CN101963127A - 一种风力发电叶片加固技术 - Google Patents

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Abstract

一种风力发电叶片加固技术，属机械-电子技术应用领域。由于大型风力发电机的叶片的方式；要承受极大的应力，必然导致超高强度及超额成本的结果，本发明以一种张力绳索加固的方法来极大的降低对叶片强度的要求，应用静力学及结构学的基本原理，以绳索支撑的方法，结构重量极大降低，成本有空前的下降，可广泛应用于各种风力发电场合中。

Description

一种风力发电叶片加固技术 
本发明属机械-电子技术应用领域；确切的讲是依靠风力转换成动能及发电的装置。 
对于大型风力发电机的叶片，以目前的安装方式；叶片要承受极大的应力！必然导致超高强度及超额成本的结果，叶片所占的成本比重居高不下。 
本发明的目的在于解决已有技术的不足之处，以一种张力绳索加固的方法来极大的降低对叶片强度的要求，应用静力学及结构学的基本原理，以绳索支撑的方法，结构重量极大降低，成本有空前的下降，可广泛应用于各种风力发电场合中。 
本发明的特点：在以张力绳索解决加固问题时；又可以使叶片自由转动，在叶片设计中从新回到以效率及轻质为优先条件。 
本发明的技术关键：构成本发明技术的结构的基本组成是由：叶片(多连接轴)、叶片连接轴、叶片连接轴套环(带多结点)、绳索、轮毂前(绳索)结点、轮毂后(绳索)结点、叶片过绳孔、轮毂等组成。 
基本工作原理为：以3叶片为例：叶片安装于轮毂上，叶片连接轴是将多段叶片联接起来的主要支撑部件，叶片连接轴套环可绕叶片联接轴自由转动，多段加固绳索的2端挂于叶片联接轴套环的绳索挂端及轮毂前结点以及轮毂后结点上；叶片过绳孔的目的是使挂接在叶片联接环上的绳索在叶片自转(变浆矩)时能不发生阻挡(因为叶片连接轴的轴心线与叶片的自转轴是同一个轴心线；所以变浆矩时将不会使叶片套环上的结点改变位置，使得诸(张力)绳索有了固定的长度不变的结点，给静力学牵引加固提供充分必要条件)；其加固绳索分为圆周状连接索及放射状连接索；圆周状连接索是将2个叶片上的对应的叶片联接轴套环上的相应绳索挂端用绳索连接(各此类段绳索将形成多边形)，放射状连接索是将叶片联接轴套环上的相应绳索挂端与轮毂前(绳索)结点及轮毂后(绳索)结点用绳索联接(也形成多边形)；因而有绳索及结构所组成的多边形在叶片联接轴与叶片联接轴套环只能轴向旋转约束下，上述条件多变性具有稳定性 
本技术的根本特征：叶片连接轴的轴心线与叶片的自转轴是同一个轴心线，所以在实施变浆矩时将不会使叶片套环上的结点改变位置；结构中使用了绳索至少联接了以下一组结点：叶片联接轴套环(带多结点)(或直接连接在叶片联接轴附近的结构点上)与另一叶片联 接轴套环(带多结点)之间，叶片联接轴套环(结点)(或直接连接在叶片联接轴附近的结构点上)与轮毂前(绳索)结点，叶片联接轴套环(结点)(或直接连接在叶片联接轴附近的结构点上)与轮毂后(绳索)结点；叶片即可仪是一个不可拆装的整体，也可以是在在叶片连接轴附近的结构部位可拆装分体。 
上述叶片连接轴套环(带多结点)是指：可绕叶片连接轴自由转动，用于系绳索的结点可以沿多方向伸出。 
上述的轮毂轴前(绳索)结点，可以是1个统一的结点(此时的结点在风轮轮毂轴心的延长线上)，也可以是多个结点。 
上述的轮毂轴后(绳索)结点，是多个结点。 
考虑到风轮的轮毂与后面的电机或机舱的距离相对较近，采用1-8度的叶片前倾为宜，所谓前倾是将叶片的自转轴与轮毂轴的夹角小于90度(叶片的自转轴方向指向叶轮外部；轮毂轴的方向指向风向(与风向相反))，后顷也是一种方式，但须加大轮毂轴长度。 
叶片连接轴即可以一个固定轴也可以是一个可转动的转轴，可用动力驱动完成分区独立变浆矩(多级式变浆矩)，以最大效能的利用风能(此种情形为多级式变浆矩方式；变浆矩的转轴并不要求与与轮毂连接的叶片自转轴同轴心)。 
下面结合一个较佳实施例对本发明作进一步所说明(结构上所公知的诸如卡簧，轴销，键等未画处)。 
[图1]叶片连接轴与叶片连接轴套环配合示意图。 
[图2]张力索加固后的风轮整体结构示意图。 
图示说明： 
(1)叶片(多连接轴) 
(2)叶片连接轴套环(带多结点) 
(3)轮毂前(绳索)结点构件 
(4)轮毂后(绳索)结点构件 
(5)、(15)、(16)绳索 
(6)轮毂 
(7)叶片连接轴 
(8)叶片自转轴轴线 
(9)、(10)、(11)、(12)、(13)、(14)结点 
(20)轮毂轴 
(21)其余叶片联接部位 
(22)前结点支撑杆 
如[图1]所示： 
图1的上部图为沿轮毂轴的垂直方向观看的轮毂组件图(含在叶片联接轴A部位的叶片剖面图)。 
图1的下部图为沿轮毂轴的轴向方向(正面)观看的轮毂组件图。 
叶片连接轴(7)的轴线与叶片自转轴轴线(8)重合(这样在变浆矩时不会妨碍叶片的自转)，叶片(1)(多连接轴)上可以分成多段；可以是将多段的局部叶片现场组合，对于大型风电机有利于安装维护；各段的连接构造除轴(7)之外，也可以连接断面的其他部分，只要不阻挡叶片连接轴套环(带多结点)(2)约35度的自由转动角度(恰好是变浆矩的角度范围)；套环(2)上的4个结点分布在连接轴(7)的轴线周围，结点与轴心的联线的夹角基本成90度，其中2个成180度夹角的结点(8)及(9)用于以张力绳连接相邻的2叶片上同样的套环上的结点；另外2结点(10)及(11)是用来以张力绳分别连接轮毂上的前/后结点上，(21)为其余叶片联接部位，用以增加各段叶片的连接强度；(22)为前结点支撑杆，用来连接多个绳端及改善绳索的角度。 
如图2所示： 
是通用的3叶片风轮结构，3个叶片(多连接轴)(1)成120度联接在轮毂(6)上，每个叶片连接轴套环(2)上有4个结点，其中2个结点用于连接绳索(5)，令外2个分别连接绳索(15)、(16)；绳索(15)(16)的另一端分别连接轮毂后(绳索)结点构件(4)及轮毂前(绳索)结点构件(3)。 
图1及图2中的(20)为轮毂轴用以对发电机输出动力，(22)为前结点支撑杆，用以改善绳索角度。
考虑到风轮的轮毂与后面的电机或机舱部分的距离相对较近，采用1-8度的叶片前倾为宜，所谓前倾是将叶片的自转轴与轮毂轴的夹角小于90度(叶片的自转轴方向指向叶轮外部；轮毂轴的方向指向风向(与风向相反)，即(22)与(8)的夹角)，后顷也是一种方式，但须加大轮毂轴长度。 

Claims (5)

1.一种风力发电叶片加固技术，由叶片、叶片连接轴、叶片连接轴套环(带多结点)、绳索、轮毂前(绳索)结点、轮毂后(绳索)结点、叶片过绳孔、轮毂等组成；基本工作原理为：以3叶片为例：叶片安装于轮毂上，叶片连接轴是将多段叶片联接起来的主要支撑部件，叶片连接轴套环可绕叶片联接轴自由转动，多段加固绳索的2端挂于叶片联接轴套环的绳索挂端及轮毂前结点以及轮毂后结点上；叶片过绳孔的目的是使挂接在叶片联接环上的绳索在叶片自转(变浆矩)时能不发生阻挡(因为叶片连接轴的轴心线与叶片的自转轴是同一个轴心线；所以变浆矩时将不会使叶片套环上的结点改变位置，使得诸(张力)绳索有了固定的长度不变的结点，给静力学牵引加固提供充分必要条件)；其加固绳索分为圆周状连接索及放射状连接索；圆周状连接索是将2个叶片上的对应的叶片联接轴套环上的相应绳索挂端用绳索连接(各此类段绳索将形成多边形)，放射状连接索是将叶片联接轴套环上的相应绳索挂端与轮毂前(绳索)结点及轮毂后(绳索)结点用绳索联接(也形成多边形)；因而有绳索及结构所组成的多边形在叶片联接轴与叶片联接轴套环只能轴向旋转约束下，上述条件多变性具有稳定性；其特征就在于：叶片连接轴的轴心线与叶片的自转轴是同一个轴心线，所以在实施变浆矩时将不会使叶片套环上的结点改变位置；结构中使用了绳索至少联接了以下一组结点：叶片联接轴套环(带多结点)(或直接连接在叶片联接轴附近的结构点上)与另一叶片联接轴套环(带多结点)之间，叶片联接轴套环(结点)(或直接连接在叶片联接轴附近的结构点上)与轮毂前(绳索)结点，叶片联接轴套环(结点)(或直接连接在叶片联接轴附近的结构点上)与轮毂后(绳索)结点；叶片即可仪是一个不可拆装的整体，也可以是在在叶片连接轴附近的结构部位可拆装分体；叶片自转轴的方向可以垂直于轮毂轴也可以非垂直；叶片连接轴即可以一个固定轴也可以是一个可转动的转轴(此种情形为多级式变浆矩方式；变浆矩的转轴并不要求与与轮毂连接的叶片自转轴同轴心)。
2.如权利要求1及所述技术，其特征就在于所述叶片连接轴套环(带多结点)是指：可绕叶片连接轴自由转动，用于系绳索的结点可以沿多方向伸出。
3.如权利要求1及所述技术，其特征就在于所述的轮毂轴前(绳索)结点，可以是1个统一的结点(此时的结点在风轮轮毂轴心的延长线上)，也可以是多个结点。
4.如权利要求1及所述技术，其特征就在于所述的轮毂轴后(绳索)结点，是多个结点。
5.如权利要求1及所述技术，其特征就在于所述的叶片自转轴的方向的垂直性；考虑到风轮的轮毂与后面的电机或机舱的距离相对较近，采用1-8度的叶片前倾为宜，所谓前倾是将叶片的自转轴与轮毂轴的夹角小于90度(叶片的自转轴方向指向叶轮外部；轮毂轴的方向指向风向(与风向相反))；后顷也是一种方式，但须加大轮毂轴长度。
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PB01 Publication
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Addressee: Luo Tianzhen

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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