叶片的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种叶片，包括第一段叶片、第二段叶片；第一段叶片，截面形状一致；第二段叶片，截面形状渐变，且具有扭角；第一段叶片、第二段叶片组合安装在一起。本实用新型的叶片，第一段叶片由于截面形状一致，便于采用铝材挤压成型工艺或者采用塑料注塑成型工艺批量制造，生产效率高；第二段叶片由于只是整个叶片的一小部分，截面厚度差异较小，可以采用塑料注塑成型工艺制造并且不容易产生收缩等缺陷，不但生产速度快，翼型可以实现最佳优化，保证叶片整体具有良好气动性能。
【专利说明】叶片
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及叶轮，特别涉及一种叶片。
【背景技术】
[0002]风机叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件，其要求质量轻、耐腐蚀和紫外线照射，同时具有较好的疲劳强度和力学性能。由于要求较高，占风力发电机总成本的20%?35%左右。
[0003]风机叶片的主要结构考量因素有:(1)长度，叶片长度影响扫风面积，也就决定了捕风能力；(2)气动部分，叶片的横向截面表示叶片的气动外形，叶片的气动外形用以产生力促使风机转动；(3)俯视翼形，叶片的形状为从叶根到叶尖叶片宽度逐渐变窄，以保证整个扫风区域保持恒定的减速率，确保气流不会过慢通过叶片而产生扰流，同时通过速度也不会过快而造成能量浪费；(4)纵向剖面厚度，因为叶根要承担最大的载荷，从叶尖部到叶根，叶片厚度逐渐增大，以承担更大的载荷和弯矩；(5)叶片扭转，因为叶片的转速随着长度的增加而增大，迎风角度是随着叶片延展变化的，为了保持叶片迎风区域具有最佳的攻角，叶片需要被设计成扭转形式，靠近叶片根部较平坦有助于提高捕风效率。
[0004]常见的风机叶片，其俯视图如图1所示，从叶根到叶尖，叶片宽度逐渐变窄；其纵向剖面如图2所示，从叶尖到叶根，叶片厚度逐渐增大；其横向截面形状渐变，其中一处截面如图3所示。
[0005]目前小型风力发电机叶片主要有木制叶片、玻璃钢叶片、铝合金叶片、塑料叶片。
[0006]这几种常规的叶片生产方式，生产效率与产品的性能成反比，性能好的叶片，生产效率低下。生产效率高的，叶片综合性能低。
[0007]木制叶片，是采用最原始的叶片生产工艺，纯手工制作，产品的性能(气动性能、刚度、重量、抗老化等)最好，但是生产效率最低。
[0008]玻璃钢叶片，是采用模具导入成型工艺，叶片的气动性能、刚度可以与木制叶片媲美。但生产过程中要求模具保压时间达到12-24小时，大批量生产时，需要大量模具，生产效率低。
[0009]铝合金叶片，采用挤压成型工艺，重量轻，也易于制造。这种工艺最大的缺点是叶片的横向截面均相同，不能实现翼型的优化，叶片气动性能低下。
[0010]塑料叶片，采用塑料注塑成型工艺，生产速度快，翼型可以实现最佳优化。但由于注塑工艺的特殊性，塑料叶片的横向截面厚度不能有太大差异，否则容易产生收缩等缺陷。这样塑料叶片就存在整体强度不高的缺点，在强风下，叶尖的变形量容易超过容许值，打到塔杆，发生飞车的事故。
[0011]解决常规叶片生产过程中，叶片性能好就生产效率低下，生产效率高就要牺牲叶片性能的行业难题。
实用新型内容[0012]本实用新型要解决的技术问题是提供一种叶片，具有良好气动性能，并且便于生
产加工。
[0013]为解决上述技术问题，本实用新型提供的叶片，其包括第一段叶片、第二段叶片；
[0014]所述第一段叶片，截面形状一致；
[0015]所述第二段叶片，截面形状渐变，且具有扭角；
[0016]所述第一段叶片、第二段叶片组合安装在一起。
[0017]较佳的，所述第一段叶片，为铝合金材质或塑料材质；
[0018]所述第二段叶片，为塑料材质。
[0019]较佳的，所述第一段叶片的长度大于等于叶片总长度的1/2 ；
[0020]所述第二段叶片的长度小于叶片总长度的1/2。
[0021]较佳的，所述第一段叶片的长度为叶片总长度的2/3 ；
[0022]所述第二段叶片的长度为叶片总长度的1/3。
[0023]较佳的，所述第一段叶片，其接触端设置有插槽；
[0024]所述第二段叶片，其接触端设置有同所述插槽过盈适配的凸块；
[0025]通过将所述第二段叶片的接触端的凸块插入到所述第一段叶片的接触端的插槽中，将所述第一段叶片、第二段叶片组合安装在一起。
[0026]较佳的，所述插槽、凸块间涂覆粘胶。
[0027]较佳的，所述第一段叶片、第二段叶片通过螺栓或铆接方式组合安装在一起。
[0028]较佳的，所述叶片，为风力发电机的叶片。
[0029]较佳的，第二段叶片内有预埋钢件。
[0030]本实用新型的叶片，第一段叶片主要起支撑作用，截面形状一致，便于采用铝材挤压成型工艺或者采用塑料注塑成型工艺批量制造，生产效率高。第二段叶片，用于保证叶片具有较好的气动性能，采用最优化的气动翼型，截面形状渐变，由于第二段叶片只是整个叶片的一小部分，截面厚度差异较小，可以采用塑料注塑成型工艺制造并且不容易产生收缩等缺陷，不但生产速度快，翼型可以实现最佳优化，保证叶片整体具有良好气动性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面对本实用新型所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1是常见的风机叶片俯视图；
[0033]图2是常见的风机叶片纵向剖面图；
[0034]图3是常见的风机叶片横向截面图；
[0035]图4是本实用新型的叶片一实施例示意图；
[0036]图5是本实用新型的叶片一实施例的第一段叶片示意图；
[0037]图6是本实用新型的叶片一实施例的第二段叶片示意图；
[0038]图7是本实用新型的叶片一实施例的组合安装示意图。【具体实施方式】
[0039]下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0040]实施例一，
[0041]叶片，如图4所示，包括第一段叶片1、第二段叶片2 ；
[0042]所述第一段叶片I，截面形状一致；
[0043]所述第二段叶片2，截面形状渐变，且具有扭角；
[0044]所述第一段叶片1、第二段叶片2组合安装在一起。
[0045]较佳的，所述第一段叶片1，为铝合金材质或塑料材质；所述第二段叶片2，为塑料材质。
[0046]较佳的，第一段叶片I的长度大于等于叶片总长度的1/2，第二段叶片2的长度小于叶片总长度的1/2。例如，第一段叶片I的长度约为叶片总长度的2/3，第二段叶片2的长度约为叶片总长度的1/3。
[0047]实施例一的叶片，第一段叶片I主要起支撑作用，截面形状一致，便于采用铝材挤压成型工艺或者采用塑料注塑成型工艺批量制造，生产效率高。第二段叶片2，用于保证叶片具有较好的气动性能，采用最优化的气动翼型，截面形状渐变，由于第二段叶片2只是整个叶片的一小部分，截面厚度差·异较小，可以采用塑料注塑成型工艺制造并且不容易产生收缩等缺陷，不但生产速度快，翼型可以实现最佳优化，保证叶片整体具有良好气动性能。
[0048]实施例二
[0049]基于实施例一，所述第一段叶片1，如图5所示，其接触端设置有插槽11 ；
[0050]所述第二段叶片2，如图6所示，其接触端设置有同所述插槽11过盈适配的凸块21，通过将所述第二段叶片2的接触端的凸块21插入到所述第一段叶片I的接触端的插槽11中，将所述第一段叶片1、第二段叶片2组合安装在一起，如图7所示。
[0051]较佳的，所述插槽11、凸块21间涂覆粘胶。
[0052]实施例三
[0053]基于实施例一，所述第一段叶片、第二段叶片通过螺栓或铆接方式组合安装在一起。
[0054]实施例四
[0055]基于实施例一，第二段叶片2内有预埋钢件22。
[0056]实施例四
[0057]基于实施例一，所述叶片为风力发电机的叶片。
[0058]风力机的风能利用公式为..P= ^pAV3Cp
[0059]其中，P为叶片输出功率，P为空气密度，A为叶片扫风面积，V为风速、Cp为风能利用率。
[0060]Cp主要和叶片的气动翼型有关，气动翼型越佳，Cp值越高。P、V为常量。
[0061]从公式可以看出，风力发电机输出功率的大小和叶片的扫风面积及风能利用率成正比。
[0062]以叶轮直径为2m的风力发电机为例，叶片的扫风面积为A= Ji R2=3.14m2 ；
[0063]木制、玻璃钢及注塑叶片的Cp值可以达到0.4，铝合金叶片的气动性能约为0.3 ；
[0064]采用常见结构的木制、玻璃钢及注塑叶片，叶片输出功率为:
[0065]P气幼最佳=1/2pav3c31/2px(3.01x1x1)xv3x0.4=0.628pv3；
[0066]采用常见结构的铝合金叶片，叶片输出功率为:
[0067]p铝合金=1/2pavcp=1/2x(3.01x1x1)xv3x0.3=0.47pv3
[0068]本实用新型的叶片用作风力发电机的叶片时，当第一段叶片为铝材质，长度为叶片总长度的2/3，第二段叶片为塑料材质，长度为叶片总长度的1/3，以叶轮直径为2m的风力发电机为例，则:
[0069]第一段叶片的扫风面积:A1=πr2=3.14X (2/3) X (2/3) =1.3955 ；
[0070]第二段叶片的扫风面积:A2=πR2- 31 r2=3.14-1.3955=1.7445 ；
[0071]第一段叶片输出功率:
[0072]P支撑段=P1/2pav3cp=1/2px[3.14x(2/3)x(2/3)xv3x0.3=0.209pv3；
[0073]第二段叶片输出功率:
p做功段 = P1/2paV3Cp =1/2pχ1.7445χv3 X0.4 = 0.349pv3 ；
[0074]叶片整体输出功率=P=P支撑段+P做功段=0.209 P V3+0.349 P V3=0.558 P V3。
[0075]由此可见，本实用新型用作风力发电机的叶片时，输出功率能提高18%。
[0076]本实用新型的叶片，采用第一段叶片、第二段叶片组合安装的结构，由于第一段叶片截面形状一致、第二段叶片截面厚度差异小，可以在保证叶片的气动性能的同时，大大提高生产效率，生产效率较常见结构的玻璃钢叶片、木制叶片能提高5倍以上。当第一段叶片为铝材质，叶片整体刚度较常见结构的塑料叶片能提高I倍以上。
[0077]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
【权利要求】
1.一种叶片，其特征在于，包括第一段叶片、第二段叶片； 所述第一段叶片，截面形状一致； 所述第二段叶片，截面形状渐变，且具有扭角； 所述第一段叶片、第二段叶片组合安装在一起。
2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于， 所述第一段叶片，为铝合金材质或塑料材质； 所述第二段叶片，为塑料材质。
3.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于， 所述第一段叶片的长度大于等于叶片总长度的1/2 ； 所述第二段叶片的长度小于叶片总长度的1/2。
4.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于， 所述第一段叶片的长度为叶片总长度的2/3 ； 所述第二段叶片的长度为叶片总长度的1/3。
5.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于， 所述第一段叶片，其接触端设置有插槽； 所述第二段叶片，其接触端设置有同所述插槽过盈适配的凸块； 通过将所述第二段叶片的接触端的凸块插入到所述第一段叶片的接触端的插槽中，将所述第一段叶片、第二段叶片组合安装在一起。
6.根据权利要求5所述的叶片，其特征在于， 所述插槽、凸块间涂覆粘胶。
7.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于， 所述第一段叶片、第二段叶片通过螺栓或铆接方式组合安装在一起。
8.根据权利要求1到7任一项所述的叶片，其特征在于， 所述叶片，为风力发电机的叶片。
9.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于， 第二段叶片内有预埋钢件。
【文档编号】F03D11/02GK203640937SQ201320646261
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】张云龙 申请人:张云龙