分段叶片的连接结构、分段叶片及风力发电机组的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种分段叶片的连接结构、分段叶片及风力发电机组，连接结构包括第一叶片段和第二叶片段，第二叶片段可伸缩地容纳在第一叶片段中；第一叶片段的内壁上设置有棘齿条；第二叶片段的根部设置有与棘齿条配合的棘爪和回弹机构，回弹机构向棘爪施加使棘爪与棘齿条咬合的力；连接结构还包括长度调节机构，长度调节机构与棘爪连接；在长度调节机构的拉动下棘爪与棘齿条脱离；第二叶片段在棘爪带动下缩回到第一叶片段中。本实用新型提供的分段叶片的连接结构相比较现有技术，可实现分段叶片的收缩以及在无需外部动力的情况下的伸长。
【专利说明】
分段叶片的连接结构、分段叶片及风力发电机组
技术领域
[0001]本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种分段叶片的连接结构、分段叶片及风力发电机组。
【背景技术】
[0002]为了捕捉更多的风能，风力发电机组的单机容量越来越大，叶片长度也越来越长。由于叶片气动噪声水平和叶尖速度的5次方成正比，因此，在风机转速不变的情况下，叶片越长，则叶尖线速度越大，噪声水平也随之增大。
[0003]风力发电机的叶片分为整段式叶片和分段式叶片，其中，分段式叶片的叶片由两段或者两段以上的叶片段依次连接而成，其中，整段式叶片的叶片长度无法调节，分段式叶片也大多为叶片总长度不可以调整的固定连接结构。
[0004]目前，国内很多机组距离居民区较近，过高的噪声严重影响居民的正常生活和周边生态环境。由于白天和夜间环境背景噪声差别很大，所以人们对风力发电机组产生的噪声的接纳水平相差也很大。但是现有技术中的叶片无法满足通过调节叶片长度改变夜晚噪声的要求。
[0005]另一方面，风力发电机组在海上运行时，机组的叶片经常会面临飓风的考验，太长的叶片可能会被大风折断，而较短的叶片则会影响风机的发电量，而现有技术的叶片长度不可以调节，无法满足风力发电机组在可能出现飓风的环境中的安全运行的要求。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的实施例提供一种分段叶片的连接结构、分段叶片及风力发电机组，以解决风力发电机组叶片长度不可以调节的问题。
[0007]为达到上述目的，本实用新型的一方面提供一种分段叶片的连接结构，所述连接结构包括第一叶片段和第二叶片段，所述第二叶片段可伸缩地容纳在所述第一叶片段中；所述第一叶片段的内壁上设置有棘齿条;所述第二叶片段的根部设置有与所述棘齿条配合的棘爪和回弹机构，所述回弹机构向所述棘爪施加使所述棘爪与所述棘齿条咬合的力;所述连接结构还包括长度调节机构，所述长度调节机构与所述棘爪连接;在所述长度调节机构的拉动下所述棘爪与所述棘齿条脱离;所述第二叶片段在所述棘爪带动下缩回到所述第一叶片段中。
[0008]进一步地，在前述的连接结构中，所述第二叶片段的所述根部的外壁上设有第一凸起，所述第一叶片段的前端部的内壁上设置有第一止挡，所述第一凸起与所述第一止挡相配合以限制所述第二叶片段从所述第一叶片段中脱离。
[0009]进一步地，在前述的连接结构中，所述第二叶片段的根部上设置有凹槽，所述棘爪和所述回弹机构活动地容纳于所述凹槽中；所述凹槽的底部形成有支撑座，所述回弹机构设置在所述支撑座和所述棘爪之间。
[0010]进一步地，在前述的连接结构中，所述第二叶片段的所述根部在所述凹槽的外侧设有与所述凹槽相连通的避让槽，所述棘齿条位于所述避让槽中。
[0011]进一步地，在前述的连接结构中，所述长度调节机构包括卷扬机和缆绳，所述缆绳一端与所述卷扬机相连接，另一端穿过所述支撑座并与所述棘爪连接。
[0012]进一步地，在前述的连接结构中，所述第一叶片段的根部设置有第一封板，所述卷扬机固定在所述第一封板上。
[0013]进一步地，在前述的连接结构中，所述第二叶片段的根部在缆绳换向处设有与缆绳配合的滑轮或者圆角。
[0014]进一步地，在前述的连接结构中，所述凹槽的内壁上设有挡块，所述棘爪上设有与所述挡块配合的凸部。
[0015]本实用新型的另一方面提供一种分段叶片，所述分段叶片包括两段或两段以上的叶片段，每两段相邻的所述叶片段之间采用上述方案中所述的分段叶片的连接结构。
[0016]本实用新型的另一方面提供一种风力发电机组，所述风力发电机组包括上述方案中的分段叶片，所述长度调节机构与所述风力发电机组的控制系统连接。
[0017]本实用新型提供的分段叶片的连接结构、分段叶片及风力发电机组，通过设置棘齿条和与棘齿条配合的棘爪和回弹机构，可在棘爪与棘齿条咬合时阻止第二叶片段收缩到第一叶片段中，保证分段叶片以最长的长度工作；当需要缩短叶片的长度时，通过设置长度调节机构，长度调节机构可通过棘爪带动第二叶片段收缩到第一叶片段中，以缩短分段叶片的长度。相比较现有技术，可实现分段叶片的收缩以及在无需外部动力的情况下的伸长。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型实施例中的分段叶片的横截面结构示意图；
[0019]图2为本实用新型实施例中的分段叶片的轴向方向剖面结构示意图；
[0020]图3为图2中A部分的局部放大图；
[0021]图4为图2中B部分的局部放大图；
[0022]图5为本实用新型实施例中的缆绳换向位置处的滑轮结构；
[0023]图6为图5中E部分的局部放大图。
[0024]附图标记说明:
[0025]1、第一叶片段;2、第二叶片段;3、第三叶片段;4、连接处;5、卷扬机;6、棘齿条;7、缆绳;8、压簧;9、棘爪；10、第一止挡；11、第一凸起；12、圆角；13、滑轮；14、凹槽；15、避让槽；16、支撑座;17、第一封板;18、第二封板;19、第二止挡;20、第二凸起。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型实施例的分段叶片的连接结构、分段叶片及风力发电机组进行详细描述。
[0027]实施例一
[0028]如图2和图3所示，本实用新型实施例提供一种分段叶片的连接结构，该连接结构包括第一叶片段I和第二叶片段2，第二叶片段2可伸缩地容纳在第一叶片段I中；第一叶片段I的内壁上设置有棘齿条6;第二叶片段2的根部设置有与棘齿条6配合的棘爪9和回弹机构，回弹机构向棘爪9施加使棘爪9与棘齿条6咬合的力;连接结构还包括长度调节机构，长度调节机构与棘爪9连接;在长度调节机构的拉动下棘爪9与棘齿条6脱离;第二叶片段2在棘爪9带动下缩回到第一叶片段I中。
[0029]在本实用新型实施例中，分段叶片安装到风力发电机组上后，第一叶片段I上距离轮毂最近的部分为第一叶片段I的根部，第一叶片段I上距离轮毂最远的部分为第一叶片段I的前端部，第二叶片段2上距离轮毂最近的部分为第二叶片段2的根部。
[0030]具体地，如图1所示，本实施例的连接结构所在的分段叶片包括第一叶片段1、第二叶片段2和第三叶片段3。其中，第二叶片段2可伸缩地容纳在第一叶片段I中，第三叶片段3可伸缩地容纳在第二叶片段2中。但分段叶片的段数不限于三段，可以为两段或者两段以上。本实施例的连接结构设置在相邻的两段叶片段之间。
[0031]如图1和图2所示，本实用新型实施例中的棘齿条6、棘爪9和回弹机构设置在第一叶片段I和第二叶片段2以及第二叶片段2和第三叶片段3的连接处4(图2中没有示出第二叶片段2和第三叶片段3的连接处4的结构)的位置，其中每两个叶片段之间设置有4组棘齿条
6、棘爪9和回弹机构，分别设置在叶片的前缘、后缘、吸力面的中部和压力面中部处;但在实际应用中并不局限于4组;棘齿条6、棘爪9和回弹机构在第一叶片段I和第二叶片段2之间的设置位置和在第二叶片段2和第三叶片段3之间的设置位置可以相对应(如图1中所示)，也可以错开设置。
[0032]下面以第一叶片段I和第二叶片段2之间的长度调节机构、棘齿条6、棘爪9和回弹机构为例对连接结构进行说明。如图2所示，当分段叶片需要伸长时，长度调节机构对棘爪9不施加作用力或者施加小于第二叶片段的重力的作用力，当分段叶片旋转到第二叶片段2位于第一叶片段I下方时，第二叶片段2在重力、叶片旋转时产生的离心力以及长度调节机构的共同作用下向伸出所述第一叶片段I的方向运动，此时棘爪9与第二叶片段2—起相对于棘齿条6向第一叶片段I的前端部做单向移动，棘齿条6不会阻碍棘爪9朝向第一叶片段I的前端部的单向运动，直到第二叶片段2相对于第一叶片段I以最大伸出量伸出，此时，在回弹机构的作用下，棘爪9与棘齿条6咬合，以阻止第二叶片段2收缩到第一叶片段I中，使分段叶片保持在最大长度。
[0033]在分段叶片需要收缩时，长度调节机构带动棘爪9移动使棘爪9与棘齿条6脱离咬合，此时棘齿条6和棘爪9不再阻止第二叶片段2收缩到第一叶片段I内；长度调节机构在棘爪9和棘齿条6脱离后继续拉动棘爪9，通过棘爪9向第二叶片段2施加将第二叶片段2向第一叶片段I内部拉动的拉力，以带动第二叶片段2随着棘爪9一起沿朝第一叶片段I内部收缩的方向运动，将第二叶片段2收缩容纳于第一叶片段I中。
[0034]本实用新型提供的分段叶片的连接结构，通过设置棘齿条6和与棘齿条6配合的棘爪9和回弹机构，可在棘爪9和棘齿条6咬合时阻止第二叶片段2收缩到第一叶片段I中，保证分段叶片以最长的长度工作；当需要缩短叶片的长度时，通过设置长度调节机构，长度调节机构可通过棘爪9带动第二叶片段2收缩到第一叶片段I中，以缩短叶片的长度。相比较现有技术，可实现分段叶片的收缩以及在无需外部动力的情况下的伸长。
[0035]此外，第二叶片段2的根部上设置有凹槽14，棘爪9和回弹机构活动地容纳于凹槽14中；凹槽14的底部形成有支撑座16，回弹机构设置在支撑座16和棘爪9之间。
[0036]凹槽14可以限制棘爪9和回弹机构的运动方向，支撑座16可以支撑回弹机构，并且在长度调节机构带动棘爪9脱离与棘齿条6的咬合后，棘爪9进一步将回弹机构向支撑座16方向压缩，支撑座16阻止棘爪9从凹槽14中脱离，进而通过支撑座16，长度调节机构可通过棘爪9向第二叶片段2施加作用力。具体地，长度调节机构与棘爪9、凹槽14相配合，向第二叶片段2施加将第二叶片段2向第一叶片段I内部拉动的拉力，带动第二叶片段2向第一叶片段I中收缩。
[0037]进一步地，在一种附图中未示出的方式中，在凹槽14的内壁上设置挡块，在棘爪9上设置与挡块配合的凸部。当长度调节机构拉动棘爪9时，凸部与挡块相抵接，进而棘爪9带动第二叶片段2向第一叶片段I中收缩。
[0038]此外，如图3和图5所示，第二叶片段2的根部在凹槽14的外侧设有与凹槽14相连通的避让槽15，棘齿条6位于避让槽15中。
[0039]避让槽15的设置使得第二叶片段2在向第一叶片段I中收缩时可以不受棘齿条6的影响。
[0040]具体地，长度调节机构包括卷扬机5和缆绳7，缆绳7—端与卷扬机5相连接，另一端穿过支撑座16并与棘爪9连接。
[0041]本实用新型实施例采用电动卷扬机，电动卷扬机通过电路控制卷扬机工作。
[0042]如图2所示，缆绳7穿过凹槽14上的支撑座16，连接于卷扬机5和棘爪9之间。卷扬机5可以通过缩短缆绳7的长度，拉动棘爪9实现棘爪9与棘齿条6的脱离;并可以通过进一步缩短缆绳7的长度，带动第二叶片段2向上移动;此外，卷扬机还可以通过控制缆绳7的长度，控制分段叶片的总长。
[0043]卷扬机5设置的具体位置不限，如图2所示，第一叶片段I的根部设置有第一封板17，卷扬机5固定在第一封板17上。
[0044]卷扬机5可在叶片段生产过程中即固定在第一封板17上，便于后期的分段叶片的组装工作。
[0045]此外，第二叶片段2的根部在缆绳换向处设有用于控制缆绳7换向的换向机构，该换向机构具体为与缆绳7配合的滑轮13或者圆角12。
[0046]图3中示出了换向机构的一种实施方式，第二叶片段2的根部设置有第二封板18，缆绳7在穿过第二封板18后由竖直方向换向为水平方向并穿过支撑座16与棘爪9相连接，换向机构具体为在第二封板I8上的缆绳换向处设置的圆角12。当卷扬机5缩短缆绳7时，缆绳7首先沿水平方向拉动棘爪9与棘齿条6脱离，然后缆绳7继续拉动棘爪9并使棘爪9进一步将回弹机构向支撑座16压缩;卷扬机5继续缩短缆绳7，在支撑座16和圆角12的共同作用下，缆绳7的拉力被转换为通过棘爪9拉动第二叶片段2向第一叶片段I内收缩的拉力。设计有圆角12的结构可以减少缆绳7与第二叶片段2根部的摩擦，并且成本较低，结构简单易实现。
[0047]图5和图6示出了换向机构的另一种实施方式，换向机构为安装在第二叶片段2的根部的滑轮13，滑轮13的对缆绳7的作用方式与圆角12基本相同。缆绳在滑轮13上完成换向，滑轮13通过支撑脚固定在第二叶片段2的根部，其连接方式可以为铆接或胶粘连接。相比较圆角12与缆绳7之间的滑动摩擦方式，滑轮13与缆绳7之间为滚动摩擦，可以有效延长缆绳7的使用寿命。
[0048]如图2所示，在本实用新型实施例中，回弹机构选用压簧8或者弹片。压簧8或者弹片在发生弹性形变时对棘爪9施加的弹力使棘爪9与棘齿条6咬合。但并不限于压簧8或者弹片的形式，任何能够向棘爪9施加弹性力使棘爪9与棘齿条6相咬合的机构均在本实施例的限制范围内。
[0049]为了避免连接结构的零部件失效或者工作失控引起的第二叶片段2从第一叶片段I中脱落的危险，第一叶片段I的前端部和第二叶片段2的根部之间设置有防脱离结构。
[0050]具体地，如图3所示，第二叶片段2的根部的外壁上设有第一凸起11，第一叶片段I的前端部的内壁上设置有第一止挡10，第一凸起11与第一止挡10相配合以限制第二叶片段2的根部从第一叶片段I中脱出。具体的，第一凸起11向外凸出，第一止挡10向内凸出，第一止挡10可与第一凸起11相抵接。
[0051]第一凸起11和第一止挡10的设计相互配合，起到防止第二叶片段2从第一叶片段I中脱落的限位功能。
[0052]如图4所示，第三叶片段3的根部的外壁上设有第二凸起20，第二叶片段2的前端部的内壁上设置有第二止挡19，第二凸起20和第二止挡19相配合以限制第三叶片段3的根部从第二叶片段2中脱出。
[0053]可选地，第二叶片段2和第三叶片段3之间的长度调节机构的卷扬机可设置在第一叶片段I或第二叶片段2上，并通过缆绳7与设于第三叶片段3上的棘爪相连接(图中未示出)。
[0054]实施例二
[0055]本实用新型还提供一种分段叶片，分段叶片包括两段或两段以上的叶片段，图1中显示的是三段叶片段，每两段相邻的叶片段之间采用上述方案中分段叶片的连接结构。
[0056]本实用新型实施例提供的风力发电机组的分段叶片包括实施例一中的分段叶片的连接结构，通过设置长度调节机构、棘齿条6、棘爪9和回弹机构，可在棘爪9与棘齿条6咬合时阻止第二叶片段2收缩到第一叶片段I中，保证分段叶片以最长的长度工作；当需要缩短分段叶片的长度时，长度调节机构可通过棘爪9带动第二叶片段2收缩到第一叶片段I中，以缩短叶片的长度。相比较现有技术，可实现分段叶片的收缩以及在无需外部动力的情况下的伸长。
[0057]实施例三
[0058]本实用新型还提供一种所述风力发电机组，包括实施例二中的分段叶片，其中，分段叶片的长度调节机构与风力发电机组的控制系统连接。
[0059]在需要进行风力发电机组噪声控制的运行环境中，长度调节机构接受风力发电机组的控制系统的控制，在白天，长度调节机构对棘爪9不施加作用力或者施加小于第二叶片段的重力的作用力，在重力的作用下分段叶片最大化伸长后，长度调节机构再控制棘爪9与棘齿条6咬合以阻止第二叶片段2收缩到第一叶片段I中；在夜晚，长度调节机构控制棘爪9与棘齿条6相脱离，再带动第二叶片段2收缩到第一叶片段I中，实现叶片的收缩。
[0060]风力发电机组在可能出现飓风的环境中运行时，长度调节机构接受风力发电机组的控制系统的控制，可以在没有飓风危险时使分段叶片伸长至最长，以最大化利用风能;在飓风来临时收缩叶片，降低叶片由于长度过长而被飓风折断的风险，保护风电机组的安全运行。
[0061]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。
【主权项】
1.一种分段叶片的连接结构，其特征在于，所述连接结构包括第一叶片段(I)和第二叶片段(2)，所述第二叶片段(2)可伸缩地容纳在所述第一叶片段(I)中； 所述第一叶片段(I)的内壁上设置有棘齿条(6);所述第二叶片段(2)的根部设置有与所述棘齿条(6)配合的棘爪(9)和回弹机构，所述回弹机构向所述棘爪(9)施加使所述棘爪(9)与所述棘齿条(6)咬合的力； 所述连接结构还包括长度调节机构，所述长度调节机构与所述棘爪(9)连接;在所述长度调节机构的拉动下所述棘爪(9)与所述棘齿条(6)脱离;所述第二叶片段(2)在所述棘爪(9)带动下缩回到所述第一叶片段(I)中。2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述第二叶片段(2)的所述根部的外壁上设有第一凸起(11)，所述第一叶片段(I)的前端部的内壁上设置有第一止挡(10)，所述第一凸起(11)与所述第一止挡(10)相配合以限制所述第二叶片段(2)从所述第一叶片段(I)中脱离。3.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，所述第二叶片段(2)的根部上设置有凹槽(14)，所述棘爪(9)和所述回弹机构活动地容纳于所述凹槽(14)中；所述凹槽(14)的底部形成有支撑座(16)，所述回弹机构设置在所述支撑座(16)和所述棘爪(9)之间。4.根据权利要求3所述的连接结构，其特征在于，所述第二叶片段(2)的所述根部在所述凹槽(14)的外侧设有与所述凹槽(14)相连通的避让槽(15)，所述棘齿条(6)位于所述避让槽(15)中。5.根据权利要求3所述的连接结构，其特征在于，所述长度调节机构包括卷扬机(5)和缆绳(7)，所述缆绳(7)—端与所述卷扬机(5)相连接，另一端穿过所述支撑座(16)并与所述棘爪(9)连接。6.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述第一叶片段(I)的根部设置有第一封板(17)，所述卷扬机(5)固定在所述第一封板(17)上。7.根据权利要求5所述的连接结构，其特征在于，所述第二叶片段(2)的根部在缆绳换向处设有与缆绳(7)配合的滑轮(13)或者圆角(12)。8.根据权利要求3所述的连接结构，其特征在于，所述凹槽(14)的内壁上设有挡块，所述棘爪(9)上设有与所述挡块配合的凸部。9.一种分段叶片，其特征在于，所述分段叶片包括两段或两段以上的叶片段，每两段相邻的所述叶片段之间采用如权利要求1至8中任一项所述的分段叶片的连接结构。10.—种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括如权利要求9所述的分段叶片，所述长度调节机构与所述风力发电机组的控制系统连接。
【文档编号】F03D7/02GK205663570SQ201620509471
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】樊祥希, 李阳阳, 王兴波
【申请人】北京金风科创风电设备有限公司