本實用新型涉及垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域,尤其是提供一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。
背景技術(shù):
現(xiàn)有技術(shù)中,垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片多是由鋁合金型材做蒙皮,蒙在一骨架中,如圖1所示。其中的骨架為了使其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求,由金屬制作,質(zhì)量較重,結(jié)構(gòu)復(fù)雜;蒙皮與骨架之間采用鉚釘連接較費工時,不適合大型機(jī)械化生產(chǎn),并且葉片表面不夠光滑,產(chǎn)生較大風(fēng)阻;鋁合金骨架焊接工藝要求較高,制造難度大,合格率低。另外,還有一種葉片是采用框架結(jié)構(gòu),通過擠壓成型的鋁型材框架,一個葉片要由單矩形、雙矩形、尾緣等鋁型材組成,金屬制作,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本實用新型的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、加工方便的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:
一種20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片,包括外殼和腹板,所述外殼構(gòu)成葉片的外形,該外殼包括迎風(fēng)面殼體,背風(fēng)面殼體和端板,所述迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體扣合固連成為葉片筒體,在該葉片筒體的上下兩端固設(shè)端板;在該外殼內(nèi)設(shè)置腹板,該腹板的一個側(cè)面與所述迎風(fēng)面殼體內(nèi)壁固接,另一個側(cè)面與所述背風(fēng)面殼體內(nèi)壁固接,所述腹板支固在所述外殼內(nèi)壁上,以使得外殼得到支撐和定型;所述外殼由碳纖維材料制成。
優(yōu)選地,在所述外殼內(nèi)的兩個所述腹板之間設(shè)有填充物,該填充物分別與所述迎風(fēng)面殼體、背風(fēng)面殼體以及兩個腹板均接觸而固定。
優(yōu)選地,該填充物為內(nèi)部支撐塊,該內(nèi)部支撐塊可以是上下表面與相應(yīng)的迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體的表面形狀相同的形狀,該上下表面與迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體的內(nèi)表面之間設(shè)置結(jié)構(gòu)膠粘接固定,內(nèi)部支撐塊的長度則與兩個腹板之間的間距匹配,嵌設(shè)在兩個開口相對的C型截面的腹板的開口的空間中固定。
所述內(nèi)部支撐塊優(yōu)選為松木塊。
優(yōu)選地,所述外殼的迎風(fēng)面殼體,背風(fēng)面殼體和端板的碳纖維材料可以是由兩層12k雙向碳纖維布膠粘而成。
所述迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體通過粘接固連。
具體地,所述迎風(fēng)面殼體和所述背風(fēng)面殼體的前緣通過搭接結(jié)構(gòu)粘接固定。
在所述迎風(fēng)面殼體或背風(fēng)面殼體前緣的殼內(nèi)壁上設(shè)置一粘接角,該粘接角與殼體前緣的端部形成一內(nèi)高外低的臺階,相應(yīng)的另一個殼體的前緣即搭在該臺階上粘接。
所述粘接角優(yōu)選設(shè)置在所述背風(fēng)面殼體上。
所述迎風(fēng)面殼體和所述背風(fēng)面殼體的后緣通過在兩個殼體扣合部其內(nèi)側(cè)的一個三角區(qū)域內(nèi)設(shè)結(jié)構(gòu)膠而粘接固定。
所述端板可通過L型連接板與所述迎風(fēng)面殼體和所述背風(fēng)面殼體連接。
具體地,L型連接板可以是四個,其中兩個在長度方向上的形狀與迎風(fēng)面殼體兩端的端面內(nèi)側(cè)壁面吻合成為迎風(fēng)面連接板,另外兩個L型連接板在長度方向上的形狀與背風(fēng)面殼體兩端的端面內(nèi)側(cè)壁吻合成為背風(fēng)面連接板,四個L型連接板的斷面均為L形,兩個迎風(fēng)面連接板通過一個直角邊固定在迎風(fēng)面殼體的兩端,兩個背風(fēng)面連接板通過一個直角邊固定在背風(fēng)面殼體的兩端,兩個所述端板扣在所述葉片筒體的兩端,與相應(yīng)端的迎風(fēng)面連接板和背風(fēng)面連接板的另一個直角邊即端板粘接面粘接固定。
位于葉片下端的所述端板上打雨水孔,以排出葉片外殼內(nèi)由于溫差變化而生成的冷凝水。
所述雨水孔的孔徑優(yōu)選為3mm。
在所述L型連接板與所述迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體粘接時,所述L型連接板的與所述端板粘接的粘接面低于葉片端部外表面2mm,以使得端板固定之后與葉片端部外表面平齊。
所述L型連接板高度為22-30mm,寬度為22-30mm,使得粘接寬度為22-30mm,由鋪層為2層12k-雙向碳纖維布粘接制成。L型連接板的結(jié)構(gòu)尺寸如此設(shè)計,可以使得端板與葉片筒體粘接固定穩(wěn)定可靠。
所述迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體與端板的粘接寬度為45-55mm。
所述粘接角與迎風(fēng)面殼體可以是手糊粘接的碳纖維材料,與背風(fēng)面殼體通過結(jié)構(gòu)膠粘接成型,結(jié)構(gòu)膠的粘接厚度為3-6mm。前緣粘接角的鋪層方式為:3層12k雙軸向碳纖布。
所述迎風(fēng)面殼體和所述背風(fēng)面殼體的后緣粘接寬度為65-75mm。
在所述葉片筒體中平行地設(shè)置兩個所述腹板。
腹板與外殼可以通過結(jié)構(gòu)膠粘接,粘接厚度為3-6mm。
所述腹板采用C型截面腹板,該腹板與殼體的粘接面寬度為35-45mm。
兩個C型截面的所述腹板,開口相對地固定在葉片外殼內(nèi)。
所述腹板為碳纖維材料制成。
優(yōu)選地,在靠近葉片前緣的所述腹板為夾芯結(jié)構(gòu),C形截面的碳纖維殼體,該殼體中設(shè)置夾芯。
該夾芯材料優(yōu)選為松木,密度為430-450千克/立方米。
C型截面的腹板,其中間部分的碳纖維殼體中設(shè)置所述夾芯材料。
為了使得夾芯材料松木能夠與碳纖維殼體膠粘牢固,在松木夾芯材料上設(shè)置注膠孔,該注膠孔在松木夾芯材料上以矩陣形式排列,注膠孔的孔徑優(yōu)選為2mm,相鄰注膠孔的間距為30-55mm為宜。在松木和碳纖維殼體之間以及各個注膠孔內(nèi)均有膠粘劑。由此,使得碳纖維殼體與其中的所述夾芯固為一體。
所述葉片連接一葉片連接座,所述葉片連接座通過螺栓與所述葉片固定連接。
所述葉片和葉片連接座的連接結(jié)構(gòu)具體地可以是:在葉片中設(shè)置兩個所述腹板的位置上設(shè)穿孔,穿設(shè)螺栓,通過該螺栓將葉片和葉片連接座固連。
在所述殼體外表面和螺栓上的螺帽與螺母之間設(shè)置墊片。該墊片通過結(jié)構(gòu)膠固定在葉片殼體外表面上。
本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片一改現(xiàn)有技術(shù)中骨架式或框架式葉片形式,將葉片做成殼體形式,在殼體中設(shè)置腹板支撐定型,加上葉片的殼體采用碳纖維材料制作,從而使得本葉片具有如下優(yōu)點:
1.碳纖維殼體結(jié)構(gòu)更為簡潔,受力更合理。
2.只需用松木填充預(yù)制碳纖維腹板1、腹板2和兩片殼體,更有利于工業(yè)化生產(chǎn),簡單環(huán)保。
下面通過附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
附圖說明
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)上的葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為圖3中B部的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中端板的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5a為圖5的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中迎風(fēng)面殼體0米端L型連接板的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6a為圖6的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中迎風(fēng)面殼體10米端L型連接板的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7a為圖7的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中背風(fēng)面殼體0米端L型連接板的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8a為圖8的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中背風(fēng)面殼體10米端L型連接板的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9a為圖9的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片固定在葉片支座上的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11為設(shè)置在葉片內(nèi)的內(nèi)部支撐塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖2和圖3所示,為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的一個實施例,包括外殼和腹板,所述外殼構(gòu)成葉片的外形,外殼包括迎風(fēng)面殼體1,背風(fēng)面殼體2和端板3(見圖5和圖5a),所述迎風(fēng)面殼體1和背風(fēng)面殼體2扣合固連成為葉片筒體,在該葉片筒體的上下兩端固設(shè)端板3;在該外殼內(nèi)設(shè)置兩個腹板,靠近葉片前緣的為第一腹板4,后面一個為第二腹板5,兩個腹板的一個側(cè)面與迎風(fēng)面殼體1內(nèi)壁固接,另一個側(cè)面與背風(fēng)面殼體2內(nèi)壁固接,兩個腹板支固在所述外殼內(nèi)壁上,以使得外殼得到支撐和定型。
所述外殼由碳纖維材料制成。具體地,迎風(fēng)面殼體1,背風(fēng)面殼體2和端板3的碳纖維材料是由若干層碳纖維布粘接而成。在本實施例中,是由兩層12k雙向碳纖維布P5在模具的陽模上膠粘,再將陰??墼陉柲I蠅汉隙?。
迎風(fēng)面殼體1和背風(fēng)面殼體2通過粘接固連。具體地,迎風(fēng)面殼體1和背風(fēng)面殼體2的前緣通過搭接結(jié)構(gòu)粘接固定。如圖2所示,在背風(fēng)面殼體2前緣的殼內(nèi)壁上設(shè)置一粘接角21,該粘接角21與背風(fēng)面殼體2前緣的端部形成一內(nèi)高外低的臺階,相應(yīng)的迎風(fēng)面殼體的前緣搭在該臺階上,通過結(jié)構(gòu)膠粘接。
粘接角21可以是在制作背風(fēng)面殼體2時,在背風(fēng)面殼體2的前緣內(nèi)側(cè)面上粘接碳纖維布塊的方式構(gòu)成。粘接角21與迎風(fēng)面殼體可以是手糊粘接的碳纖維材料,與背風(fēng)面殼體通過結(jié)構(gòu)膠粘接成型,結(jié)構(gòu)膠的粘接厚度為3-6mm。前緣的粘接角21的鋪層方式為:3層12k雙軸向碳纖布。迎風(fēng)面殼體1和背風(fēng)面殼體2的后緣通過在兩個殼體扣合部其內(nèi)側(cè)的一個三角區(qū)域內(nèi)設(shè)結(jié)構(gòu)膠J而粘接固定。迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體的后緣粘接寬度為70±5mm。
端板3可通過L型連接板與迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體連接。
如圖3至圖9a所示,L型連接板可以是四個,其中兩個在長度方向上的形狀與迎風(fēng)面殼體兩端的端面內(nèi)側(cè)壁面吻合成為迎風(fēng)面連接板(見圖6、圖6a以及圖7和圖7a),另外兩個L型連接板在長度方向上的形狀與背風(fēng)面殼體兩端的端面內(nèi)側(cè)壁吻合成為背風(fēng)面連接板(見圖8、圖8a以及圖9和圖9a),四個L型連接板的斷面均為L形,兩個迎風(fēng)面連接板通過一個直角邊固定在迎風(fēng)面殼體的兩端,兩個背風(fēng)面連接板通過一個直角邊固定在背風(fēng)面殼體的兩端,兩個端板3扣在所述葉片筒體的兩端,與相應(yīng)端的迎風(fēng)面連接板和背風(fēng)面連接板的另一個直角邊即端板粘接面粘接固定。
位于葉片下端的端板3上打雨水孔31,雨水孔31的孔徑為3mm。
在所述L型連接板與迎風(fēng)面殼體1和背風(fēng)面殼體2粘接時,所述L型連接板的與端板3粘接的粘接面低于葉片端部外表面2mm,以使得端板固定之后與葉片端部外表面平齊。
L型連接板兩個直角邊的寬度為25mm。即L型連接板高度為25mm,寬度為25mm,使得粘接寬度為25mm,由鋪層為2層12k-雙向碳纖維布P5粘接制成。L型連接板的結(jié)構(gòu)尺寸如此設(shè)計,可以使得端板與葉片筒體粘接固定穩(wěn)定可靠。
迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體與端板的粘接寬度為50±5mm。
如圖2和圖3所示,C型腹板的所述腹板,該腹板與殼體的粘接面寬度為40mm。
如圖2所示,兩個腹板與葉片殼體通過結(jié)構(gòu)膠J粘接,粘接厚度為3-6mm。
兩個C型截面的腹板,開口相對地固定在葉片外殼內(nèi)。
所述腹板為碳纖維材料制成。在如圖2所示的實施例中,在靠近葉片前緣的第一腹板4為夾芯結(jié)構(gòu),即包括一個C形截面的碳纖維殼體,該殼體中設(shè)置夾芯。
該夾芯材料為松木,密度為430-450K千克/立方米。
如圖2所示,第一腹板4,其中間部分的碳纖維殼體中設(shè)置所述夾芯材料。
為了使得夾芯材料松木能夠與碳纖維殼體膠粘牢固,在松木夾芯材料上設(shè)置注膠孔,該注膠孔在松木夾芯材料上以矩陣形式排列,例如沿葉片的長度方向上,相鄰注膠孔的間距為50mm,在于長度方向垂直的方向上,相鄰注膠孔的間距為25-45mm,注膠孔的孔徑優(yōu)選為2mm。注膠孔使得C形截面的碳纖維殼體中注膠使得所述夾芯與殼體固為一體。
如圖10和圖11所示,在葉片中設(shè)置內(nèi)部支撐塊6。內(nèi)部支撐塊6的上下表面與相應(yīng)的迎風(fēng)面殼體1和背風(fēng)面殼體2的表面形狀相同的形狀,該上下表面與迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體的內(nèi)表面之間設(shè)置結(jié)構(gòu)膠粘接固定,內(nèi)部支撐塊6的寬度則與兩個腹板之間的間距匹配,嵌設(shè)在兩個開口相對的C型截面的腹板的開口的空間中固定。
所述葉片連接一葉片連接座7,通過葉片連接座7將葉片連接在風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的支撐桿上。葉片連接座7通過螺栓8與葉片固定連接。
所述葉片和葉片連接座的連接結(jié)構(gòu)如圖10所示。在葉片中設(shè)置兩個腹板的位置上設(shè)穿孔,穿設(shè)螺栓8,通過螺栓8將葉片和葉片連接座固連。在所述殼體外表面和螺栓上的螺帽與螺母之間設(shè)置墊片9,墊片9通過結(jié)構(gòu)膠J固定在葉片殼體外表面上。