CN105089942B - 叶片、风力发电机及叶片制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叶片、风力发电机及叶片制造方法。该叶片具有第一壳体和第二壳体，第一壳体与第二壳体的贴合处为分割线，沿叶片的长度方向，分割线的至少一部分位于叶片前缘的一侧。该叶片的至少部分叶片前缘未被分割，进而避免了加工误差造成的叶片气动性能不好的问题。

Description

叶片、风力发电机及叶片制造方法

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域，尤其涉及叶片、风力发电机及叶片制造方法。

背景技术

风力发电机的叶片的术语解释：

叶片翼型：是指叶片的横截面的轮廓；

叶片前缘：是指叶片运转方向上的前部。

前缘顶点：是指叶片前缘的最前点。

吸力面：是指空气流经时，速度较高，静压较小的翼型一侧表面。

压力面：是指空气流经时，速度较低，静压较大的翼型一侧表面。

分割线：是指叶片上下两部分贴合处的线，也是指叶片实际生产制造过程中，用于分开上下模的线。

风力发电机主要是通过叶轮受风力驱动旋转发电，其叶轮通常由2到3个叶片组成，作为风力发电机的主要设备，叶片的气动性能直接影响着风力发电机的发电效率。

参加图1所示，当前通用的叶片设计和生产工艺中，叶片的压力面部分30’(PS面)和吸力面20’(SS面)是分别成型的，成型后再进行胶合组成叶片。此种生产工艺中，在划分叶片的两个型面时，通常采用的方法是在叶片的前缘顶点12’和后缘顶点处分开，这样使得叶片的前缘也相应分割成两部分。在后面进行组合的过程中，前缘部分通过前缘粘接角利用粘接胶进行胶合，最后在外侧手糊(或者真空袋压)外部补强层。

这种生产工艺的缺点在于：叶片的压力面部分30’和吸力面20’在前缘对齐时通常会产生误差，这种误差对叶片的气动性能影响很大，尤其在叶片的叶尖区域。若叶片的气动性能不好，则会影响风力发电机的年发电量，降低风力发电机的生产效率，影响经济产值。

此外，风机叶片在运行过程中，叶尖处的线速度最快，为了防止风沙雪雾对处于叶尖段的叶片前缘处油漆的侵蚀，为了保护叶片前缘，需要在叶片外表面喷漆完成后，在处于叶尖段的叶片前缘区域贴前缘保护贴膜60’(如图2所示)。但是，前缘保护贴膜60’具有一定的厚度，它的存在改变了叶片截面翼型，尤其由于前缘保护贴膜60’位于叶尖部分，且具备一定长度，因此对气动效率影响较大。

发明内容

本发明的实施例提供一种叶片、风力发电机及叶片制造方法，以解决现有技术生产的叶片的气动性能差的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例提供一种叶片，该叶片具有第一壳体和第二壳体，第一壳体与第二壳体的贴合处为分割线，沿叶片的长度方向，分割线的至少一部分位于叶片前缘的一侧。

进一步地，沿叶片的长度方向，分割线整体位于叶片前缘的一侧。

进一步地，沿叶片的长度方向，分割线的至少一部分位于叶片的吸力面上。

进一步地，沿叶片的长度方向，分割线的其余部分位于叶片前缘的前缘顶点的连线上。

进一步地，沿叶片的长度方向，分割线的其余部分位于叶片的压力面上。

进一步地，沿叶片的长度方向，至少位于叶片的叶尖段的分割线位于叶片前缘的一侧。

进一步地，至少位于叶片的叶尖段的分割线位于叶片的吸力面上。

进一步地，叶片还包括前缘保护贴膜，叶片的叶片前缘的外侧具有凹槽，前缘保护贴膜设置在凹槽内。

根据本发明的另一方面，提供一种叶片制造方法，叶片制造方法用于制造上述的叶片，包括如下步骤：在上模基体上安装辅助模具形成上模具，或在下模基体上安装辅助模具形成下模具；在安装有辅助模具的上模具或下模具上粘贴前缘保护贴膜；滚涂胶衣涂层并固化；通过上模具和下模具成型出叶片。

根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机，其包括叶片，该叶片为上述的叶片。

本发明的实施例的叶片的分割线的至少一部分位于叶片前缘的一侧，保证至少一部分叶片前缘未被分割，为一个整体，进而保证叶片前缘的型面与设计一致，解决了加工误差造成的叶片气动性能降低的问题，实现了提高叶片气动性能的目的。

附图说明

图1为现有技术中的叶片的横截面型线图；

图2为现有技术中的具有前缘保护贴膜的叶片的截面型线示意图；

图3为本发明的实施例的叶片的横截面的型线图；

图4为本发明的实施例的带有前缘保护贴膜的叶片的截面型线示意图；

图5为本发明的实施例的叶片制造方法的流程图。

附图标记说明：

11、分割线；12、虚拟割线；20、第一壳体；30、第二壳体；40、叶片前缘；60、前缘保护贴膜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的叶片、叶片制造方法及风力发电机进行详细描述。在本实施例中，第一壳体和第二壳体是指组成叶片的两个部分。

如图3所示，根据本发明的实施例，叶片具有第一壳体20和第二壳体30，第一壳体20和第二壳体30的贴合处形成分割线11，沿叶片的长度方向，分割线11的至少一部分位于叶片前缘40的一侧。由于分割线11的至少一部分位于叶片前缘40的一侧(既可以是吸力面一侧，也可以是压力面一侧)，所以至少一部分叶片前缘40未被分割线11分割，是一个完整的整体，这样就可以避免第一壳体20和第二壳体30组合时由于对齐误差造成的叶片前缘40不齐的问题，保证叶片前缘40的型面与设计一致，进而保证叶片有良好的气动性能。

本发明的技术原理是：通过改变叶片的第一壳体20和第二壳体30在前缘的分割点位置，从而使得至少部分叶片前缘40整体成型，使叶片前缘40形状不再受生产时合模误差影响，从而解决了由于合模时叶片前缘40啮合误差导致的叶片气动性能降低的问题。

为了便于加工，降低生产成本，沿叶片的长度方向，分割线11整体位于叶片前缘40的一侧，也即：叶片前缘40一体成型在第一壳体20或第二壳体30上。这样成型出的第一壳体20和第二壳体30的结构都较为简单，后续合模较为方便，可降低劳动繁琐度，进而提高工作效率。

需要说明的是，通常现有技术中将分割线11设置于翼型的前缘顶点。而本实施例将其完整地调整到了叶片前缘40的一侧。在其它实施例中，分割线11可以由多段组成，例如，一部分位于叶片前缘40的一侧的吸力面上，其余部分位于叶片前缘40的另一侧的压力面上。又例如，一部分位于叶片前缘40的一侧的吸力面上，其余部分位于叶片前缘40的前缘顶点的连线上。

又例如，沿叶片的长度方向，可以仅使位于叶片的叶尖段的分割线11位于叶片前缘40的一侧，而剩余部分仍位于叶片前缘40的前缘顶点不进行调整。其中，叶尖段是指从叶尖起30％的叶片长度范围。这样设置是由于叶尖区域的前缘啮合度对整个叶片的气动性能的影响较为显著，因此，只要保证叶尖区域的叶片前缘40的型面与设计型面一致就可以保证叶片具有较好的气动性能。而仅将分割线11的叶尖段设置在叶片前缘40的一侧可以减少改动，降低成本。

分割线11可以调整到吸力面上，也可以调整到压力面上。优选地，分割线11的至少一部分位于吸力面上。这样做是因为压力面是工作面，工作中承受的压力大，为了保证叶片有较好的工作可靠性和耐用性，优选将分割线11调整到压力较小的吸力面，也即背风面。

参见图4，所述叶片还包括前缘保护贴膜60，所述叶片的叶片前缘40的外侧具有凹槽，所述前缘保护贴膜60设置在所述凹槽内。通过将前缘保护贴膜60设置在凹槽内，可以保证粘贴有前缘保护贴膜60的叶片的外表面依然为平滑的外表面，使叶片的型面与设计型面一致，进而保证叶片的气动性能。

参加图5，根据本发明的另一方面，提供一种叶片制造方法，通过该方法可以制造上述的叶片。

该叶片制造方法包括如下步骤：

第一壳体成型步骤：通过上模具形成第一壳体20，上模具的成型面为设计确定的第一壳体20的型面；

第二壳体成型步骤：通过下模具形成第二壳体30，下模具的成型面为设计确定的第二壳体30的型面，上模具与下模具的分模线为分割线11；

叶片成型步骤：将第一壳体20和第二壳体30连接形成叶片。

此叶片制造方法通过改变第二壳体30和第一壳体20的分模线位置，使得叶片前缘40整体成型，不被分割开，从而避免了由于生产制造误差而导致的前缘气动性能的降低。

具体地，现有技术中在制造叶片时，均是以叶片前缘40的前缘顶点的连线作为分割线，现定义其为虚拟割线12。为了减少加工成本，提高生产效率，尽量利用现有生产设备，同时便于脱模，本实施例的叶片制造方法优选通过在现有的叶片模具上添加辅助模具，实现叶片加工。

若将分割线11设置在压力面上，则第一壳体20的型面就包括吸力基础面和吸力延伸面两部分。吸力基础面由叶片型面根据虚拟割线12分割而成。吸力延伸面为分割线11与虚拟割线12之间的型面。

这就需要用于成型出第一壳体20的上模具也包括两部分。上模具包括上模基体和辅助模具，上模基体的成型面为吸力基础面，辅助模具的成型面为吸力延伸面。相应地，用于成型出第二壳体30的下模具适应性修改。

具体制造流程如下：

在上模基体上安装辅助模具，用于成型第一壳体20增加的型面。

然后在所述上模具上粘贴前缘保护贴膜60，之后在前缘保护贴膜60上滚涂胶衣涂层，并固化；然后依照现有的叶片制造工序，依次进行下列步骤：铺放外蒙皮玻璃纤维布层(此时外蒙皮纤维布层直接铺设在前缘保护贴膜60上)、铺放大梁和芯材、铺放后缘加强玻璃纤维布层、铺放内蒙皮玻璃纤维布、真空灌注、固化、撕去真空灌注辅助材料、移除辅助模具、安装腹板、在分割线11处手糊前缘粘接角。由此成型出第一壳体20。

在下模具上重复除安装辅助模具和粘贴前缘保护贴膜60之外的步骤即可成型出第二壳体30。

之后将第一壳体20和第二壳体30合模，之后进行固化、叶片脱模、前后缘切割和手糊补强等步骤完成叶片制造。

由此制造的贴膜后的叶片的截面翼型仍然与设计翼型相符，并且，前缘保护贴膜60的下方有胶衣涂层(其左右类似油漆)保护效果更好。这整个生产过程容易操作，生产质量能够保证，生产的叶片前缘形状与设计完美符合，能够提高叶片的气动效率，进而能够提高风力发电机的年发电量，具有重要的经济意义。在进行手糊补强时，补强的位置应为第一壳体20与第二壳体30的连接处。

若将分割线11设置在吸力面上，则第二壳体30的型面包括压力基础面和压力延伸面两部分。压力基础面由叶片型面根据虚拟割线12分割而成；

压力延伸面为分割线11与虚拟割线12之间的型面。

这就需要用于成型第二壳体30的下模具包括下模基体和辅助模具两部分。下模基体的成型面为压力基础面，辅助模具的成型面为压力延伸面。

相较于前述的制造流程除将辅助模具安装在下模基体上外，其它流程均与前述一致，此处不再赘述。

需要说明的是，第一壳体20不一定通过上模具成型，也可以通过下模具成型。同理，第二壳体30也不一定通过下模具成型，可以通过上模具成型。

辅助模具的结构和设置方式等类似于现有工艺的前缘粘接角模具，只是其型面应按设计型面确定。

根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机，风力发电机包括至少一个叶片，至少一个叶片为上述的叶片。由于此种叶片的气动性能效率更高，因此采用此种叶片的风力发电机的年发电量更高。

本发明的叶片具有如下效果：

调整了叶片前缘的分割点的位置，从而实现了叶片前缘至少部分整体成型，保证叶片前缘形状与设计一致，防止由于生产误差造成的叶片气动性能下降和发电量下降。

通过预埋前缘保护贴膜保证叶片前缘形状与设计一致，防止由于生产误差造成的叶片气动性能下降和发电量下降的问题。同时，避免了现有生产工艺的先喷漆后贴膜造成的贴膜时容易产生气泡、气泡处容易破损、贴膜过快失效等问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种叶片，其特征在于，所述叶片具有第一壳体(20)和第二壳体(30)，所述第一壳体(20)与所述第二壳体(30)的贴合处为分割线(11)，沿所述叶片的长度方向，至少位于所述叶片的叶尖段的所述分割线(11)位于叶片前缘(40)的一侧，所述分割线(11)的其余部分位于所述叶片前缘(40)的前缘顶点的连线上，或者所述分割线(11)的其余部分位于所述叶片前缘(40)的与叶尖段部分相对的所述叶片前缘(40)的一侧。

2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，至少位于所述叶片的叶尖段的所述分割线(11)位于所述叶片的吸力面上。

3.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述叶片还包括前缘保护贴膜(60)，所述叶片的叶片前缘(40)的外侧具有凹槽，所述前缘保护贴膜(60)设置在所述凹槽内。

4.一种叶片制造方法，其特征在于，所述叶片制造方法用于制造权利要求1至3中任一项所述的叶片，包括如下步骤：

在上模基体上安装辅助模具形成上模具，或在下模基体上安装辅助模具形成下模具；

在安装有所述辅助模具的所述上模具或所述下模具上粘贴前缘保护贴膜(60)；

滚涂胶衣涂层并固化；

通过所述上模具和所述下模具成型出所述叶片。

5.一种风力发电机，包括叶片，其特征在于，所述叶片为权利要求1至3中任一项所述的叶片。