蜂窩板殼箱梁結構風力發電機風輪葉片的製作方法

2023-05-06 04:55:06 1

專利名稱：蜂窩板殼箱梁結構風力發電機風輪葉片的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及風力發電機的風輪葉片，特別是大型風力發電機的風輪葉片。
背景技術：
相比傳統發電，風力發電是無汙染髮電方式。近年來，風力發電產業發展
迅速，世界各國風電裝機容量與日倶增。據世界風能協會統計，截止2005年12 月31日，世界裝機容量已達58982MW,比2004年多113IOMW。目前風力發 電電量佔全球發電電量的1%,部分國家及地區已達20%甚至更多。
現有的風力發電機風輪葉片絕大多數為玻璃鋼纖維/碳纖維與樹脂的混合 物。玻璃鋼製葉片不僅存在重量重、脆性大、製造成本高、運輸困難等缺陷， 更嚴重的是生產過程中有大量有害氣體排放；廢棄後無法回收再利用，其生產 製造及報廢后的處置仍會嚴重汙染我們的生存環境。
葉片重量的減輕可以提高風力發電的效力，降低成本。提高葉片的斷面尺 寸及增加長度將促使風力發電向著更大功率發展，發展比重輕且具有最佳的疲 勞強度和機械性能的葉片成為大勢所需。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種蜂窩板殼箱梁結構風力發電機 風輪葉片，製備的產品重量輕、風電轉換率高、生產成本低、經濟效益好、葉 片報廢后可回收再利用。
解決本實用新型的技術問題所釆用的技術方案是釆用蜂窩板殼體構成葉 片的中空主體輪廓,使葉片既可獲得高強度和高剛度，同時又將重量減小到最輕。 對於較大葉片，為了進一步增強蜂窩薄殼的剛性，可將預先成形好的型材支撐體 連接在蜂窩板殼的內腔中。為了在葉片上獲得更好的動力效果，將上、下蜂窩 薄殼間的邊緣用流線弧形的分流頭和三角形的撓流尾翼連接成全封閉箱梁結構 的葉片。
本實用新型的有益效果是(1)在相同尺寸規格下，蜂窩板殼箱梁結構風 力機葉輪葉片的重量不到玻璃鋼葉片的1/3，且製造工藝簡單，製造成本約為玻 璃鋼葉片的1/2; (2)通過減輕風力機葉輪葉片重量，可實現微風啟動，提高風 電轉換效率，適應性更強；(3)蜂窩板殼箱梁結構風力機葉輪葉片重量的減輕， 可使葉片支撐懸臂、葉輪轉盤、風力機組支撐塔簡等一系列部件的承受的載荷及自身重量大大減輕，使整個風力發電系統的製造成本大幅降低；(4)釆用箱梁 結構風力發電機風輪葉片設計，使生產過程無有毒溶劑揮發，同時釆用全金屬制 造，箱梁式風力機葉輪葉片方便循環回收再利用，實現真正意義上的綠色環保。


圖l為蜂窩板殼箱梁結構風力發電機風輪葉片結構示意圖； 圖2為蜂窩板殼葉片的示意圖； 圖3為上、下蜂窩板殼待組裝示意圖； 圖4為上、下蜂窩板殼組裝後示意圖。
圖中各標號依次表示蜂窩板l、型材支撐體2、上蜂窩板殼3、下蜂窩板 殼4、流線形分流頭5、三角撓流尾翼6。
具體實施方式
實施例1:
單體蜂窩板殼箱梁結構風力發電機風輪葉片的製備方法。首先將厚度為3 4mm, 12m長的蜂窩板l根據設計需要彎曲成葉片的主體輪廓，形成蜂窩板殼 3、 4。利用專門設計的擠壓鋁型材(工字梁，工字梁的翼緣厚度為3mm，腹板 厚度為4mm)。將其彎曲成葉片斷面輪廓所需的形狀形成型材支撐體2，將支撐 體2分別固定在蜂窩板殼上，進一步增強蜂窩板殼的剛性。最後利用流線型分 流頭5與三角撓流尾翼6將上下兩片相同的蜂窩板殼連接起來，施焊製備成對 稱性等截面單體葉片。此方案製備的風輪葉片流線型良好，風能轉換效率高， 在滿足250千瓦設計所需力學性能前提條件下,重量不足300Kg，僅為相同尺寸 規格玻璃鋼葉片重量的1/4。
實施例2:
拼裝式蜂窩板殼箱梁結構風力發電機風輪葉片的製備方法。首先將厚度為 3~6mm, 12m長的蜂窩板1根據設計需要彎曲成葉片主體輪廓，形成蜂窩板殼 3、 4。利用專門設計的擠壓鋁型材UI字梁，n字梁的翼緣厚度為2.8mm，腹 板厚度為2.3mm)。將其根據需要彎曲成葉片斷面外廓所需的形狀形成型材支撐 體2，將支撐體2分別固定在蜂窩板殼上，進一步增強蜂窩板殼的剛性。最後利 用設計好的流線型分流頭5與三角撓流尾翼6將上下兩片不同蜂窩板殼3、 4連 接起來，在蜂窩板殼兩端插入連接法蘭，施焊製備成非對稱性單體葉片。最後 將單體風力發電機風輪葉片拼裝成50m或更長尺寸的葉片，此方案製備的風輪
葉片流線型良好，風能轉換效率高，在滿足1.5兆瓦風機葉片設計所需力學性能 前提條件下,重量不足1600Kg,僅為相同尺寸規格玻璃鋼葉片重量的1/5。實施例3:
單體式蜂窩板殼式箱梁結構風力發電機風輪葉片的製備方法。首先將厚度 為3~4mm, 10m長的蜂窩板1根據設計需要彎曲成葉片的主體輪廓，形成蜂 窩板殼3、 4。然後根據設計需要將3mm鋁板經塑性變形衝壓成葉片斷面外廓 所需的形狀，形成型材支撐體2，將支撐體2分別固定在蜂窩板殼上，進一步增 強蜂窩板殼的剛性。最後利用流線型分流頭5與三角撓流尾翼6將上下兩片相 同的蜂窩板殼連接起來，施焊製備成對稱性等截面單體葉片(見圖4)。此方案 製備的風輪葉片流線型良好，風能轉換效率高，在滿足200千瓦設計所需力學 性能前提條件下,重量不足260Kg,僅為相同尺寸規格玻璃鋼葉片重量的1/3。
實施例4:
變截面蜂窩殼式箱梁結構風力發電機風輪葉片的製備方法。首先將厚度為 3~4mm, 20m長的蜂窩板1根據設計需要彎曲成葉片骨架外輪廓(以1: 5梯
度遞減)，形成蜂窩板殼3、 4。利用專門設計的擠壓鋁型材(n形梁，n形梁的
翼緣厚度為3.6mm,腹板厚度為4.8mm)。將其彎曲成葉片斷面外廓所需的形狀 (以l: 5梯度遞減)，形成型材支撐體2，將型材支撐體2等距固定在蜂窩板殼 3、 4上，進一步增強蜂窩板殼的剛性。最後利用設計好的流線型分流頭5與三 角撓流尾翼6將上下兩片蜂窩板殼3、 4連接起來，施焊製備成變截面風輪葉片。 此方案製備的風輪葉片流線型良好，風能轉換效率高，在滿足750千瓦設計所 需力學性能前提條件下,重量不足500Kg，僅為相同尺寸規格玻璃鋼葉片重量的 1/3 1/4。
權利要求1、蜂窩板殼箱梁結構風力發電機風輪葉片，其特徵是採用蜂窩板殼體構成葉片的中空主體輪廓。
2、 按權利要求1所述的蜂窩板殼箱梁結構風力發電機風輪葉片，其特徵 是在蜂窩板殼體中空腔內連接有型材支撐體。
3、 按權利要求1或2所述的蜂窩板殼箱梁結構風力發電機風輪葉片，其 特徵是上、下蜂窩板殼間的邊緣用流線弧形的分流頭和三角形的撓流尾翼連 接成全封閉箱梁結構的葉片。
專利摘要蜂窩板殼箱梁結構風力發電機風輪葉片。本實用新型涉及風力發電機的風輪葉片，特別是兆瓦級大型風力發電機的風輪葉片。在本風輪葉片中，由高強度高剛度蜂窩板殼構成葉片的主體輪廓，預先成形好的型材支撐體連接在蜂窩板殼上，進一步增強蜂窩薄殼的剛性，利用流線型分流頭與三角撓流尾翼將上下蜂窩薄殼連接，構成全封閉箱梁結構的葉片。本實用新型結構簡單，製作方便，重量輕，綠色環保，生產成本低，強度及剛度更高。
文檔編號F03D9/00GK201372904SQ20092011086
公開日2009年12月30日 申請日期2009年1月19日 優先權日2009年1月19日
發明者勇 孫, 彭明軍 申請人:昆明理工峰潮科技有限公司