[发明专利]用于连接风力涡轮机叶片的部件段的连接系统

说明书

技术领域

本发明涉及被分段制造以便利于运输的风力涡轮机叶片，提出了一种允许有利地对叶片部件段的连接加以限定的系统。

背景技术

风力涡轮机变化为功率日益增大的涡轮机已导致其叶片变得相当长，且在很大程度上使其运输也复杂化。

为了解决该问题，当前常规的做法是将叶片制成为单独地运输到风力涡轮机的组装现场的部分段，所述段在现场被连接以形成装配完成的叶片。

目前存在着用于连接风力涡轮机叶片的部件段的两种基本技术，所述技术之一是基于粘合连接，而另一种技术是基于机械连接。

粘合连接要求在风力涡轮机组装现场建立起带有受控湿度条件、温度条件等的装置，诸如制造设备的装置，以及用于将形成介于叶片的部件段之间的粘合连接所必需的机械和工具送到所述装置，导致借助于这种技术手段很难获得有效且可靠的连接。

机械连接是基于使用与被固定在用于形成叶片段的材料中或被布置在所述材料的空腔中的螺母状元件成螺纹联接的螺栓或螺丝。

在这层意义上，一种用于连接叶片段的机械连接包括了一种在借助于螺栓或螺丝而连接的段之间的直接连接，所述螺栓或螺丝关于被包含在所述段之一的复合材料中的金属杆而在一端处被螺纹联接，所述螺栓或螺丝穿过所述段的面对纵向孔而被连接到另一个段中所限定的空腔，在该处螺母或螺母状拧紧元件穿过螺栓的另一端而被合并／结合。这种方案能在文档WO2010081921，WO2007131937，US2010143148和ES8503080中被找到。

另一种介于叶片段之间的机械连接包括将一个或多个中间部件布置在待连接的段之间，所述部件利用螺纹螺栓而固定在每个待彼此连接的段上。例如，这种方案能在文档WO2006056584中被找到。

另一种介于叶片段之间的机械连接包括将各自的金属部件借助于各种方法而固定在待连接段的相应端上，然后在被固定到彼此相互连接的段上的两个部件之间建立一种螺纹紧固。例如，这种类型的方案能在文档WO2006103307，WO2011006800，ES2178903，ES2337645，EP2138715和JP2004011616中找到。

在这些解决方案中的任何一个中的待连接叶片段之间的紧固螺栓或螺丝的分布密度受到几何和结构因素的限制，从而在响应于高负载需求的情况下在每个连接部件中产生了高应力密度，所以破坏的风险很高。

发明内容

根据本发明，一种用于机械地连接风力涡轮机叶片段的机械连接系统被提出，其具有使连接优于现有技术中已知方案的特殊结构特征。

本发明的此连接系统包括了被布置在待连接叶片段之间的一个或多个中间部件，叶片段借助于螺栓或螺丝而连接到该中间部件，所述螺栓或螺丝穿过所述中间部件的纵向孔而与容置于叶片段的材料内的螺母状锚定部件建立一种螺纹联接，所述中间部件具有由开口和柱形成的复合结构，所述开口和柱限定了各自的末端横向分隔和中央横向分隔，所述末端横向分隔被支撑在锚定部件上，据此将从中央横向分隔穿过柱内侧的长螺栓或螺丝和仅穿过末端横向分隔的短螺栓或螺丝通向待连接叶片段的锚定部件。

所述连接螺栓或螺丝建立在中间部件上的一种系统中，关于每个待连接叶片段的一条在边缘处的压力线和另一条在中央区中的压力线因而被获得，在中间部件上产生了一种允许使得它们必须承受的需求/负载减少的主要压缩状态。

在容置于叶片段的材料中的锚定部件上的用于连接中间部件与叶片段的螺栓或螺丝的所述螺纹连接还被替换地预见到有两种不同长度，由此还实现了在叶片段上进行紧固所产生的应力的分布，允许利用减少的局部应力而实现牢固的连接。

综上所述，所提出的系统具有以下优点：

由于所述连接的中间部件的复合架构，则能在较小的叶片段区域中具有大量的螺栓或螺丝，这允许实现一种提供轻量化和超强连接的高负载密度(每单位长度上承受的力)。

由于所述连接的中间部件的复合架构，则能在叶片段的材料内侧具有大量的锚定部件。所述锚定部件与叶片段材料的交界是连接的关键点。由于大量的交界，所需要承受的负载非常高，或者如果需求负载不过分高，则可以使用较小尺寸的锚定部件，从而使得能选择简单的生产系统并涉及减少所述锚定部件及其周围材料的重量。

由于所述中间部件的构造架构，则在针对于同一个起作用的外部负载下影响中间部件的应力小于其它连接系统中的情况。

所述连接系统允许具有不同内部架构(诸如单梁和双梁构造、箱形梁等)的各种叶片模集成一体，而不会对叶片的总体设计具有重大影响。