專利名稱：一種包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片技術(shù)，尤其是涉及一種包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片及制造方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)電能源屬綠色能源之一，在世界能源低碳主題之下，風(fēng)電能源已進(jìn)入了高速發(fā)展通道。風(fēng)力發(fā)電機(jī)容量也由小容量向大容量方向發(fā)展，出現(xiàn)了兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)，相應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片也從小規(guī)格變成大規(guī)格，出現(xiàn)了長達(dá)幾十米甚至上百米的大型葉片。大型葉片的造價很高，損壞后維護(hù)、更換費(fèi)用也高，因此大型葉片的使用壽命長短直接關(guān)系到風(fēng)電能源的應(yīng)用成本。大型葉片通常使用玻璃鋼材料制成，其主要的損壞形式是應(yīng)力集中損壞和應(yīng)力疲勞。應(yīng)力集中損壞是指在強(qiáng)風(fēng)的反復(fù)沖擊下，葉片發(fā)生振動或共振，振動或共振在葉片材料內(nèi)部形成應(yīng)力，當(dāng)局部應(yīng)力超過材料的極限強(qiáng)度而發(fā)生損壞。應(yīng)力疲勞是指雖然局部應(yīng)力未超過材料的極限強(qiáng)度，但反復(fù)的沖擊振動后，材料發(fā)生應(yīng)力疲勞，從而發(fā)生的損壞。振動和共振對風(fēng)力發(fā)電機(jī)還會造成無用功損耗，降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的氣動效率。因此，減少振動和共振是葉片關(guān)鍵技術(shù)之一。目前這一關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)方案有兩種途徑，第一種途徑是給葉片安裝外部阻尼器，如公開號為CN101297112的中國發(fā)明專利公開說明書中公開的“包括一個或多個振動阻尼器的風(fēng)輪機(jī)葉片”，公開號為CN1513084的中國發(fā)明專利公開說明書中公開的“帶有內(nèi)裝減振器的風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子”等，這一途徑的缺點(diǎn)是在葉片的結(jié)構(gòu)本身之外增加了部件，增加了制造、安裝、維護(hù)成本；第二種途徑是將阻尼器設(shè)計(jì)成阻尼材料和粘合劑兩部分組成，通過粘合劑將阻尼材料粘接在葉片的內(nèi)壁面，如公開號為CN2737980的中國實(shí)用新型專利說明書中公開的“風(fēng)輪葉片的結(jié)構(gòu)阻尼器”，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為緊湊，但存在粘接施工，且阻尼材料僅被粘接在葉片的內(nèi)壁面，也使葉片增加了重量，減振效果有限，可靠性較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種重量輕、抗強(qiáng)風(fēng)沖擊能力強(qiáng)、振動小、使用壽命長的包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。本發(fā)明的另一目的是提供一種包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的制造方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，阻尼減振材料層呈網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格形狀為菱形、六邊形或圓形；阻尼減振材料層的厚度為1-3毫米；阻尼減振材料層由以下重量份的原料組成丁基橡膠5-20份，再生丁基橡膠10-50份，環(huán)氧樹脂5-20份，粉煤灰20-60份，石蠟油5_10份，萜烯樹脂2_10份，防老劑O. 5-1份。本發(fā)明的另一技術(shù)解決方案是一種包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的制造方法，其特征在于包括以下兩大步驟，步驟I :網(wǎng)絡(luò)化阻尼減振結(jié)構(gòu)層預(yù)成型，步驟2 :包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的成型；步驟I包含以下工序稱量配料、混煉均勻、壓延出片和沖裁網(wǎng)格，步驟2是在葉片主體鋪設(shè)或灌注成型過程中鋪設(shè)阻尼減振結(jié)構(gòu)層。由于阻尼減振結(jié)構(gòu)層被包覆在葉片主體材料的內(nèi)部，并且兩者之間形成了很好的界面粘接，因此在葉片受到風(fēng)力發(fā)電機(jī)非有功風(fēng)力的沖擊時，阻尼減振結(jié)構(gòu)層的阻尼效應(yīng)將非有功風(fēng)力沖擊機(jī)械能的一部分轉(zhuǎn)化為熱能耗散，從而降低了沖擊機(jī)械振動幅度，延長葉片的使用壽命，同時，非有功風(fēng)力沖擊引起的沖擊機(jī)械振動幅度的降低，也降低了振動對風(fēng)能的損耗，提聞了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的氣動效率。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是阻尼減振材料層被包裹在葉片主體內(nèi)，可以有效提高葉片抗強(qiáng)風(fēng)沖擊性能，降低有害振動幅度，提高氣動效率，降低振動噪音，延長使用壽命。




附圖I為本發(fā)明實(shí)施例中葉片的結(jié)構(gòu)示意附圖2為圖I中A-A向剖視附圖3為本發(fā)明實(shí)施例I中阻尼減振材料層的圓形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中阻尼減振材料層的菱形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖5為本發(fā)明實(shí)施例3中阻尼減振材料層的六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)示意圖； I、葉片主體，2、阻尼減振材料層。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :步驟I:a、稱量配料工序按照丁基橡膠5份、再生丁基橡膠30份、環(huán)氧樹脂(E_31)15份、 粉煤灰40份、石蠟油5份、萜烯樹脂4. 5份、防老劑4020 O. 5份的重量比例進(jìn)行配料稱量；b、混煉均勻工序采用密煉機(jī)，先投入工序a稱量好的丁基橡膠、再生丁基橡膠、 環(huán)氧樹脂混煉5分鐘，再投入工序a稱量好的粉煤灰、防老劑4020、石蠟油、萜烯樹脂混煉 21分鐘，期間提起“上頂栓”兩次，每間隔7分鐘一次，出料；C、壓延出片工序采用壓延機(jī)，將工序b混煉均勻的復(fù)合阻尼減振材料壓制成3mm 厚度的片狀，并復(fù)合上雙面防粘離型紙，方便搬運(yùn)和儲存；d、沖裁網(wǎng)格工序采用沖裁機(jī)，將工序c壓制的片狀沖裁成圓形網(wǎng)格形式的阻尼減振材料層(2);步驟2 :在葉片主體成型過程中，將葉片主體(I)的玻璃鋼材料鋪設(shè)或灌注至比葉片整體厚度的1/2厚剛好差I(lǐng). 5mm時，鋪裝一層由步驟I所預(yù)成型的阻尼減振結(jié)構(gòu)層(2)， 最后鋪設(shè)或灌注剩下的葉片主體材料玻璃鋼，形成包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。實(shí)施例2步驟I :a、稱量配料工序按照丁基橡膠10份、再生丁基橡膠25份、環(huán)氧樹脂(E_31) 15 份、粉煤灰40份、石蠟油5份、萜烯樹脂4. 5份、防老劑4020 O. 5份的重量比例進(jìn)行配料稱 b、混煉均勻工序采用密煉機(jī)，先投入工序a稱量好的丁基橡膠、再生丁基橡膠、環(huán)氧樹脂混煉5分鐘，再投入工序a稱量好的粉煤灰、防老劑4020、石蠟油、萜烯樹脂混煉 21分鐘，期間提起“上頂栓”兩次，每間隔7分鐘一次，出料；C、壓延出片工序采用壓延機(jī)，將工序b混煉均勻的復(fù)合阻尼減振材料壓制成Imm 厚度的片狀，并復(fù)合上雙面防粘離型紙，方便搬運(yùn)和儲存；d、沖裁網(wǎng)格工序采用沖裁機(jī)，將工序c壓制的片狀沖裁成菱形網(wǎng)格形式的阻尼減振材料層(2);步驟2 :在葉片主體成型過程，將葉片主體(I)的玻璃鋼材料鋪設(shè)或灌注至比葉片整體厚度的1/3厚剛好差O. 5mm時，鋪裝一層由步驟I所預(yù)成型的阻尼減振結(jié)構(gòu)層(2)，接著鋪設(shè)或灌注玻璃鋼材料至比葉片整體厚度的2/3厚剛好差O. 5mm時，再鋪裝一層由步驟 I所預(yù)成型的阻尼減振結(jié)構(gòu)層(2)，最后鋪設(shè)或灌注剩下的葉片主體材料玻璃鋼，形成包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。實(shí)施例3步驟I :a、稱量配料工序按照丁基橡膠10份、再生丁基橡膠25份、環(huán)氧樹脂(E_31) 18 份、粉煤灰37份、石蠟油6份、萜烯樹脂3. 5份、防老劑4020 O. 5份的重量比例進(jìn)行配料稱b、混煉均勻工序采用密煉機(jī)，先投入步工序a稱量好的丁基橡膠、再生丁基橡膠、環(huán)氧樹脂混煉4分鐘，再投入工序a稱量好的粉煤灰、防老劑4020、石蠟油、萜烯樹脂混煉18分鐘，期間提起“上頂栓”兩次，每間隔6分鐘一次，出料；C、壓延出片工序采用壓延機(jī)，將步工序b混煉均勻的復(fù)合阻尼減振材料壓制成 2mm厚度的片狀，并復(fù)合上雙面防粘離型紙，方便搬運(yùn)和儲存；d、沖裁網(wǎng)格工序采用沖裁機(jī)，將工序c壓制成的片狀沖裁成六邊形網(wǎng)格形式的阻尼減振材料層(2)。步驟2 :在葉片主體成型過程，將葉片主體(I)的玻璃鋼材料鋪設(shè)或灌注至比葉片整體厚度的1/3厚剛好差I(lǐng)mm時，鋪裝一層由步驟I所預(yù)成型的阻尼減振結(jié)構(gòu)層(2)，接著鋪設(shè)或灌注玻璃鋼材料至比葉片整體厚度的2/3厚剛好差1_時，再鋪裝一層由步驟I所預(yù)成型的阻尼減振結(jié)構(gòu)層(2)，最后鋪設(shè)或灌注剩下的葉片主體材料玻璃鋼，形成包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。以上實(shí)施例是本發(fā)明較佳實(shí)施例，并非用以限制本發(fā)明的實(shí)施范圍，凡依據(jù)本發(fā)明所做的等效實(shí)施或變更，均為本案權(quán)利要求所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于在所述葉片主體內(nèi)軸向設(shè)有至少一層阻尼減振材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述阻尼減振材料層呈網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格形狀為菱形、六邊形或圓形。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述阻尼減振材料層的厚度為1-3毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于該阻尼減振材料層由以下重量份的原料組成丁基橡膠5-20份，再生丁基橡膠10-50份，環(huán)氧樹脂5-20份，粉煤灰 20-60份，石臘油5-10份，職烯樹脂2-10份，防老劑O. 5-1份。
5.一種包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的制造方法，其特征在于包括以下兩大步驟，步驟I :網(wǎng)絡(luò)化阻尼減振結(jié)構(gòu)層預(yù)成型，步驟2 :包含網(wǎng)絡(luò)化阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的制造方法，所述步驟I 的特征在于包含以下工序稱量配料、混煉均勻、壓延出片和沖裁網(wǎng)格。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的制造方法，所述步驟2 的特征在于不改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片原有的鋪設(shè)或灌注成型工藝，而是在葉片主體鋪設(shè)或灌注成型過程中鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)化阻尼減振結(jié)構(gòu)層。
全文摘要
一種包含阻尼減振結(jié)構(gòu)層風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片及其制造方法，阻尼減振材料層呈網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，阻尼減振材料層由以下重量份的原料組成丁基橡膠5-20份，再生丁基橡膠10-50份，環(huán)氧樹脂5-20份，粉煤灰20-60份，石蠟油5-10份，萜烯樹脂2-10份，防老劑0.5-1份；制造方法包括阻尼減振結(jié)構(gòu)層預(yù)成型和葉片成型兩大步驟；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是阻尼減振材料層被包裹在葉片主體內(nèi)，可以有效提高葉片抗強(qiáng)風(fēng)沖擊性能，降低有害振動幅度，提高氣動效率，降低振動噪音，延長使用壽命；方法簡單，容易實(shí)施。
文檔編號C08L63/00GK102606414SQ20111002735
公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者洪河謀 申請人:中山市邦達(dá)實(shí)業(yè)有限公司