一種可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公布了一種可以拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，包括葉片骨架結(jié)構(gòu)和蒙皮，其特征在于，所述蒙皮為柔性蒙皮，所述葉片骨架結(jié)構(gòu)包括沿葉片展向間隔布置的至少兩個(gè)定型翼板以及設(shè)置于所述定型翼板上的主承力梁帽、前緣承力梁和尾緣承力梁，所述主承力梁帽裝配于葉片定型翼板上、下開(kāi)槽位置，并且在葉片的吸力面和壓力面各至少布置一所述主承力梁帽，所述前緣承力梁裝配于葉片定型翼板上前緣承力梁開(kāi)孔位置，所述尾緣承力梁裝配于葉片定型翼板上尾緣承力梁開(kāi)孔位置；所述蒙皮通過(guò)懸繩張緊連接在所述定型翼板上。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)效率高，維護(hù)簡(jiǎn)單，具有廣闊的應(yīng)用前景和較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性。
【專利說(shuō)明】 —種可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，尤其涉及一種可拆卸的葉片，屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的零部件。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著化石能源的減少，可再生能源變得越來(lái)越重要，將逐步成為未來(lái)能源結(jié)構(gòu)中的主要力量，風(fēng)能作為可再生能源的一分子具有開(kāi)發(fā)成本較低，技術(shù)成熟，分布廣泛等優(yōu)點(diǎn)，成為近年來(lái)可再生能源發(fā)展的重點(diǎn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，風(fēng)力機(jī)也逐步走向大型化，其葉片長(zhǎng)度也不斷增加，而風(fēng)資源豐富的地方往往是一些地勢(shì)崎嶇山脊或者海上，交通路況惡劣，運(yùn)輸葉片相當(dāng)困難，維護(hù)不易。
[0003]當(dāng)前風(fēng)力機(jī)葉片普遍采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造，而復(fù)合材料葉片生產(chǎn)對(duì)環(huán)境和工藝要求特別苛刻，很多風(fēng)電場(chǎng)都處在近風(fēng)沙嚴(yán)重或濕度、鹽度很高的地方。在這種環(huán)境下，風(fēng)力機(jī)葉片生產(chǎn)質(zhì)量難以控制，而未來(lái)的超大型風(fēng)力機(jī)葉片會(huì)使用到碳纖維，這種材料對(duì)工藝和環(huán)境更加敏感。相比傳統(tǒng)的大部分金屬材料，復(fù)合材料價(jià)格相對(duì)昂貴、回收困難，復(fù)合材料一次成型出來(lái)的風(fēng)力機(jī)葉片具有較好的結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，但是對(duì)工廠設(shè)備條件、技術(shù)水平提出了較高的要求，一次成型工藝存在較大操作風(fēng)險(xiǎn)，一旦出現(xiàn)問(wèn)題極有可能導(dǎo)致整只葉片報(bào)廢，當(dāng)葉片長(zhǎng)度到一定限度，傳統(tǒng)整體葉片在生產(chǎn)、運(yùn)輸及安裝維護(hù)過(guò)程中也存在諸多不足，因而，為了解決葉片大型化出現(xiàn)種種問(wèn)題，采用可拆卸式風(fēng)力機(jī)葉片，將復(fù)雜的風(fēng)力機(jī)葉片主要承力構(gòu)件在原有工廠生產(chǎn)，分散運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)組裝是解決風(fēng)力機(jī)大型化的有效方法。
[0004]這種可拆卸的葉片具有化整為零的特點(diǎn)，針對(duì)葉片不同部位承受載荷的情況和所需具有的功能，優(yōu)化材料和結(jié)構(gòu)的組合，實(shí)現(xiàn)葉片結(jié)構(gòu)更輕、成本更低、運(yùn)輸、維護(hù)更方便的目的，這種葉片在受載最大的位置采用高強(qiáng)度和剛度的金屬或者復(fù)合材料，在承受局部風(fēng)壓的蒙皮部位使用輕質(zhì)、柔性復(fù)合材料薄殼或者布蒙皮，既可以節(jié)省制造成本，又可以有效減輕葉片重量、降低葉片載荷。因此，可拆卸風(fēng)力機(jī)葉片可以從根本上解決當(dāng)前大型風(fēng)力機(jī)復(fù)合材料葉片的工藝問(wèn)題、降低運(yùn)輸成本和維護(hù)難度。有助于風(fēng)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)輕便、結(jié)構(gòu)可靠性高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、制造、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單的風(fēng)力機(jī)葉片及其裝配連接方法。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:一種可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，包括葉片骨架結(jié)構(gòu)和蒙皮，其特征在于，所述蒙皮為柔性蒙皮，所述葉片骨架結(jié)構(gòu)包括沿葉片展向間隔布置的至少兩個(gè)定型翼板以及設(shè)置于所述定型翼板上的主承力梁帽、前緣承力梁和尾緣承力梁，所述主承力梁帽裝配于葉片定型翼板上、下開(kāi)槽位置，并且在葉片的吸力面和壓力面各至少布置一所述主承力梁帽，所述前緣承力梁裝配于葉片定型翼板上前緣承力梁開(kāi)孔位置，所述尾緣承力梁裝配于葉片定型翼板上尾緣承力梁開(kāi)孔位置；所述蒙皮通過(guò)懸繩張緊連接在所述定型翼板上。
[0007]優(yōu)選地，所述主承力梁帽、前緣承力梁和尾緣承力梁通過(guò)緊固件裝配于所述定型翼板上。優(yōu)選地，所述緊固件為緊固螺栓。優(yōu)選地，所述緊固螺栓均為耐腐蝕金屬螺栓，可采用六角螺栓，為了保持葉片一致性氣動(dòng)外形也可采用沉頭螺栓。優(yōu)選地，各所述定型翼板上布置一列或者多列緊固螺栓來(lái)裝配前緣承力梁、尾緣承力梁、主承力梁帽。優(yōu)選地，所述緊固螺栓排列方式可以并排也可以交錯(cuò)排列。
[0008]優(yōu)選地，所述主承力梁帽為沿葉片展向的變截面尺寸連續(xù)梁，其截面尺寸可以根據(jù)葉片當(dāng)?shù)剌d荷、結(jié)構(gòu)/材料性能來(lái)確定，為了滿足一致的氣動(dòng)外形，其外表面壓力面和吸力面加工滿足葉片整體氣動(dòng)外形幾何尺寸要求。
[0009]優(yōu)選地，所述主承力梁帽在葉片上可以是一組，即壓力面和吸力面各一個(gè)主承力梁帽，也可以是多組。其截面形狀為階梯形，也可以為簡(jiǎn)單的長(zhǎng)方形或者梯形。
[0010]優(yōu)選地，所述主承力梁帽在與每個(gè)定型翼板連接的局部均設(shè)有螺紋通孔，通過(guò)螺栓與定型翼板緊固。
[0011]優(yōu)選地，所述定型翼板的截面幾何形狀為T字形，也可以為工字形、箱形等形狀；所述定型翼板存在一個(gè)垂直內(nèi)端面，用于提高其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，其外側(cè)壓力面表面和吸力面表面滿足葉片氣動(dòng)外形要求，同時(shí)用于與主承力梁帽連接，方便前緣承力梁和尾緣承力梁的使用螺栓緊固。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)載荷從定型翼板至主承力梁帽、前緣承力梁、尾緣承力梁的傳遞。
[0012]優(yōu)選地，所述定型翼板在壓力面和吸力面沿葉片展向分別設(shè)有開(kāi)槽用于連接主承力梁帽，前緣位置設(shè)有沿葉片展向的開(kāi)孔用于連接前緣承力梁，在尾緣位置設(shè)有沿葉片展向的開(kāi)孔用于連接尾緣承力梁。
[0013]優(yōu)選地，所述定型翼板在前緣設(shè)有螺紋開(kāi)孔、尾緣設(shè)有螺紋開(kāi)孔、壓力面和吸力面設(shè)有螺紋開(kāi)孔，其孔軸線方向均平行于葉片當(dāng)?shù)匾硇偷姆ň€方向。
[0014]優(yōu)選地，所述前緣承力梁和尾緣承力梁均為圓形截面梁，可以為方形或梯形等截面梁，且所述前緣承力梁和尾緣承力梁沿展向?yàn)樽兘孛媪海浣孛娉叽缈梢愿鶕?jù)葉片當(dāng)?shù)剌d荷、結(jié)構(gòu)/材料性能來(lái)確定。
[0015]優(yōu)選地，所述前緣蒙皮位于葉片弦向的前緣位置，以及葉片展向的兩個(gè)定型翼板的之間的位置，所述尾緣蒙皮位于葉片弦向的尾緣位置，以及葉片展向的兩個(gè)定型翼板的之間的位置。
[0016]優(yōu)選地，所述蒙皮為柔性材質(zhì)，可為耐腐蝕、高強(qiáng)布匹或復(fù)合材料等柔性薄壁蒙皮。采用此種材料可以最大限度的減輕葉片的重量、降低葉片成本。
[0017]優(yōu)選地，所述蒙皮由高強(qiáng)柔性懸繩通過(guò)定型翼板上的開(kāi)孔連接到定型翼板上。實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)作用力從蒙皮到定型翼板的傳輸。
[0018]優(yōu)選地，所述用于連接蒙皮和定型翼板的懸繩也可使用鉚釘鉚接或者粘接連接來(lái)實(shí)現(xiàn)替代。
[0019]同現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本實(shí)用新型的風(fēng)力機(jī)可拆卸葉片具有以下顯著的技術(shù)效果:
[0020]1、本實(shí)用新型的風(fēng)力機(jī)可拆卸葉片可實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)葉片的分散制造、運(yùn)輸以及現(xiàn)場(chǎng)組裝，大大降低了運(yùn)輸和制造難度。[0021]2、本實(shí)用新型的風(fēng)力機(jī)可拆卸葉片按照部件獨(dú)立生產(chǎn)制造，相比傳統(tǒng)復(fù)合材料一體化葉片，顯著降低了葉片制造對(duì)工廠條件、人數(shù)素質(zhì)的要求以及技術(shù)難度和制造風(fēng)險(xiǎn)。
[0022]3、本實(shí)用新型的風(fēng)力機(jī)可拆卸葉片采用金屬或高強(qiáng)復(fù)合材料主承力梁帽、前緣承力梁、尾緣承力梁能大幅提升葉片的剛度，避免葉片與塔架之間的干涉。
[0023]4、本實(shí)用新型的風(fēng)力機(jī)可拆卸葉片大膽采用輕質(zhì)、柔性布蒙皮或者薄殼復(fù)合材料蒙皮可以明顯降低葉片的重量。
[0024]5、本實(shí)用新型的風(fēng)力機(jī)可拆卸葉片采用鋼制定型翼板，剛度比復(fù)合材料大，能更好的保障葉片的氣動(dòng)外形。
[0025]6、本實(shí)用新型的風(fēng)力機(jī)可拆卸葉片的思路結(jié)合了葉片結(jié)構(gòu)與功能考量，可以采用多種材料、多種形式的構(gòu)件，大大增加了葉片的可設(shè)計(jì)性，同時(shí)也為后續(xù)改進(jìn)、完善預(yù)留了空間。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1.本實(shí)用新型專利可拆卸葉片翼段局部視圖；
[0027]圖2.翼段局部俯視圖；
[0028]圖3翼段局部正視圖；
[0029]圖4翼段局部剖面圖；
[0030]圖5定型翼板正視圖；
[0031]圖6主承力梁帽截面幾何外形示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]如圖1所示，本實(shí)用新型的可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，包括葉片骨架結(jié)構(gòu)和蒙皮2，所述蒙皮2為柔性蒙皮，所述葉片骨架結(jié)構(gòu)包括沿葉片展向間隔布置的至少兩個(gè)定型翼板3以及設(shè)置于所述定型翼板3上的主承力梁帽1、前緣承力梁5和尾緣承力梁6，所述主承力梁帽I裝配于葉片定型翼板3上、下開(kāi)槽21位置，并且在葉片的吸力面和壓力面各至少布置一所述主承力梁帽I，所述前緣承力梁5裝配于葉片定型翼板3上前緣承力梁開(kāi)孔16位置，所述尾緣承力梁6裝配于葉片定型翼板3上尾緣承力梁開(kāi)孔17位置；所述蒙皮2通過(guò)懸繩張緊連接在所述定型翼板3上。
[0034]如圖1-4所示，所述主承力梁帽1、前緣承力梁5和尾緣承力梁6通過(guò)緊固件4裝配于所述定型翼板3上。所述緊固件4優(yōu)選為緊固螺栓。優(yōu)選地，所述緊固螺栓4a，4b，4c均為耐腐蝕金屬螺栓，可采用六角螺栓，為了保持葉片一致性氣動(dòng)外形也可采用沉頭螺栓。優(yōu)選地，各所述定型翼板3上布置一列或者多列緊固螺栓4a，4b，4c來(lái)裝配前緣承力梁5、尾緣承力梁6、主承力梁帽I。優(yōu)選地，所述緊固螺栓4a，4b，4c排列方式可以并排也可以交錯(cuò)排列。
[0035]優(yōu)選地，所述主承力梁帽I為沿葉片展向25的變截面尺寸連續(xù)梁，其截面尺寸可以根據(jù)葉片當(dāng)?shù)剌d荷、結(jié)構(gòu)/材料性能來(lái)確定，為了滿足一致的氣動(dòng)外形，其外表面壓力面
23和吸力面24加工滿足葉片整體氣動(dòng)外形幾何尺寸要求。[0036]如圖6所示，所述主承力梁帽I在葉片上可以是一組，即壓力面23和吸力面24各一個(gè)主承力梁帽1，也可以是多組。其截面10形狀為階梯形，也可以為簡(jiǎn)單的長(zhǎng)方形或者梯形。優(yōu)選地，所述主承力梁帽I在與每個(gè)定型翼板3連接的局部均設(shè)有螺紋通孔19，通過(guò)螺栓4a與定型翼板3緊固。
[0037]如圖5所示，所述定型翼板3的截面幾何形狀為T字形，也可以為工字形、箱形等形狀；所述定型翼板3存在一個(gè)垂直內(nèi)端面15，用于提高其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，其外側(cè)壓力面表面23和吸力面表面24滿足葉片氣動(dòng)外形要求，同時(shí)用于與主承力梁帽I連接，方便前緣承力梁5和尾緣承力梁6的使用螺栓4b、4c緊固。實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)載荷從定型翼板3至主承力梁帽
1、前緣承力梁5、尾緣承力梁6的傳遞。優(yōu)選地，所述定型翼板3在壓力面和吸力面沿葉片展向25分別設(shè)有開(kāi)槽21用于連接主承力梁帽1，前緣13位置設(shè)有沿葉片展向25的開(kāi)孔16用于連接前緣承力梁5，在尾緣14位置設(shè)有沿葉片展向25的開(kāi)孔17用于連接尾緣承力梁6。優(yōu)選地，所述定型翼板3在前緣13設(shè)有螺紋開(kāi)孔18、尾緣14設(shè)有螺紋開(kāi)孔17、壓力面23和吸力面24設(shè)有螺紋開(kāi)孔19，其孔軸線方向均平行于葉片當(dāng)?shù)匾硇偷姆ň€方向。
[0038]如圖1、2所示，所述前緣承力梁5和尾緣承力梁6均為圓形截面梁，可以為方形或梯形等截面梁，且所述前緣承力梁5和尾緣承力梁6沿展向25為變截面梁，其截面尺寸可以根據(jù)葉片當(dāng)?shù)剌d荷、結(jié)構(gòu)/材料性能來(lái)確定。
[0039]如圖1所示，所述前緣蒙皮2a位于葉片弦向26的前緣13位置，以及葉片展向25的兩個(gè)定型翼板3的之間的位置，所述尾緣蒙皮2a位于葉片弦向26的尾緣13位置，以及葉片展向25的兩個(gè)定型翼板3的之間的位置。優(yōu)選地，所述蒙皮2為柔性材質(zhì)，可為耐腐蝕、高強(qiáng)布匹或復(fù)合材料等柔性薄壁蒙皮。采用此種材料可以最大限度的減輕葉片的重量、降低葉片成本。優(yōu)選地，所述蒙皮2由高強(qiáng)柔性懸繩8通過(guò)定型翼板3上的開(kāi)孔7連接到定型翼板3上。實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)作用力從蒙皮2到定型翼板3的傳輸。優(yōu)選地，所述用于連接蒙皮2和定型翼板3的懸繩8也可使用鉚釘鉚接或者粘接連接來(lái)實(shí)現(xiàn)替代。
[0040]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，包括葉片骨架結(jié)構(gòu)和蒙皮，其特征在于，所述蒙皮為柔性蒙皮，所述葉片骨架結(jié)構(gòu)包括沿葉片展向間隔布置的至少兩個(gè)定型翼板以及設(shè)置于所述定型翼板上的主承力梁帽、前緣承力梁和尾緣承力梁，所述主承力梁帽裝配于葉片定型翼板上、下開(kāi)槽位置，并且在葉片的吸力面和壓力面各至少布置一所述主承力梁帽，所述前緣承力梁裝配于葉片定型翼板上前緣承力梁開(kāi)孔位置，所述尾緣承力梁裝配于葉片定型翼板上尾緣承力梁開(kāi)孔位置；所述蒙皮張緊連接在相鄰兩個(gè)所述定型翼板之間，且所述蒙皮的前緣部分、尾緣部分分別位于葉片弦向的前緣位置和尾緣位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述主承力梁帽、前緣承力梁和尾緣承力梁通過(guò)緊固件裝配于所述定型翼板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述緊固件為緊固螺栓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述緊固螺栓均為耐腐蝕金屬螺栓，采用六角螺栓，或采用沉頭螺栓。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，各所述定型翼板上布置一列或者多列緊固螺栓來(lái)裝配前緣承力梁、尾緣承力梁、主承力梁帽，所述緊固螺栓排列方式為并排或交錯(cuò)排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述主承力梁帽為沿葉片展向的變截面尺寸連續(xù)梁，其截面尺寸根據(jù)葉片當(dāng)?shù)剌d荷、結(jié)構(gòu)/材料性能來(lái)確定，其外表面壓力面和吸力面加工滿足葉片整體氣動(dòng)外形幾何尺寸要求。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述主承力梁帽在葉片上為一組，即壓力面和吸力面各一個(gè)主承力梁帽；或所述主承力梁帽在葉片上多組，其截面形狀為階梯形、長(zhǎng)方形或者梯形。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述主承力梁帽在與每個(gè)定型翼板連接的局部均設(shè)有螺紋通孔，通過(guò)螺栓與定型翼板緊固。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述定型翼板的截面幾何形狀為T字形、工字形或箱形；所述定型翼板存在一個(gè)垂直內(nèi)端面，用于提高其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，其外側(cè)壓力面表面和吸力面表面滿足葉片氣動(dòng)外形要求，同時(shí)用于與主承力梁帽連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拆卸的風(fēng)力機(jī)葉片，其特征在于，所述定型翼板在壓力面和吸力面沿葉片展向分別設(shè)有開(kāi)槽用于連接主承力梁帽，前緣位置設(shè)有沿葉片展向的開(kāi)孔用于連接前緣承力梁，在尾緣位置設(shè)有沿葉片展向的開(kāi)孔用于連接尾緣承力梁。
【文檔編號(hào)】F03D11/00GK203685489SQ201320831029
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】秦志文, 楊科, 趙曉路, 徐宇, 廖猜猜, 榮曉敏, 楊坤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所