CN204783477U - 一种抗台风型风力机分段叶片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗台风型风力机分段叶片，该风力机叶片被分成两段制造，分别为叶根段和叶尖段。叶根段由常规的复合材料制成，且其顶端装有一个与叶片内壳形状一致的金属翼段。叶尖段由外形与叶片外形一致的橡胶气囊构成，该气囊的底端套入叶根段中，且由螺栓固定在叶根段顶端。连接气囊的充气管路沿着叶根段的剪切腹板直接接入安放在轮毂中的气泵，气泵由控制系统控制，可以改变叶尖段的内部压力。在台风环境下，通过给叶尖段放气来减短叶片长度，从而减小叶片载荷，达到抵抗台风的目的。同时该叶片具有质量轻，便于运输的优点。

Description

一种抗台风型风力机分段叶片

技术领域

本实用新型涉及一种风力机分段叶片，尤其是一种抗台风型的风力机分段叶片，属于风电装备的零部件。

背景技术

随着风电产业的发展，风轮叶片越来越长。目前西门子的6MW海上风机上已经装备了长75米的叶片，维斯塔斯也已经完成80米长的原型叶片生成，并进入最后的测试阶段。叶片长度的增加，使得叶片的运输和安装成本大幅度上升，甚至由于交通地形条件的限制，这种长叶片无法运达风场。如果在风场附近进行叶片生产又受到当地天气条件，气候环境的限制，使得生产的叶片质量无法控制，尤其是目前的长叶片越来越多地使用碳纤维材料，这种材料对生产环境的要求更加苛刻，质量也就更难控制。因此，叶片的整体运输给未来长叶片的安装使用带来极大挑战，采用分段叶片方案将较好的解决以上难题。

由于分段叶片破坏了原整体叶片纤维沿展向的连续性，分段处的连接方式以及装配方案一直是分段叶片技术难点。因为它不仅关系到分段叶片的可实现性，还关系到叶片的生产成本、安装成本、维护成本以及使用寿命。目前已有一些专业技术人员提出了不同的分段叶片实现方案，白宏伟等提出了一种分段式风轮叶片及其连接机构，该技术方案将叶片分成多段，各段的连接端部预埋有螺栓套，通过一定外形的工装采用螺栓将相邻段连接起来，叶凡提出了一种大型风力发电机及其分段式叶片，其叶根段由金属筒体、叶形骨架及蒙皮制成，叶尖段通过螺丝与叶根筒体部分连接，并可实现叶尖变桨。同时，叶根段同样具有变桨系统，使得风机的可靠性和安全性大大提高。汤文兵等提出了一种风力发电机的分段叶片，其特征是分段叶片中设有叶片段主体骨架，连接体设有连接体骨架，连接体与叶片段的主体骨架连接。徐新华等人提出了一种兆瓦级风机分段叶片的连接结构及其连接方法，也是采用预埋螺栓套的方式进行叶片段连接，但两段之间不采用任何附加工装而直接连接。秦志文等提出了一种风力机分段叶片，叶片段之间采用双头反向螺纹螺栓连接，且通过钢丝绳将各螺栓头依次连接以防止螺栓松动。P.W.朱奇提出了一种分段式风力涡轮机叶片，该实用新型将叶片分成多段和翼梁进行制造，叶片各段可依次套在翼梁上固定从而实现所需的完整气动外形。德国的Enercon公司更是将分段叶片的思想运用到实际的商业叶片上，生产并批量安装了60多米的分段叶片，该分段叶片的叶根段采用金属制成，叶尖段与叶根段直接采用螺栓连接。以上的各种分段叶片连接技术和方法为分段叶片的运用提供了很好的参考和借鉴，但由于连接好的分段叶片外形与完整的叶片一样，在经历极限风况尤其是台风条件下，为保证分段连接处的可靠性，分段处的铺层和结构必须增强，叶片质量相比于完整叶片大大增加。因此有必要采用更先进的结构和材料进行分段叶片的设计。

实用新型内容

针对以上的不足，本实用新型解决的主要技术问题是尽量减少分段叶片带来的质量增加以及提高叶片的抗台风性能。

针对以上的目的，本实用新型采取的技术方案是：一种抗台风型风力机分段叶片，所述叶片包括叶根段和叶尖段，其特征在于：所述叶根段由复合材料制成，且在其顶端装有一个与其内壳形状一致的金属翼段，所述叶尖段由气动外形与叶片外形一致的橡胶气囊制成，所述气囊底端设有辅助折边，该辅助折边套入所述金属翼段内，并固定在叶根段顶端的剪切腹板上。所述气囊的气压由气泵和控制系统控制，正常运行时保证固定气压。当出现台风时，可将气囊内气压释放以减短叶片长度，从而减小叶片载荷，达到抵抗台风的目的。

优选地，所述叶根段的金属翼段是两端开口的中空结构，可以是金属桁架制成，或是金属板焊接而成，或是两者结合。

优选地，所述叶根段的剪切腹板上开有通孔。

优选地，所述气囊的底端有一个通气孔和一根连接在通气孔上的气管。所述气管沿着剪切腹板布置，一直延伸到固定在轮毂内的气泵上，从而给气囊进行打压或泄压。

优选地，所述气囊套入叶根段顶端的部分其外型与该展向位置处的叶片内壳一致。

优选地，所述气囊辅助折边开有通孔，通过螺栓将其固定在叶根段的剪切腹板上。

同现有技术相比，该实用新型的抗台风型风力机分段叶片具有以下优点：

1.叶尖段采用橡胶气囊型式，将大大减少叶尖段质量；

2.当出现台风等极端风况时，可以是通过泄压来缩短叶片长度，减小叶片载荷，因此具有较好的抗台风性能；

3.当出现台风等极端风况时，叶片载荷的减小可以降低分段截面处的载荷要求，从而进一步减轻叶片质量。

附图说明

图1本实用新型的抗台风型风力机分段叶片装配示意图；

图2叶根段示意图；

图3叶尖段示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施案例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

如图1-3所示，本实用新型的抗台风型风力机分段叶片，包括叶根段1和叶尖段8。叶根段1由复合材料制成，且在叶片顶端装有一个与叶片内壳一致的金属翼段4。叶尖段8由气动外形与叶片外形一致的橡胶气囊制成。该气囊底端有辅助折边6并套入叶根段1内，采用螺栓可将气囊固定在叶根段1顶端。气囊的气压由气泵9和控制系统控制，正常运行时保证固定气压。当出现台风时，可将气囊内气压释放以减短叶片长度，从而减小叶片载荷，达到抵抗台风的目的。

优选地，叶根段的金属翼段6是两端开口的中空结构，可以是金属桁架制成，或是金属板焊接而成，或是两者结合。主要用来抵抗叶尖段8在分段附件产生的弯矩和剪力。

优选地，叶根段1的剪切腹板2上开有通孔3。

优选地，气囊的底端有一个通气孔和一根连接在通气孔上的气管5。气管沿着剪切腹板2布置，一直延伸到固定在轮毂内的气泵9上，从而给气囊进行打压或泄压。

优选地，气囊套入叶根段1顶端的部分7其外型与该展向位置处的叶片内壳一致。

优选地，气囊辅助折边6开有通孔，通过螺栓将其固定在叶根段1的剪切腹板2上。防止叶尖段8的展向错动。

当叶片的分段截面尺寸较小，人不好进入分段截面内部，则进行叶片的生产制造时，按以下步骤进行：

1、将叶根段的压力面、吸力面、剪切腹板、金属翼段、以及叶尖段分别制造成型；

2、将剪切腹板固定在压力面或吸力面上，将金属翼段放在叶根段的顶端位置并固定；

3、将未充气的叶尖段通过螺栓连接在剪切腹板上，并将气管沿着剪切腹板固定；

4、将叶根段的吸力面或压力面放置在剪切腹板上进行合模。

5、到了现场在进行气泵的固定，气泵和气管的连接以及叶尖段充气。

当叶片的分段截面较大，人可以进入分段截面内部，则进行叶片的生成制造时，按以下步骤进行：

1、将叶根段和叶尖段分别制造成型；

2、将未充气的叶尖段底端套入叶根段的金属翼段内，并通过螺栓连接在剪切腹板上，并将气管沿着剪切腹板固定；

3、将气泵固定在轮毂上，连接气泵和气管，并对叶尖段充气。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施案例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种抗台风型风力机分段叶片，所述叶片包括叶根段和叶尖段，其特征在于：所述叶根段由复合材料制成，且在其顶端装有一个与其内壳形状一致的金属翼段，所述叶尖段由气动外形与叶片外形一致的橡胶气囊制成，所述气囊底端设有辅助折边，该辅助折边套入所述金属翼段内，并固定在叶根段顶端的剪切腹板上。

2.根据权利要求1所述的风力机分段叶片，其特征在于：所述金属翼段为两端开口的中空结构，由金属桁架制成，或由金属板焊接而成，或是两者结合。

3.根据权利要求1所述的风力机分段叶片，其特征在于：所述叶根段顶端的剪切腹板上开有通孔。

4.根据权利要求1所述的风力机分段叶片，其特征在于：所述气囊的底端有一个通气孔和一根连接在该通气孔上的气管，所述气管沿着所述叶根段内的剪切腹板布置，并与固定在风力机轮毂内的气泵连通。

5.根据权利要求3所述的风力机分段叶片，其特征在于：所述气囊辅助折边开有通孔，通过螺栓将其固定在所述叶根段的剪切腹板上。