一种风电叶片的根部法兰及风电叶片的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种风电叶片的根部法兰及风电叶片，涉及风力发电机【技术领域】，为解决整圆形根部法兰制造材料、运输以及储存成本较高以及分段法兰焊接连接后平面度较差的问题而发明。所述风电叶片的根部法兰，包括首尾依次拼接的多个法兰段，每个所述法兰段的一端均设有凸口，另一端均设有凹口，所述凸口可与所述凹口相互卡合连接。本实用新型风电叶片的根部法兰用于风力发电机。
【专利说明】—种风电叶片的根部法兰及风电叶片
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及风力发电【技术领域】，尤其涉及一种风电叶片的根部法兰及风电叶片。
【背景技术】
[0002]风电叶片一般通过根部法兰连接于电机主体上，风电叶片的根部法兰通常是一个整圆，其外径与叶片根部的外径相同，内径则大约少400毫米左右，厚度约为10毫米，由于叶片根部外径较大，因此根部法兰的外径也较大。以2.0兆瓦风电叶片的根部法兰为例，其外径为2.4米，内径为2米，厚度为10毫米。
[0003]发明人发现现有技术中至少存在如下问题:第一:采用整块根部法兰的制作方式，极大地耗费了材料、运输以及储存成本，同时若局部发生了生锈、腐蚀或裂伤等质量问题，必须整体取下后换新件，调换时间较长，工作效率较低，同时，增加了成本。第二:采用将根部法兰其按螺栓孔的数量进行等分制作，然后将分割后的法兰段放在平台上，侧边相对，对齐后相互焊接为一个整体，然后竖置贴于叶片面，通过沉头螺钉安装在叶片之上，由于法兰很薄，在焊接过程中，极易发生扭翘等焊接变形，从而使平面度发生严重偏差，影响法兰正常使用，同时，焊接好的法兰，若是其中之一发生了生锈、腐蚀或裂伤等质量问题，必须整体取下后换新件，而不可单独调换，造成了材料浪费。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种风电叶片的根部法兰及风电叶片，节约了材料、运输以及储存成本，避免了由于焊接导致的法兰平面度偏差。
[0005]为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案:
[0006]一种风电叶片的根部法兰，包括首尾依次拼接的多个法兰段，每个所述法兰段的一端均设有凸口，另一端均设有凹口，所述凸口可与所述凹口相互卡合连接。
[0007]进一步地，所述凸口与所述凹口均为燕尾型结构。
[0008]进一步地，所述的风电叶片的根部法兰，还包括辅助连接板，所述辅助连接板设置于相邻两个法兰段的拼接处，所述辅助连接板与相邻两个法兰段分别连接。
[0009]更进一步地，所述辅助连接板的一侧表面设有卡槽，所述卡槽的宽度与所述法兰段的宽度相适应。
[0010]进一步地，所述辅助连接板与相邻两个法兰段分别通过螺钉连接。
[0011]进一步地，所述辅助连接板上开设有多个螺钉光孔，所述相邻两个法兰段上对应所述螺钉光孔的位置分别开设有螺纹孔，所述螺钉穿过所述螺钉光孔后与所述螺纹孔配合连接。
[0012]进一步地，所述连接板上开设有三个螺钉光孔，所述相邻两个法兰段的拼接处对应所述三个螺钉光孔的位置开设有三个螺纹孔，其中一个螺纹孔开设于其中一个法兰段的凸口中部，另两个螺纹孔开设于另一个法兰段的凹口两侧。[0013]进一步地，所述法兰段为四个且均为圆弧形结构，各法兰段的圆心角均为90度。
[0014]本实用新型的实施例还提供了一种风电叶片，包括叶片本体和设置于所述叶片本体根部的法兰，所述法兰为上述任一技术方案中所述的根部法兰。
[0015]本实用新型的实施例提供的风电叶片的根部法兰及风电叶片，根部法兰由多个法兰段首尾依次拼接而成，每个法兰段的一端均设有凸口，另一端均设有凹口，同时，凸口可与凹口相互卡合连接。第一，由多个法兰段拼接而成的根部法兰与整块根部法兰相比，首先，拼接而成的根部法兰需要的坯料比整块根部法兰需要的坯料小很多，可大幅节约材料成本，其次，拼接而成的根部法兰比整块根部法兰体积要小，降低了运输和储存成本，再次，若根部法兰局部生锈、腐蚀或裂伤，必须整体取下后换新件，造成了浪费且工作效率低，而拼接而成的根部法兰中每个法兰段相互独立，当其中一个法兰段发生了质量问题，可单独调换有质量问题的法兰段，提高了调换法兰的效率，并且节约了成本，因此，多个法兰段拼接而成的根部法兰，可大幅节约材料、运输和储存成本，提高了调换问题根部法兰的效率。第二，每个法兰段一端设有凸口，另一端设有凹口，凸口可与凹口相互卡合连接，而无需焊接连接，避免了法兰段之间由于焊接导致的平面度偏差，保证了法兰正常使用，提高了法兰段使用时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型实施例风电叶片的根部法兰的整体结构示意图；
[0017]图2为本实用新型实施例风电叶片的根部法兰中法兰段的零件图；
[0018]图3为2.0兆瓦风电叶片的根部法兰整体制作时坯料尺寸说明图；
[0019]图4为2.0兆瓦风电叶片的根部法兰分体制作时坯料尺寸说明图；
[0020]图5为相邻两法兰段拼接示意图；
[0021]图6为图5的B部放大图；
[0022]图7为本实用新型实施例风电叶片的根部法兰中辅助连接板的使用说明图；
[0023]图8为图7的A-A剖视图；
[0024]图9为辅助连接板的结构示意图；
[0025]图10为图9的左视图；
[0026]其中:1-根部法兰、2-辅助连接板、3-螺钉、11-法兰段、111-凸口、112-凹口、113-螺纹孔、114-双头螺栓孔、115-沉头螺钉孔、21-卡槽、22-螺钉光孔。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型实施例风电叶片的根部法兰及风电叶片进行详细描述。
[0028]在实用新型的描述中，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，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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实用新型中的具体含义。
[0029]参照图1、图2，图1为本实用新型实施例风电叶片的根部法兰的一个具体实施例，图2为图1中法兰段的零件图，本实施例中风电叶片的根部法兰I包括首尾依次拼接的多个法兰段11，每个法兰段11的一端均设有凸口 111，另一端均设有凹口 112，凸口 111可与凹口 112相互卡合连接。
[0030]本实用新型的实施例提供的风电叶片的根部法兰1，由多个法兰段11首尾依次拼接而成，每个法兰段11的一端均设有凸口 111，另一端均设有凹口 112，同时，凸口 111可与凹口 112相互卡合连接。第一，由多个法兰段11拼接而成的根部法兰I与整块根部法兰相t匕，首先，拼接而成的根部法兰I需要的坯料比整块根部法兰需要的坯料小很多，如图3所示，以2.0兆瓦风电叶片的根部法兰I为例，若整体制作，坯料100的尺寸需6平方米，如图4所示，若分段制作，坯料101的尺寸仅需1.75平米，可见分段加工能大幅节约材料成本。其次，法兰段的体积小，易于运输和储存。再次，若根部法兰I局部生锈、腐蚀或裂伤，必须整体取下后换新件，造成浪费且更换效率低，而拼接而成的根部法兰I中每个法兰段n相互独立，当其中一个法兰段11发生了质量问题，可单独调换有质量问题的法兰段11，调换问题根部法兰I的效率较高，同时，节约了成本。第二，拼接而成的法兰与焊接方式制作的法兰相比，可避免各法兰段11之间由于焊接导致的平面度偏差。
[0031]参照图5、图6，法兰段11的凸口 111与凹口 112可采用矩形结构，也可采用如图6所示的燕尾形结构，且凸口尺寸略小于凹口。由于采用矩形结构的凸口与凹口连接后，相邻法兰段连接处沿周向无法定位，而采用燕尾形结构的凸口 111与凹口 112，由于燕尾形的凸口 111前端大于后端，凸口 111与凹口 112卡合连接后，相邻法兰段11连接处沿周向无法移动，因此，优选法兰段11的凸口 111与凹口 112均为燕尾形结构，且凸口尺寸略小于凹口，由此，可保证相邻法兰段11连接处沿周向无松动。
[0032]参照图7、图8，由于相邻法兰段11连接处沿轴向除摩擦力外并无其他约束，在装配时容易出现相邻法兰段11沿轴向相对移动的问题。因此，优选设置辅助连接板2与相邻两个法兰段11分别连接，由此，可保证相邻法兰段11连接处沿轴向无相对移动。
[0033]参照图9、图10，为了实现法兰段11与辅助连接板2的紧密连接，在辅助连接板2的一侧表面设有卡槽21，可使得法兰段11与辅助连接板2卡合连接，且卡槽21的宽度与法兰段11的宽度相适应，保证了法兰段11与辅助连接板2的紧密卡合。
[0034]辅助连接板2与相邻两个法兰段11可通过焊接固定，也可如图7、图8所示，通过螺钉3连接固定。若采用焊接固定，在根部法兰I安装完成后，辅助连接板2不易拆下，而采用螺钉3连接固定的方式，在安装完成后可以很容易拆下辅助螺钉3，留作下件使用，由此，可以达到方便拆卸的目的。
[0035]在安装辅助连接板2时，为了保证根部法兰I本身性能不受影响，可采用在法兰段11上开设螺纹孔113和辅助连接板2上开设螺钉光孔22来实现螺钉3的连接，例如，螺纹孔113可采用直径12毫米、深8毫米的螺纹盲孔，螺钉光孔22可采用直径13毫米的光孔。采用螺纹孔113来使螺钉3拧入的方式，对根部法兰I的本身性能所造成的影响几乎可以无视，因此，优选辅助连接板2上开设有多个螺钉光孔22，相邻两个法兰段11上对应螺钉光孔22的位置分别开设有螺纹孔113，螺钉3穿过辅助连接板2上螺钉光孔22后与螺纹孔113配合连接。由此，保证了在不影响根部法兰I本身性能的前提下，实现了辅助连接板2和相邻两个法兰段11的连接。
[0036]为了保证辅助连接板2和相邻两个法兰段11稳定连接，因此，优选连接板上开设有三个螺钉光孔22，相邻两个法兰段11的拼接处对应三个螺钉光孔22的位置开设有三个螺纹孔113，其中一个螺纹孔113开设于其中一个法兰段11的凸口 111中部，另两个螺纹孔113开设于另一个法兰段11的凹口 112两侧。由此，在保证了辅助连接板2和相邻两个法兰段11稳定连接的前提下，尽可能的减少了螺钉3数量，从而提高了工作效率，节约了成本。
[0037]通常情况下，根部法兰等分的数量取决于根部法兰上双头螺栓孔114的数量，若可被3整除，则将根部法兰3等分，若可被4整除，则将根部法兰4等分，若既可被3整除，也可被4整除，例如根部法兰上双头螺栓孔114的数量为72，则选择3等分，可节省加工时间和费用。目前市场大多数风力发电机采用兆瓦级风电叶片，以2.0兆瓦风电叶片较为常见，其根部法兰I上的双头螺栓孔114数量为64个，可被4整除，因此优选将根部法兰I分为四个且均为圆弧形结构的法兰段11，各法兰段的圆心角均为90度，由此，四段法兰段11的结构相同，双头螺栓孔114的数量也相同，简化了制作工艺。
[0038]本实用新型的实施例还提供了一种风电叶片，包括上述任一实施例中所述的风电叶片的根部法兰。
[0039]由于在本实施例的风电叶片的根部法兰与上述风电叶片的根部法兰的各实施例中提供的风电叶片的根部法兰相同，因此二者能够解决相同的技术问题，并达到相同的预期效果。
[0040]本实用新型的实施例提供的风电叶片的根部法兰与风电叶片连接的具体操作步骤如下:
[0041](I)在平台上，将四个法兰段11的凹口 111对凸口 112对应拼插好，形成一个整圆；
[0042](2)在每处拼接处套放一块辅助连接板2，将螺钉3通过辅助连接板2的螺钉光孔22后拧入法兰段11上的螺纹孔113 ；
[0043](3)拼接完成后，将根部法兰I整体吊装后竖置贴叶片根部表面找位，以保证叶片上绝大多数双头螺栓与根部法兰I上的双头螺栓孔114同心；
[0044](4)定位完毕后，用沉头螺钉通过根部法兰I上的沉头螺钉孔115连接根部法兰I与叶片；
[0045](5)拆下螺钉3与辅助连接板2，留作下次使用。
[0046]本实用新型的实施例提供的更换风电叶片的根部法兰段具体操作步骤如下:
[0047](I)在某块法兰段11出现问题时，卸下相应的法兰段11上的沉头螺钉，就可以卸下此法兰段11 了 ；
[0048](2)吊装新法兰段11贴放于叶片根部表面，通过凸口 111和凹口 112对应拼插连接后，再通过沉头螺钉将法兰段11固定于叶片上。
[0049]在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0050]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种风电叶片的根部法兰，其特征在于，包括首尾依次拼接的多个法兰段，每个所述法兰段的一端均设有凸口，另一端均设有凹口，所述凸口可与所述凹口相互卡合连接。
2.根据权利要求1所述的风电叶片的根部法兰，其特征在于，所述凸口与所述凹口均为燕尾型结构。
3.根据权利要求1所述的风电叶片的根部法兰，其特征在于，还包括辅助连接板，所述辅助连接板设置于相邻两个法兰段的拼接处，所述辅助连接板与相邻两个法兰段分别连接。
4.根据权利要求3所述的风电叶片的根部法兰，其特征在于，所述辅助连接板的一侧表面设有卡槽，所述卡槽的宽度与所述法兰段的宽度相适应。
5.根据权利要求3所述的风电叶片的根部法兰，其特征在于，所述辅助连接板与相邻两个法兰段分别通过螺钉连接。
6.根据权利要求5所述的风电叶片的根部法兰，其特征在于，所述辅助连接板上开设有多个螺钉光孔，所述相邻两个法兰段上对应所述螺钉光孔的位置分别开设有螺纹孔，所述螺钉穿过所述螺钉光孔后与所述螺纹孔配合连接。
7.根据权利要求6所述的风电叶片的根部法兰，其特征在于，所述连接板上开设有三个螺钉光孔，所述相邻两个法兰段的拼接处对应所述三个螺钉光孔的位置开设有三个螺纹孔，其中一个螺纹孔开设于其中一个法兰段的凸口中部，另两个螺纹孔开设于另一个法兰段的凹口两侧。
8.根据权利要求1所述的风电叶片的根部法兰，其特征在于，所述法兰段为四个且均为圆弧形结构，各法兰段的圆心角均为90度。
9.一种风电叶片，包括叶片本体和设置于所述叶片本体根部的法兰，其特征在于，所述法兰为权利要求1?8中任一项所述的根部法兰。
【文档编号】F03D11/00GK203783821SQ201420152257
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】樊祥希, 齐沛玉, 王徐莉 申请人:北京金风科创风电设备有限公司