整体造成太大的阻力，也不会对叶片段连接处的气动性能造成太大影响。
护罩7以能完全包裹所有连接组件100，使连接组件100不外露。护罩7与叶片的外表面的连接方式为粘接，粘接强度视情况而定，只需保证在对连接组件100进行维修时，方便将护罩7拆下以及叶片在日常运行时不会脱落。
如图4和图5所示，在本实施例中，风机叶片还包括抗剪切棱柱8，抗剪切棱柱8的两端分别位于两个相邻的第一叶片段5和第二叶片段6内，抗剪切棱柱8的相对的两侧面分别与风机叶片内的前缘腹板9和后缘腹板10固定。抗剪切棱柱8可以增强风机叶片分段处的抗剪切刚度，避免风机叶片发生断裂。
抗剪切棱柱8通过多个定位销固定于第一叶片段5和第二叶片段6内的前缘腹板9、后缘腹板10的连接端面处，这样可以加固抗剪切棱柱8及防止抗剪切棱柱8固定不牢靠带来的对叶片的内壁面的损伤。
如图5所示，在本实施例中，抗剪切棱柱8相对风机叶片的迎风面和背风面的两侧面与风机叶片的内壁面之间设有弹性填料20。弹性填料20不仅可以使叶片内壁面和抗剪切棱柱8之间具有缓冲，避免对叶片内壁面造成损伤。弹性填料20设在抗剪切棱柱8更靠近叶片内壁面的端面上，弹性填料20的材料种类视叶片制造工艺需求设定。
在本实施例中，抗剪切棱柱8为长方体，抗剪切棱柱8在风机叶片的翼型弦向方向的长度小于翼型厚度方向的长度。这样可以进一步地增强风机叶片分段处的抗剪切刚度。
抗剪切棱柱8在叶片展向方向的截面在翼型弦向的长度与翼型厚度方向的长度的比值根据叶片结构设计过程中，对第一叶片段5和第二叶片段6的分段连接处所需的剪切刚度结合连接组件100的双头螺栓3所受剪应力反推出来，抗剪切棱柱8所受剪应力与多个连接组件100的双头螺栓3所受剪应力之和应满足叶片结构设计要求。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种连接组件，用于连接风机叶片的相邻的两个叶片段，其特征在于，所述连接组件包括第一连接件、第二连接件和紧固件，所述第一连接件包括第一安装部和第一连接部，所述第二连接件包括第二安装部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部上分别对应设置有第一通孔和第二通孔；
所述第一安装部和所述第二安装部分别用于固定在两个所述叶片段的相对的连接面，所述紧固件可穿设于所述第一通孔和所述第二通孔并使所述第一连接部和所述第二连接部的相对的两个侧面贴合并固定连接。
2.如权利要求1所述的连接组件，其特征在于，所述第一连接件和所述第二连接件的结构和尺寸相同。
3.如权利要求1所述的连接组件，其特征在于，所述第一安装部和所述第一连接部的长度方向互相垂直，所述第二安装部和所述第二连接部的长度方向互相垂直。
4.如权利要求1所述的连接组件，其特征在于，所述第一安装部和所述第二安装部均具有限位部，所述限位部用于阻止所述第一安装部和所述第二安装部脱离对应的所述叶片段。
5.一种风机叶片，其特征在于，所述风机叶片包含多个叶片段和多个如权利要求1-4任意一项所述的连接组件，多个所述连接组件沿相邻的两个所述叶片段的连接面的周向方向设置；
所述第一安装部和所述第二安装部分别固定在两个所述叶片段的相对的连接面，所述第一连接部和所述第二连接部均沿所述风机叶片的径向方向向外延伸，且使所述第一通孔和所述第二通孔位于所述风机叶片的外侧；
所述紧固件穿设于所述第一通孔和所述第二通孔，并使所述第一连接部和所述第二连接部的相对的两个侧面贴合并固定连接。
6.如权利要求5所述的风机叶片，其特征在于，所述风机叶片还包括护罩，所述护罩沿所述风机叶片的周向设置且用于将所述连接组件遮挡在所述护罩内。
7.如权利要求6所述的风机叶片，其特征在于，所述护罩的外表面呈流线型结构。
8.如权利要求5所述的风机叶片，其特征在于，所述风机叶片还包括抗剪切棱柱，所述抗剪切棱柱的两端分别位于两个相邻的叶片段内，所述抗剪切棱柱的相对的两侧面分别与所述风机叶片内的前缘腹板和后缘腹板固定。
9.如权利要求8所述的风机叶片，其特征在于，所述抗剪切棱柱相对所述风机叶片的迎风面和背风面的两侧面与所述风机叶片的内壁面之间设有弹性填料。
10.如权利要求8所述的风机叶片，其特征在于，所述抗剪切棱柱为长方体，所述抗剪切棱柱在所述风机叶片的翼型弦向方向的长度小于翼型厚度方向的长度。
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