一种高连接强度的复材分段式风电叶片
阅读说明：本技术 一种高连接强度的复材分段式风电叶片 (Composite sectional type wind power blade with high connection strength ) 是由 谈昆伦 季小强 杜秋萍 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及风电设备技术领域,尤其涉及一种高连接强度的复材分段式风电叶片；包括叶根分段和叶尖分段,拼接后形成叶片体；叶根分段内设置有第一腹板；叶尖分段内设置有第二腹板；加强板,设置在第一腹板和第二腹板的两侧；每个加强板的两端分别与第一腹板和第二腹板贴合；连接板,设置在第一腹板和第二腹板两侧的顶端和底端；每个连接板均为“L”型,每个连接板一端的两个侧板分别与第一腹板和叶片体贴合,另一端的两个侧板分别与第二腹板和叶片体贴合；第一紧固件,用于连接加强板、连接板、第一腹板和第二腹板；第二紧固件,用于固定连接板和叶片体。本发明提供了一种高连接强度的复材分段式风电叶片,提高复材叶片分段间的连接强度。(The invention relates to the technical field of wind power equipment, in particular to a composite sectional type wind power blade with high connection strength; the blade comprises a blade root section and a blade tip section which are spliced to form a blade body; a first web plate is arranged in the blade root segment; a second web plate is arranged in the blade tip section; the reinforcing plates are arranged on two sides of the first web plate and the second web plate; two ends of each reinforcing plate are respectively attached to the first web plate and the second web plate; the connecting plates are arranged at the top ends and the bottom ends of the two sides of the first web plate and the second web plate; each connecting plate is L-shaped, two side plates at one end of each connecting plate are respectively attached to the first web plate and the blade body, and two side plates at the other end of each connecting plate are respectively attached to the second web plate and the blade body; the first fastener is used for connecting the reinforcing plate, the connecting plate, the first web plate and the second web plate; and the second fastener is used for fixing the connecting plate and the blade body. The invention provides a composite sectional type wind power blade with high connection strength, which improves the connection strength between composite blade sections.)
技术领域
本发明涉及风电设备技术领域，尤其涉及一种高连接强度的复材分段式风电叶片。
背景技术
风是一种没有公害的能源。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，非常适合因地制宜地利用风力发电。风电是可再生能源发展的重要领域，我国风能资源丰富，加快风电项目的建设，对于我国的调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义。
传统的风力发电机中，为了充分利用风能资源，其叶片长度设置的较长，为了方便运输，叶片会做成分段式，对每段进行单独的运输，再在安装地点进行拼接。使用传统的金属制造叶片会导致叶片的重量过重，在使用过程中耗能较大且容易损坏，因此使用强度高但重量更轻的复材材料代替传统的金属材料，比如玻纤、碳纤或者是碳玻混合等复合材料。但由于复材材料和金属材料之间的特性差距较大，沿用传统的拼接结构会导致叶片分段之间的连接强度较差，使用过程中容易产生安全隐患。
鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，设计一种高连接强度的复材分段式风电叶片，提高复材叶片分段之间的连接强度。
公开于该
背景技术
部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种高连接强度的复材分段式风电叶片，解决复材分段式风电叶片的分段之间的连接强度较差的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
包括：叶根分段和叶尖分段，拼接后形成叶片体；
所述叶根分段内设置有竖直的第一腹板；
所述叶尖分段内设置有竖直的第二腹板，叶片体形成后，所述第二腹板端面与所述第一腹板端面抵接；
加强板，设置在所述第一腹板和所述第二腹板的两侧；每个所述加强板的一端与所述第一腹板侧壁贴合，另一端与所述第二腹板侧壁贴合；
连接板，设置在所述第一腹板和所述第二腹板两侧的顶端和底端；每个所述连接板均为“L”型，每个所述连接板一端的两个侧板分别与所述第一腹板和所述叶片体内壁贴合，另一端的两个侧板分别与所述第二腹板和所述叶片体内壁贴合；
第一紧固件，用于将所述加强板、所述连接板、所述第一腹板和所述第二腹板连接成一体；
第二紧固件，用于将所述连接板和所述叶片体连接成一体。
进一步地，所述连接板的中段设置有呈三角形的加强筋板。
进一步地，所述叶根分段内设置第一预埋梁，所述第一腹板设置在所述第一预埋梁处；所述叶尖分段内设置第二预埋梁，所述第二腹板设置在所述第二预埋梁处。
进一步地，所述第一腹板设置有若干个，且相互间隔设置，若干个所述第一腹板中的一个设置在所述第一预埋梁处；所述第二腹板设置有若干个，且对应所述第一腹板的数量和位置进行设置，若干个所述第二腹板中的一个设置在所述第二预埋梁处。
进一步地，所述叶根分段设置有若干个第一加厚块，其他的每个所述第一腹板均设置在对应的一个所述第一加厚块处；所述叶尖分段设置有若干个第二加厚块，其他的每个所述第二腹板均设置在对应的一个所述第二加厚块处。
进一步地，所述第二紧固件设置在所述第一预埋梁、所述第二预埋梁、所述第一加厚块和所述第二加厚块处。
进一步地，所述第一腹板的顶部和/或底部设置有第一延伸板，所述第一延伸板伸入所述连接板和所述叶片体的贴合处，且通过所述第二紧固件与所述连接板和所述叶片体连接成一体。
进一步地，所述第二腹板的顶部和/或底部设置有第二延伸板，所述第二延伸板伸入所述连接板和所述叶片体的贴合处，且通过所述第二紧固件与所述连接板和所述叶片体连接成一体。
进一步地，所述叶根分段、所述叶尖分段、所述第一腹板、所述第二腹板、所述加强板、和所述连接板上均设置有金属预埋孔或金属螺套，用于穿插所述第一紧固件和所述第二紧固件。
进一步地，所述第一腹板一端的端面在所述叶根分段内侧，且和所述叶根分段的端面形成间隔；所述第二腹板一端的端面延伸至所述叶尖分段外侧；叶片体形成后，所述第二腹板的延伸端伸入所述叶根分段内。
通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：
设计的一种高连接强度的复材分段式风电叶片，通过设置与第一腹板和第二腹板均连接的加强板和连接板，实现叶根分段和叶尖分段能够便捷地装配，同时可以通过第一腹板和第二腹板进行传力，而并非传统结构中通过法兰的连接进行传力，能有效提升叶根分段和叶尖分段之间的连接强度。加强板可以对第一腹板和第二腹板的连接处进行结构补强，当风电叶片受到垂直于第一腹板和第二腹板的力后产生错位趋势时，加强板可以对第一腹板和第二腹板的整个竖直方向进行抑制，提升风电叶片的抗剪切力的能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中高连接强度的复材分段式风电叶片的俯视图；
图2为本发明实施例中高连接强度的复材分段式风电叶片的结构爆炸图；
图3为本发明实施例中第一实施例的叶根分段的结构示意图；
图4为本发明实施例中第一实施例的叶尖分段的结构示意图；
图5为本发明实施例中高连接强度的复材分段式风电叶片的侧视图；
图6为本发明实施例中图5的第一实施例时的A处剖视图；
图7为本发明实施例中图5的第一实施例时的B处剖视图；
图8为本发明实施例中图7的C处放大图；
图9为本发明实施例中图7的D处放大图；
图10为本发明实施例中第二实施例的叶根分段的结构示意图；
图11为本发明实施例中第二实施例的叶尖分段的结构示意图；
图12为本发明实施例中图5的第二实施例时的A处剖视图；
图13为本发明实施例中图5的第二实施例时的B处剖视图；
图14为本发明实施例中图13的E处放大图；
图15为本发明实施例中图13的F处放大图；
附图标记：叶根分段1、第一腹板11、第一预埋梁12、第一加厚块13、第一延伸板14、叶尖分段2、第二腹板21、第二预埋梁22、第二加厚块23、第二延伸板24、加强板3、连接板4、加强筋板41、第一紧固件5、第二紧固件6。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
一种高连接强度的复材分段式风电叶片，如图1~9所示，包括：叶根分段1和叶尖分段2，拼接后形成叶片体；叶根分段1内设置有竖直的第一腹板11；叶尖分段2内设置有竖直的第二腹板21，叶片体形成后，第二腹板21端面与第一腹板11端面抵接；加强板3，设置在第一腹板11和第二腹板21的两侧；每个加强板3的一端与第一腹板11侧壁贴合，另一端与第二腹板21侧壁贴合；连接板4，设置在第一腹板11和第二腹板21两侧的顶端和底端；每个连接板4均为“L”型，每个连接板4一端的两个侧板分别与第一腹板11和叶片体内壁贴合，另一端的两个侧板分别与第二腹板21和叶片体内壁贴合；第一紧固件5，用于将加强板3、连接板4、第一腹板11和第二腹板21连接成一体；第二紧固件6，用于将连接板4和叶片体连接成一体。
叶根分段1内设置第一预埋梁12，第一腹板11设置在第一预埋梁12处；叶尖分段2内设置第二预埋梁22，第二腹板21设置在第二预埋梁22处。
本实施例中，分别在叶根分段1和叶尖分段2内设置第一腹板11和第二腹板21，再将加强板3和连接板4同时贴合在第一腹板11和第二腹板21上的方式进行连接，实现叶根分段1和叶尖分段2能够便捷地装配；传统结构中通过法兰的连接进行传力，而复材叶片体的外侧为复材蒙皮，若沿用传统金属叶片的连接结构容易导致蒙皮撕裂，严重影响风电叶片的安全性，而本结构先通过将第一腹板11和第二腹板21连接成一体，并且将第一腹板11和第二腹板21设置在第一预埋梁12和第二预埋梁22处，并将第二紧固件6设置在第一预埋梁12和第二预埋梁22处，使叶根分段1和叶尖分段2之间通过第一腹板11和第二腹板21、第一预埋梁12和第二预埋梁22进行传力，而蒙皮之间不参与传力，能有效提升叶根分段1和叶尖分段2之间的连接强度。
加强板3可以对第一腹板11和第二腹板21的连接处进行结构补强，如图7所示，当风电叶片受到垂直于第一腹板11和第二腹板21的力F1后，会产生错位趋势，除了连接板4能够依靠“L”型的结构防止错位，加强板3也可以对第一腹板11和第二腹板21的整个竖直方向进行抑制，且抑制时加强板3能对第一腹板11和第二腹板21平均施加作用力，从而提升风电叶片的抗剪切力的能力。
为了进一步地提升连接板4自身的结构强度，连接板4的中段设置有呈三角形的加强筋板41。
为了提高叶根分段1和叶尖分段2自身的抗弯能力，第一腹板11会相互间隔设置有若干个，第二腹板21也会设置有若干个，且对应第一腹板11的数量和位置进行设置；此时，若干个第一腹板11中的一个设置在第一预埋梁12处，若干个第二腹板21中的一个设置在第二预埋梁22处，而其他的第一腹板11和第二腹板21会与蒙皮直接连接，为了增加蒙皮连接处的强度，需要将叶根分段1设置若干个第一加厚块13，其他的每个第一腹板11均设置在对应的一个第一加厚块13处；将叶尖分段2设置若干个第二加厚块23，其他的每个第二腹板21均设置在对应的一个第二加厚块23处，将第二紧固件6设置在第一加厚块13和第二加厚块23处。
第一腹板11的顶部和/或底部设置有第一延伸板14，第一延伸板14伸入连接板4和叶片体的贴合处，且通过第二紧固件6与连接板4和叶片体连接成一体；第二腹板21的顶部和/或底部设置有第二延伸板24，第二延伸板24伸入连接板4和叶片体的贴合处，且通过第二紧固件6与连接板4和叶片体连接成一体。此结构能进一步地提升叶根分段1和叶尖分段2之间的连接可靠性。
由于复材材料的特殊性，在成型后进行钻孔操作容易对其强度造成一定的损坏，因此在叶根分段1、叶尖分段2、第一腹板11、第二腹板21、加强板3和连接板4上均设置有金属预埋孔或金属螺套，用于穿插第一紧固件5和第二紧固件6的孔与各个零件可以同时成型，保证零件的结构强度。第一预埋梁12和第二预埋梁22处优选预埋金属螺套，其重量轻，且连接效果更好。
实施例2：
一种高连接强度的复材分段式风电叶片，如图5和图10~15所示，与实施例1不同的是，第一腹板11一端的端面在叶根分段1内侧，且和叶根分段1的端面形成间隔；第二腹板21一端的端面延伸至叶尖分段2外侧；叶片体形成后，第二腹板21的延伸端伸入叶根分段1内。
本实施例中，由于第二腹板21的延伸端伸入了叶根分段1内，在叶片受到如图12所示的竖直方向力F2产生折弯趋势时，除了连接板4能够依靠“L”型的结构防止折弯，第二腹板21也会抵住叶根分段1的内侧上端，与连接板4共同作用从而消除折弯趋势，进一步地提升风电叶片连接处的抗弯能力。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。