CN207999332U - 风电叶片的根部结构的预埋螺栓套组件 - Google Patents

风电叶片的根部结构的预埋螺栓套组件 Download PDF

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Abstract

本实用新型提出一种风电叶片的根部结构的预埋螺栓套组件，包括螺栓套和玻璃纤维层。螺栓套包括套体、第一凸台和多个第二凸台，所述第一凸台形成于所述套体的侧面上，且位于所述套体的一端，所述多个第二凸台沿远离所述第一凸台的方向依次形成于所述套体的侧面上，且所述第二凸台的外径小于所述第一凸台的外径。玻璃纤维层包覆并贴合所述螺栓套侧面上除所述第一凸台外缘以外的区域，且所述玻璃纤维层外表面与所述第一凸台外缘平齐。

Description

风电叶片的根部结构的预埋螺栓套组件
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电技术领域，尤其涉及一种风电叶片的根部结构的预埋螺栓套组件。
背景技术
随着环境污染问题的日益严重，清洁能源的利用越来越受到重视。而风能作为重要的清洁能源，已经得到了广泛的应用。风电叶片是风力发电设备的重要部件，通常情况下，需要将风电叶片的根部与轮毂连接。为了捕获更多风能提高风机发电功率，一般会增加风电叶片尺寸，但风电叶片的长度越大，其根部的弯矩就越大，这就对风电叶片的根部与轮毂的连接强度有了更高的要求。
现有技术中，风机叶片的根部结构也越来越多的采用螺栓套预埋工艺，在风机叶片的本体进行树脂导入成型之前，在叶片模具的根部位置放入螺栓套并固定，并在螺栓套之间放置楔形条进行填充，在注入树脂后，使螺栓套与其他结构材料粘结为一体。从而将螺栓套与风电叶片的根部结构连接在一起，使得风电叶片能够直接通过螺栓与轮毂连接。
以上这种现有风机叶片的根部结构中，楔形条与螺栓套难以紧密贴合，且接触面较小。使得在注入树脂后，螺栓套周围容易形成富树脂堆积或灌注空腔，而富树脂堆积或灌注空腔的区域强度和粘合力较低，由于叶片在使用过程中会承受较大载荷，此时，可能会造成螺栓套从叶片根部拔出的情况，导致叶片根部和轮毂的连接处现松动甚至脱落，从而造成设备损坏或引起安全事故。因此，如何避免富树脂堆积或灌注空腔，以提高产品可靠性是亟待解决的技术问题。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种预埋螺栓套组件，可避免风电叶片的根部结构的富树脂堆积或灌注空腔，以提高产品可靠性。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
根据本实用新型的一方面，提供一种风电叶片的根部结构的预埋螺栓套组件，包括螺栓套和玻璃纤维层。螺栓套包括套体、第一凸台和多个第二凸台，所述第一凸台形成于所述套体的侧面上，且位于所述套体的一端，所述多个第二凸台沿远离所述第一凸台的方向依次形成于所述套体的侧面上，且所述第二凸台的外径小于所述第一凸台的外径。玻璃纤维层包覆并贴合所述螺栓套侧面上除所述第一凸台外缘以外的区域，且所述玻璃纤维层外表面与所述第一凸台外缘平齐。
根据本实用新型的一实施方式，所述第一凸台和所述第二凸台与所述套体之间形成有倒角，且所述第一凸台与所述套体之间的倒角的长度大于所述第二凸台与所述套体之间的倒角的长度。
根据本实用新型的一实施方式，所述第一凸台为环形，所述第一凸台与所述套体之间的过渡面为斜面。
根据本实用新型的一实施方式，所述多个第一凸台均为环形。
根据本实用新型的一实施方式，所述螺栓套的至少一个所述第二凸台为锥形结构，至少一个所述第二凸台的一端的外径大于另一端的外径，所述至少一个所述第二凸台的外径较小的一端朝向一第二拼接体设置。
根据本实用新型的一实施方式，靠近所述套体的另一端的第二凸台为锥形结构，其他第一凸台为环形。
根据本实用新型的一实施方式，所述螺栓套于所述套体的另一端为过盈配合形式的封闭结构。
根据本实用新型的一实施方式，所述螺栓套为圆形螺栓套。
根据本实用新型的一实施方式，所述螺栓套的表面经喷砂处理成粗糙表面。
由上述技术方案可知，本实用新型具备以下优点和积极效果中的至少之一：
本实用新型实施例的风电叶片的根部结构的预埋螺栓套组件，第一凸台和第二凸台使得螺栓套的表面呈波纹状的凹凸设置，使得螺栓套组件能够与内外玻璃纤维层相互嵌入，如此螺栓套组件与内外玻璃纤维层之间能够由化学键结合和机械结合两种方式连接在一起，增加预埋螺栓套组件的拔出载荷，提高承载力。
并且，玻璃纤维层包覆并贴合螺栓套侧面上除第一凸台外缘以外的区域，使得螺栓套的一端未被玻璃纤维层包覆，可使得玻璃纤维层完全位于本体内，避免露出，防止玻璃纤维层露出的部分翘起或损坏而导致玻璃纤维层被拖出或损坏。并且，由于避免了第一凸台边缘位置的玻璃纤维层脱落，从而避免了由此导致的螺栓套的左端部在安装固定的时候密封性不好，造成灌注成型的过程中漏胶的问题。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本实用新型的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是本实用新型风电叶片的根部结构一实施方式的局部结构示意图；
图2是图1中的根部结构的局部剖视图；
图3是图1中的根部结构的内部的局部结构示意图；
图4是图1中螺栓套的第一个示例的结构示意图；
图5是图4中的螺栓套的剖视图；
图6是图1中螺栓套的第二个示例的结构示意图；
图7是图6中螺栓套的剖视图；
图8是图1中螺栓套的第三个示例的结构示意图；
图9是图8中螺栓套的剖视图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本实用新型将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“前”“后”“左”“右”等也作具有类似含义。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
本申请文件中，用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
图1是本实用新型风电叶片的根部结构一实施方式的局部结构示意图，
图2是图1中的根部结构的剖视图，图3是图1中的根部结构的内部的局部结构示意图，如图1至图3所示，本实施方式所述的根部结构，包括纤维增强复合材料制成的本体1、多个螺栓套组件2及轻质材料制成的拼合件。本体1内为内嵌体，内嵌体包括拼接的多个螺栓套组件2和轻质材料制成的拼合件。拼合件包括多个第一拼接体3和多个第二拼接体4。本实用新型实施例中内嵌体是由多个预制部件拼合而成，内嵌体中各部件可规则地紧密贴合，且各部件间也可选择设有一定的卡合定位结构，不仅可避免富树脂堆积或灌注空腔，还能以内嵌体来整体提升叶根结构的结构强度，提升各螺栓套组件2与本体1纤维增强复合材料结合强度的稳定性。且，在本体1纤维增强复合材料成型时，能与纤维增强复合材料强力地结合为一体。
在本实施方式中，多个螺栓套组件2沿叶根周向间隔布置于本体1内，相邻两个螺栓套组件2不接触；同时，多个第一拼接体3和多个螺栓套组件 2一一间隔排列，即相邻两个螺栓套组件2之间具有一第一拼接体3，相邻两个第一拼接体3间具有一螺栓套组件2，多个螺栓套组件2和多个第一拼接体3互相夹紧；多个第二拼接体4一一对应的抵靠在多个螺栓套组件2朝向风电叶片顶部的一端，即任一螺栓套组件2朝向风电叶片顶部的一端均抵靠有一个第二拼接体4。图2中左侧为风电叶片根部，右侧为风电叶片顶部。
在本实施方式中，螺栓套组件2可包括螺栓套21和玻璃纤维层22，螺栓套21包括套体211、第一凸台212和多个第二凸台213，螺栓套21内形成有内螺纹201，且内螺纹201位于螺栓套21朝向风电叶片顶部的一端内。
第一凸台212形成于套体211的侧面上远离第二拼接体4的一端，多个第二凸台213沿远离第一凸台211的方向依次间隔形成于套体211的侧面上，即在套体211上形成多圈凸台，且第一凸台211的外径大于第二凸台213的外径。例如，第一凸台211的外径为65mm，第二凸台213的外径为63mm。
第一凸台212和第二凸台213使得螺栓套21的表面呈波纹状的凹凸设置，使得螺栓套组件能够与内外玻璃纤维层相互嵌入，如此螺栓套组件与内外玻璃纤维层之间能够由化学键结合和机械结合两种方式连接在一起，增加预埋螺栓套组件的拔出载荷，提高承载力。玻璃纤维层22包覆并贴合螺栓套21侧面上除第一凸台212外缘以外的区域，由于第一凸台211的外径大于第二凸台213的外径，因此，第二凸台213包覆玻璃纤维层22后，其外径与第一凸台211的外径相同，使得玻璃纤维层22外表面与第一凸台212 外缘平齐。由于第一凸台211位于距离第二拼接体4的一端，即远离风电叶片顶部的一端，第一凸台211的端面位于所述风电叶片的根部结构最外侧，因此，使玻璃纤维层22包覆并贴合螺栓套21侧面上除第一凸台212外缘以外的区域，使得螺栓套21的一端未被玻璃纤维层22包覆，可使得玻璃纤维层22完全位于本体1内，避免露出，防止玻璃纤维层22露出的部分翘起或损坏而导致玻璃纤维层22被拖出或损坏。并且，由于避免了第一凸台边缘位置的玻璃纤维层22脱落，从而避免了由此导致的螺栓套21的左端部在安装固定的时候密封性不好，造成灌注成型的过程中漏胶的问题。
螺栓套21可做喷砂处理，提高表面粗糙度，使螺栓套21与玻璃纤维层22结合的更加牢靠，有利于防止拔出，从而可通过玻璃纤维层22使螺栓套 21更加稳固。
在本实施方式中，玻璃纤维层22的结构也有多种，但不以此为限，例如：可采用玻璃纤维布覆盖包裹螺栓套21侧面上除第一凸台212外缘以外的区域，填满多个第二凸台213之间的空隙，并使玻璃纤维布2外表面与第一凸台212外缘平齐；还可采用成型工艺利用玻璃纤维材料直接在螺栓套21 上形成玻璃纤维层21；或者还可以采用玻璃纤维材质的粗纱，通过在螺栓套 21上缠绕所述粗纱形成玻璃纤维层21。由于粗纱的成本较低，且操作简单，并有利于与螺栓套紧密贴合，不易存在间隙，因此，玻璃纤维层22可由缠绕的玻璃纤维的粗纱形成。
在本实施方式中，螺栓套21上的第二凸台213有多种形式，例如：如图4和图5所示，图4是图1中螺栓套的第一个示例的结构示意图，图5是图4中的螺栓套的剖视图，第二凸台213可为环形结构，且第二凸台213的径向截面为梯形。
螺栓套21的至少一个第二凸台213为锥形结构，即，第二凸台213的一端的外径大于另一端的外径。锥形结构的外径较小的一端朝向第二拼接体 4，即朝向风电叶片的顶部的方向，形成倒钩形结构，从而可进一步防止螺栓套21被拔出，进一步提高可靠性。
具体如图6和图7所示，图6是图1中螺栓套的第二个示例的结构示意图；图7是图6中螺栓套的剖视图，螺栓套21各个第二凸台213均为上述的锥形结构，而第一凸台212为环形结构，第一凸台212与第二凸台213之间的过渡面为斜面。
如图8和图9所示，图8是图1中螺栓套的第三个示例的结构示意图；图9是图8中螺栓套的剖视图；螺栓套21部分第二凸台213为上述的锥形结构，另一部分第二凸台213与螺栓套21的第一个示例中的第二凸台213 相同。图9中的右端为螺栓套螺纹段(具有内螺纹的201的区段)，该区段为螺栓套与螺栓连接部位，此处受力比较大，锥形结构的第二凸台213使得该区段具有倒钩结构，从而增强连接强度。
另外，上述各实施例中，第一凸台212和第二凸台213与套体211之间形成倒角，从而降低由几何因素造成的应力集中的影响。可选的，将第一凸台212与套体211之间的倒角设计的较长，使得螺栓套21的左端较长，因此，在工作中对螺栓套组件2的左端施加预紧力时，该端部能够承受较大的压力。
在本实施方式中，螺栓套21靠近第二拼接体4一端(右端)为封闭结构，具体可通过使用密封件过盈配合等密封方式进行密封，但不限于此，从而防止灌注的树脂进入螺栓套21内覆盖内螺纹201，避免造成螺栓与螺栓套 21无法配合，有利于保证风电叶片的根部结构与轮毂的正常安装。
本实施例中，采用过盈配合的密封方式可以有效避免预埋螺钉(即在右端安装一螺钉进行密封)导致的漏气进胶、采用焊接密封的方式导致的残余应力的问题。螺栓套21和螺栓套组件2的形状可以有多种，在本实施方式中，螺栓套21为圆形螺栓套，且螺栓套组件2为圆柱形结构。第一拼接体3 的第一凹槽311的表面相应的优选圆弧形面，具体可参照前述的第一拼接体 3各示例，以便匹配。
螺栓套21和螺栓套组件2的形状不以此为限，例如：螺栓套21可为方形螺栓套，螺栓套组件2也为方形结构。
但由于方形螺栓套制造工艺较为复杂，且在内径相同的情况下，方形螺栓套相较于圆形螺栓套的用料更多，使得因而重量更大，且方形螺栓套具有棱角，各处受力情况复杂，难以保证均匀受力，容易局部受损，且容易形成富树脂和空腔。
综上所述，本实用新型实施例的风电叶片的根部结构的预埋螺栓套组件，第一凸台和第二凸台使得螺栓套的表面呈波纹状的凹凸设置，使得螺栓套组件能够与内外玻璃纤维层相互嵌入，如此螺栓套组件与内外玻璃纤维层之间能够由化学键结合和机械结合两种方式连接在一起，增加预埋螺栓套组件的拔出载荷，提高承载力。
并且，玻璃纤维层包覆并贴合螺栓套侧面上除第一凸台外缘以外的区域，使得螺栓套的一端未被玻璃纤维层包覆，可使得玻璃纤维层完全位于本体内，避免露出，防止玻璃纤维层露出的部分翘起或损坏而导致玻璃纤维层被拖出或损坏。并且，由于避免了第一凸台边缘位置的玻璃纤维层脱落，从而避免了由此导致的螺栓套的左端部在安装固定的时候密封性不好，造成灌注成型的过程中漏胶的问题。
应可理解的是，本实用新型不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本实用新型能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本实用新型的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本实用新型延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本实用新型的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本实用新型的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本实用新型。

Claims (9)

1.一种风电叶片的根部结构的预埋螺栓套组件，包括：
螺栓套(21)，包括套体(211)、第一凸台(212)和多个第二凸台，所述第一凸台(212)形成于所述套体(211)的侧面上，且位于所述套体(211)的一端，所述多个第二凸台(213)沿远离所述第一凸台(212)的方向依次形成于所述套体(211)的侧面上，且所述第二凸台(213)的外径小于所述第一凸台(212)的外径；及
玻璃纤维层(22)，包覆并贴合所述螺栓套(21)侧面上除所述第一凸台(212)外缘以外的区域，且所述玻璃纤维层(22)外表面与所述第一凸台(212)外缘平齐。
2.根据权利要求1所述的根部结构的预埋螺栓套组件，其特征在于，所述第一凸台(212)和所述第二凸台(23)与所述套体(211)之间形成有倒角，且所述第一凸台(212)与所述套体(211)之间的倒角的长度大于所述第二凸台(23)与所述套体(211)之间的倒角的长度。
3.根据权利要求2所述的根部结构的预埋螺栓套组件，其特征在于，所述第一凸台(212)为环形，所述第一凸台(212)与所述套体(211)之间的过渡面为斜面。
4.根据权利要求2所述的根部结构的预埋螺栓套组件，其特征在于，所述多个第一凸台(212)均为环形。
5.根据权利要求2所述的根部结构的预埋螺栓套组件，其特征在于，所述螺栓套(21)的至少一个所述第二凸台(23)为锥形结构，至少一个所述第二凸台(23)的一端的外径大于另一端的外径，所述至少一个所述第二凸台(23)的外径较小的一端朝向一第二拼接体(4)设置。
6.根据权利要求5所述的根部结构的预埋螺栓套组件，其特征在于，靠近所述套体(211)的另一端的第二凸台(23)为锥形结构，其他第一凸台(212)为环形。
7.根据权利要求2所述的根部结构的预埋螺栓套组件，其特征在于，所述螺栓套(21)于所述套体(211)的另一端为过盈配合形式的封闭结构。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的根部结构的预埋螺栓套组件，其特征在于，所述螺栓套(21)为圆形螺栓套。
9.根据权利要求1所述的根部结构的预埋螺栓套组件，其特征在于，所述螺栓套(21)的表面经喷砂处理成粗糙表面。
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