实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种筒体、分段式叶片及风力发电机,以解决叶片制造成本高、运输不便、内部检修困难的技术问题。
本实用新型提出一种筒体,所述筒体包括大梁及桁架,所述大梁包括相对设置的第一大梁和第二大梁,所述桁架包括相对设置的第一桁架和第二桁架,所述第一桁架固接于所述第一大梁和第二大梁之间,所述第二桁架固接于所述第一大梁和第二大梁之间,并与所述第一桁架间隔设置。
进一步地,所述第一桁架包括并列设置的两根第一主弦管以及第一腹管,所述两根第一主弦管分别与所述第一大梁和第二大梁固接,所述第一腹管固接于所述两根第一主弦管之间。
进一步地,所述第二桁架包括并列设置的两根第二主弦管以及第二腹管,所述两根第二主弦管分别与所述第一大梁和第二大梁固接,所述第二腹管固接于所述两根第二主弦管之间。
进一步地,所述第一大梁和第二大梁为圆弧面板或多边形弯板。
本实用新型还提出一种分段式叶片,包括叶片结构,所述叶片结构包括前述的筒体。
进一步地,所述筒体的第一大梁靠近所述分段式叶片的迎风面设置,所述筒体的第二大梁靠近所述分段式叶片的背风面设置;所述筒体的第一桁架靠近所述分段式叶片的前缘设置,第二桁架靠近所述分段式叶片的后缘设置。
进一步地,所述叶片结构还包括翼型板及蒙皮,所述翼型板套设于所述筒体的外周,所述蒙皮蒙覆于所述翼型板上以形成叶片气动外形。
进一步地,所述叶根还包括桁条,所述桁条穿插于所述翼型板之间,所述蒙皮蒙覆于所述桁条上。
进一步地,所述筒体的端部设有法兰,所述法兰上设有多个螺栓孔。
本实用新型还提出一种风力发电机,包括风机轮毂,所述风机轮毂上安装有前述的分段式叶片。
相对现有技术,本实用新型具有以下有益效果:本实用新型提供的一种筒体、分段式叶片及风力发电机,筒体采用大梁与桁架组合的方式,其横截面的大小可以根据叶片的受力情况进行调整,能够充分利用材料,具有良好的力学性能;桁架具有重量轻、方便检修的特点,翼型板套设于筒体的外周,蒙皮与翼型板、桁条进行连接之后形成叶片气动外形。分段式叶片将叶根与叶尖之间进行可拆卸连接,这样,可以将叶片分段制造,并分段运输到目的地后再进行组装,方便运输,降低了叶片的制造成本及运输成本。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
附图说明
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
图1示出了本实用新型所提供的一种分段式叶片的示意图。
图2示出了图1中的A部分的放大示意图。
图3示出了图1中的B部分的放大示意图。
图4示出了本实用新型所提供的一种叶根的分解示意图。
图5示出了本实用新型所提供的一种叶根的内部结构示意图。
图6示出了本实用新型所提供的一种筒体的示意图。
图7示出了本实用新型所提供的一种筒体的分解示意图。
主要元件符号说明
分段式叶片1,叶根10,叶尖20,筒体11,前缘12,翼型板13,后缘14,蒙皮15,迎风面16,桁条17,背风面18,法兰19,大梁111,桁架113,第一大梁1111,第二大梁1112,第一桁架1131,第二桁架1132,第一主弦管1133,第一腹管1135,第二主弦管1137,第二腹管1139,连接件30,螺栓孔191。
具体实施方式
目前,世界范围的不可再生能源趋于枯竭,并且燃烧石油和煤炭造成的污染已经危及人类的生存,绿色能源的开发利用越来越被各个国家所重视。目前风力发电行业在中国已经开始了大规模的扩张。在过去10年中,中国风力发电得到快速发展,装机容量从1990年的2万千瓦增长到1999年的26.8万千瓦,到2010年中国风力发电装机容量超过500万千瓦,中国正成为世界上风力发电最发达的国家之一。
随着风电装备朝着大型化发展,风机叶片作为风能捕获的关键部件,其主要采用玻璃钢复合材料制作,模具成型生产,叶片由PS面和SS面两面胶粘而成,叶片制成后整体运输。其设计制造面临着越来越多的困难,特别是随着风机功率的增加,叶片的长度越来越长,甚至达到100米以上,叶片的长度越长,所需模具越长,成本越高。在我国南方、西南方,多山地丘陵,给长叶片的运输带来了很大的挑战。
并且,在相关技术中,风机叶片均采用封闭型筒体,内部检修困难。如果继续采用现有叶片的生产方式,会带来制造工艺难、材料成本高、运输难度大及内部检修困难的问题。
有鉴于此,发明人经过长期观察和研究发现,提供了一种筒体、叶片分段结构及分段式叶片,筒体采用大梁与桁架组合的方式,其横截面的大小可以根据受力情况调整,能充分利用材料,具有良好的力学性能;桁架结构具有重量轻、方便检修的特点,翼型板套设于筒体外周,蒙皮与翼型板连接之后能够形成准确的叶片气动外形。
下面将结合本实用新型实施例中附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
第一实施例
请参阅图1,本实用新型的第一实施例提供一种分段式叶片1,包括多段叶片结构。在本实施例中,该分段式叶片1包括二段叶片结构,分别为叶根10和叶尖20,叶根10和叶尖20可拆卸连接。分段式叶片1上弯曲度较大的边缘为后缘14,较平直的边缘为前缘12。
请参阅图2,示出了图1中的A部分的放大示意图。叶根10与叶尖20通过连接件30可拆卸地连接,其中叶根10与叶尖20相连接的一端设有法兰19,法兰19上布置有多个螺栓孔191。连接件30可以为螺栓,螺栓与法兰10上的螺栓孔191螺接以将叶根10和叶尖20连接起来。
请参阅图3,示出了图1中的B部分的放大示意图。叶根10在其远离叶尖20的一端也设有法兰19,法兰19用于与风机轮毂连接。叶片1迎风的一面为迎风面16(pressure side,PS面),叶片1背风的一面为背风面18(suction side,SS面)。
请参阅图4,示出了本实用新型实施例提供的叶根10的分解示意图。叶根10包括筒体11、翼型板13、蒙皮15以及桁条17。所述翼型板13套设于所述筒体11的外周,所述桁条17穿插于翼型板13之间,所述蒙皮15蒙覆于所述桁条17以及翼型板13上。
请结合参阅图5,翼型板13采用薄板结构,其为中间具有通孔的环状结构,以套设于筒体11的外周。在本实施例中,该翼型板13的外形轮廓与叶片对应位置处的叶素轮廓一致,多个翼型板13的顶端连线形成流畅的叶片后缘14。多个翼型板13沿着筒体11的展向依次间隔套设于筒体11的外周,桁条17穿插于多个翼型板13之间,相邻的两个翼型板13之间设有蒙皮15以形成叶片气动外形。其中,翼型板13可以通过焊接的方式与筒体11连接,蒙皮15可以通过铆钉、点焊或者螺栓与桁条17及翼型板13连接。
请参阅图6,示出了本实用新型所提供的一种筒体11的示意图。筒体11作为风机叶片主要的承载部件,包括大梁111及桁架113。请同时参阅图7,示出了本实用新型所提供的一种筒体11的分解示意图。大梁111包括相对设置的第一大梁1111和第二大梁1112,第一大梁1111靠近叶片1的迎风面16,第二大梁1112靠近叶片1的背风面18。第一大梁1111和第二大梁1112可以采用高强钢板经折弯成型,可折弯成圆弧面板或多边形弯板。为充分利用材料,提高抗弯性能,第一大梁1111和第二大梁1112尽可能靠近叶片1的气动外形表面。第一大梁1111和第二大梁1112的宽度以及第一大梁1111与第二大梁1112之间的高度从叶根10到叶尖20的方向逐渐递减,以适应叶片的气动外形。桁架113包括相对设置的第一桁架1131和第二桁架1132,所述第一桁架1131靠近叶片的前缘12,第二桁架1132靠近叶片的后缘14,所述第一桁架1131和第二桁架1132均固接于所述第一大梁1111和第二大梁1112之间,并间隔设置。
进一步的,第一桁架1131包括并列设置的两根第一主弦管1133和若干第一腹管1135,第二桁架1132包括两根并列设置第二主弦管1137和若干第二腹管1139,第一主弦管1133、第二主弦管1137、第一腹管1135以及第二腹管1139均可采用钢管焊接而成,钢管可为圆管或矩形管或高强钢板折弯成型。两根第一主弦管1133分别与所述第一大梁1111和第二大梁1112连接,两根第二主弦管1137分别与所述第一大梁1111和第二大梁1112连接。在本实施例中,两根第一主弦管1133分别焊接于所述第一大梁1111和第二大梁1112相对的一侧,两根第二主弦管1137分别焊接于所述第一大梁1111和第二大梁1112相对的另一侧。若干第一腹管1135焊接于两根第一主弦管1133之间,若干第二腹管1139焊接于两根第二主弦管1137之间。由于筒体11采用大梁111与桁架113组合的方式,其横截面大小可以根据叶片的受力情况在制造时进行调整,能够充分利用材料,具有良好的力学性能。
在本实施例中,叶尖20除了其叶素轮廓与叶根10的叶素轮廓不一致以外,叶尖20的结构可以与上述叶根10的结构完全相同,也就是说,上述的筒体11、翼型板13、蒙皮15以及桁条17也同样适用于叶尖20。在此不再赘述。另外,由于叶尖20处的内部空间比较小,不适宜制造复杂的结构,因此,叶尖20的结构也可以与上述叶根10的结构不同,例如,叶尖20采用玻璃钢复合材料制作,经模具成型生产出PS面和SS面,再将PS面和SS面两面胶粘而成。
需要说明的是,本实用新型的分段式叶片1并不限于上述的叶根10和叶尖20两段叶片结构,在本实用新型的其他实施例中,分段式叶片1还可依据实际需要,分为三段或三段以上的叶片结构,每段叶片结构之间可以通过法兰依次连接以形成分段式叶片。
第二实施例
本实用新型的第二实施例提供一种风力发电机,风力发电机包括风机轮毂(图未示),在风机轮毂上安装有上述的分段式叶片1,即将叶根10通过法兰19与风机轮毂连接。由于安装了上述的分段式叶片1,该风力发电机也具有相同的有益效果。
本实用新型第二实施例提供的一种风力发电机,蒙皮15与翼型板13以及桁条17连接后形成叶片气动外形,风作用于叶片上的力通过蒙皮15传递给翼型板13,再由翼型板13传递到筒体11,并通过筒体11最终作用于与筒体11连接的风机轮毂上以进行发电。
本实用新型提供的一种筒体、分段式叶片及风力发电机,筒体采用大梁与桁架组合的方式,其横截面的大小可以根据叶片的受力情况进行调整,能够充分利用材料,具有良好的力学性能;桁架结构具有重量轻、方便检修的特点,翼型板套设于筒体的外周,蒙皮与翼型板、桁条进行连接之后能够形成叶片气动外形。分段式叶片采用叶根及叶尖至少两段结构进行可拆卸连接,这样,可以将叶片分段制造,并分段运输到目的地后再进行组装,方便运输,并且降低了风机叶片的制造成本及运输成本。
在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。