CN202597411U

CN202597411U - 钢丝螺套组件、叶片及风力发电机组

Info

Publication number: CN202597411U
Application number: CN2012202217692U
Authority: CN
Inventors: 贾海涛; 王海军; 王国军
Original assignee: Sinovel Wind Group Co Ltd
Current assignee: Sinovel Wind Group Co Ltd
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2022-05-16

Abstract

本实用新型提供一种钢丝螺套组件、叶片及风力发电机组，其中钢丝螺套组件包括：钢丝螺套，具有内螺纹孔；缠绕层，为柔性材质，所述缠绕层紧密缠绕在所述螺纹本体外侧。上述技术方案提供的钢丝螺套组件、叶片及风力发电机组，在满足叶根设计强度、刚度和承载能力的情况下，可以减轻叶根部的附加质量，同时能够减小叶根直径和叶根的厚度。

Description

钢丝螺套组件、叶片及风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术，尤其涉及一种钢丝螺套组件、叶片及风力发电机组。

背景技术

风力发电机组包括固定设置的塔筒，由塔筒支撑的机舱，与机舱主轴固定连接的轮毂，设置在轮毂上的叶片。叶片上与轮毂固定连接的部分为叶根部，叶片上最远离轮毂的部分为叶尖。叶片是风电机组中最为重要的部件之一，叶片性能的好坏将直接影响整机的质量。就叶片研究而已，叶根部分是结构设计优先考虑的一部分，因为叶根部分不但要承担整个叶片的重量和各种载荷，而且是叶片与风机其他部分发生联系的最直接的连接部件。

就现有技术中，叶片与轮毂的连接有两种方式：第一、使用T型螺栓。具体为：在叶片加工完成之后，在叶片根部打T型孔，去除T型螺栓所占的材料，并将T型螺栓装入，最后填胶，铺布密封。第二，使用预埋螺母或螺套。具体为：在叶片根部制作的过程中，将金属螺母或者螺套埋入，预埋件中间在周向方向添加泡沫楔块。

使用T型螺栓的方法存在下述问题：使用T型螺栓不仅会破坏叶片根部原有的纤维结构，大大降低叶片的强度和刚度，同时由于去除的材料较多，所以附加的金属材料重量也较大。这样在设计时，就必然的要加大叶根直径和增加叶根厚度。

实用新型内容

本实用新型提供一种钢丝螺套组件、叶片及风力发电机组，用于减小叶根部增加的质量，优化叶片结构。

本实用新型提供了一种钢丝螺套组件，其中，包括：

钢丝螺套，具有内螺纹孔；

缠绕层，为柔性材质，所述缠绕层紧密缠绕在所述螺纹本体外侧。

如上所述的钢丝螺套组件，优选的是，

所述内螺纹孔为通孔，所述内螺纹孔的一侧开口被聚氯乙烯泡沫或软木材质的轻体块堵封；和/或另一侧开口上堵封有胶带。

如上所述的钢丝螺套组件，优选的是，所述缠绕层延伸缠绕在所述轻体块的外侧。

如上所述的钢丝螺套组件，优选的是，所述缠绕层为纤维布。

如上所述的钢丝螺套组件，优选的是，所述钢丝螺套和所述缠绕层上浸有能固化的胶水层。

本实用新型还提供一种叶片，其中，所述叶片的叶根部设置有数个预埋孔，每个所述预埋孔中预埋有本实用新型任意提供的钢丝螺套组件。

如上所述的叶片，优选的是，各个所述预埋孔位于所述叶片的叶根部的节圆上，且均匀分布。

如上所述的叶片，优选的是，还包括铺设层和数个楔块，各个所述楔块位于两个相邻的所述钢丝螺套组件之间，所述铺设层依次铺设在各个所述钢丝螺套组件外侧，且经过各个所述楔块。

如上所述的叶片，优选的是，两个相邻的所述钢丝螺套组件之间设置有5-10个所述楔块。

如上所述的叶片，优选的是，所述叶根部位于各个所述钢丝螺套组件的内侧设置有内蒙皮，和/或所述叶根部位于各个所述钢丝螺套组件的外侧设置有外蒙皮。

本实用新型又提供了一种风力发电机组，其中，具有本实用新型任意提供的叶片。

上述技术方案提供的钢丝螺套组件、叶片及风力发电机组，在满足叶根设计强度、刚度和承载能力的情况下，可以减轻叶根部的附加质量，同时能够减小叶根直径和叶根的厚度。

附图说明

图1a为本实用新型实施例一提供的钢丝螺套组件的示意图；

图1b为图1a的左视图；

图2a为本实用新型实施例二提供的叶片的叶根部结构示意图；

图2b为图2a的A局部放大示意图。

具体实施方式

参见图1a和图1b，本实用新型实施例提供一种钢丝螺套组件，可用于预埋在叶片的叶根部9或是其他需要预埋钢丝螺套组件的工况，其中，钢丝螺套组件包括钢丝螺套1和缠绕层2；钢丝螺套1具有内螺纹孔11；缠绕层2为柔性材质，比如纤维布，缠绕层2紧密缠绕在螺纹本体外侧。

此处，纤维布是复合材料的组成成分之一，用于提高复合材料的强度。此处用纤维布紧密缠绕在螺纹本体外侧以将其包裹，目的是提高钢丝螺套本身的强度和韧性，形成一个复合的形式螺母，然后再进行预埋。此处，形式螺母是指钢丝螺套组件带有内螺纹孔，钢丝螺套组件起到和螺母类似的作用。钢丝螺套的尺寸由所要求的连接强度决定，此处钢丝螺套的尺寸包括公称直径和所需长度。

以预埋在叶根部为例，以开设相同尺寸的预埋孔来说，现有技术中，为了保证预埋效果，填充在预埋孔中的螺套需要尽量接近预埋孔的尺寸，但是使用上述技术方案提供的钢丝螺套组件，只需使得钢丝螺套的刚度满足使用要求，通过缠绕在钢丝螺套外侧的缠绕层，使得整个钢丝螺套组件的尺寸尽量接近预埋孔的尺寸，以保证预埋效果。所以与现有技术相比，本实用新型实施例提供的钢丝螺套组件，质量轻便，且可有效保证叶根部的强度、刚度和抗扭转性能。

进一步地，内螺纹孔11为通孔，内螺纹孔11的一侧开口被聚氯乙烯泡沫或软木材质的轻体块3堵封；和/或另一侧开口上堵封有胶带4。

内螺纹孔11上被轻体块3堵封的一侧开口，预埋时，作为预埋的最深处，使用过程中，不再开启。内螺纹孔11上堵封有胶带4的另一侧开口，使用时，会打开胶带4，然后往钢丝螺套1的内螺纹中安装螺栓。实际应用中，轻体块3可为聚氯乙烯（Polyvinyl chloride polymer，简称PVC）泡沫或软木。上述材质的轻体快质量轻便，且强度性能良好，但不仅限于此。

进一步地，缠绕层2延伸缠绕在轻体块3的外侧。缠绕层2将轻体块3和钢丝螺套1缠绕在一起，可以保证钢丝螺套组件整体的性能。

具体地，缠绕层2为纤维布。纤维布取材方便，质量轻便，韧性良好且连续性良好。

为了使得钢丝螺套组件的一体型更好，钢丝螺套1和缠绕层2上浸有能固化的胶水层。胶水浸入钢丝螺套1和缠绕层2之间，胶水固化后，钢丝螺套组件的一体性增强，便于后续安装使用。需要说明的是，胶水固化后，应用尖状物，比如针，清理掉钢丝螺套组件内螺纹孔内的杂质，保证配套的螺栓在钢丝螺套组件的内螺纹孔内旋拧顺畅，无卡顿现象。

上述技术方案提供的钢丝螺套组件，该钢丝螺套组件作为叶根部螺栓连接的螺母，预埋在叶根内部，使用时，和螺栓一起用于连接叶片和轮毂。上述技术方案提供的钢丝螺套组件，可以解决风力发电机组叶根部连接领域所存在的困难，消除切削加工导致的叶根部强度降低的问题，消除使用T型螺栓或者预埋金属螺母导致的附加质量增加的问题。另外，还可以有效的保证叶片根部的强度和刚度，并且明显地减小附加质量。采用上述钢丝螺套组件，可以设计出比传统设计方法叶根厚度更薄、叶根直径更小的叶片，对叶片的整体优化设计也会起到一定的积极作用。

参见图2a和图2b，本实用新型实施例二提供一种叶片，其中，叶片的叶根部9设置有数个预埋孔，每个预埋孔中预埋有本实用新型任意实施例所提供的钢丝螺套组件。

上述技术方案中，由于叶片根部预埋的钢丝螺套组件质量轻便，所以整个叶片的质量也较轻便。

可选地，各个预埋孔位于所述叶片的叶根部9的节圆上，且均匀分布。在叶根部9的节圆上设置预埋孔，技术纯熟，加工精度高。

参见图2b，为了进一步保证整个叶片整体结构更加合理，叶片还可包括铺设层5和数个楔块6，各个楔块6位于两个相邻的钢丝螺套组件之间，铺设层5依次铺设在各个钢丝螺套组件外侧，且经过各个楔块6。

铺设层5可为纤维布。采用上述布置形式后，叶根部9的端面呈“鹰眼”状，铺设层5的布置合理，且连续性好。

此处，设置了铺设层和楔块的叶片的成型方法与现有叶片的成型方法类似。铺设层比如为纤维布，将纤维布裁剪成相应的块，然后一层一层的铺设上去的，就像一摞报纸一样。等纤维布铺完之后，通过夹具等工具使其保持在正确的位置上，最后向纤维布中间灌胶，最后固化成型。

可选地，两个相邻的钢丝螺套组件之间设置有5-10个楔块6。此处，以设置9个楔块6为例，位于节圆外侧方向的楔块6尺寸大，位于节圆内侧方的楔块6尺寸小。

进一步地，叶根部9位于各个钢丝螺套组件的内侧设置有内蒙皮7，和/或叶根部9位于各个钢丝螺套组件的外侧设置有外蒙皮8。此处，以同时设置内蒙皮7和外蒙皮8为例。设置内蒙皮7和外蒙皮8可以使得叶根部9的整体性更好。

下面介绍钢丝螺套组件的制造过程以及在叶根部的安装过程。钢丝螺套组件的制造过程如下：

步骤1、选择满足连接强度要求的螺栓对应尺寸的钢丝螺套，钢丝螺套的尺寸包括公称直径和所需长度；

步骤2、在钢丝螺套的两侧开口处做处理，一侧开口用轻软块（如PVC泡沫、轻木等）堵封，并用结构胶粘牢，此端面使用中将不再开启，其作为预埋件的最深处，记为A端；另一侧开口用胶带4，比如纸胶带或塑料胶带，堵封住，记为B端。此另一侧开口在预制完成后将被打开，以安装螺栓；

步骤3、在钢丝螺套外侧缠绕上缠绕层2，比如双轴向纤维布或三轴向纤维布；其中缠绕时，纤维布的一个边缘对齐B端，另一边缘长出A端。缠绕完成后最终形成一个类似蚕卷的形状。

步骤4、将步骤3中缠绕完成的钢丝螺套组件浸胶，并固化；

步骤5、胶水固化后，揭掉B端的胶带4，用尖状物，比如针，清理掉钢丝螺套组件螺纹孔内的杂质，保证配套的螺栓在钢丝螺套组件内旋拧顺畅，无卡顿现象；

步骤6、重复以上步骤，按照设计要求，制作足够数量的钢丝螺套组件。

将上述制作好的钢丝螺套组件安装在叶根部的过程如下：

步骤21、在叶根部9铺设好外蒙皮8，此处外蒙皮8可以为纤维布；

步骤22、将上述制作好的钢丝螺套组件安装在叶根部9节圆上的预埋孔中，并定位；

步骤23、测量或根据设计确定两个钢丝螺套组件之间的周向间隙，确定铺设层5的数量；此处，铺设层5比如为纤维布层；

步骤24、确定所需的楔块6数量和尺寸，楔块6的材质可以选用泡沫或轻木等轻软材料；

步骤25、在钢丝螺套组件的周围依次的铺设上铺设层5，并交替填入预制好的楔块6；

步骤26、缠绕完毕后，检查是否存在缺陷，确认后将铺设层5和钢丝螺套组件压实，以保证铺设层5的外圆弧和内圆弧表面连续、光滑为宜；

步骤27、铺设内蒙皮7，内蒙皮7的材质也可为纤维布；

步骤28、通过真空灌注的方式，使叶片成型。

完成上述步骤后，将叶片合模，即完成钢丝螺套组件在叶根部的预埋操作。

上述技术方案提供的叶片，提高了叶根部的强度和刚度，减少了叶根部的附加质量。同时，由于钢丝螺套组件本身的尺寸较小，必将对叶片根部设计带来帮助，使得能够设计出厚度更薄和直径更小的叶片。

本实用新型另一实施例提供一种风力发电机组，其中，具有本实用新型任意实施例所提供的叶片。

上述技术方案提供的风力发电机组，其叶根部设计的原始设计刚度和强度不因设置了钢丝螺套组件而有较大的改变，与现有技术中使用T型螺栓技术和预埋螺母或螺套技术相比，使用本实用新型实施例提供钢丝螺套组件的叶片的强度更高，刚度更好；且叶片根部的附加质量可以大幅度的降低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种钢丝螺套组件，其特征在于，包括：

钢丝螺套，具有内螺纹孔；

2.根据权利要求1所述的钢丝螺套组件，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的钢丝螺套组件，其特征在于，所述缠绕层延伸缠绕在所述轻体块的外侧。

4.根据权利要求1所述的钢丝螺套组件，其特征在于，所述缠绕层为纤维布。

5.根据权利要求1所述的钢丝螺套组件，其特征在于，所述钢丝螺套和所述缠绕层上浸有能固化的胶水层。

6.一种叶片，其特征在于，所述叶片的叶根部设置有数个预埋孔，每个所述预埋孔中预埋有权利要求1-5任一所述的钢丝螺套组件。

7.根据权利要求6所述的叶片，其特征在于，各个所述预埋孔位于所述叶片的叶根部的节圆上，且均匀分布。

8.根据权利要求7所述的叶片，其特征在于，还包括铺设层和数个楔块，各个所述楔块位于两个相邻的所述钢丝螺套组件之间，所述铺设层依次铺设在各个所述钢丝螺套组件外侧，且经过各个所述楔块。

9.根据权利要求8所述的叶片，其特征在于，两个相邻的所述钢丝螺套组件之间设置有5-10个所述楔块。

10.根据权利要求7-9任一所述的叶片，其特征在于，所述叶根部位于各个所述钢丝螺套组件的内侧设置有内蒙皮，和/或所述叶根部位于各个所述钢丝螺套组件的外侧设置有外蒙皮。

11.一种风力发电机组，其特征在于，具有权利要求7-10任一所述的叶片。