CN103321841B - 一种风力发电机的叶片及风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机的叶片，包括至少两段叶片段，所述叶片段内部具有至少一个主梁腹板，所述主梁腹板的对接端具有凸凹形的边界线，相对接的所述主梁腹板的边界线相配合并固定连接。叶片分段后便于运输，运输后安装前进行组装。组装叶片时，对接端凸凹形的边界线相配合固定连接，可以在边界线的结合面上涂胶，也可以设置插销。所述主梁腹板对接时相配合的凸凹形的边界线增加了叶片段对接结合面的面积，确保了连接的可靠性。与现有技术相比，施工人员的操作也十分简单，叶片段的连接方式简单方便可靠。本发明还公开了一种风力发电机，包括上述叶片，该风力发电机的叶片为分段结构，各叶片段之间的连接方式简单且易操作。

Description

一种风力发电机的叶片及风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种风力发电机的叶片。此外，本发明还涉及一种包括上述叶片的风力发电机。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风力发电是一种取之不尽用之不竭的清洁无污染能源，是当前世界经济开发规模最大的新能源。

风力发电是把风的动能转变成机械能，再把机械能转化为电能。其原理是利用风带动风轮叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电机的风轮包括至少两只叶片，当风吹向所述叶片时，气动力驱动所述风轮转动。

能源的短缺和生态环境的恶化促进了风力发电的发展，为了捕获更多的能量和提高风能的利用率，风力发电机的容量在不断的加大，叶片的长度也随之增加，目前商业化的叶片长度已达到一定长度，随着研发试验的继续，叶片的长度还将进一步的增加。由于铁路和公路等部门对运载货物的长度和高度有一定的范围限制，叶片的长度已经超出了此范围，由此衍生了叶片的运输问题。

针对上述问题，一种解决办法是将叶片分段，分成符合运输要求的尺寸，分段运输，使用前将其组装。目前叶片的分段方式有很多种，一种典型的叶片分段方式是在分段的叶片端部设置法兰，通过螺栓连接组装分段叶片。

叶片连接时，分段的叶片对接后会成为一个封闭的结构，螺栓连接需要在叶片的内部进行，也就是说，施工人员必须钻到叶片内部进行操作，具有较大的施工难度。

因此，如何简化分段叶片之间的连接方式，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机的叶片，该叶片为分段结构，各叶片段之间的连接方式简单且易操作。本发明的另一目的是提供一种包括上述叶片的风力发电机。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种风力发电机的叶片，包括至少两个叶片段，所述叶片段内部具有至少一个主梁腹板，各所述叶片段中的主梁腹板位于相同位置，所述主梁腹板的对接端具有凸凹形的边界线，相对接的所述主梁腹板的边界线相配合并固定连接。

优选地，所述主梁腹板的边界线呈规则的凸凹形，所述叶片段的蒙皮的端部长于或等于所述主梁腹板的凸端的端部，所述叶片段对接端的蒙皮的结合面涂胶。

优选地，所述叶片段对接端的蒙皮具有搭接过渡段。

优选地，在所述叶片段对接端的所述蒙皮上，沿对接边界设置铆钉。

优选地，所述铆钉为拉铆钉。

优选地，所述主梁腹板边界线的结合面涂胶。

优选地，所述主梁腹板的凹端或凸端具有锁紧件，对接时所述锁紧件锁紧与其相对接的所述主梁腹板的凸端或凹端。

优选地，所述锁紧件为一对相对的弹簧片，两个所述弹簧片的根部固定在所述主梁腹板的凹端或凸端的两侧，两个所述弹簧片未变形时其头部之间的距离小于所述主梁腹板的厚度。

优选地，所述弹簧片具有导向头部，两个所述弹簧片的导向头部形成向所述弹簧片的根部渐缩的开口。

本发明还提供了一种风力发电机，包括叶片和安装所述叶片的机舱，所述叶片为上述任一项所述的叶片。

本发明提供的风力发电机的叶片，包括至少两段叶片段，所述叶片段内部具有至少一个主梁腹板，所述主梁腹板的对接端具有凸凹形的边界线，相对接的所述主梁腹板的边界线相配合并固定连接。

叶片分段后便于运输，运输后安装前进行组装。组装叶片时，对接端凸凹形的边界线相配合固定连接，可以在边界线的结合面上涂胶，也可以设置插销。所述主梁腹板对接时相配合的凸凹形的边界线增加了叶片段对接结合面的面积，确保了连接的可靠性。与现有技术相比，施工人员的操作也十分简单，叶片段的连接方式简单方便可靠。

一种方式中，所述主梁腹板的边界线呈规则的凸凹形，所述叶片段的蒙皮的端部长于或等于所述主梁腹板的凸端的端部，所述叶片段对接端的蒙皮的结合面涂胶。

主梁腹板的边界为规则的凸凹形，既便于加工又便于安装。主梁腹板对接后，叶片段对接端的蒙皮相互搭接，在蒙皮搭接的结合面上涂胶。相对于现有技术设置的法兰端面，蒙皮搭接过渡比较平缓，叶片端部增加的质量很少，叶片轴线方向上的质量分布比较连续。

进一步的方式中，在所述叶片段对接端的所述蒙皮上，沿对接边界设置铆钉。铆钉可以提高叶片段之间连接的牢固程度。

一种优选的方式中，所述主梁腹板的凹端或凸端具有锁紧件，对接时所述锁紧件锁紧与其相对接的所述主梁腹板的凸端或凹端。

锁紧件一方面可以使对接的位置准确，另一方面锁紧与其对接的部件，使得两个叶片段的对接更加可靠。

本发明还提供了一种风力发电机，包括上述叶片，该风力发电机的叶片为分段结构，各叶片段之间的连接方式简单且易操作。

附图说明

图1为本发明所提供的叶片的叶片段的连接示意图；

图2为图1所示的叶片的截面示意图；

图3为图2的A-A向剖视示意图；

图4为图3中B部位的局部放大示意图；

图5为图3所示的相连接的叶片段之一；

图6为图3所示的相连接的叶片段之二；

图7为图3所示的相连接的叶片段蒙皮的铆接结构示意图；

图8为图3所示的相连接的叶片段的锁紧件一种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种风力发电机的叶片，该叶片为分段结构，各叶片段之间的连接方式简单且易操作。本发明的另一核心是提供一种包括上述叶片的风力发电机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本发明所提供的叶片的叶片段的连接示意图，图2为图1所示的叶片的截面示意图，图3为图2的A-A向剖视示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供了一种风力发电机的叶片，包括至少两个叶片段1，所述叶片段1内部具有至少一个主梁腹板11，各所述叶片段1中的主梁腹板11位于相同位置，所述主梁腹板11的对接端具有凸凹形的边界线，相对接的所述主梁腹板11的边界线相配合并固定连接。

叶片分段后便于运输，运输后安装前进行组装。组装叶片时，对接端凸凹形的边界线相配合固定连接，可以在边界线的结合面上涂胶，也可以设置插销。所述主梁腹板11对接时相配合的凸凹形的边界线增加了叶片段对接结合面的面积，确保了连接的可靠性。与现有技术相比，施工人员的操作也十分简单，叶片段1的连接方式简单方便可靠。

另一种具体的实施方式中，所述主梁腹板11的边界线呈规则的凸凹形，所述叶片段1的蒙皮12的端部长于或等于所述主梁腹板11的凸端112的端部，所述叶片段1对接端的蒙皮12的结合面涂胶。

主梁腹板11的边界为规则的凸凹形，既便于加工又便于安装。主梁腹板11对接后，叶片段1对接端的蒙皮12相互搭接，在蒙皮12搭接的结合面上涂胶，相对于现有技术设置的法兰端面，蒙皮12搭接比较平缓，叶片端部增加的质量很少，叶片轴线方向上的质量分布比较连续。此结构的叶片受力时，胶结可以使各叶片段1的蒙皮12融为一体，并使蒙皮12具有较好的传力效果。

请参考图4至图6，图4为图3中B部位的局部放大示意图，图5为图3所示的相连接的叶片段之一，图6为图3所示的相连接的叶片段之二。

进一步的实施方式中，所述叶片段1对接端的蒙皮12具有搭接过渡段121。

叶片段1对接端相搭接的蒙皮12具有搭接过渡段121，能够使各叶片段1对接端的蒙皮12更好的融为一体。可以使搭接过渡段121的厚度薄于蒙皮12的厚度，两个所述搭接过渡段121胶结后的厚度厚于或等于所述蒙皮12的厚度，当搭接过渡段121的厚度厚于所述蒙皮12的厚度时，搭接处的蒙皮12表面为光滑的，其多余的厚度位于蒙皮12内部，此结构的能够保证叶片整体的气动外形，可以使连接后叶片的蒙皮12具有很好的传力效果。

一种优选的实施方式中，在所述叶片段1对接端的所述蒙皮12上，沿对接边界设置铆钉13。

为了提高两个所述叶片段1连接的牢固程度，在叶片段1的主梁腹板11对接和蒙皮12搭接后，沿叶片的周向，也就是对接边界设置铆钉13。可以根据叶片对接边界的宽度，至少设置一排铆钉13。

请参考图7，图7为图3所示的相连接的叶片段蒙皮的铆接结构示意图。

进一步优选的实施方式中，所述铆钉13为拉铆钉131。

拉铆钉131是可以用拉铆钉专用设备将两个结合件夹紧后，将套入的环状套环的金属挤压并充满到带有多条环状沟槽的栓柱的凹槽内，使套环与栓柱严密结合的一种紧固方式。因此，每根拉铆钉紧固件在组装完成后具有相同的紧固力及永不松动等特性。

拉铆钉131非常适合封闭式结构，现场施工比较容易。可以根据不同的蒙皮12位置选择不同直径的拉铆钉131，承受弯矩较大的位置要先用直径较大的拉铆钉131。

铆接时，可以选择预埋铆接孔衬套的方式，也可以选择现场打孔并填塞衬套的方式。铆接孔衬套被填塞并用胶粘到叶片段1的凹端111和凸端112上的孔内，拉铆钉131在拉力的作用下将两部分压实，实现两段叶片段1的牢固连接。抽芯后留下变形的铆钉。拉铆钉131的直径大小、数量和布置形式可以根据详细的结构力学设计确定。

叶片段1铆接完成后，对接处会留有缝隙，铆钉13处会有小孔和浅坑出现，为了防水，必须保证对接和铆接处无任何空隙；为了防雷，必须保证没有任何金属部分外漏，所以要用泡沫材料或者腻子填充后补胶，孔隙较小的直接填胶，固定粘牢，而后打磨修形，最后补漆。

一种具体的实施方式中，所述主梁腹板11边界线的结合面涂胶。

主梁腹板11边界配合固定连接的方式可以通过胶接实现，胶接的主梁腹板11传力效果好，此连接方式的操作简单。当然，其他能够固定连接主梁腹板11的方式也是可以的。

在另一种具体的实施方式中，所述主梁腹板11的凹端111或凸端112具有锁紧件14，对接时所述锁紧件14锁紧与其相对接的所述主梁腹板11的凸端112或凹端111。

锁紧件14一方面可以使对接的位置准确，另一方面锁紧与其对接的部件，使得两个叶片段1的对接更加可靠。

锁紧件14可以位于凹端111，也可以位于凸端112，也可以同时位于凹端111和凸端112并且能够相互配合锁紧。

请参考图8，图8为图3所示的相连接的叶片段的锁紧件一种实施方式的结构示意图。

进一步的实施方式中，所述锁紧件14为一对相对的弹簧片141，两个所述弹簧片141的根部固定在所述主梁腹板11的凹端111或凸端112的两侧，两个所述弹簧片141未变形时其头部之间的距离小于所述主梁腹板11的厚度。

一个叶片段1的主梁腹板11的凸端112靠近另一个叶片段1主梁腹板11的凹端111时，为安装所述弹簧片141的一端插入所述弹簧片141的头部内，弹簧片141变形被撑开，夹持抓紧此端，所述弹簧片141能够进一步保证插接的可靠并且位置精准。

具体的，所述弹簧片141具有导向头部，两个所述弹簧片141的导向头部形成向所述弹簧片141的根部渐缩的开口。

两个主梁腹板11靠近时，所述导向头部形成的渐缩的开口不会阻碍两个主梁腹板11的靠近，并为其导向，方便一个主梁腹板11的端部插入另一个主梁腹板11的弹簧片141内。

除了上述叶片，本发明还提供一种包括上述叶片的风力发电机，该风力发电机其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的风力发电机及其叶片进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种风力发电机的叶片，包括至少两个叶片段(1)，所述叶片段(1)内部具有至少一个主梁腹板(11)，各所述叶片段(1)中的主梁腹板(11)位于相同位置，其特征在于，所述主梁腹板(11)的对接端具有凸凹形的边界线，相对接的所述主梁腹板(11)的边界线相配合并固定连接；

所述主梁腹板(11)的边界线呈规则的凸凹形，所述叶片段(1)的蒙皮(12)的端部长于或等于所述主梁腹板(11)的凸端(112)的端部，所述叶片段(1)对接端的蒙皮(12)的结合面涂胶。

2.如权利要求1所述的风力发电机的叶片，其特征在于，所述叶片段(1)对接端的蒙皮(12)具有搭接过渡段(121)。

3.如权利要求2所述的风力发电机的叶片，其特征在于，在所述叶片段(1)对接端的所述蒙皮(12)上，沿对接边界设置铆钉(13)。

4.如权利要求3所述的风力发电机的叶片，其特征在于，所述铆钉(13)为拉铆钉(131)。

5.如权利要求1至4任一项所述的风力发电机的叶片，其特征在于，所述主梁腹板(11)边界线的结合面涂胶。

6.如权利要求1至4任一项所述的风力发电机的叶片，其特征在于，所述主梁腹板(11)的凹端(111)或凸端(112)具有锁紧件(14)，对接时所述锁紧件(14)锁紧与其相对接的所述主梁腹板(11)的凸端(112)或凹端(111)。

7.如权利要求6所述的风力发电机的叶片，其特征在于，所述锁紧件(14)为一对相对的弹簧片(141)，两个所述弹簧片(141)的根部固定在所述主梁腹板(11)的凹端(111)或凸端(112)的两侧，两个所述弹簧片(141)未变形时其头部之间的距离小于所述主梁腹板(11)的厚度。

8.如权利要求7所述的风力发电机的叶片，其特征在于，所述弹簧片(141)具有导向头部，两个所述弹簧片(141)的导向头部形成向所述弹簧片(141)的根部渐缩的开口。

9.一种风力发电机，包括叶片和安装所述叶片的机舱，其特征在于，所述叶片为权利要求1至8任一项所述的叶片。