叶片及风力发电机的叶轮

文档序号:433378 发布日期:2021-12-24 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 叶片及风力发电机的叶轮 (Blade and impeller of wind driven generator ) 是由 郭光星 张磊 闻笔荣 于 2021-09-28 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种叶片及风力发电机的叶轮,该叶片包括壳体,还包括隔板,所述隔板位于所述壳体的内腔,且与所述壳体的横截面的形状匹配,所述隔板的周壁与所述壳体的内周壁固接。该叶片的结构设计能够在保证叶片稳定性的同时降低叶片的重量,有利于叶片的大型化发展趋势。(The invention discloses a blade and an impeller of a wind driven generator, wherein the blade comprises a shell and a partition plate, the partition plate is positioned in an inner cavity of the shell and is matched with the shape of the cross section of the shell, and the peripheral wall of the partition plate is fixedly connected with the inner peripheral wall of the shell. The structural design of this blade can reduce the weight of blade when guaranteeing blade stability, is favorable to the maximization development trend of blade.)

叶片及风力发电机的叶轮

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域,特别是涉及一种叶片及风力发电机的叶轮。

背景技术

随着风力发电技术的成熟和进步,目前陆上及海上大容量风电机组快速开发,其叶片长度均已超过百米,每只叶片的重量可达30吨。

为了减轻叶片重量,降低载荷,越来越多的叶片采用碳纤维壳体和三块腹板的结构形式,如图1所示,叶片1’包括壳体11’和位于壳体11’内的三个腹板12’,腹板12’的长度大致沿叶片1’的长度方向延伸。

但是,由于叶片不断增长,腹板的长度和重量也随之增大,在叶片大型化发展的趋势下,为保证叶片性能,腹板的数量也需要随之增加,这就势必导致一个叶片的腹板的重量大幅提升,从而导致叶片的重量大幅增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种叶片及风力发电机的叶轮,该叶片的结构设计能够在保证叶片稳定性的同时降低叶片的重量,有利于叶片的大型化发展趋势。

为解决上述技术问题,本发明提供一种叶片,包括壳体,还包括隔板,所述隔板位于所述壳体的内腔,且与所述壳体的横截面的形状匹配,所述隔板的周壁与所述壳体的内周壁固接。

本发明提供的叶片在其壳体的内腔固设有有隔板,隔板与壳体内腔的横截面形状匹配,隔板的周壁与壳体的内周壁固接,通过隔板的设置来增强壳体的稳定性,与现有的腹板相比,隔板的重量大幅降低,这样,可以通过隔板替换腹板来保证叶片的稳定性,还能够大幅降低叶片的重量,有利于叶片大型化的发展趋势。

如上所述的叶片,所述壳体与所述隔板之间固设有内箨环,所述内箨环为与所述壳体的内周壁贴合的环状结构。

如上所述的叶片,所述内箨环的轴向尺寸大于所述隔板的厚度,沿所述内箨环的轴向方向,所述隔板位于所述内箨环的中部。

如上所述的叶片,所述内箨环与所述壳体为一体成型结构。

如上所述的叶片,所述壳体和所述内箨环通过复合材料灌注工艺一体成型,所述内箨环的材料包括玻璃纤维布、碳纤维布、巴沙木和泡沫至少其中一种。

如上所述的叶片,所述隔板与所述内箨环之间通过结构胶固定。

如上所述的叶片,所述结构胶的厚度为3~8mm。

如上所述的叶片,所述壳体在所述隔板所在位置还设有外箨环,所述外箨环为与所述壳体的外周壁贴合的环状结构。

如上所述的叶片,所述外箨环包括铺设在所述壳体外周壁的多层纤维布。

如上所述的叶片,所述外箨环的表面还涂抹有油漆和/或表面防护涂料。

如上所述的叶片,所述隔板为三明治夹芯板结构。

如上所述的叶片,沿所述壳体的长度方向,所述壳体内设有多个间隔排布的所述隔板。

如上所述的叶片,沿所述叶片的叶根至叶尖的方向,第一个所述隔板的位置位于所述叶片的最大弦长处。

如上所述的叶片,所述叶片还包括腹板,所述腹板固设于所述壳体的内腔,且沿所述壳体的长度方向延伸;所述腹板的数目不超过2个。

本发明还提供一种风力发电机的叶轮,包括若干叶片,所述叶片为上述任一项所述的叶片。

由于上述叶片具有上述技术效果,所以包括该叶片的风力发电机的叶轮也具有相同的技术效果,此处不再重复论述。

附图说明

图1为现有一种叶片的结构示意图;

图2为本发明所提供叶片的一种实施例的正视图;

图3a-图3d分别为图2所示叶片的四个隔板的结构示意图;

图4为图2中A部位的轴测透视图;

图5为图2中A部位的剖面示意图。

图1中:

叶片1’,壳体11’,腹板12’;

图2至图4中:

叶片10,壳体11,腹板12,隔板13,内箨环14,外箨环15,结构胶16。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2至图3d,其中,图2为本发明所提供叶片的一种实施例的结构简示图;图3a-图3d分别为图2所示叶片的四个隔板的结构示意图。

本发明提供的叶片10用于风力发电机,包括壳体11,壳体11具有内腔,叶片10还包括若干个隔板13,若干个隔板13沿着壳体11的长度方向间隔排布,隔板13的形状与壳体11内腔的横截面形状匹配,隔板13位于壳体11的内腔,且隔板13的周壁与壳体11的内周壁固接,可以理解,隔板13的板面与壳体11的轴线方向相垂直。

图2所示叶片中,示例性地示出了叶片10的壳体11内腔设有四个隔板13的结构,结合图3a-3d,可以理解,因壳体11在长度方向上的不同位置的截面形状不同,所以,四个隔板13的具体形状也互不相同,分别与对应位置的壳体11内腔的横截面形状一致。

实际设置时,隔板13的具体个数以及相邻隔板13之间的间隔距离根据需要来设置,此处不作限定。

具体的,沿叶片10的叶根至叶尖的方向,第一个隔板13的位置位于叶片10的最大弦长处,如此可相对较好地保证叶片10的载荷性能。

该叶片10在壳体11内设置有隔板13,通过隔板13来提高壳体11的稳定性,从而可以减少腹板12的数量,甚至可以不设置腹板12,隔板13与腹板12相比重量小,这样能够在保证叶片10稳定性的同时降低叶片10的重量,有利于叶片10大型化的发展趋势。

图2所示示例中,叶片10的壳体11内设有一个腹板12和四个隔板13,实际设置时,可以根据需要来确定隔板13的数量和腹板12的数量,通常来说,腹板12的数量不超过2个,以确保叶片10的轻量化发展需求。具体应用时,腹板12在壳体11内的具体位置和延伸长度可根据实际需要来设定,总体来说,腹板12的长度方向大致沿壳体11的长度方向延伸。

这里需要说明的是,腹板12大体上沿着壳体11的长度方向延伸,并不单指腹板12的长度方向严格与壳体11长度方向平行的情况,根据壳体11的外形轮廓,视腹板12所在位置,腹板12的长度方向也可以有适当的偏斜,以与壳体11的外形轮廓随型设置。

请一并参考图4和图5,图4为图2中A部位的轴测透视图,图5为图2中A部位的剖面示意图。

该实施例中,叶片10还包括内箨环14,内箨环14固设在壳体11与隔板13之间,内箨环14为与壳体11的内周壁贴合的环状结构,该环状结构可以是封闭式的,也可以不完全封闭,可以理解,内箨环14的轴线方向与壳体11的轴线方向一致;隔板13具体是与内箨环14直接固定。

内箨环14的设置可以提高隔板13与壳体11的连接位置的强度,有利于提升叶片10整体的稳定性。

具体的,内箨环14的轴向尺寸大于隔板13的厚度,沿内箨环14的轴向方向,隔板13位于内箨环14的中部,这样,可确保隔板13与壳体11连接位置受力的稳定性和均匀性,有利于提高叶片10的稳定性。

该实施例中,内箨环14与壳体11为一体成型结构,避免两者之间具有额外的连接结构,有利于提高叶片10的稳定性。

为适应轻量化的发展需求,叶片10的壳体11采用复合材料制成,具体的,壳体11与内箨环14通过复合材料灌注工艺一体成型,实际制作时,壳体11的铺层设计可与现有保持一致或类似,在壳体11的铺层完成后,再在隔板13的连接位置对应铺设形成内箨环14的材料,之后可通过树脂一体灌注工艺,将内箨环14和壳体11结合在一起。

可以理解,内箨环14的设置可以加固隔板13所在位置的强度,所以,内箨环14的轴向尺寸相对来说远小于壳体11的长度,只要能够起到加固隔板13的作用即可。同样地,内箨环14的厚度也可根据实际需要来设置,此处不作限定。

内箨环14的材料具体可以选用玻璃纤维布或者碳纤维布,玻璃纤维布或碳纤维布具体可选用单轴布的形式,当然也可以为其他形式,视具体需求来定;内箨环14的材料也可以选用巴沙木或者泡沫,还可以选用其他复合材料。还可以混用,例如玻璃纤维布和巴沙木一起使用。

隔板13与内箨环14之间通过结构胶16固定,具体制作时,可根据事先确定的安装位置,预先制作出与安装位置处的壳体11的内腔横截面形状一致的隔板13,在叶片10的合模工序前,在内箨环14的表面涂抹结构胶16,之后放置隔板13,通过固定工装稳定设定时间,根据固定需求,结构胶16的厚度可以在3~8mm内,通过固定工装稳定的设定时间至少为半个小时,当然,根据实际应用需求,前述相关参数可以适当调整。

该实施例中,隔板13可选用三明治夹芯板结构,包括中间的芯材和两侧的蒙皮,蒙皮具体可选用双向纤维布等复合纤维材料。如此,可减轻隔板13的重量。

该实施例中,叶片10的壳体11还在隔板13所在位置设有外箨环15,外箨环15为与壳体11的外周壁贴合的环状结构,外箨环15的设置也用于提高隔板12所在位置的壳体11的强度。

可以理解,外箨环15与内箨环14的位置对应,外箨环15的轴向尺寸可与对应位置的内箨环14一致,也可不一致。

具体设置时,外箨环15可以在壳体11整体成型后,通过手糊补强的方式成型。

外箨环15具体可包括多层纤维布,比如说2~5层,或者根据实际需求来设置,形成外箨环15的纤维布具体可以是玻璃纤维布,也可以是碳纤维布,均可选用单轴布。

在铺设形成外箨环15后,可对外箨环15的表面和其与壳体11外壁的连接过渡位置进行打磨,之后可涂抹油漆和/或表面防护涂料。

外箨环15的设置会影响叶片10的整体外形,有可能会影响叶片10的发电效率,实际设置时,根据应用需求也可以不设置外箨环15,此时,为了保证叶片10在隔板13所在位置处的结构性能,可以适当地增加内箨环14的厚度。

除了前述叶片10外,本发明还提供一种风力发电机的叶轮,该叶轮包括若干上述实施例介绍的叶片10,该叶轮可在保证性能的基础上,减轻重量和载荷,有利于向轻量化的方向发展。

以上对本发明所提供的叶片及风力发电机的叶轮均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

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