CN115434849A

CN115434849A - 一种带绳索的风电叶片

Info

Publication number: CN115434849A
Application number: CN202211292627.XA
Authority: CN
Inventors: 张跃
Original assignee: Broad Sustainable Building Co
Current assignee: Broad Sustainable Building Co
Priority date: 2022-10-21
Filing date: 2022-10-21
Publication date: 2022-12-06

Abstract

一种带绳索的风电叶片，包括叶片本体，所述叶片本体包括叶骨架；所述叶骨架的四周连接有绳索，围设形成多边形结构；每根绳索均处于拉紧状态。本发明通过在叶骨架的外轴连接多根绳索，形成多边形结构，且绳索始终拉紧状态，能够使绳索拉紧叶骨架，这样，叶骨架所受的应力就由绳索承担，而绳索为单向受力，从而就消除了叶骨架正反向受力的疲劳影响，大大提高叶骨架的使用寿命。

Description

一种带绳索的风电叶片

技术领域

本发明涉及一种风电叶片，特别是一种带绳索的风电叶片。

背景技术

叶片是风力发电机组的关键部件之一，主要通过气体自然风的风速为动能吹动叶片旋转，通过叶片旋转的动能力量转动发电机产生电力。传统的风力发电机叶片通常是设计成曲面结构，且在风速较小的情况下风力发电机相对难以启动，而强风作用下风力发电机又会强制断电，防止叶片在强风作用下受到较大冲击力而折断，且在强风作用下通过停止风叶转动，能够保护塔架和发电机受损，然而这样会降低发电效率。

因此，本发明亟需设计一种能够在强风作用下也能运行的风电叶片，且能够保护塔架和发电机不受损坏。这样就需要将风叶的叶骨架设计成强度大、能够抗弯扭、抗疲劳的结构。CN205714573U公开了一种双掠面多叶片拉索式风力涡轮，其公开了以下内容：包括轮毂，设于所述轮毂上的多支叶片，每支叶片设有多个叶片节，且径向每相邻的两个叶片节通过叶片节连接件相互连接，横向相邻的两支叶片节之间设有横向拉索，风力涡轮叶片设有前扫掠面和后扫掠面，设于前扫掠面和后扫掠面之间以斜拉索和轴向翼型梁相连，轴向翼型梁和斜拉索设于前扫掠面和后扫掠面之间。该结构中虽然也设置了拉索，但他是在一个风塔的所有叶片之间设置横向拉索，其解决的技术问题是如何提高风力涡轮的输出功率。因此，并不能解决叶骨架的抗疲劳问题，而本发明需要在单个叶片的叶骨架之间设置绳索，是一个风塔上所连接的所有风电叶片均具备抗疲劳性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种结构简单，抗疲劳性能好的带绳索的风电叶片。

本发明的技术方案是：一种带绳索的风电叶片，包括叶片本体，所述叶片本体包括叶骨架；所述叶骨架的四周连接有绳索，围设形成多边形结构；每根绳索均处于拉紧状态。

进一步，所述绳索的拉紧端通过滑轮或顶杆与叶骨架连接。

更优选地，所述绳索的拉紧端直接通过连接件与叶骨架连接。

进一步，所述多边形的边数≥4。

更优选地，所述多边形的边数≥6。

进一步，所述叶骨架包括叶茎部和叶框架，叶茎部为桁架结构；叶框架沿叶茎部的两侧向外延伸，叶框架包括多个间隔排列的横架和纵杆；叶茎部与叶框架之间以及叶框架的纵向方向上均连接有所述绳索。

进一步，所述叶茎部的一端与靠近该端的那个横架之间各设两根绳索，叶茎部的另一端与靠近该端的那个横架之间各设两根绳索，还有与叶茎部连接的所有水平桁架的外侧所共同连接的纵杆方向上也各设置绳索，多根绳索形成带拉紧状态的多边形结构。

进一步，所述叶框架的横架上连接有窗扇，窗扇能够绕横架偏心转动；在靠近叶茎部与横架之间的那几根绳索的窗扇被设计成带有斜面的窗扇，使所有窗扇形成的整体结构在头部和尾部设置斜面。

进一步，在位于前端和后端的横架的横杆两端设置第一拉环，第一拉环焊接于横杆上；在叶茎部尺寸最大的那一端的杆体上设有法兰，选择位于两侧的各一个法兰作为连接点，在法兰上焊接第二拉环，叶茎部上的两个第二拉环分别与位于两侧的横杆上的第一拉环之间连接绳索；在叶茎部尺寸最小的那一端设有连接座，连接座上焊接有第三拉环，第三拉环分别与位于两侧的横杆上的第一拉环之间各连接绳索。

进一步，每根所述绳索的一端连接有双锁环连接件，双锁环连接件的两端均设置锁环，一端的锁环用于连接相对应的拉环，另一端的锁环则连接绳索，且绳索的一端穿过锁环后，在锁环附件形成双股绳索，双股绳索通过锁绳器锁紧。

本发明的有益效果：本发明通过在叶骨架的外轴连接多根绳索，形成多边形结构，且绳索始终拉紧状态，能够使绳索拉紧叶骨架，这样，叶骨架所受的应力就由绳索承担，而绳索为单向受力，从而就消除了叶骨架正反向受力的疲劳影响，大大提高叶骨架的使用寿命；通过将多根绳索连接形成六边形，在用料最少、结构更为简单的基础之上获得结构最强最稳定的效果；通过在叶茎部和叶框架的横杆上连接拉环，在绳索的拉紧状态下，能够使与之连接的叶茎部、叶框架之间单向受力，消除受力疲劳；通过在绳索的一端设置双锁环连接件，能够提高绳索的连接强度，且便于调节绳索的拉紧状态。

附图说明

图1是本发明实施例1叶片本体的正面结构示意图；

图2是本发明实施例1叶片本体的背面结构示意图；

图3是本发明实施例1窗扇的背面结构示意图；

图4是本发明实施例1第一拉环的放大结构示意图；

图5是本发明实施例1第二拉环的放大结构示意图；

图6是本发明实施例1第三拉环的放大结构示意图。

附图标识说明：

1.窗扇；2.叶茎部；3.叶框架；4.绳索；5. 斜面窗扇；6.第一拉环；7.第二拉环；8.第三拉环；9.连接座；11.窗框；12.页板；21.法兰；31.横架；32.纵杆；41.双锁环连接件；42.锁绳器；311.横杆；312.纵杆；313.支撑杆。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

如图1~图3所示：一种带绳索的风电叶片，包括叶片本体，叶片本体具体包括叶骨架和连接于叶骨架上的多个窗扇1。其中叶骨架又包括叶茎部2和叶框架3，窗扇1包括窗框11和连接于窗框11上的页板12。叶茎部2与叶框架3的外周连接多根绳索4。

具体地，叶框架3沿叶茎部2的两侧向外延伸，叶框架3包括多个间隔排列的横架31和纵杆32，横架31为桁架结构，优选为三角桁架，包括与叶茎部2连接的横杆311、连接于横杆与叶茎部之间的斜杆312以及设于横杆、斜杆之间的支撑杆313。叶茎部2也为桁架结构，优选为四边形桁架，尺寸可以是逐渐变小的锥体结构，也可以是每个截面尺寸相同的结构。叶茎部的一端设有叶茎尖部，另一端的杆体上设有法兰21，用于与风塔上的轮毂连接。窗扇1转动连接于叶框架的横架31上，能够绕横架31偏心开合，通过打开卸掉风压，从而避免强风冲击，保护塔架和发电机不受损坏。通过将叶茎部和叶框架设计成桁架结构，在轻量化的基础之上还能大大提高强度，桁架的各杆体均为空心管结构，保证强风下抗弯扭性能强。

本实施例中，叶茎部2与叶框架3之间以及叶框架3的纵向方向上均连接有绳索4，形成六边形绳索结构，且绳索4处于拉紧状态，与叶茎部2、叶框架3形成一整体。优选地，绳索4为钢丝绳；绳索4的数量为六根，即叶茎部2的一端与靠近该端的那个横架之间各设两根绳索，叶茎部的另一端与靠近该端的那个横架之间各设两根绳索，还有与叶茎部2连接的所有横架31的外侧所共同连接的纵杆32方向上也各设两根绳索，六根绳索4分别与叶茎部2和叶框架3上的连接件连接，形成带拉紧状态的六边形结构，使得整体结构强度更大更稳定。为了便于绳索形成六边形，在靠近叶茎部与横架之间的那四根绳索的窗扇1被设计成斜面窗扇5，使所有窗扇形成的整体结构在头部和尾部设置斜面，从而便于绳索收敛形成六边形结构。其余窗扇则为方形窗扇。

本实施例通过使整个叶骨架连接绳索4，且绳索4处于拉紧状态，进而使绳索通过连接件拉紧叶骨架，这样，叶骨架所受的应力就由绳索承担，而绳索为单向受力，从而就消除了叶骨架正反向受力的疲劳影响，大大提高叶骨架的使用寿命。

如图4~图6所示：绳索4的连接结构具体为：在前端和后端的横架的横杆两端设置第一拉环6，即总共有四个第一拉环6，第一拉环6焊接于横杆311上；在叶茎部2尺寸最大的那一端的杆体上设有法兰21，选择位于两侧的各一个法兰21作为连接点，在法兰21的侧面和底面之间焊接第二拉环7，叶茎部2上的两个第二拉环7分别与位于两侧的横杆311上的第一拉环6之间连接绳索4。在叶茎部尺寸最小的那一端（即叶茎尖端）设有连接座9，连接座9上焊接有第三拉环8，第三拉环8分别与位于两侧的横杆上的第一拉环6之间连接绳索4。四个第一拉环6中，位于同一侧的第一拉环之间也连接绳索。即第一拉环6、第三拉环8均连接两根不同方向的绳索4，两个第二拉环7各连接一根绳索4，这样，六根绳索4安装完毕。

实施例2

如图4所示：本实施例中，在每根绳索4的一端连接有双锁环连接件41，即双锁环连接件31的两端均设置能打开的锁环，一端的锁环用于连接相对应的拉环，另一端的锁环则连接绳索4，且绳索4的一端穿过锁环后，在锁环附件形成双股绳索，双股绳索通过锁绳器42锁紧。绳索在与相邻两拉环连接时，一端通过双锁环连接件41连接相对应的拉环，另一端则直接穿过拉环，并在拉环附近形成双股绳索，采用锁绳器42锁紧即可。可通过调节双股绳索的长度来调节绳索的拉紧状态

或者双锁环连接件的锁环不能打开，而是闭合结构，一端的锁环与相对应的拉环之间通过一段绳索相连，另一端的锁环与另一拉环之间通过一段绳索连接。

实施例3

与实施例1的区别在于，第一拉环不是直接设置在前端横架和后端横架的横杆两端，而是在横杆的端部设置一继续向外延伸出的顶杆，顶杆与横杆连接的那一面设有连接板，顶杆通过连接板与横杆的端面焊接。在顶杆的另一端设置第一拉环，在第一拉环上连接绳索。

本实施例通过设置顶杆，使顶杆在绳索的拉紧状态下只单向受力，这样横杆也单向受力，从而大大消除叶茎部和叶框架正反向受力的疲劳影响。

综上所述，本发明通过在叶骨架的外轴连接多根绳索，形成多边形结构，且绳索始终拉紧状态，能够使绳索拉紧叶骨架，这样，叶骨架所受的应力就由绳索承担，而绳索为单向受力，从而就消除了叶骨架正反向受力的疲劳影响，大大提高叶骨架的使用寿命，如果是将绳索替换成拉杆或者钢筋，并不具备单向受力的性能，因此不能解决抗疲劳问题；通过将多根绳索连接形成六边形，在用料最少、结构更为简单的基础之上获得结构最强最稳定的效果；通过在叶茎部和叶框架的横杆上连接拉环，在绳索的拉紧状态下，能够使与之连接的叶茎部、叶框架之间单向受力，消除受力疲劳；通过在绳索的一端设置双锁环连接件，能够提高绳索的连接强度，且便于调节绳索的拉紧状态。

应当说明的是，上述描述及附图中所示的本发明实施例只作为举例，并不限制本发明的保护范围。

Claims

1.一种带绳索的风电叶片，包括叶片本体，所述叶片本体包括叶骨架；其特征在于，所述叶骨架的四周连接有绳索，围设形成多边形结构；每根绳索均处于拉紧状态。

2.根据权利要求1所述带绳索的风电叶片，其特征在于，所述绳索的拉紧端通过滑轮或顶杆与叶骨架连接。

3.根据权利要求1所述带绳索的风电叶片，其特征在于，所述绳索的拉紧端直接通过连接件与叶骨架连接。

4.根据权利要求1所述带绳索的风电叶片，其特征在于，所述多边形的边数≥4。

5.根据权利要求1所述带绳索的风电叶片，其特征在于，所述多边形的边数≥6。

6.根据权利要求1所述带绳索的风电叶片，其特征在于，所述叶骨架包括叶茎部和叶框架，叶茎部为桁架结构；叶框架沿叶茎部的两侧向外延伸，叶框架包括多个间隔排列的横架和纵杆；叶茎部与叶框架之间以及叶框架的纵向方向上均连接有所述绳索。

7.根据权利要求6所述带绳索的风电叶片，其特征在于，所述叶茎部的一端与靠近该端的那个横架之间各设两根绳索，叶茎部的另一端与靠近该端的那个横架之间各设两根绳索，还有与叶茎部连接的所有水平桁架的外侧所共同连接的纵杆方向上也各设置绳索，多根绳索形成带拉紧状态的多边形结构。

8.根据权利要求6所述带绳索的风电叶片，其特征在于，所述叶框架的横架上连接有窗扇，窗扇能够绕横架偏心转动；在靠近叶茎部与横架之间的那几根绳索的窗扇被设计成带有斜面的窗扇，使所有窗扇形成的整体结构在头部和尾部设置斜面。

9.根据权利要求6所述带绳索的风电叶片，其特征在于，在位于前端和后端的横架的横杆两端设置第一拉环，第一拉环焊接于横杆上；在叶茎部尺寸最大的那一端的杆体上设有法兰，选择位于两侧的各一个法兰作为连接点，在法兰上焊接第二拉环，叶茎部上的两个第二拉环分别与位于两侧的横杆上的第一拉环之间连接绳索；在叶茎部尺寸最小的那一端设有连接座，连接座上焊接有第三拉环，第三拉环分别与位于两侧的横杆上的第一拉环之间各连接绳索。

10.根据权利要求9所述带绳索的风电叶片，其特征在于，每根所述绳索的一端连接有双锁环连接件，双锁环连接件的两端均设置锁环，一端的锁环用于连接相对应的拉环，另一端的锁环则连接绳索，且绳索的一端穿过锁环后，在锁环附件形成双股绳索，双股绳索通过锁绳器锁紧。