CN102086845A - 风力发电机叶片 - Google Patents

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一种风力发电机叶片，属于风力发电领域。该风力发电机叶片包括中空的壳体、设于壳体内的腹板、密封夹层和至少两个隔板。腹板垂直于风力发电机叶片的翼弦，密封夹层依壳体内部形状贴合地设于壳体内，腹板与密封夹层固定连接，隔板将密封夹层分隔为至少两部分，每个部分中按照一定比例填充有粘性液体。由于只需在叶片的密封夹层中充入粘性流体，不需要在整个叶片内部充入粘性流体，因此嵌入流体的重量大为减少。密封夹层中的隔板可以防止充入的流体全部流向叶片一侧，既充分利用了内嵌粘性流体的减振功能，又避免了充入大量流体所产生叶片重心变化过大和叶片重量过度增加。简单易行，成本低，能够自适应减振，使得风力机的运行更平稳，安全。

Description

风力发电机叶片
【技术领域】
本发明涉及一种风力发电机，尤其是涉及一种风力发电机叶片。
【背景技术】
当风力发电机运行时，由于风载荷的作用和叶片本身为弹性结构的原因，风力发电机叶片会存在振动。振动是导致材料疲劳的主要原因，当振动幅度过大时则会影响风力发电机的安全。
【发明内容】
鉴于此，有必要针对传统的风力发电机叶片存在振动，具有安全隐患的问题，提供一种能够减小其运行时的振动的风力发电机叶片。
一种风力发电机叶片，包括中空的壳体和设于壳体内的腹板，所述腹板垂直于风力发电机叶片的翼弦，还包括密封夹层和至少两个隔板，所述密封夹层依壳体内部形状贴合地设于壳体内，所述腹板与密封夹层固定连接，所述隔板将密封夹层分隔为至少两部分，每个部分中按照一定比例填充有粘性液体。
由于只需在叶片的密封夹层中充入粘性流体，不需要在整个叶片内部充入粘性流体，因此嵌入流体的重量大为减少。密封夹层中的隔板可以防止充入的流体全部流向叶片一侧，既充分利用了内嵌粘性流体的减振功能，又避免了充入大量流体所产生叶片重心变化过大和叶片重量增加过大的弊端。具有简单易行，成本低，并且具有自适应减振的特点，使得风力机的运行更平稳，安全。
优选地，所述壳体的形状为机翼翼型。
优选地，所述密封夹层的厚度为风力发电机叶片翼型最大厚度的1/11至1/9。
优选地，所述密封夹层的厚度为风力发电机叶片翼型最大厚度的1/10。优选地，所述腹板的数量为两个。
优选地，所述隔板的数量为两个，分别设于风力发电机叶片的前端和后端，将密封夹层分隔为两个部分。
优选地，在密封夹层的两个部分中按照1∶2的比例填充有粘性液体。
优选地，所述粘性液体为水或硅油。
【附图说明】
图1为本发明一实施例的风力发电机叶片剖面图。
【具体实施方式】
如图1所示，为本发明一实施例的风力发电机叶片的剖面图。该风力发电机叶片包括中空的壳体10、设于壳体内的腹板20、密封夹层30以及隔板40。腹板20垂直于风力发电机叶片的翼弦50，其中翼弦50是指叶片前端和后端之间的连线。密封夹层30依壳体10内部形状贴合地设于壳体10内，腹板20与密封夹层30固定连接，隔板40的数量至少为两个，用于将密封夹层30分隔为至少两部分，每个部分中都填充有粘性液体。
叶片的壳体10的形状可采用传统主流的翼型结构，如NACA00XX系列、NACA44XX系列和NREL系列等，本实施例的叶片翼型优选为机翼翼型。
剖面为翼型的中空壳体结构在抵抗非平面内剪切力载荷方面不是很有效，腹板20则用于抵抗非平面内剪切力载荷。
密封夹层30密封有一层状空间，其内部可填充粘性液体，以利用内嵌流体运动所产生的惯性、动能吸收、频率调节和阻尼耗能等多重效应来减弱叶片的振动。其中流体的重量应以不过分增加叶片重量为准，因此控制叶片的厚度为风力发电机叶片翼型最大厚度的1/11至1/9，进一步优选为风力发电机叶片翼型最大厚度的1/10。粘性液体优选为比重较小的水或硅油。
在密封夹层30中加入隔板40的目的是防止叶片在转动的过程中，密封夹层30中的粘性液体全部流向一侧从而影响减振效果。本实施例中，隔板40的数量为两个，分别设于风力发电机叶片的前端和后端，将密封夹层30分隔为两个部分。并且在密封夹层30的两个相互分隔的部分中按照1∶2的比例填充有水或硅油等粘性液体。
在固体叶片结构内部嵌入粘性流体单元，使单纯变形固体结构变为具有变形固体和粘性流体相互作用的复合结构，从而利用诱发的内嵌粘性流体运动所产生的惯性力、动能吸收、频率调节和阻尼耗能等多重效应来减弱结构的振动。由于粘性液体具有黏滞阻尼，当叶片相对于粘性液体运动时，粘性液体对叶片以运动阻力，对振动的叶片做负功，使其损失一部分机械能，这些机械能最终转变为热能，从而达到阻尼耗能减振的效果。由于流体的流动性，粘性流体能够自动地在叶片振动幅度大的地方产生大的惯性力以抑制振动，因而此种减振方法还具有自适应的特点。
在其他的实施例中，还可以增加隔板40的数量，将密封夹层30分隔为更多的部分，同时密封夹层30中充入的粘性液体的比例也根据情况作出相应调整。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种风力发电机叶片，包括中空的壳体和设于壳体内的腹板，所述腹板垂直于风力发电机叶片的翼弦，其特征在于，还包括密封夹层和至少两个隔板，所述密封夹层依壳体内部形状贴合地设于壳体内，所述腹板与密封夹层固定连接，所述隔板将密封夹层分隔为至少两部分，每部分中填充有粘性液体。
2.如权利要求1所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述壳体的形状为机翼翼型。
3.如权利要求1所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述密封夹层的厚度为风力发电机叶片翼型最大厚度的1/11至1/9。
4.如权利要求1所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述密封夹层的厚度为风力发电机叶片翼型最大厚度的1/10。
5.如权利要求1所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述腹板的数量为两个。
6.如权利要求1所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述隔板的数量为两个，分别设于风力发电机叶片的前端和后端，将密封夹层分隔为两个部分。
7.如权利要求6所述的风力发电机叶片，其特征在于，在密封夹层的两个部分中按照1∶2的比例填充有粘性液体。
8.如权利要求1至7中任一项所述的风力发电机叶片，其特征在于，所述粘性液体为水或硅油。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105257485A (zh) * 2015-10-23 2016-01-20 西安交通大学 一种利用颗粒阻尼减振的风力机叶片
CN105545614A (zh) * 2016-02-19 2016-05-04 彭伟成 一种发电机叶片及其操作方法
CN105804944A (zh) * 2016-03-24 2016-07-27 中国地质大学（武汉） 双发电型智能自适应减振风力机

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