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1、10申请公布号CN104214055A43申请公布日20141217CN104214055A21申请号201410505224822申请日20140926F03D11/0020060171申请人国电联合动力技术有限公司地址100000北京市海淀区西四环中路16号院1号楼8层申请人国家电网公司国网新源张家口风光储示范电站有限公司72发明人张健志韩新月周胜兵74专利代理机构北京方韬法业专利代理事务所11303代理人刘晶婷54发明名称一种组合式风轮叶片及含有该叶片的风力发电机组57摘要本发明公开了一种组合式风轮叶片及含有该叶片的风力发电机组，所述叶片的相邻组合段的对接端面分别连接内、外法兰盘；内、外。
2、法兰盘插合，且插合部分的侧壁交汇形成多个矩形槽；每个矩形槽由外法兰盘上的前缘开口、后缘开口分为上、下两段；风轮叶片还包括多组楔形条带，每组楔形条带中的左右两只楔形条带分别反向从同一段矩形槽两端的开口插入矩形槽内，与矩形槽形成过盈配合；在前缘开口、后缘开口部位还固定有定位堵头。本发明结构简单，连接强度高、可靠性好，安装简便快捷，连接后抗扭性能好、气动外形好，能够降低大型风轮叶片的制造和运输难度，降低生产和运输成本，提高生产和运输效率，并实现现场的快速组装。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图3页10申请公布号C。
3、N104214055ACN104214055A1/1页21一种组合式风轮叶片，所述叶片为两段以上的组合形式，其特征在于，所述相邻组合段的对接端面中的一个端面连接外法兰盘，另一端面连接内法兰盘；所述外法兰盘与内法兰盘插合，且插合部分的内法兰盘外侧壁与外法兰盘内侧壁交汇，所述内法兰盘外侧壁上及外法兰盘内侧壁上分别设置有沿叶片宽度方向的至少两个凹槽，所述内、外法兰盘上的凹槽之间相互对合，形成多个截面为矩形的矩形槽；所述外法兰盘的前缘和后缘处分别设有前缘开口和后缘开口，所述每个矩形槽由前缘开口、后缘开口分为上、下两段；所述风轮叶片还包括多组楔形条带，所述每个矩形槽的上、下两段分别插入一组楔形条带，每组。
4、楔形条带由左右两只楔形条带组成，且每组的左右两只楔形条带分别从所述前缘开口及后缘开口插入矩形槽内，与矩形槽形成过盈配合；所述外法兰盘的前缘开口和后缘开口处还分别固定有前缘定位堵头和后缘定位堵头。2根据权利要求1所述的组合式风轮叶片，其特征在于，所述内法兰盘外侧壁上及外法兰盘内侧壁上的左右两端都分别设置有沿叶片宽度方向的两个凹槽，所述内法兰盘上两个凹槽与外法兰盘上的两个凹槽相互对合，形成两个矩形槽。3根据权利要求1所述的组合式风轮叶片，其特征在于，所述内、外法兰盘插接后，在两者配合的径向端面上还设有凹凸配合的插槽结构。4根据权利要求3所述的组合式风轮叶片，其特征在于，所述凹凸插槽结构内设有密封圈。
5、。5根据权利要求1所述的组合式风轮叶片，其特征在于，所述内、外法兰盘均为分体式结构，各法兰盘在其前缘和后缘处分割为上、下两段。6根据权利要求1所述的组合式风轮叶片，其特征在于，所述前缘定位堵头、后缘定位堵头分别插在外法兰盘的前缘和后缘开口处并与内法兰盘固定连接，且所述前缘定位堵头、后缘定位堵头与叶片翼型曲面相一致。7根据权利要求1所述的组合式风轮叶片，其特征在于，所述法兰盘预埋在所述风轮叶片的组合段上。8根据权利要求17任一项所述的组合式风轮叶片，其特征在于，所述法兰盘的靠近叶片连接端设置有连接板，所述连接板插在与其连接的叶片的纤维铺层中，通过树脂的粘接与叶片壳体连接为一体。9根据权利要求8所。
6、述的组合式风轮叶片，其特征在于，所述连接板呈矩形，且为多块，分别焊接在法兰盘与叶片壳体连接的端面上；所述连接板插在纤维铺层厚度的二分之一处。10根据权利要求17任一项所述的组合式风轮叶片，其特征在于，还包括雷电流引下线，所述雷电流引下线的一端用螺栓固定在法兰盘上，雷电流引下线的另一端与设置在叶尖处的叶尖接闪器相接，或与同一组合段另一端的法兰盘相接，或与叶根相接。11根据权利要求17任一项所述的组合式风轮叶片，其特征在于，所述内、外法兰盘组成的整体作为接闪器与地线相接。12一种风力发电机组，其特征在于，含有权利要求111任一项所述的组合式风轮叶片。权利要求书CN104214055A1/5页3一种。
7、组合式风轮叶片及含有该叶片的风力发电机组技术领域0001本发明涉及风力发电机组部件、风轮叶片领域，具体地，涉及一种组合式风轮叶片及含有该叶片的风力发电机组。背景技术0002风力发电是一种洁净的可再生绿色能源，其开发利用已成为二十一世纪世界各国争相采用的一种能源形式。叶片气动外形的改进和叶片长度的增加是提高风力发电功率的重要技术手段之一，因此，大型叶片的设计和制造就成为风电技术中的一个重要环节。目前叶片长度已从30多米达到了近70米，这就极大地增加了大型风轮叶片的制造和运输难度。而制造和运输效率低下、成本增高、并具有很大的风险性，这些不利因素已成为大型叶片生产、运输的巨大阻力。因此，组合式风轮叶。
8、片是大型风轮叶片发展的必然趋势。组合式风轮叶片采用分段制造、分段运输和现场组装技术，降低了制造和运输难度，提高了生产和运输效率，降低了生产及运输成本，是解决上述问题最有效的技术途径。0003通过对现有专利的分析可将组合式叶片主要的连接方式归纳为以下三种00041轴杆式螺接法，代表专利US2011091326A1；00052螺接法，代表专利CN101718250A；00063对插式端面胶粘连接法，代表专利CN2012102127578。0007其中，轴杆式螺接法是在叶片内部采用穿心连杆方式将两段叶片连接在一起，叶面外表面在静态时是平滑的，由于连杆仅为中心一点连接，叶面受风力作用旋转时在气动外力及。
9、扭矩作用下，其对接面会因变形会产生缝隙和阶梯而产生扰流，降低叶片获取风能的效率。0008螺接式连接会造成叶片外表面的不平整，使其气动性能变差，因此组装后需填补螺栓槽或对螺接凸出部位加装整流罩等工作，且使组装工作较繁琐，而且还要承担螺栓松动或断裂的风险。0009插杆对接端面粘接组合形式其可靠性值得怀疑，这种方法最大的问题是在风场现场使用树脂胶粘和手糊及固化工艺，其实现难度很大。0010由此可见，上述现有的组合式风轮叶片在连接方式上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种结构简单，连接强度高，可靠性好，操作简便快捷，连接后抗扭性能好、气动外形好的组合式风轮叶片，成为当前业界极。
10、需改进的目标。发明内容0011本发明的目的在于克服上述几种连接方式的缺点和不足，提供一种结构简单，连接强度高、可靠性好，安装简便快捷，连接后抗扭性能好、气动外形好的组合式风轮叶片，能够降低大型风轮叶片的制造和运输难度，降低生产和运输成本，提高生产和运输效率，并实现现场的快速组装。0012本发明的另一个目的是提供一种含有结构简单，连接强度高、可靠性好，安装简便说明书CN104214055A2/5页4快捷，连接后抗扭性能好、气动外形好的组合式风轮叶片的风力发电机组。0013为实现上述目的，本发明采用如下技术方案0014一种组合式风轮叶片，所述叶片为两段以上的组合形式，所述相邻组合段的对接端面中的一。
11、个端面连接外法兰盘，另一端面连接内法兰盘；所述外法兰盘与内法兰盘插合，且插合部分的内法兰盘外侧壁与外法兰盘内侧壁交汇，所述内法兰盘外侧壁上及外法兰盘内侧壁上分别设置有沿叶片宽度方向的至少两个凹槽，所述内、外法兰盘上的凹槽之间相互对合，形成多个截面为矩形的矩形槽；所述外法兰盘的前缘和后缘处分别设有前缘开口和后缘开口，所述每个矩形槽由前缘开口、后缘开口分为上、下两段；所述风轮叶片还包括多组楔形条带，所述每个矩形槽的上、下两段分别插入一组楔形条带，每组楔形条带由左右两只楔形条带组成，且每组的左右两只楔形条带分别从所述前缘开口及后缘开口插入矩形槽内，与矩形槽形成过盈配合；所述外法兰盘的前缘开口和后缘开。
12、口处还分别固定有前缘定位堵头和后缘定位堵头。0015进一步地，所述内法兰盘外侧壁上及外法兰盘内侧壁上的左右两端都分别设置有沿叶片宽度方向的两个凹槽，所述内法兰盘上两个凹槽与外法兰盘上的两个凹槽相互对合，形成两个矩形槽。0016进一步地，所述内、外法兰盘插接后，在两者配合的径向端面上还设有凹凸配合的插槽结构。0017进一步地，所述凹凸插槽结构内设有密封圈。0018进一步地，所述内、外法兰盘均为分体式结构，各法兰盘在其前缘和后缘处分割为上、下两段。0019进一步地，所述前缘定位堵头、后缘定位堵头分别插在外法兰盘的前缘和后缘开口处并与内法兰盘固定连接，且所述前缘定位堵头、后缘定位堵头与叶片翼型曲面相。
13、一致。0020进一步地，所述法兰盘预埋在所述风轮叶片的组合段上。0021进一步地，所述法兰盘的靠近叶片连接端设置有连接板，所述连接板插在与其连接的叶片的纤维铺层中，通过树脂的粘接与叶片壳体连接为一体。0022进一步地，所述连接板呈矩形，且为多块，分别焊接在法兰盘与叶片壳体连接的端面上；所述连接板插在纤维铺层厚度的二分之一处。0023进一步地，还包括雷电流引下线，所述雷电流引下线的一端用螺栓固定在法兰盘上，雷电流引下线的另一端与设置在叶尖处的叶尖接闪器相接，或与同一组合段另一端的法兰盘相接，或与叶根相接。0024进一步地，所述内、外法兰盘组成的整体作为接闪器与地线相接。0025一种风力发电机组，。
14、含有上述的组合式风轮叶片。0026由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果00271、组合式风轮叶片采用楔形条带连接式的法兰连接结构，其张力和强度可以满足两组合段可靠连接的需求；楔槽一般设置在法兰盘对接面的头部、中部及根部，楔槽与楔槽间具有一定的间距，因此具有两个以上楔槽的法兰盘较单楔槽法兰盘的对接长度增加了，预紧力增加了，这就大大地提高了组合式风轮叶片的连接强度、抗扭性能以及连接可靠性，多楔槽开环楔型法兰盘不但扩大了楔环连接的应用范围，并且继承了楔环连接结构紧凑、气动性能好、装卸简便快捷的优点。说明书CN104214055A3/5页500282、在法兰盘径向连接端面上设置的凹凸插槽结。
15、构进一步提高了叶片的抗扭强度。00293、内、外法兰盘采用分体式结构，更适合于叶片壳体的多曲面形地组装，也可保证楔形条带在安装中产生的张力。00304、通过在分段的开口处安装楔带定位堵头，使法兰盘形成封闭的结构体，大大提高了法兰盘的刚性，防止楔形条带的窜出，同时前缘和后缘定位堵头的外形与叶片前缘及后缘曲面保持一致性，也保证了叶片的气动外形，使得连接后的叶片壳体外表面平整光滑，气动性能好，流体阻力和噪音与整体结构叶片相同。00315、本发明的组合式风轮叶片具有连接可靠，结构紧凑，重量轻，组合方式简单快捷等优点，可降低生产难度，提高生产效率，降低生产成本，实现组合化大型风轮叶片的批量生产，基本不需。
16、要维护因此维护费用较低；可提高叶片运输性能和运输速度，降低运输成本，促进大型风力发电机组的发展和普及。附图说明0032上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。0033图1为组合式风轮叶片的内、外法兰盘连接原理示意图。0034图2为带连接板的分体式外法兰盘结构示意图。0035图3为带连接板的分体式内法兰盘结构示意图。0036图4为楔形条带组合示意图。0037图5为前缘定位堵头示意图。0038图6为后缘定位堵头示意图。0039图7为两段组合式风轮叶片示意图。具体实施方式0040为使本发明的目的、技术方案和优点得到更好的。
17、阐述，结合具体实例和附图，对本发明作详细说明。0041为克服现有组合式风轮叶片连接方式存在的问题，本发明提供了一种组合式风轮叶片，各组合段之间采用楔形条带连接式的法兰连接结构进行连接。0042下面仅以两段组合式的风轮叶片为例进行详细说明，其他多段组合参考两段组合。0043如图7所示，风轮叶片包括第一组合段1和第二组合段2，两者的对接端面中，其中靠近叶根的一侧端面连接内法兰盘3，远离叶根的一侧端面连接外法兰盘4。法兰盘与叶片壳体连接方式采用预埋技术。0044配合图1、2、3所示，内法兰盘3与外法兰盘4插合，且插合部分的内法兰盘3外侧壁与外法兰盘4内侧壁交汇，内法兰盘3外侧壁上设有沿叶片宽度方向设。
18、置的凹槽31，外法兰盘4内侧壁上设有沿叶片宽度方向设置的凹槽41，凹槽31、41之间相互对合，形成截面为矩形的矩形槽。0045如图1、2、3中所示，在内法兰盘3外侧壁上及外法兰盘4内侧壁上各设有两道凹槽，所述凹槽分别位于法兰盘的头部和根部，当内、外法兰盘插接后，所述内法兰盘3上两说明书CN104214055A4/5页6个凹槽31与外法兰盘4上的两个凹槽41相互对合，形成并列的两条矩形槽。0046请参阅图2所示，位于外法兰盘4的前缘和后缘处具有前缘开口51、后缘开口52，前缘开口51、后缘开口52将外法兰盘4分成上、下两段的分体式结构；如图3所示，为了方便叶片的制造，内法兰盘3也为分体式结构，在。
19、内法兰盘3前缘和后缘处分割为上、下两段。其中图3所示的内法兰盘3前缘设有堵头对接端面。此外，内、外法兰盘3、4插接后，在两者配合的径向端面上还可设有凹凸配合的插槽结构10。如，可在外法兰盘4的内侧径向面一端设有一圈凹槽，对应地，在内法兰盘3的内侧径向面上设有一圈凸起；在外法兰盘4的外侧径向面另一端设有一圈凸起，对应地，在内法兰盘1的外侧径向面上设有一圈凹槽；其中，凹槽和凸起的位置可以替换。通过上述结构的设置，可以保证径向连接性。另外，如有密封性要求时可进一步增设密封圈101。0047外法兰盘4上的两个开口将矩形槽分为上、下两段，这两个开口作为楔形条带插入矩形槽的插入口；每个矩形槽的上、下两段分。
20、别插入一组楔形条带，每组楔形条带由左右两只楔形条带组成，且每组的左右两只楔形条带分别从所述前缘开口51及后缘开口52插入矩形槽内，与矩形槽形成过盈配合；具体地，上述内法兰盘3、外法兰盘4需通过图4所示的楔形条带连接，每组楔带由左右两只规格相同的楔形金属条带61、62组成，楔形条带优选直角三角形，每组楔形条带中的左右两只楔形金属条带61、62分别反向从同一段矩形槽两端的开口处插入矩形槽内，与矩形槽形成过盈配合。0048上述连接方法利用开环式双槽楔型法兰盘插装形成双楔槽，然后将楔带插入，这种连接结构紧凑、装卸简便快捷，将开口设置在外法兰盘的前缘、后缘处方便楔形条带安装，楔形条带插入矩形槽后的张力和。
21、强度可以满足两组合段可靠连接的需求。此外，所述矩形槽的数量也可以设置为更多，如在内、外法兰盘的头部、中部、根部各设一道凹槽时将形成三楔槽。多个楔槽的设计增加了法兰盘的对接长度和楔带数量，使法兰盘的导向加长，预紧力加大，大大提高了组合式风轮叶片的连接强度、抗扭性能以及连接可靠性。0049在矩形槽分段处的前缘开口51固定有前缘定位堵头71配合图5所示，其与叶片翼型曲面相一致，外形为曲面型。在后缘开口52处固定有后缘定位堵头72配合图6所示，其与叶片翼型曲面相一致，外形为多曲面型。其中，前缘定位堵头71、后缘定位堵头72分别与内法兰盘用螺栓连接起来，具体地，在上、下两段外法兰盘4连接处两端分别打有螺。
22、栓通过孔；在内法兰盘3连接处两端分别打有螺纹孔。前缘定位堵头71采用两支内六角螺栓连接。后缘定位堵头72采用两支内六角螺栓连接。连接后的叶片壳体外表面平整光滑，气动性能好，流体阻力和噪音与整体结构叶片相同。0050为保证法兰盘与叶片壳体的连接强度和可靠性，如图2、3、7所示，在内、外法兰盘尾端靠近叶片壳体连接端焊接多块矩形连接板8，连接板8插在与其连接的叶片的玻璃碳纤维的铺层9中，通过灌封的环氧树脂的粘接作用与叶片壳体成为一体。0051法兰盘与叶片壳体连接区域使用纤维增强层实现，纤维增强层铺层为以叶片大梁和芯材为中心面，对称叠层铺设，增强方向为0/45的玻璃碳纤维织物。连接区域远端至近端的纤维。
23、增强层厚度平缓递增，最近端的纤维增强层为等厚层，当铺层铺到二分之一时将带有连接板8的法兰盘安装在叶片制作工装上，再继续铺层时将连接板8铺在其间中。用负压灌注工艺即可制造出组合式风轮叶片分体壳体，再经抗剪腹板安装、合模、固化、脱模等工艺后即可制造出组合式风轮叶片的各组合段。说明书CN104214055A5/5页70052组合式风轮叶片各组合段制作完成后，将雷电流引下线的一端用螺栓固定在法兰盘上，雷电流引下线另一端或与叶尖接闪器相接，或与同一组合段另一端的法兰盘相接，或与叶根相接。由于法兰盘为金属材料制备并安装在机组的最高处，必然会遭到雷电流的冲击，为保护叶片及机组的安全，内、外法兰盘整体可作为接。
24、闪器与地线相接提供一条雷电流通路。0053综上所述，本发明的组合式风轮叶片，是通过外法兰盘与内法兰盘插装形成矩形槽，将楔形条带插入其间即可完成组合式风轮叶片的组装，各组合段叶片连接后可以保证叶片在动态运行中气动外形平整、光滑，不影响气动性能和机械性能。当风轮叶片由两个组合段组成时，以一对配合的内外法兰上设置两对凹槽为例，并组成两个矩形槽，矩形槽的上、下段内共需插入四组楔形条带，其装配步骤如下00541在风场安装时，使用叶片对接工装将第一组合段1与第二组合段2进行定位和导入使第一组合段1上连接的内法兰盘3插入到第二组合段2上连接的外法兰盘4中；00552将第一组两只楔形条带自尖部从外法兰盘4上段。
25、的前缘开口51和后缘开口52分别插入位于法兰盘一端的第一矩形槽上段中；00563将第二组两只楔形条带自尖部从外法兰盘4下段的前缘开口51和后缘开口52分别插入第一矩形槽下段中；00574将第三组两只楔形条带自尖部从外法兰盘4上段的前缘开口51和后缘开口52分别插入位于法兰盘另一端的第二矩形槽上段中；00585将第四组两只楔形条带自尖部从外法兰盘4下段的前缘开口51和后缘开口52分别插入第二矩形槽下段中，最后用压入装置将楔形条带全部压入矩形槽中；00596用螺栓将前缘定位堵头71安装在外法兰盘4的前缘开口51处；00607用螺栓将后缘定位堵头72安装在外法兰盘4的后缘开口52处；即可完成组合式风轮叶片的组装工作。0061现有的风力发电机组，其中的组合式风轮叶片均可采用上述的连接方式，具有连接结构简单、可靠性强，安装简便易行的优点，可促进大型风力发电机组的发展和普及。0062以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。说明书CN104214055A1/3页8图1图2说明书附图CN104214055A2/3页9图3图4图5图6说明书附图CN104214055A3/3页10图7说明书附图CN104214055A10。