專利名稱：風力發(fā)電機空心扇葉的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及風電設備，尤其是風力發(fā)電機扇葉制造領域。
背景技術：
風力發(fā)電機扇葉是將風能轉化為扭矩并傳遞給發(fā)電機轉子的大型機械構件，是風力發(fā)電機的基本部件。其工作部分的橫截面如圖I所示?，F(xiàn)有風力發(fā)電機扇葉是由支撐架 2和3及扇面4和5組成。其中支撐架包括前、后兩個槽型結構，在扇葉長度方向和橫截面上均為平行排布。該槽型結構采用鋼或者所謂“玻璃鋼”(即玻璃纖維增強樹脂，如環(huán)氧樹脂)復合材料制作。扇面由玻璃鋼制成。這種復合材料具有技術簡便、制作方便、密度較小、 強度較高，耐腐蝕等優(yōu)勢。目前已經在大、中型風力發(fā)電機機組上廣泛使用。上述結構可以基本滿足1000 60000mm長度的風力發(fā)電機扇葉在中等風速中運轉的需求，但是在低風速(如風速<3m/s)和高風速(如風速>30m/s)條件下，以及在 60000 90000mm的大功率(5 10MW)條件下,這種扇葉已經難以滿足長期穩(wěn)定、安全運轉的要求。上述結構和材質的扇葉具有構件剛度小、強度低、變形大、耐候性差、易于斷裂等不足。而且作為這種復合材料基體的環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂等高分子材料易于光氧老化，產生性能衰退(各種力學和物理性能隨時間衰減，最后變脆、斷裂)，并緩慢釋放低分子產物而污染空氣。在扇葉表面受力較大的部位易較早出現(xiàn)裂紋，引起扇葉破壞、斷裂，導致玻璃鋼扇葉使用壽命較短。斷裂后玻璃纖維會斷裂成短纖維，散失漂浮在空氣中，污染環(huán)境，危害人和動物健康。此外這類材料不可再生、不可加工、不可回收、原材料為正在迅速枯竭的化石燃料(煤炭和石油)、廢棄物(斷裂玻璃纖維、粉碎的老化樹脂等)對環(huán)境有害，在國外均要求深埋處理。目前市場上的大部分玻璃鋼風力發(fā)電機扇葉主要采用手糊法生產，少量用模壓法，生產過程簡單，質量不穩(wěn)定，如含膠量(即樹脂含量)不均勻，玻璃纖維分布不均勻等，使得產品品質難以提高。極少量小尺寸(數(shù)千瓦的小功率發(fā)電機)扇葉采用鋁合金制作，但是除了尺寸小以外，重量大是其主要缺點。少量新開發(fā)的扇葉采用竹質材料，但是同樣存在強度低、剛度小、壽命短等問題。因此，上述三種材質的風力發(fā)電機扇葉均需要進一步減輕質量，提高強度和剛度，特別對玻璃鋼扇葉和竹制扇葉有待在提高壽命、增加環(huán)境相容性上進行根本性改進。

發(fā)明內容
鑒于現(xiàn)有技術的以上不足，本發(fā)明的目的是設計制造一種新型的風力發(fā)電機空心扇葉，使之克服現(xiàn)有技術的以上缺點。本發(fā)明是通過如下的手段實現(xiàn)的一種風力發(fā)電機空心扇葉，由扇葉安裝法蘭座、內部框架和扇葉蒙皮組成，在內部框架的長度方向設置有主梁和支撐桿，在內部框架的寬度方向設置有與所述主梁和支撐桿相交聯(lián)的組合式支撐板對；扇面蒙皮覆蓋在框架上，構成完整光滑的外表面。
采用本發(fā)明的結構，風力發(fā)電機扇葉具有以下優(yōu)勢
I、結構強度高、剛度大；
2、可用于大功率(I 10MW)風力發(fā)電機機組
3、重量輕、所需啟動風速小,發(fā)電效率高；
4、扇面蒙皮強度高、截面剛性大，不易變形；
5、耐候性好、不發(fā)生光氧老化，壽命長；
6、結構簡單；
7、原材料鎂合金屬綠色材料、長期使用和退役廢棄后對環(huán)境無污染
8、可以回收再利用等優(yōu)點。


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I為現(xiàn)有技術玻璃鋼扇葉截面示意圖。
2為本發(fā)明鎂合金扇葉的局部剖視圖。
3為本發(fā)明主梁端部示意圖。
4為本發(fā)明凹、凸支撐板構成的支撐板對的外形圖。 5為本發(fā)明內部框架裝配立體示意圖。
6為本發(fā)明支撐桿示意圖。
具體實施例方式結合圖2至圖6可看到，扇葉由安裝法蘭座100、扇葉體200組成。扇葉體200由內部框架210和扇葉蒙皮220構成，在內部框架的長度方向設置有主梁211和若干支撐桿 (如圖中212，213)，在內部框架的寬度方向設置有與所述主梁211和支撐桿相交聯(lián)的組合式支撐板對(如圖中216與217，218與219)，法蘭座、主梁，支撐板和支撐桿由高強度變形鎂合金制得。支撐板對由凹(圖5中b)、凸(圖5中a)兩塊支撐板構成，凹、凸兩塊支撐板上下對接在主梁211上。扇面蒙皮220覆蓋在框架上，構成完整光滑的外表面。扇面蒙皮由高強度鎂合金薄板制成。應該指出，上述結構涉及的法蘭座、內部框架和扇葉蒙皮等既可以采用上述鎂合金制造，也可以采用能夠實現(xiàn)各自功能的鋁合金等輕型材料制作，即采用鋁合金制作的上述結構，也在本專利的保護范圍之內。
權利要求
1.風力發(fā)電機空心扇葉，其特征在于，扇葉由安裝法蘭座、內部框架和扇葉蒙皮組成， 在內部框架的長度方向設置有主梁和支撐桿，在內部框架的寬度方向設置有與所述主梁和支撐桿相交聯(lián)的組合式支撐板對；扇面蒙皮覆蓋在框架上，構成完整光滑的外表面。
2.根據(jù)權利要求I所述之風力發(fā)電機空心扇葉，其特征在于，所述支撐板由凹、凸兩塊支撐板構成，凹、凸兩塊支撐板上下對接安裝在所述主梁上。
3.根據(jù)權利要求I所述之風力發(fā)電機空心扇葉，其特征在于，所述法蘭座、主梁，支撐板和支撐桿以及扇面由高強度變形鎂合金制得。
全文摘要
一種風力發(fā)電機空心扇葉，扇葉安裝法蘭座、內部框架和扇葉蒙皮組成，在內部框架的長度方向設置有主梁和支撐桿，在內部框架的寬度方向設置有與所述主梁和支撐桿相交聯(lián)的組合式支撐板；扇面蒙皮覆蓋在框架上，構成完整光滑的外表面。本發(fā)明具有結構強度高、剛度大，質量小，適合于大功率風力發(fā)電機機組使用。上述法蘭座、內部框架和扇葉蒙皮采用高強度鎂合金制成具有耐候性好，安裝簡單，材料可回收利用的優(yōu)點。
文檔編號F03D11/00GK102588224SQ20121007012
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月16日 優(yōu)先權日2012年3月16日
發(fā)明者權高峰 申請人:西南交通大學