葉片的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種葉片，包括第一段葉片、第二段葉片；第一段葉片，截面形狀一致；第二段葉片，截面形狀漸變，且具有扭角；第一段葉片、第二段葉片組合安裝在一起。本實用新型的葉片，第一段葉片由于截面形狀一致，便于采用鋁材擠壓成型工藝或者采用塑料注塑成型工藝批量制造，生產(chǎn)效率高；第二段葉片由于只是整個葉片的一小部分，截面厚度差異較小，可以采用塑料注塑成型工藝制造并且不容易產(chǎn)生收縮等缺陷，不但生產(chǎn)速度快，翼型可以實現(xiàn)最佳優(yōu)化，保證葉片整體具有良好氣動性能。
【專利說明】葉片
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及葉輪，特別涉及一種葉片。
【背景技術】
[0002]風機葉片是風力發(fā)電機中最基礎和最關鍵的部件，其要求質量輕、耐腐蝕和紫外線照射，同時具有較好的疲勞強度和力學性能。由于要求較高，占風力發(fā)電機總成本的20%?35%左右。
[0003]風機葉片的主要結構考量因素有:(1)長度，葉片長度影響掃風面積，也就決定了捕風能力；(2)氣動部分，葉片的橫向截面表示葉片的氣動外形，葉片的氣動外形用以產(chǎn)生力促使風機轉動；(3)俯視翼形，葉片的形狀為從葉根到葉尖葉片寬度逐漸變窄，以保證整個掃風區(qū)域保持恒定的減速率，確保氣流不會過慢通過葉片而產(chǎn)生擾流，同時通過速度也不會過快而造成能量浪費；(4)縱向剖面厚度，因為葉根要承擔最大的載荷，從葉尖部到葉根，葉片厚度逐漸增大，以承擔更大的載荷和彎矩；(5)葉片扭轉，因為葉片的轉速隨著長度的增加而增大，迎風角度是隨著葉片延展變化的，為了保持葉片迎風區(qū)域具有最佳的攻角，葉片需要被設計成扭轉形式，靠近葉片根部較平坦有助于提高捕風效率。
[0004]常見的風機葉片，其俯視圖如圖1所示，從葉根到葉尖，葉片寬度逐漸變窄；其縱向剖面如圖2所示，從葉尖到葉根，葉片厚度逐漸增大；其橫向截面形狀漸變，其中一處截面如圖3所示。
[0005]目前小型風力發(fā)電機葉片主要有木制葉片、玻璃鋼葉片、鋁合金葉片、塑料葉片。
[0006]這幾種常規(guī)的葉片生產(chǎn)方式，生產(chǎn)效率與產(chǎn)品的性能成反比，性能好的葉片，生產(chǎn)效率低下。生產(chǎn)效率高的，葉片綜合性能低。
[0007]木制葉片，是采用最原始的葉片生產(chǎn)工藝，純手工制作，產(chǎn)品的性能(氣動性能、剛度、重量、抗老化等)最好，但是生產(chǎn)效率最低。
[0008]玻璃鋼葉片，是采用模具導入成型工藝，葉片的氣動性能、剛度可以與木制葉片媲美。但生產(chǎn)過程中要求模具保壓時間達到12-24小時，大批量生產(chǎn)時，需要大量模具，生產(chǎn)效率低。
[0009]鋁合金葉片，采用擠壓成型工藝，重量輕，也易于制造。這種工藝最大的缺點是葉片的橫向截面均相同，不能實現(xiàn)翼型的優(yōu)化，葉片氣動性能低下。
[0010]塑料葉片，采用塑料注塑成型工藝，生產(chǎn)速度快，翼型可以實現(xiàn)最佳優(yōu)化。但由于注塑工藝的特殊性，塑料葉片的橫向截面厚度不能有太大差異，否則容易產(chǎn)生收縮等缺陷。這樣塑料葉片就存在整體強度不高的缺點，在強風下，葉尖的變形量容易超過容許值，打到塔桿，發(fā)生飛車的事故。
[0011]解決常規(guī)葉片生產(chǎn)過程中，葉片性能好就生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)效率高就要犧牲葉片性能的行業(yè)難題。
實用新型內容[0012]本實用新型要解決的技術問題是提供一種葉片，具有良好氣動性能，并且便于生
產(chǎn)加工。
[0013]為解決上述技術問題，本實用新型提供的葉片，其包括第一段葉片、第二段葉片；
[0014]所述第一段葉片，截面形狀一致；
[0015]所述第二段葉片，截面形狀漸變，且具有扭角；
[0016]所述第一段葉片、第二段葉片組合安裝在一起。
[0017]較佳的，所述第一段葉片，為鋁合金材質或塑料材質；
[0018]所述第二段葉片，為塑料材質。
[0019]較佳的，所述第一段葉片的長度大于等于葉片總長度的1/2 ；
[0020]所述第二段葉片的長度小于葉片總長度的1/2。
[0021]較佳的，所述第一段葉片的長度為葉片總長度的2/3 ；
[0022]所述第二段葉片的長度為葉片總長度的1/3。
[0023]較佳的，所述第一段葉片，其接觸端設置有插槽；
[0024]所述第二段葉片，其接觸端設置有同所述插槽過盈適配的凸塊；
[0025]通過將所述第二段葉片的接觸端的凸塊插入到所述第一段葉片的接觸端的插槽中，將所述第一段葉片、第二段葉片組合安裝在一起。
[0026]較佳的，所述插槽、凸塊間涂覆粘膠。
[0027]較佳的，所述第一段葉片、第二段葉片通過螺栓或鉚接方式組合安裝在一起。
[0028]較佳的，所述葉片，為風力發(fā)電機的葉片。
[0029]較佳的，第二段葉片內有預埋鋼件。
[0030]本實用新型的葉片，第一段葉片主要起支撐作用，截面形狀一致，便于采用鋁材擠壓成型工藝或者采用塑料注塑成型工藝批量制造，生產(chǎn)效率高。第二段葉片，用于保證葉片具有較好的氣動性能，采用最優(yōu)化的氣動翼型，截面形狀漸變，由于第二段葉片只是整個葉片的一小部分，截面厚度差異較小，可以采用塑料注塑成型工藝制造并且不容易產(chǎn)生收縮等缺陷，不但生產(chǎn)速度快，翼型可以實現(xiàn)最佳優(yōu)化，保證葉片整體具有良好氣動性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本實用新型的技術方案，下面對本實用新型所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1是常見的風機葉片俯視圖；
[0033]圖2是常見的風機葉片縱向剖面圖；
[0034]圖3是常見的風機葉片橫向截面圖；
[0035]圖4是本實用新型的葉片一實施例示意圖；
[0036]圖5是本實用新型的葉片一實施例的第一段葉片示意圖；
[0037]圖6是本實用新型的葉片一實施例的第二段葉片示意圖；
[0038]圖7是本實用新型的葉片一實施例的組合安裝示意圖。【具體實施方式】
[0039]下面將結合附圖，對本實用新型中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0040]實施例一，
[0041]葉片，如圖4所示，包括第一段葉片1、第二段葉片2 ；
[0042]所述第一段葉片I，截面形狀一致；
[0043]所述第二段葉片2，截面形狀漸變，且具有扭角；
[0044]所述第一段葉片1、第二段葉片2組合安裝在一起。
[0045]較佳的，所述第一段葉片1，為鋁合金材質或塑料材質；所述第二段葉片2，為塑料材質。
[0046]較佳的，第一段葉片I的長度大于等于葉片總長度的1/2，第二段葉片2的長度小于葉片總長度的1/2。例如，第一段葉片I的長度約為葉片總長度的2/3，第二段葉片2的長度約為葉片總長度的1/3。
[0047]實施例一的葉片，第一段葉片I主要起支撐作用，截面形狀一致，便于采用鋁材擠壓成型工藝或者采用塑料注塑成型工藝批量制造，生產(chǎn)效率高。第二段葉片2，用于保證葉片具有較好的氣動性能，采用最優(yōu)化的氣動翼型，截面形狀漸變，由于第二段葉片2只是整個葉片的一小部分，截面厚度差·異較小，可以采用塑料注塑成型工藝制造并且不容易產(chǎn)生收縮等缺陷，不但生產(chǎn)速度快，翼型可以實現(xiàn)最佳優(yōu)化，保證葉片整體具有良好氣動性能。
[0048]實施例二
[0049]基于實施例一，所述第一段葉片1，如圖5所示，其接觸端設置有插槽11 ；
[0050]所述第二段葉片2，如圖6所示，其接觸端設置有同所述插槽11過盈適配的凸塊21，通過將所述第二段葉片2的接觸端的凸塊21插入到所述第一段葉片I的接觸端的插槽11中，將所述第一段葉片1、第二段葉片2組合安裝在一起，如圖7所示。
[0051]較佳的，所述插槽11、凸塊21間涂覆粘膠。
[0052]實施例三
[0053]基于實施例一，所述第一段葉片、第二段葉片通過螺栓或鉚接方式組合安裝在一起。
[0054]實施例四
[0055]基于實施例一，第二段葉片2內有預埋鋼件22。
[0056]實施例四
[0057]基于實施例一，所述葉片為風力發(fā)電機的葉片。
[0058]風力機的風能利用公式為..P= ^pAV3Cp
[0059]其中，P為葉片輸出功率，P為空氣密度，A為葉片掃風面積，V為風速、Cp為風能利用率。
[0060]Cp主要和葉片的氣動翼型有關，氣動翼型越佳，Cp值越高。P、V為常量。
[0061]從公式可以看出，風力發(fā)電機輸出功率的大小和葉片的掃風面積及風能利用率成正比。
[0062]以葉輪直徑為2m的風力發(fā)電機為例，葉片的掃風面積為A= Ji R2=3.14m2 ；
[0063]木制、玻璃鋼及注塑葉片的Cp值可以達到0.4，鋁合金葉片的氣動性能約為0.3 ；
[0064]采用常見結構的木制、玻璃鋼及注塑葉片，葉片輸出功率為:
[0065]P氣幼最佳=1/2pav3c31/2px(3.01x1x1)xv3x0.4=0.628pv3；
[0066]采用常見結構的鋁合金葉片，葉片輸出功率為:
[0067]p鋁合金=1/2pavcp=1/2x(3.01x1x1)xv3x0.3=0.47pv3
[0068]本實用新型的葉片用作風力發(fā)電機的葉片時，當?shù)谝欢稳~片為鋁材質，長度為葉片總長度的2/3，第二段葉片為塑料材質，長度為葉片總長度的1/3，以葉輪直徑為2m的風力發(fā)電機為例，則:
[0069]第一段葉片的掃風面積:A1=πr2=3.14X (2/3) X (2/3) =1.3955 ；
[0070]第二段葉片的掃風面積:A2=πR2- 31 r2=3.14-1.3955=1.7445 ；
[0071]第一段葉片輸出功率:
[0072]P支撐段=P1/2pav3cp=1/2px[3.14x(2/3)x(2/3)xv3x0.3=0.209pv3；
[0073]第二段葉片輸出功率:
p做功段 = P1/2paV3Cp =1/2pχ1.7445χv3 X0.4 = 0.349pv3 ；
[0074]葉片整體輸出功率=P=P支撐段+P做功段=0.209 P V3+0.349 P V3=0.558 P V3。
[0075]由此可見，本實用新型用作風力發(fā)電機的葉片時，輸出功率能提高18%。
[0076]本實用新型的葉片，采用第一段葉片、第二段葉片組合安裝的結構，由于第一段葉片截面形狀一致、第二段葉片截面厚度差異小，可以在保證葉片的氣動性能的同時，大大提高生產(chǎn)效率，生產(chǎn)效率較常見結構的玻璃鋼葉片、木制葉片能提高5倍以上。當?shù)谝欢稳~片為鋁材質，葉片整體剛度較常見結構的塑料葉片能提高I倍以上。
[0077]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型保護的范圍之內。
【權利要求】
1.一種葉片，其特征在于，包括第一段葉片、第二段葉片； 所述第一段葉片，截面形狀一致； 所述第二段葉片，截面形狀漸變，且具有扭角； 所述第一段葉片、第二段葉片組合安裝在一起。
2.根據(jù)權利要求1所述的葉片，其特征在于， 所述第一段葉片，為鋁合金材質或塑料材質； 所述第二段葉片，為塑料材質。
3.根據(jù)權利要求1所述的葉片，其特征在于， 所述第一段葉片的長度大于等于葉片總長度的1/2 ； 所述第二段葉片的長度小于葉片總長度的1/2。
4.根據(jù)權利要求1所述的葉片，其特征在于， 所述第一段葉片的長度為葉片總長度的2/3 ； 所述第二段葉片的長度為葉片總長度的1/3。
5.根據(jù)權利要求1所述的葉片，其特征在于， 所述第一段葉片，其接觸端設置有插槽； 所述第二段葉片，其接觸端設置有同所述插槽過盈適配的凸塊； 通過將所述第二段葉片的接觸端的凸塊插入到所述第一段葉片的接觸端的插槽中，將所述第一段葉片、第二段葉片組合安裝在一起。
6.根據(jù)權利要求5所述的葉片，其特征在于， 所述插槽、凸塊間涂覆粘膠。
7.根據(jù)權利要求1所述的葉片，其特征在于， 所述第一段葉片、第二段葉片通過螺栓或鉚接方式組合安裝在一起。
8.根據(jù)權利要求1到7任一項所述的葉片，其特征在于， 所述葉片，為風力發(fā)電機的葉片。
9.根據(jù)權利要求1所述的葉片，其特征在于， 第二段葉片內有預埋鋼件。
【文檔編號】F03D11/02GK203640937SQ201320646261
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權日:2013年10月18日
【發(fā)明者】張云龍 申請人:張云龍