[实用新型]组合式叶根结构装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机的叶片，尤其是一种风力发电机的叶片与轮毂连接的结构装置。

背景技术

风力机叶片是风力发电机组最关键的部件之一，叶片通过叶根连接到轮毂上。由于叶片要承受较大、多变的风力载荷，而且重力变化、惯性力变化相当复杂，所以，叶片、叶根的疲劳特性十分重要。为了减轻叶片的重力，绝大多数叶片采用玻璃纤维增强塑料、炭纤维增强塑料等复合材料。叶片采用复合材料制造后，给叶片与轮毂的连接带来了困难。为了解决叶片与轮毂的连接问题，常采用两种叶根结构。

第一种是丹麦LM公司的螺纹件预埋式叶根，在叶片成型过程中，直接将经过特殊表面处理的螺纹件预埋在壳体中，避免了对叶片材料结构层的加工损伤，其缺点是每个螺纹件的定位必须准确。第二种是荷兰CTC公司的钻孔组装式叶根，叶片成型后，用专用钻床和工装在叶根部位钻孔后，再将螺纹装入。这种方式会在叶片根部的复合材料结构层上加工出几十个孔，破坏了材料结构的整体性，大大降低了叶片根部的结构强度，而且螺纹的垂直度不易保证，容易给现场组装带来困难。

上述两种叶根结构还有一个共同的缺点。由于叶根连接螺纹、或者连接孔位于叶根圆周上，叶根直接安装在桨叶轴承内圈上，因此，必须根据桨叶轴承强度和叶根强度最小者，确定叶根的连接尺寸。对于不同的风力发电机来说，风轮额定转速不同时，桨叶尺寸存在较大差异，桨叶轴承的载荷决定了轴承的结构和尺寸大小。当轴承尺寸与叶根尺寸不匹配时，必须增大叶根尺寸、或者轴承尺寸，才能保证叶根与轴承的正常连接。无论增加叶根尺寸还是轴承尺寸，都会带来风机重量和成本的增加。

发明内容

本实用新型是要提供一种组合式叶根结构装置，该叶根允许桨叶轴承和叶根各自根据设计要求确定结构尺寸，然后通过法兰过渡连接方式，协调轴承尺寸与叶根尺寸的变化和不同，也可以克服现有丹麦LM公司的螺纹件预埋式叶根和荷兰CTC公司的钻孔组装式叶根存在的缺陷，降低成本。

本实用新型的技术方案是：一种组合式叶根结构装置，包括法兰，其特点是：法兰外圆边或内圆边的平面上沿圆周布设有多个阶梯圆柱，阶梯圆柱上开有至少一个与叶根连接的阶梯槽。

阶梯圆柱的数量根据不同风机功率的大小确认，并在法兰圆周上均匀布置；阶梯圆柱与法兰冲压成型或者压铸成型成一体；法兰上沿圆周均匀分布多个用于法兰与桨叶轴承内圈连接的螺栓孔；法兰连接方式和法兰连接尺寸根据桨叶轴承和叶根结构尺寸确定；法兰与桨叶浇铸或注胶成一体。

本实用新型的有益效果是：本发明采用预埋组合式法兰叶根连接方式后，避免了桨叶轴承或叶根尺寸的增加，避免了在叶根上加工圆孔，提高了叶根与桨叶轴承的连接精度，降低了桨叶成本。

附图说明

图1是外法兰叶根剖视图；

图2是外法兰结构立体示意图；

图3是内法兰叶根剖视图；

图4内法兰结构立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1至图4所示，本实用新型的组合式叶根结构装置，包括法兰3，阶梯圆柱1。法兰3外圆边或内圆边的平面上沿圆周布设有若干个阶梯圆柱1，阶梯圆柱1上开有至少一个与叶根2连接的阶梯槽。

如图1，图2所示，为外法兰预埋式组合法兰叶根的结构形式，用于桨叶结构尺寸小、轴承结构尺寸大的场合。

如图3，图4所示，为内法兰预埋式组合法兰叶根的结构形式，用于桨叶结构尺寸大、轴承结构尺寸小的场合。

如图1，图3所示，无论外法兰还是内法兰预埋式组合法兰叶根，根据不同风机功率的大小，几十个(例如1.25WM风机使用44个)阶梯圆柱1在圆周上均匀布置，如图2、图4所示，并与叶根2上对应的阶梯孔配合。阶梯圆柱1与法兰3固定连接，可以采用一次冲压成型、或者压铸成型制造方式，以保证阶梯圆柱1与法兰3的连接强度。对于大功率风力发电机组，阶梯圆柱1可以采用多阶梯结构，以提高法兰与桨叶的连接强度。法兰3上沿圆周均匀分布10个以上、用于法兰与桨叶轴承内圈连接使用的螺栓孔4。

本实用新型的组合式叶根结构装置的制造过程为：(1)冲压成型、或压铸成型，包括法兰内外圆柱面和沿圆周均匀分布的几十个阶梯圆柱；(2)经过机械加工完成法兰3的两个端面和外圆面；(3)加工螺栓孔4；(4)将法兰4放入模具，与桨叶一起注胶成型。上述制造过程对法兰毛坯精度要求降低，即使阶梯圆柱1的尺寸、形状和位置存在较大的误差，对叶根最终的精度也不会产生影响。

以1.25WM风力发电机组为例，采用本发明的预埋组合式法兰叶根连接方式后，如果法兰采用铝合金材料制造，连同阶梯圆柱1的总重量约为200kg，但避免了桨叶轴承或叶根尺寸的增加，避免了在叶根上加工圆孔，提高了叶根与桨叶轴承的连接精度，桨叶成本不会增加，反而还会降低。