CN105484946A - 叶片、叶片锯齿尾缘及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶片、叶片锯齿尾缘及其制造方法。该叶片锯齿尾缘制造方法包括如下步骤：锯齿尾缘步骤：在基板上切割出锯齿尾缘，锯齿尾缘包括锯齿和与锯齿的底边固定连接的粘接区域；后处理步骤：在锯齿尾缘的锯齿和/或粘接区域的边缘形成倒角。通过在锯齿上设置倒角可以使气流更加平滑地流过叶片锯齿尾缘表面，改善叶片气动性能和降噪。

Description

叶片、叶片锯齿尾缘及其制造方法

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域，尤其涉及一种叶片、叶片锯齿尾缘及其制造方法。

背景技术

随着风电行业的快速发展，为了增加风场单位面积的捕风能力，风力发电机组的单机容量越来越大，叶片的长度也越来越长，辐射噪声也随之增大。

已有研究表明，风力发电机组的主要噪声来源于叶片的气动噪声，即由于来流风和叶片的相互作用所引起的噪声，并且气动噪声水平近似和叶尖速度的5次方成正比。风力发电机的另一个噪声源是机械噪声，如齿轮箱、发电机等的噪声，在现有技术条件下，机械噪声可以得到很好的控制。

根据发声机理的不同，叶片的气动噪声又可以分为湍流边界层尾缘噪声、层流边界层涡脱落噪声、分离失速噪声、钝尾缘噪声和叶尖分离涡噪声。对于大型风力发电机来说，湍流边界层尾缘噪声是主要噪声源，也简称尾缘噪声。NLR(荷兰航空航天国家实验室)对GE2.3MW风力机的噪声实验结果表明，风力发电机辐射噪声最大位置位于叶片展向80％～95％。而从当地速度三角形来看，影响当地速度的主要因素是风轮的转速。

随着我国累计装机容量的不断增加，国内一类、二类风场基本已开发殆尽，三类、四类风场成了各厂商争相竞争的对象(一类、二类、三类和四类风场依据风速划分)。但是，三类、四类风场靠近居民生活区，风场的建设必须考虑对周围居民生活的影响，其中必须要考虑的就是噪声污染。

现有的降低风力发电机的气动噪声的主要措施有两大类：降低风轮转速。前者对于已处于运行状态的风力发电机来说，效果非常明显，但同时对发电的影响也很大。

发明内容

本发明的实施例提供一种叶片、叶片锯齿尾缘及其制造方法，以解决现有的风力发电机的叶片工作过程中噪声大的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例提供一种叶片锯齿尾缘制造方法，该方法包括如下步骤：锯齿尾缘步骤：在基板上切割出锯齿尾缘，锯齿尾缘包括锯齿和与锯齿的底边固定连接的粘接区域；后处理步骤：在锯齿尾缘的锯齿和/或粘接区域的边缘形成倒角。

进一步地，叶片锯齿尾缘制造方法在锯齿尾缘步骤之前还包括：基板制造步骤：在模具上铺设玻璃纤维布层，并真空灌注形成玻璃钢板作为基板。

进一步地，基板包括至少两层玻璃纤维布层和设置在至少两层玻璃纤维布层之间的加强层；或基板包括至少两层玻璃纤维布层。

进一步地，加强层为加强条，加强条的中线与相对应的锯齿的齿的中垂线平行或重合。

进一步地，加强层为加强网，加强网覆盖处于加强网的下方的玻璃纤维布层。

进一步地，沿锯齿尾缘的厚度方向，锯齿的宽度逐渐增大并形成倒角，或锯齿的宽度由锯齿厚度方向的中间向两侧逐渐减小并形成倒角。

进一步地，在后处理步骤中还包括：在粘接区域上开设凹槽。

进一步地，凹槽位于锯齿的相邻两个齿之间。

进一步地，在后处理步骤中还包括：在锯齿的相邻两个齿之间制造过渡槽，过渡槽位于粘接区域顶部。

根据本发明的另一方面，提供一种叶片锯齿尾缘，包括锯齿和与锯齿的底边固定连接的粘接区域，锯齿和/或粘接区域的边缘具有倒角。

进一步地，锯齿的相邻两个齿之间具有过渡槽。

进一步地，粘接区域上设置有凹槽，凹槽位于锯齿的相邻两个齿之间。

进一步地，叶片锯齿尾缘包括玻璃纤维布层和加强层。

根据本发明的另一方面，提供一种叶片，包括叶片主体，叶片还包括叶片锯齿尾缘，叶片锯齿尾缘固定设置在叶片主体上，叶片锯齿尾缘通过上述的叶片锯齿尾缘制造方法制造。

本发明的实施例的叶片锯齿尾缘通过设置倒角使得在降噪的同时改善叶片的气动性能，保证发电量的情况下降低噪音。

附图说明

图1为本发明的实施例的叶片锯齿尾缘的结构示意图；

图2为本发明的实施例的叶片锯齿尾缘的锯齿边缘的倒角处的放大图；

图3为本发明的实施例的叶片锯齿尾缘的粘接区域的凹槽处的俯视放大图；

图4为本发明的实施例的叶片锯齿尾缘的凹槽处的主视放大图；

图5为本发明的实施例的叶片锯齿尾缘的带有加强条的剖视放大图；

图6为本发明的实施例的叶片锯齿尾缘的带有加强网的剖视放大图。

附图标记说明：

1、锯齿；2、粘接区域；3、倒角；4、凹槽；5、过渡槽；6加强条；7、加强网。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的叶片、叶片锯齿尾缘及其制造方法进行详细描述。

如图1所示，叶片锯齿尾缘包括锯齿1和与锯齿1的底边固定连接的粘接区域2。粘接区域2用于与叶片连接，使叶片锯齿尾缘可以可靠地固定在叶片上。锯齿1可以降低叶片尾缘处的湍流，进而降低叶片工作时的噪音。在锯齿1和/或粘接区域2的边缘设置的倒角3可以使空气更为平滑地流过叶片锯齿尾缘的表面，进而降低噪音且降低锯齿尾缘粘接在叶片上对叶片气动性能的影响。

结合参见图2所示，倒角3分布在锯齿1的各齿的边缘和粘接区域2的边缘。沿锯齿尾缘的厚度方向，锯齿1的宽度逐渐增大并形成该倒角3，以使气流通过叶片锯齿尾缘时更加平滑，减小叶片锯齿尾缘对叶片气动性能的影响。当然，在其他实施例中，沿锯齿尾缘的厚度方向，锯齿1的宽度可以由锯齿1厚度方向的中间向两侧逐渐减小并形成该倒角3。

如图3和4所示，粘接区域2上设置有凹槽4，通过设置该凹槽4使得叶片锯齿尾缘在发生热胀冷缩时可以减少内应力的传递，有效保护叶片锯齿尾缘的形状，进而保证其降噪的可靠性。

优选地，凹槽4位于锯齿1的相邻两个齿之间，以便使叶片锯齿尾缘各处的应力分布均匀。

锯齿1的相邻两个齿之间具有过渡槽5。该过渡槽5可以为圆弧槽，以改善锯齿1的齿间受力情况，同时分散气流通过锯齿表面时锯齿间产生的应力。该过渡槽5还可以是三角形槽或矩形槽等。

如图5和图6所示，优选地，为了提高叶片锯齿尾缘的结构强度，提高其耐用性，降低生产成本和更换频率，叶片锯齿尾缘包括玻璃纤维布层和加强层。该加强层为高分子材料，其用于提高叶片锯齿尾缘的结构强度。高分子材料可以是凯芙拉纤维或其制成品。该加强层用于增强锯齿尾缘的刚度或韧性，其材料的选择可以根据需要选择。

当然，在其他实施例中，叶片锯齿尾缘可以仅包括玻璃纤维布层。

如图5所示，加强层可以是加强条6，其是有高分子材料制成的矩形条、三角形条或梯形条等。该加强条6的中线与锯齿1的中垂线应重合或平行，以对锯齿形成较好的支撑。

如图6所示，加强层可以是加强网7，该加强网7覆盖在位于其下方的玻璃纤维布层上，以在整体上对叶片锯齿尾缘形成支撑。当然，该加强网7可以仅覆盖位于其下的部分玻璃纤维布层。

根据本发明的另一方面，提供一种叶片锯齿尾缘制造方法，该方法用于制造上述的叶片锯齿尾缘。在本实施例中，叶片锯齿尾缘通过玻璃钢板切割而成，在其他实施例中，叶片锯齿尾缘的材质可以为其他材质，例如塑料或铝合金等。

在本实施例中，叶片锯齿尾缘制造方法的步骤如下：

基板制造步骤：在模具上铺设玻璃纤维布层，并真空灌注形成玻璃钢板作为基板。该基板用于加工叶片锯齿尾缘。

具体地，将800g/m²的三轴布裁剪成长1m，宽度300mm或以上的玻璃纤维布块。该玻璃纤维布块的大小及其使用的玻璃纤维布的类型可以根据需要的叶片锯齿尾缘的尺寸确定，并不限于此。

在模具上铺设脱模布，然后在脱模布上铺满表面毡。之后，将两块玻璃纤维布块按0°方向相同的方向铺放在表面毡上，以形成两层玻璃纤维布层(玻璃纤维布层的层数可以多于两层)。然后，在玻璃纤维布层上再铺满表面毡、脱模布、隔离膜、导流网和透气毡等。

为了增加强度，可以在两层玻璃纤维布层之间铺设加强层。例如：在两层玻璃纤维布层之间沿0°方向插入多个带有一定刚性的薄壁状长条形高分子材料的加强条6或在两层玻璃纤维布层之间铺设网状或梳状薄壁高分子材料的加强网7，使之与玻璃纤维布一起固化成型。

铺设完成后，在玻璃纤维布层的周围贴真空胶带，玻璃纤维布层的一端沿导流网放一条螺旋管做导流管，另一端铺同样大小的透气毡做抽真空口。

在最上方铺满真空袋膜，并与四周真空胶带粘贴，实现密封。

抽真空，并真空保压，要求保压10分钟压力不下降，以确保满足灌注要求。若真空难以保住，可以再在真空袋膜上增加一层真空袋膜。

将环氧树脂与固化剂按要求混合，取适量树脂进行灌注。

灌注后在模具上覆盖电热毯，加热固化。待固化冷却后脱模，并形成基板。

脱模后进行锯齿尾缘步骤：在基板上切割出锯齿尾缘，锯齿尾缘包括锯齿1和与锯齿1的底边固定连接的粘接区域2。

具体的，在基板上画线，以备后续按照画线切割出锯齿1。需要注意的是，保证锯齿1方向与玻璃纤维布的0°方向一致。然后，切割出锯齿1。

切割出锯齿1后，进行后处理步骤：在锯齿尾缘的锯齿1和/或粘接区域2的边缘形成倒角3。

具体地，在锯齿1和粘接区域2的边缘打磨倒角3，该倒角3在叶片宽度方向的投影的长度为10mm。

倒角3完成后，在锯齿1的相邻两个齿之间进行圆角打磨并形成过渡槽5。在粘接区域2上设置凹槽4，该凹槽4位于锯齿1的两个齿之间，凹槽4的槽宽为2mm至3mm，槽深1mm。

然后在锯齿表面进行打磨处理。将粘接区域2用纸胶带或其他易揭胶带粘贴保护，防止后续处理污染粘接面。

使用针孔腻子进行表面处理，以密封细小的孔。

使用油漆喷涂叶片锯齿尾缘表面。

根据本发明的另一方面，提供一种叶片，其包括叶片主体，所述叶片还包括叶片锯齿尾缘，所述叶片锯齿尾缘固定设置在所述叶片主体上，用于降低叶片工作中的噪声。该叶片锯齿尾缘通过上述的叶片锯齿尾缘制造方法制造。安装时，该叶片锯齿尾缘通过粘接区域2与叶片主体连接。

本发明的叶片、叶片锯齿尾缘及其制造方法具有如下效果：

通过设置凹槽可以降低锯齿表面热胀冷缩产生的内应力。

通过设置倒角可以减少锯齿粘接对叶片气动效率的影响和增强锯齿尾缘降低噪音的效果。

通过设置加强层可以增强锯齿尾缘的刚度或韧性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种叶片锯齿尾缘制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

锯齿尾缘步骤：在基板上切割出锯齿尾缘，所述锯齿尾缘包括锯齿(1)和与所述锯齿(1)的底边固定连接的粘接区域(2)；

后处理步骤：在所述锯齿尾缘的所述锯齿(1)和/或所述粘接区域(2)的边缘形成倒角(3)。

2.根据权利要求1所述的叶片锯齿尾缘制造方法，其特征在于，所述叶片锯齿尾缘制造方法在所述锯齿尾缘步骤之前还包括：

基板制造步骤：在模具上铺设玻璃纤维布层，并真空灌注形成玻璃钢板作为所述基板。

3.根据权利要求1或2所述的叶片锯齿尾缘制造方法，其特征在于，所述基板包括至少两层所述玻璃纤维布层和设置在所述至少两层玻璃纤维布层之间的加强层；或所述基板包括至少两层所述玻璃纤维布层。

4.根据权利要求3所述的叶片锯齿尾缘制造方法，其特征在于，所述加强层为加强条(6)，所述加强条(6)的中线与相对应的所述锯齿(1)的齿的中垂线平行或重合。

5.根据权利要求3所述的叶片锯齿尾缘制造方法，其特征在于，所述加强层为加强网(7)，所述加强网(7)覆盖处于所述加强网(7)的下方的所述玻璃纤维布层。

6.根据权利要求1所述的叶片锯齿尾缘制造方法，其特征在于，沿所述锯齿尾缘的厚度方向，所述锯齿(1)的宽度逐渐增大并形成所述倒角(3)，或所述锯齿(1)的宽度由所述锯齿(1)厚度方向的中间向两侧逐渐减小并形成所述倒角(3)。

7.根据权利要求1所述的叶片锯齿尾缘制造方法，其特征在于，在所述后处理步骤中还包括：在所述粘接区域(2)上开设凹槽(4)。

8.根据权利要求7所述的叶片锯齿尾缘制造方法，其特征在于，所述凹槽(4)位于所述锯齿(1)的相邻两个齿之间。

9.根据权利要求1所述的叶片锯齿尾缘制造方法，其特征在于，在所述后处理步骤中还包括：在所述锯齿(1)的相邻两个齿之间制造过渡槽(5)，所述过渡槽(5)位于所述粘接区域(2)顶部。

10.一种叶片锯齿尾缘，其特征在于，包括锯齿(1)和与所述锯齿(1)的底边固定连接的粘接区域(2)，所述锯齿(1)和/或所述粘接区域(2)的边缘具有倒角(3)。

11.根据权利要求10所述的叶片锯齿尾缘，其特征在于，所述锯齿(1)的相邻两个齿之间具有过渡槽(5)。

12.根据权利要求10所述的叶片锯齿尾缘，其特征在于，所述粘接区域(2)上设置有凹槽(4)，所述凹槽(4)位于所述锯齿(1)的相邻两个齿之间。

13.根据权利要求10所述的叶片锯齿尾缘，其特征在于，所述叶片锯齿尾缘包括玻璃纤维布层和加强层。

14.一种叶片，包括叶片主体，其特征在于，所述叶片还包括叶片锯齿尾缘，所述叶片锯齿尾缘固定设置在所述叶片主体上，所述叶片锯齿尾缘通过权利要求1至9中任一项所述的叶片锯齿尾缘制造方法制造。