用于风力发电机叶片的双向减震装置的制作方法

本发明涉及风力发电机叶片领域，特别涉及一种用于风力发电机叶片的双向减震装置。

背景技术：

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风力发电机技术，大约是每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。

目前行业内应用的风机叶片的构造详见图1,包括中空叶片和主龙骨。但是这种风机叶片在风荷载及随机风攻角的作用下，风机叶片将会产生横风向及顺风向的振动，而这种振动会给风机叶片以及风机本体结构造成一定程度的疲劳损伤，久而久之会造成风机的使用寿命下降。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于风力发电机叶片的双向减震装置，其优点是：可以双向的对中空叶片进行减振，有效降低中空叶片的风致振动及叶片主龙骨的疲劳损伤，延长使用寿命。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于风力发电机叶片的双向减震装置，包括设置于中空叶片中的两个及其以上风机叶片主龙骨，相邻的两个所述主龙骨之间设有主体管，所述主体管内设有缓冲腔，所述缓冲腔内设有质量块，所述质量块沿竖直方向的两侧与缓冲腔腔壁之间具有间隙，相邻的两个所述主龙骨上均设有滑移连接在主体管内的连接板。

通过上述技术方案，当中空叶片发生横风向振动时，质量块在缓冲腔内由于惯性的作用向着与振动方向相反的方向移动，从而改变中空叶片的重心，降低中空叶片振动的频率；当中空叶片发生顺风向振动时，连接板在主体管内滑动，从而可以耗散该部分能量，减小叶片顺风向振动；并且该双向减震装置可代替原中空叶片内横向支撑，在基本不增加中空叶片总重的情况下，可有效降低中空叶片的风致振动及叶片主龙骨的疲劳损伤，延长使用寿命。

本发明进一步设置为：所述缓冲腔内设有缓冲套层，所述缓冲套层由粘弹材料制成并包覆在质量块上，所述缓冲套层的外壁与缓冲腔的腔壁相连。

通过上述技术方案，缓冲套层由粘弹材料制成，因此具有一个粘弹性，此时质量块与缓冲套层组成的子结构类似于调频质量阻尼器，在中空叶片振动时，可以消耗中空叶片的能量，并进一步的降低中空叶片的振动，提高对中空叶片的减震效果。

本发明进一步设置为：所述质量块朝向两个主龙骨的两侧均设有橡胶垫，所述橡胶垫的两端分别抵触在质量块和缓冲腔的腔壁上。

通过上述技术方案，橡胶垫抵触在质量块沿长度方向的两端，从而可以防止质量块横向移动而与缓冲腔的腔壁发生碰撞，减少质量块与缓冲腔的腔壁发生碰撞而使得中空叶片产生二次振动的可能，并保证双向减震装置的稳定运行。

本发明进一步设置为：所述主体管沿长度方向的两端开设有两个滑道，两个所述滑道均与缓冲腔连通，两个所述连接板分别滑移连接在两个滑道内，所述缓冲腔与滑道的连通处通过封堵板封闭，所述封堵板与连接板之间具有间隙。

通过上述技术方案，连接板在滑道内具有一个较长的移动距离，以便于连接板在中空叶片振动时在滑道内位移，减少连接板和主龙骨之间的应力，从而保证中空叶片的结构稳定性。

本发明进一步设置为：所述封堵板由弹性材料制成。

通过上述技术方案，当连接板移动距离过大而与封堵板撞击时，由于封堵板由弹性材料制成，因此能大幅度的吸收连接板撞击时的能量，从而降低中空叶片发生颤振的概率。

本发明进一步设置为：所述主体管由泡沫铝材料制成。

通过上述技术方案，泡沫铝是在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，同时兼有金属和气泡特征，阻尼性能为金属铝的5到10倍，因此主体管与连接板可以组成粘弹阻尼器，从而能够有效耗散中空叶片振动时产生的部分能量，进而降低颤振发生的概率。

本发明进一步设置为：所述主体管外包覆有硬壳层。

通过上述技术方案，硬壳层可以对主体管起到一个保护作用，并限制主体管的外部形状，从而将连接板限制于内，使得主体管能更加紧密的与连接板接触，以便于吸收连接板振动时的能量；另外的，还可以防止连接板因振动幅度过大而造成内部振动或对双向减震装置的结构破坏。

本发明进一步设置为：所述连接板通过螺栓可拆卸连接在主龙骨上。

通过上述技术方案，主龙骨和连接板之间通过螺栓连接，可以便于操作者将双向减震装置安装在两个主龙骨之间，并且即使中空叶片损坏，也能拆下双向减震装置以备给后续的新叶片使用。

本发明进一步设置为：所述质量块沿宽度和长度方向的两侧与缓冲腔腔壁之间均设有空隙。

通过上述技术方案，质量块在缓冲腔内的移动空间较大，并且可以沿上下左右各个方向移动，从而质量块可以对中空叶片沿各个方向的振动均起到一个耗能、降低的作用。

本发明进一步设置为：所述硬壳层仅包覆于除主体管沿长度方向两侧的四周壁上，所述主体管沿长度方向的两侧面上不设其余结构或仅设有与硬壳层相连的弹性阻板，且所述弹性阻板与连接板之间具有间隙。

通过上述技术方案，硬壳层沿主体管长度方向的两端对主体管的限位能力较弱，使得主体管可以在这两端产生适量形变，从而便于主体管对连接板进行吸能，弹性阻板与连接板之间具有间隙，一方面可以适量的对主体管进行限位，提高主体管端部的吸能能力，另一方面不会与连接板接触而影响连接板对主体管之间的能力传导，从而最大化主体管对连接板的吸能效果，减少中空叶片的振动。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、双向减震装置既可以减少中空叶片的横风向振动，又可以减少中空叶片的顺风向振动，从而有效的降低中空叶片的风致振动及叶片主龙骨的疲劳损伤，延长使用寿命；

2、双向减震装置可代替原中空叶片内横向支撑，基本不增加中空叶片总重。

附图说明

图1是现有技术中风力发电机叶片的结构示意图。

图2是实施例1用于体现质量块的结构示意图。

图3是实施例1用于体现缓冲套层的结构示意图。

图4是图3中a部的放大图。

图5是实施例2用于体现弹性阻板的结构示意图。

附图标记：1、中空叶片；2、主龙骨；3、主体管；31、滑道；32、硬壳层；33、弹性阻板；4、缓冲腔；5、质量块；6、连接板；61、螺栓；7、缓冲套层；8、橡胶垫；9、封堵板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：一种用于风力发电机叶片的双向减震装置，如图2和图3，包括设置于中空叶片1中的两个风机叶片主龙骨2，也可根据中空叶片1的尺寸设置更多的主龙骨2，在相邻的两个主龙骨2之间设置有一个由泡沫铝材料制成的主体管3，主体管3内沿长度方向设有两个滑道31，两个主龙骨2相对的一面上均通过螺栓61可拆卸连接有一个连接板6，连接板6由钢制成，以保证结构强度。连接板6远离主龙骨2的一端滑移连接在滑道31内，并与滑道31内部紧密接触，主体管3中部开设有一个缓冲腔4，缓冲腔4与两个滑道31相连通，并且缓冲腔4内设置有一个密度较大的金属质量块5，本实施例中质量块5的材质设置为铜。

如图3和图4，质量块5沿长度方向的四个外周面上包覆有缓冲套层7，缓冲套层7由粘弹材料制成，本实施例中粘弹材料设置为硅橡胶，缓冲套层7的外周固定连接在缓冲腔4的腔壁上，此时质量块5的各个面与缓冲腔4的腔壁之间均具有间隙。缓冲腔4与滑道31的连通处设有封堵板9，封堵板9由弹性材料制成，封堵板9固接在缓冲腔4内并封闭滑道31，封堵板9与质量块5之间设有橡胶垫8，橡胶垫8的两端分别紧紧的抵触在质量块5和封堵板9上，此时质量块5便位于缓冲腔4内而不与缓冲腔4的四周壁相接触。连接板6远离主龙骨2的一端与封堵板9之间具有间隙，以便于连接板6在滑道31内滑动，且即使连接板6移动幅度过大而撞击在封堵板9上时，由于封堵板9具有弹性，也能很大程度上吸收连接板6撞击的能量，从而减少中空叶片1的振动。

如图3和图4，主体管3外包覆有硬壳层32，硬壳层32由硬铝制成，质轻而坚固，减少中空叶片1的自身重量。硬壳层32可以对主体管3起到一个保护作用，并限制主体管3的外部形状，从而将连接板6限制于内，使得主体管3能更加紧密的与连接板6接触，以便于吸收连接板6振动时的能量；另外的，还可以防止连接板6因振动幅度过大而造成内部振动或对双向减震装置的结构破坏。硬壳层32仅包覆于除主体管3沿长度方向两侧的四周壁上，主体管3沿长度方向的两侧面上不设其余结构，以使得硬壳层32沿主体管3长度方向的两端对主体管3无限位能力，使得主体管3可以在这两端产生适量形变，从而便于主体管3对连接板6进行吸能，最大化主体管3对连接板6的吸能效果，减少中空叶片1的振动。

工作原理：当中空叶片1发生横风向振动时，质量块5在缓冲腔4内由于惯性的作用向着与振动方向相反的方向移动，从而改变中空叶片1的重心，降低中空叶片1振动的频率；且此时质量块5与缓冲套层7组成的子结构类似于调频质量阻尼器，从而在中空叶片1振动时，可以消耗中空叶片1的能量。

当中空叶片1发生顺风向振动时，连接板6在主体管3内滑动，泡沫铝结构的主体管3与连接板6可以组成粘弹阻尼器，从而能够有效耗散中空叶片1振动时产生的部分能量，进而降低颤振发生的概率，减小叶片顺风向振动；并且该双向减震装置可代替原中空叶片1内横向支撑，在基本不增加中空叶片1总重的情况下，可有效降低中空叶片1的风致振动及叶片主龙骨2的疲劳损伤，延长使用寿命。

实施例2：一种用于风力发电机叶片的双向减震装置，与实施例1的不同之处在于，如图5，主体管3沿长度方向的两侧面上设有与硬壳层32相连的弹性阻板33，且弹性阻板33与连接板6之间具有间隙。此时弹性阻板33与连接板6之间具有间隙，一方面可以适量的对主体管3进行限位，提高主体管3端部的吸能能力，另一方面不会与连接板6接触而影响连接板6对主体管3之间的能力传导，从而最大化主体管3对连接板6的吸能效果，减少中空叶片1的振动。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。