CN102700031A - 风力发电机叶片制作过程中的加热方法及制作用加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风力发电机叶片制作过程中的加热方法和风力发电机叶片制作用加热装置。公开的风力发电机叶片制作过程中的加热方法包括：使加热流体从叶片体的根端端口的一部分进入叶片体内腔中，使加热流体在叶片体内腔中流动，再使加热流体从所述根端端口的另一部分流出；所述加热流体在一个封闭循环通道中流动。与现有技术中从叶片体外部加热叶片体相比，本发明提供的技术方案通过加热流体的流动可以从内部对叶片体进行加热，使叶片体保持预定的温度；叶片体外的空气不会直接从加热流体中直接吸收热量；这样就能够使叶片体尽可能地利用加热流体的热量，减少热量浪费，提高叶片制作过程中的热利用效率。

Description

风力发电机叶片制作过程中的加热方法及制作用加热装置

技术领域

本发明涉及一种风力发电机叶片制作技术，特别涉及一种风力发电机叶片制作过程中的加热方法，还涉及到一种风力发电机叶片制作用加热装置。

背景技术

随着风力发电技术的不断进步，风力发电机组通常使用大型的叶片吸收风能，以提高风力发电机组的发电量，进而使叶片越来越大。

请参考图1，该图是现有技术中一种叶片的横向截面的结构示意图。叶片主要包括叶片体100，叶片体100形成中空结构的叶片体内腔；叶片体100的外表面整体上为弧形结构，朝向叶片的旋转方向的边缘部分的曲度较小，形成前缘部分120，相反的方向的边缘部分的曲度较大形成后缘部分110。

为保证叶片能够在恶劣环境中长期地、安全地工作和运行，一般用适当的复合材料(如玻璃纤维、树脂和胶黏剂等等)制作叶片体100，以提高叶片体100的耐腐蚀、抗风化等性能。为了提高叶片体100外表面的耐腐蚀等性能，在叶片体100外表面通常还进行涂覆涂料等表面处理。为了保证叶片的整体强度，提高叶片的抗剪切能力和抗弯矩能力，通常在叶片体100内腔中还设置从叶片体的根端向尖端延伸到的腹板200。

在制作叶片时，形成叶片体100的复合材料的固化度和表面处理过程中，涂料的固化性能是影响叶片综合性能的重要因素；而树脂固化度和涂料的固化性能均与温度直接关系；因此，在叶片制作过程中，如何保持叶片体100的适当温度就成为叶片制作的关键问题。

当然，为了使叶片体100保持适当的温度，就需要采取适当的措施对叶片体100进行加热。加热的方式一般有两种；一种是在车间内设置多个的加热装置，使各加热装置从不同的部位对叶片体外表面进行加热。另一种方式是对叶片制作车间(或其他预定空间)整体加热，使叶片制作车间保持预定的温度，进而使叶片体保持预定温度。上述两种方式在加热叶片体的同时，加热装置产生的大部分热量并未直接作用在叶片体上，这就导致了叶片制作过程存在热量浪费严重、热利用效率过低问题。

采用第一种方式对叶片体加热时，由于叶片体各部分受热不同，无法保证叶片体各部分的温度均匀性，进而无法保证叶片体各部分性能的可靠性和一致性。采用第二种方式虽然能够保持叶片体各部分性能的可靠性和一致性，但能耗过大，不利于叶片制作成本的降低。同时，由于叶片体100根端部结构方面特点，当前对叶片体100的加热保温方式无法满足叶片体100根端部对热量的需要，进而影响叶片体100根端部树脂材料的固化度，影响叶片的整体性能。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于，提供一种风力发电机叶片制作过程中的加热方法和风力发电机叶片制作用加热装置，以减小热量浪费，提高叶片制作过程的热利用效率。

进一步的目的在于，在保证叶片体根端部温度的同时，降低叶片制作过程中的能耗。

本发明提供的风力发电机叶片制作过程中的加热方法包括：

使加热流体从叶片体的根端端口的一部分进入叶片体内腔中，使加热流体在叶片体内腔中流动，再使加热流体从所述根端端口的另一部分流出；所述加热流体在一个封闭循环通道中流动。

可选的，叶片包括叶片体和位于叶片体内腔中的腹板，所述腹板将叶片体内腔至少分成在第一腔和第二腔；所述第一腔和第二腔通过位于叶片体内腔中的结构相通；所述第一腔的外口和第二腔的外口均与所述根端端口相通；

所述加热流体通过第一腔的外口进入，再通过第二腔，并从第二腔的外口流出。

可选的，叶片包括两个腹板，所述腹板沿着叶片体的纵向从叶片体的根端向叶片体的尖端延伸，且所述腹板与所述叶片体的尖端内表面之间具有间隙；两个所述腹板之间形成第三腔，一个所述腹板与叶片体的后缘部分之间形成第一腔，另一个所述腹板与叶片体的前缘部分之间形成第二腔；所述第一腔的外口、第二腔的外口和第三腔的外口均与所述根端端口相通；

所述加热流体通过第三腔的外口流入，再流入所述第一腔和第二腔形成两个加热支流，两个加热支流分别从第一腔的外口和第二腔的外口流出。

可选的，叶片包括两个腹板，所述腹板沿着叶片体的纵向从叶片体的根端向叶片体的尖端延伸，且所述腹板与所述叶片体的尖端内表面之间具有间隙；两个所述腹板之间形成第三腔，一个所述腹板与叶片体的后缘部分之间形成第一腔，另一个所述腹板与叶片体的前缘部分之间形成第二腔；所述第一腔的外口、第二腔的外口和第三腔的外口均与所述根端端口相通；

所述加热流体的两个加热支流分别通过第一腔的外口和第二腔的外口流入，并在第三腔中汇合成形成加热总流，该加热总流从第三腔的外口流出。

可选的，从叶片体内腔中流出的加热流体顺序通过加热器的加热通道和驱动器的驱动通道后，形成流入叶片体内腔中的加热流体；或者，从叶片体内腔中流出的加热流体顺序通过驱动器的驱动通道和加热器的加热通道后，形成流入叶片体内腔中的加热流体。

可选的，所述加热流体为空气流。

本发明提供的风力发电机叶片制作用加热装置包括对加热流体加热的加热器和驱动加热流体流动的驱动器，所述加热器的加热通道与所述驱动器的驱动通道相通；所述驱动通道的输出口与叶片体内腔的入口部相通，所述加热通道的输入口与叶片体内腔的出口部相通；或者，所述驱动通道的输入口与所述叶片体内腔的出口部相通，所述加热通道的输出口与叶片体内腔的入口部相通。

可选的，还包括导流板，所述导流板的导流面与所述输出口相对，用于将从所述输出口流出的加热流体导向所述入口部。

可选的，所述导流面的中间具有向所述输出口中心位置伸出的凸起部分；所述导流面边沿与所述叶片体的根端端面相配合。

与现有技术相比，本发明提供的风力发电机叶片制作过程中的加热方法中，使具有预定温度的加热流体从叶片体的根端端口一部分进入叶片体内腔中，使加热流体在叶片体内腔中流动，再使加热流体从所述叶片体的根端端口的另一部分流出；所述加热流体在一个封闭循环通道中流动。与现有技术中从叶片体外部加热叶片体相比，本发明提供的技术方案通过加热流体的流动可以从内部对叶片体进行加热，使叶片体保持预定的温度；叶片体外的空气不会直接从加热流体中直接吸收热量；这样就能够使叶片体尽可能地利用加热流体的热量，减少热量浪费，提高叶片制作过程中的热利用效率。

在进一步的技术方案中，通过腹板，将叶片体内腔被分成至少两个腔；在加热过程中，使加热流体在各个腔之间流动。该技术方案能够使加热流体以预定的方向流动，进而使加热流体对叶片体的预定位置进行加热；进而，该技术方案能够进一步地保证对叶片体的加热，使叶片体的预定位置保持预定的温度。

在进一步的技术方案中，叶片的两个腹板将叶片体内腔分成三个腔，加热流体通过两个腹板之间的第三腔的外口流入，再通过腹板尖端与叶片体的内表面之间的空隙流入第一腔和第二腔中，再通过分别靠近后缘部分和前缘部分的第一腔和第二腔流出；这样就可以使加热流体从叶片体内腔的叶片体的根端部流到叶片体的尖端部，再从叶片体的尖端部流动到叶片体的根端部，这样就能够保证对叶片体各部分的加热，使叶片体各部分均能够保持预定的温度，提高叶片体的固化度及固化度的均匀性。

在进一步的技术方案中，先使加热流体通过分别靠近后缘部分和前缘部分的第一腔和第二腔流入，再使加热流体通过腹板之间的第三腔流出；这样，可以使加热流体更好地加热叶片体的根端部，使叶片体的根端部温度高于其他部分，进而满足叶片体根端部对热量的需要，提高叶片体的根端部的树脂材料的固化度，改善叶片的整体性能；同时降低叶片制作过程中的能耗。

在进一步的技术方案中，设置驱动器及加热器，使加热流体至少部分循环流动，这样可以更好利用加热器产生的热量，使叶片体保持合适的温度，为树脂材料的固化提供良好前提，并进一步的降低能耗，提高叶片制作过程中的热利用效率，降低叶片制作成本。

在进一步的技术方案，加热流体为空气流，这样可以大大降低叶片制作成本。

本发明提供的风力发电机叶片制作用加热装置用于实现上述方法，也具有相对应的技术效果；在进一步的技术方案中，设置对加热流体进行导流的导流板，这样可以减小加热流体的流动损失，提高叶片制作过程中的热利用效率。

附图说明

图1是现有技术中一种叶片的横向截面的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的风力发电机叶片制作用加热装置的工作原理示意图，为了描述该加热装置的工作原理的方便，该图中还示出了叶片的结构；

图2-1是图2中叶片根端部分的放大结构示意图，图中用虚线示出了根端端口、第一腔、第二腔及第三腔的外口。

图3是本发明实施例一提供的加热装置中，加热器和驱动器的结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的加热装置中，加热器和驱动器工作状态的安装位置图；

图5是本发明提供的加热装置中，导流板的立体结构示意图；

图6是本发明实施例二提供的风力发电机叶片制作过程中的加热方法的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

为了描述的方便，本部分中，在对风力发电机叶片制作用加热装置进行描述的同时，对风力发电机叶片制作过程中的加热方法进行描述。应当说明的是，风力发电机叶片制作过程中的加热方法不限于应用本发明提供的加热装置进行，也可以通过其他加热装置或利用其他加热设备产生的加热流体对叶片体进行加热。

应当说明的是：本文件中，所述根端端口为位于叶片的根端，且与叶片体内腔相通的口；所述第一腔、第二腔或第三腔的外口为靠近叶片的根端的开口。

请参考图2、图3和图4，该图是本发明实施例一提供的风力发电机叶片制作用加热装置的工作原理示意图，为了描述该加热装置的工作原理的方便，该图中还示出了叶片的结构；图2-1是图2中叶片根端部分的放大结构示意图，图中用虚线示出了根端端口、第一腔、第二腔及第三腔的外口；图3是本发明实施例一提供的加热装置中，加热器和驱动器的结构示意图；图4是加热器和驱动器工作状态的安装位置图。

本实施例中，叶片包括两个腹板200，各个腹板200沿着叶片体的纵向从叶片体100的根端向叶片体100的尖端延伸，在两个腹板200之间形成第三腔103，一个腹板200与叶片体100的后缘部分110之间形成第一腔101，另一个腹板200与叶片体100的前缘部分120之间形成第二腔102；延伸到叶片体100尖端的腹板200的尖端与叶片体100内表面之间具有空隙；这样，第一腔101通过腹板200尖端的空隙与第三腔103相通，同样，第二腔102通过腹板200尖端的空隙与第三腔103相通。同时，第一腔101的外口1011、第二腔102的外口1021和第三腔103的外口1031均与叶片体100的根端端口1111相通；由此，加热流体可以在叶片体的内腔中流动。

实施例提供的加热装置包括加热器310、驱动器320和导流板330。

加热器310用于对预定的加热流体加热；加热器310内形成使加热流体通过的加热通道，在加热流体通过加热通道时，加热器310对加热流体加热，使加热流体保持预定的温度，以实现对叶片体100加热。本实施例中，为了降低叶片制作的成本，加热流体为空气流，加热器310可以为电加热器；优选水加热器，这样可以利用加工车间内的水加热系统实现对空气的加热，方便加热装置的安装，降低加热成本。

驱动器320用于产生动力，使加热流体具有预定的流动速度，以沿预定的路线进行流动；其预定流动速度及预定路线可以根据制作的叶片的大小，制作叶片的环境等确定。驱动器320内形成驱动通道，在加热流体通过驱动通道后获得预定流动速度，以实现对加热流体的驱动。由于本实施例中，加热流体为空气流，驱动器320为鼓风机。当然，在加热流体为其他具体流体时，驱动器320也可以是其他具体设备，如在加热流体为液体时，也可以是泵类设备。

加热器310的加热通道与驱动器320的驱动通道相通，加热器310的加热通道的输出口311同时与第一腔101的外口1011和第二腔102的外口1021相通；因此，第一腔101的外口1011和第二腔102的外口1021形成叶片体内腔的入口部；加热通道的输入口321与第三腔103的外口1031相通，第三腔103的外口1031形成叶片体内腔的出口部。本实施例提供的加热装置中，加热器310的加热通道与驱动器320的驱动通道成直线布置，加热器310位于第三腔103之外，驱动器320位于第三腔103中靠近外口1031的位置；驱动器320的驱动通道的输入口321与第三腔103之间保持密封；为了保证通过加热器310的加热通道输出口流出的加热流体的温度，优选的方案是，使驱动通道与加热通道之间连接部分仅连通驱动通道和加热通道，保持与其他部分或外界的密封；使通过驱动通道的加热流体能够直接进入加热通道；进而保证从加热通道的输出口311流出的加热流体具有预定的温度。

结合图3和图4所示，本实施例提供的加热装置中，加热器310和驱动器320均固定在一个支架上，以保持相对固定，进而可以将驱动器320安装在叶片的两个腹板200之间。支架与两个腹板200之间的尺寸相匹配，使驱动器320能够与叶片及其腹板200保持相对固定。当然，根据制作的叶片的尺寸不同，也可以适当改变驱动器320及其支架的尺寸，以为加热装置的安装提供便利。

导流板330的导流面与加热器310的加热通道的输出口311相对。请参考图5，该图是本发明提供的加热装置中，导流板的立体结构示意图。导流板330为圆形结构，其导流面的中间设置向输出口311的中心位置伸出的凸起部分331，且导流面的边沿与叶片体100的根端端面相配合，将叶片体100的根端端面封闭；这样，导流板330形成一个封闭叶片体的根端端面的堵盖结构，使叶片体内腔形成一个相对封闭的空间。

以下描述本发明提供的加热装置的工作过程，同时其工作过程也是本发明提供的一种风力发电机叶片制作过程中的加热方法。

请参考图2，在制作叶片过程中，对叶片体100进行加热时，包括下述内容：

驱动器320使加热流体通过第三腔103的外口1031流出；同时，使第三腔103中形成预定负压；加热流体在导流板330导流面作用下，形成加热支流401和加热支流402，加热支流401和加热支流402分别流入第一腔101和第二腔102中；由于第三腔103中具有预定负压，加热支流401和加热支流402能够分别通过腹板200尖端与叶片体100内表面之间的一个空隙进入第三腔103中，并在第三腔103中汇合成形成加热总流400；该加热总流400顺序通过第三腔103、驱动器320的驱动通道和加热器310的加热通道后，再在导流板330导流面作用下，形成加热支流401和加热支流402；如此，使加热流体往复循环，从叶片体100内部加热叶片体100；通过改变加热流体的循环速度，加热器310的加热强度，可以调整加热流体的温度，保持对叶片体100的加热，使叶片体100保持预定的温度。

利用上加热装置及加热方法，叶片体100外的空气不会再直接从加热流体中吸收热量；这样就能够使叶片体100尽可能地利用加热流体的热量，进而减少热量浪费，提高叶片制作过程中的热利用效率，减小叶片制作过程中的能耗，。

本实施例提供的加热装置中，通过导流板330与叶片体100的根端端面保持密封，可以使加热流体在一个封闭循环通道中流动；这样可以减小叶片制作过程中的热损失，提高叶片制作过程中的热利用效率；提供风力发电机叶片制作过程中的加热方法中，不限于利用上述结构实现封闭循环流动，也可以通过其他具体结构使加热流体在一个封闭循环通道中流动。

对于加热装置而言，导流板330不限于上述结构，可以根据实际需要设置适当的导流板，使导流板330具有适当的导流面，对加热流体进行导向，使加热流体以预定方向流动。当然，也可以将导流板330省去，并通过适当设置驱动通道和加热通道形状结构，或/和，适当改变驱动通道和加热通道之间的连接方式，或/和，利用叶片体100的内表面的形状对加热流体进行导向，改变加热流体的流动方向，使加热流体以预定的路线进行流动。

上述风力发电机叶片制作过程中的加热方法中，加热后的加热流体先通过靠近后缘部分110和前缘部分120的第一腔101和第二腔102流入叶片体内腔中，再使加热流体通过腹板200之间的第三腔103流出叶片体内腔；这样可以在加热流体温度较高时加热叶片体100的根端部，进而满足叶片体100根端部对热量的需要，提高叶片体100的根端部的树脂材料的固化度，改善叶片的整体性能。

可以理解，以图1所示的工作原理图为基础，在风力发电机叶片制作过程中的加热方法中，也可以使加热流体反向流动。请参考图6、该图是本发明实施例二提供的风力发电机叶片制作过程中的加热方法的工作原理示意图。该方法中，第三腔103的外口1031为叶片体内腔的入口部，第一腔101的外口1011和第二腔102的外口1021为叶片体内腔的出口部；在加热时，使加热后的加热流体先通过两个腹板200之间的第三腔103的外口1031流入，再通过腹板200与叶片体100内表面之间的空隙流入第一腔101和第二腔102中，再通过分别靠近后缘部分110和前缘部分120的第一腔101的外口1011和第二腔102的外口1021流出；这样也能够保证对叶片体100各部分的加热，使叶片体100各部分能够保持预定的温度。

在实施例一提供的加热装置和加热方法中，相对于加热流体的流动方向，驱动器320位于加热器310前方，通过驱动器320的推动加热流体进入加热通道中。如图6所示，可以理解：加热装置和加热方法中，相对于加热流体的流动方向，也可以使驱动器320位于加热器310的后方，通过在加热器310中形成负压使加热流体通过加热通道，使驱动器320驱动通道的输出口与叶片体内腔的入口部相通，使加热通道的输入口与叶片体内腔的出口部相通，这样可以延长加热器310对加热流体的加热时间，提高加热装置的加热效率。当然，适当设置驱动通道和加热通道，也可以使部分加热流体在末通过加热通道的情况下，直接进入驱动通道。

根据上述描述，可以理解，在对叶片体加热的方法中，加热流体的流动方式或循环方式不限于上述方式，还可以根据实际需要使加热流体在叶片内以预定的方式流动，比如，可以通过改变腹板尖端与叶片体内表面之间的连接关系，使加热流体顺序通过第一腔101、第三腔103和第二腔102，也可以使加热流体从第一腔101的外口1011流入，再进入第二腔102，并从第二腔102的外口1021流出，等等。当然，叶片体内腔形成的第一腔101与第二腔102之间不限于通过腹板200尖端与叶片体100内表面之间的空隙相通，也可以通过位于叶片体内腔中适当的结构相通，比如可以设置相应的孔、导流板或限流板，对加热流体进行分配，对叶片体的预定位置进行加热，实现特定目的。

叶片可能有多种具体结构，比如叶片有一个腹板200或多个腹板200；在叶片较小或叶片体强度足够时不设置腹板时，加热方法中，也可以使加热流体从叶片体100的根端端口1111的一部分进入叶片体100内腔中，使加热流体在叶片体100内腔中流动，再使加热流体从所述叶片体100的根端端口1111的另一部分流出。当然，为了使加热流体以预定的方式流动，可以在叶片体内设置适当的导流板或限流板。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种风力发电机叶片制作过程中的加热方法，其特征在于，包括：

使加热流体从叶片体的根端端口的一部分进入叶片体内腔中，使加热流体在叶片体内腔中流动，再使加热流体从所述根端端口的另一部分流出；所述加热流体在一个封闭循环通道中流动。

2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片制作过程中的加热方法，其特征在于，叶片包括叶片体和位于叶片体内腔中的腹板，所述腹板将叶片体内腔至少分成第一腔和第二腔；所述第一腔和第二腔通过位于叶片体内腔中的结构相通；所述第一腔的外口和第二腔的外口均与所述根端端口相通；

所述加热流体通过第一腔的外口进入，再通过第二腔，并从第二腔的外口流出。

3.根据权利要求1所述的风力发电机叶片制作过程中的加热方法，其特征在于，叶片包括两个腹板，所述腹板沿着叶片体的纵向从叶片体的根端向叶片体的尖端延伸，且所述腹板与所述叶片体的尖端内表面之间具有间隙；两个所述腹板之间形成第三腔，一个所述腹板与叶片体的后缘部分之间形成第一腔，另一个所述腹板与叶片体的前缘部分之间形成第二腔；所述第一腔的外口、第二腔的外口和第三腔的外口均与所述根端端口相通；

所述加热流体通过第三腔的外口流入，再流入所述第一腔和第二腔形成两个加热支流，两个加热支流分别从第一腔的外口和第二腔的外口流出。

4.根据权利要求1所述的风力发电机叶片制作过程中的加热方法，其特征在于，叶片包括两个腹板，所述腹板沿着叶片体的纵向从叶片体的根端向叶片体的尖端延伸，且所述腹板与所述叶片体的尖端内表面之间具有间隙；两个所述腹板之间形成第三腔，一个所述腹板与叶片体的后缘部分之间形成第一腔，另一个所述腹板与叶片体的前缘部分之间形成第二腔；所述第一腔的外口、第二腔的外口和第三腔的外口均与所述根端端口相通；

所述加热流体的两个加热支流分别通过第一腔的外口和第二腔的外口流入，并在第三腔中汇合成形成加热总流，该加热总流从第三腔的外口流出。

5.根据权利要求1-4任一项所述的风力发电机叶片制作过程中的加热方法，其特征在于，从叶片体内腔中流出的加热流体顺序通过加热器的加热通道和驱动器的驱动通道后，形成流入叶片体内腔中的加热流体；

或者，从叶片体内腔中流出的加热流体顺序通过驱动器的驱动通道和加热器的加热通道后，形成流入叶片体内腔中的加热流体。

6.根据权利要求1-4任一项所述的风力发电机叶片制作过程中的加热方法，其特征在于，所述加热流体为空气流。

7.一种风力发电机叶片制作用加热装置，包括对加热流体加热的加热器和驱动加热流体流动的驱动器，其特征在于，所述加热器的加热通道与所述驱动器的驱动通道相通；

所述驱动通道的输出口与叶片体内腔的入口部相通，所述加热通道的输入口与叶片体内腔的出口部相通；或者，所述驱动通道的输入口与所述叶片体内腔的出口部相通，所述加热通道的输出口与叶片体内腔的入口部相通。

8.根据权利要求7所述的风力发电机叶片制作用加热装置，其特征在于，还包括导流板，所述导流板的导流面与所述输出口相对，用于将从所述输出口？流出的加热流体导向所述入口部。

9.根据权利要求8所述的风力发电机叶片制作用加热装置，其特征在于，所述导流面的中间具有向所述输出口中心位置伸出的凸起部分；所述导流面边沿与所述叶片体的根端端面相配合。

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