CN101737249A - 一种风能叶片 - Google Patents

Abstract

本发明是一种风能叶片，包括有叶片外壳(1)、叶根(2)，叶片外壳(1)包括有分别用等厚金属薄板冲压成型的迎风面板(11)和背风面板(12)，迎风面板(11)与背风面板(12)通过焊接连接为具有中空腔体(13)的密闭体，且叶片外壳(1)的横截面形状呈流线型翼型，叶根(2)固定于叶片外壳(1)的根部。上述中空腔体(13)内设有至少一根增强叶片外壳(1)的强度的加强筋(3)。加强筋通过焊接方式固定在叶片外壳上。本发明的风能叶片具有较高的强度，轻质耐用，应用于风力发电机，便于风力发电机在低风速工况下启动，不仅有实用的经济价值，而且节能环保，具有较好的社会效益。

Description

一种风能叶片

技术领域

本发明是一种风能叶片，属于风能叶片的改造技术。

背景技术

目前，全球能源日趋枯竭，全球环境日趋恶化，可再生能源的开发迫在眉睫，而风力发电作为当前较为成熟的可再生能源技术，在国家政策的大力扶持下正快速增长。但目前风电的运用范围仍存在极大的限制，主要集中分布于新疆、内蒙古和沿海岛屿等风能资源丰富地区，而在人口密度大、用电量高的城市地区，大部分风电产品仍无法有效应用。因为目前大多数风电产品启动风速较高，低速运行时效率低，无法满足在城市弱风场工况工作。

要开发出适合城市弱风场运行的风力发电机，必须解决其低风速启动问题。现大多数风能叶片一般采用玻璃钢复合材料、工程塑料或金属型材加工，形体比较笨重，不利于风机在低风速下启动运行。现有的叶片采用等厚薄板制成，这种叶片制造简单，生产效率高，成本低廉，但叶片强度难以得到保证。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种在低风速下有利于风力发电机的启动运行工作，且叶片自重小，强度较高，制造成本低廉的风能叶片。本发明设计巧妙，结构合理，方便实用。

本发明的技术方案是：本发明的风能叶片，包括有叶片外壳、叶根，叶片外壳包括有分别用等厚金属薄板冲压成型的迎风面板和背风面板，迎风面板与背风面板通过焊接连接为具有中空腔体的密闭体，且叶片外壳的横截面形状呈流线型翼型，叶根固定于叶片外壳的根部。

上述叶根上开设有用于安装轮毂的安装孔。

上述中空腔体内设有至少有一根增强叶片外壳的强度的加强筋。

上述加强筋包括有支撑式加强筋，支撑式加强筋连接在迎风面板与背风面板之间，支撑式加强筋沿叶展方向布置。

上述加强筋还包括有加厚式加强筋，加厚式加强筋沿叶展方向布置和/或沿仿叶脉状布置。

上述支撑式加强筋和/或加厚式加强筋与迎风面板和/或背风面板通过焊接方法紧密贴合连接。

上述加强筋在同一截面上按布置位置不同具备不同厚度，靠经叶片中轴线位置厚度最大。

上述加强筋的横截面积由靠近叶根位置向叶尖方向逐渐减小。

上述加强筋及叶根均由轻质高强度材料做出。

上述叶片外壳在迎风面板和背风面板拼焊后进行表面钝化、哑光和防腐处理。

本发明由于采用叶片外壳包括有分别用等厚金属薄板冲压成型的迎风面板和背风面板，迎风面板与背风面板通过焊接连接为具有中空腔体的密闭体，且叶片外壳的横截面形状呈流线型翼型的结构，相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

1)本发明的风力发电机叶片能够获得较宽的叶片体，在不增加叶片厚度的情况下能使叶片具有较高的强度。

2)本发明工艺简单，采用冲压模具生产，成品一致性好，能够有效的控制风轮的动平衡量。

3)本发明叶片自重小，强度高，有利于风力发电机在弱风场的启动运行工作，不仅有实用的经济价值，也有较好的社会效益，有利于环保，节约能源。

本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的风能叶片。

附图说明

图1为本发明的立体结构图；

图2为本发明叶片的横截面图；

图3为图2的A向剖视图；

图4为加厚式加强筋沿叶展方向布置和沿仿叶脉状布置的横截面图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本发明的新型铝合金风能叶片，包括叶片外壳1、叶根2和加强筋3，所述的叶片外壳1包括迎风面板11和背风面板12，迎风面板11和背风面板12分别采用等厚金属薄板冲压成型，再拼焊成为叶片外壳1。如图2所示，迎风面板11和背风面板12具有一定的曲面特征，其拼焊成的叶片外壳1是完全密封的，且其横截面形状可以是任意一种流线型翼型。叶片外壳1拼焊完成后进行表面钝化、哑光和防腐处理。

如图1所示，叶根2覆盖于叶片之内，并且开设有用于轮毂安装的安装孔21，其材料为质轻强度高的材料，可为木材、铝合金或工程塑料。

加强筋3至少为一根，分布于叶片外壳1内部。其材料为质轻强度高的材料，优选铝合金，并且与叶片外壳1通过焊接方法紧密贴合。

加强筋3包括支撑式加强筋31、32和加厚式加强筋33。支撑式加强筋31、32连接在迎风面板11与背风面板12之间，支撑式加强筋31、32沿叶展方向布置。加厚式加强筋33沿叶展方向布置和/或沿仿叶脉状布置。图3所示加厚式加强筋33沿叶展方向布置。图4所示加厚式加强筋33沿叶展方向布置和沿仿叶脉状布置。根据等强度设计理论，在叶片的同一个截面上，按照加强筋3的分布位置各个加强筋设计为不同厚度，靠近叶片中轴位置的加强筋厚度最大，如图2所示。同时，各个加强筋的横截面积由靠近叶根位置向叶尖方向逐渐减小，如图3所示。

本发明的新型铝合金风能叶片按照以下步骤制造：

1)利用冲压成型方法分别获得叶片外壳的迎风面和背风面。

2)将迎风面和背风面通过焊接方法与加强筋连接，然后将迎风面和背风面边缘焊接密封。

3)加工叶根处的安装孔。

4)对叶片外壳进行表面钝化、哑光和防腐处理。

本实施例中，风能叶片用于风轮回转直径为800mm的风机，在风机领域，叶片回转直径通常用来表示叶片绕其旋转中心所扫掠圆盘直径，除去轮毂安装尺寸，叶片长度为370mm。迎风面板11和背风面板12均采用等厚1mm铝合金薄板冲压成型，再拼焊成为叶片外壳1。如图2所示叶片外壳1拼焊后是完全密封后其横截面形状为具有良好启动性能的翼型NACA4412。

本实施例中，加强筋3采用三根加强筋，如图2、3所示，包括支撑式加强筋31、32和加厚式加强筋33，分布于叶片外壳1内部。其材料为质轻强度高的材料，优选铝合金，并且与叶片外壳1内部表面通过焊接方法紧密贴合。

根据等强度设计理论，在叶片的同一个截面上，按照加强筋3的分布位置各个加强筋设计为不同厚度，靠近叶片中轴位置的加强筋厚度最大，如图2所示。加强筋31厚度由根部的5mm向叶尖递减为2mm，加强筋32厚度由根部的3.5mm向叶尖递减为1.5mm。

制备时，采用冲压模具作业，首先将等厚铝合金板冲压加工成具有曲面特征的迎风面板11和背风面板12，再将迎风面板11和背风面板12通过焊接方法与加强筋3连接，然后将迎风面板11和背风面板12边缘焊接密封。再加工叶根2处的安装孔21，最后对叶片外壳1进行表面钝化、哑光和防腐处理。

工作时，三片或多片叶片固定于轮毂上形成叶轮，风力带动叶轮旋转最终带动发电机工作达到发电的目的。在同样的风力条件特别在弱风条件下，本发明涉及的叶片由于自重小，具有较小惯性，更易于启动运行。

Claims (10)

1.一种风能叶片，其特征在于包括有叶片外壳(1)、叶根(2)，叶片外壳(1)包括有分别用等厚金属薄板冲压成型的迎风面板(11)和背风面板(12)，迎风面板(11)与背风面板(12)通过焊接连接为具有中空腔体(13)的密闭体，且叶片外壳(1)的横截面形状呈流线型翼型，叶根(2)固定于叶片外壳(1)的根部。

2.根据权利要求1所述的风能叶片，其特征在于上述叶根(2)上开设有用于安装轮毂的安装孔(21)。

3.根据权利要求1或2所述的风能叶片，其特征在于上述中空腔体(13)内设有至少有一个增强叶片外壳(1)的强度的加强筋(3)。

4.根据权利要求3所述的风能叶片，其特征在于上述加强筋(3)包括有支撑式加强筋(31)，支撑式加强筋(31)连接在迎风面板(11)与背风面板(12)之间，支撑式加强筋沿叶展方向布置。

5.根据权利要求4所述的风能叶片，其特征在于上述加强筋(3)还包括有加厚式加强筋(33)，加厚式加强筋(33)沿叶展方向布置和/或沿仿叶脉状布置。

6.根据权利要求5所述的风能叶片，其特征在于上述支撑式加强筋(31)和/或加厚式加强筋(33)与迎风面板(11)和/或背风面板(12)通过焊接方法紧密贴合连接。

7.根据权利要求6所述的风能叶片，其特征在于上述加强筋(3)在同一截面上按布置位置不同具备不同厚度，靠经叶片中轴线位置厚度最大。

8.根据权利要求7所述的风能叶片，其特征在于上述加强筋(3)的横截面积由靠近叶根位置向叶尖方向逐渐减小。

9.根据权利要求8所述的风能叶片，其特征在于上述加强筋(3)及叶根(2)均由轻质高强度材料做出。

10.根据权利要求9所述的风能叶片，其特征在于上述叶片外壳(1)在迎风面板(11)和背风面板(12)拼焊后进行表面钝化、哑光和防腐处理。

Images