[发明专利]用于风力涡轮机叶片的根端接头

说明书

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机叶片的根端接头。

背景技术

风力涡轮机中的根端接头是这样的结构，其将涡轮机叶片的主要 部分连接到涡轮机塔上的轮毂上。目前，具有整体式翼梁的用于风力 涡轮机叶片的根端接头通过将玻璃增强树脂缠绕在凸轴上而制造成一 体件，从而制造出连接到轮毂上的一端为管形和连接到翼梁上的相对 端为矩形的型材。根端接头随后在翼梁层压和固化时整合到翼梁中。 根端接头具有钻入轮毂端部的孔，具有内螺纹的金属短销结合到所述 孔中，从而允许叶片的根端机械紧固到涡轮机轮毂上。

这种制造方法需要形式为恒温箱、芯轴和装卸设备的大量资本设 备，所述拆卸设备可以容纳和搬运大型根端(目前，直径为2米，重 量为2,500kg)。另外，根端必须在用于钻出每个短销孔的大型夹具 中搬运。这些大型部件需要运送到叶片工厂，从而增加了每次运输的 成本。根部本身的整个断面都非常厚以便容纳根部短销以及使金属根 部短销和合成根端的不同弯曲特性的影响最小化。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于将风力涡轮机叶片连接 到轮毂上的子组件，所述子组件包括管状支撑构件和至少两个隔开的 隔板，所述管状支撑构件的一端布置成连接到所述轮毂上，所述隔板 横向于所述管状支撑构件延伸并且布置成由管状构件支撑，其中，每 个隔板具有用于接收风力涡轮机叶片的翼梁构件的开口，使得在使用 中，翼梁构件的一部分通过隔板支撑在管状支撑构件内，使得翼梁从 管状支撑构件伸出。

提供用于根端接头的子组件具有多个优点，其中所述根端接头具 有位于管状构件内的隔板以支撑翼梁。首先，由于翼梁支撑在根端内， 根端接头的翼梁端部的外部轮廓不需要制造成矩形以与翼梁匹配。这 就没有必要制造从位于一端的圆形过渡到位于相对端部的正方形的复 杂形状，并且降低了相关的加工成本。同样，通过支撑位于子组件内 部的翼梁和隔板，由于翼梁为层状结构，从而没有必要将根部整合到 翼梁中。与简单形状相结合，这允许根部件在更为标准和经济的工艺 中容易地制造而成，从而能够降低成本，提高处理能力，使制造工艺 可重复进行。还可以实现根端接头和翼梁之间更简单的固定，允许在 靠近例如风力农场的位置成本有效地装配最终的叶片。

管状支撑构件可以制造为一体件。然而，优选的是，它由两个或 多个具有部分管状形状的外壳组成，所述外壳安装在一起以形成管状 支撑构件。隔板可以与管状构件整体形成，或者可以在形成管状构件 时固定在适当位置。在管状构件由多个外壳构成的情况下，每个隔板 可以由位于各个外壳中的多个散部件构成。

优选地，管状支撑构件由纤维增强的塑料制成。这可以提高对层 压取向和结构的控制。特别地，在高轴向载荷区域中，具有较高比例 的单向材料，在高剪切载荷区域中，具有更多的多轴向材料。这可以 使材料的性质和比例最优化，从而显著减少材料的使用和成本。

根端接头可以应用于各种翼梁结构。一种方式是将第一翼梁隔板 附接到翼梁上。翼梁隔板连接到管状支撑构件中的其中一个隔板上， 第二翼梁隔板连接到翼梁和管状支撑构件中的另一个隔板上以完成组 件装配。然而，优选地，翼梁包括多个剪切腹板。这种翼梁可以是已 知的箱形翼梁，其中一个或多个附加的剪切腹板在根端附接到所述箱 形翼梁中。可选地，翼梁可以包括多个并排布置的梁，每个梁具有纵 向腹板，所述纵向腹板具有位于两个边缘处的凸缘。

在这种情况下，本发明扩展到包括根据本发明第一方面的子组件 的根端接头与具有多个剪切腹板的翼梁单元的组合，所述翼梁单元主 要通过所述剪切腹板连接到所述隔板上。

特别有效的方法是主要通过剪切腹板完成连接，从而减少接头所 需的材料。

为了通过剪切腹板对连接提供附加支撑，优选地设置轴承座 (bearing block)以加强相邻的剪切腹板并且在相邻的剪切腹板之间 传递载荷。为了完成接头，至少一个销优选地插入每个隔板和相联的 轴承座中。

附图说明

现在将参考下列附图对本发明的实例进行描述，其中：

图1是部分完成的风力涡轮机叶片的示意性立体图；

图2是图1所示叶片的翼梁、框架和根部子组件的示意性立体图；

图3是沿图1中的直线A-A截取的示意性剖视图；

图4是图1所示蒙皮板和框架构件在装配之前的示意性立体图；