一种风轮的流线型叶片加强结构的制作方法

1.本发明涉及一种风电叶片，特别是一种风轮的流线型叶片加强结构。


背景技术：

2.叶片是风力发电机组的关键部件之一，主要通过气体自然风的风速为动能吹动叶片旋转，通过叶片旋转的动能力量转动发电机产生电力。传统的风力发电机叶片通常是设计成曲面结构，并且在叶片与轮毂之间设置变桨结构。现有技术主要存在以下缺陷：（1）如果在叶片和轮毂之间设置变桨结构，就无法在相邻叶片之间设置拉绳进行拉紧，否则叶片一旦变桨，就会带动拉绳产生扭转；（2）现有的轮毂都是普通的球形轮毂，轮毂与叶片之间无法设置前撑，而且现有也没有设置前撑的相关技术，如果不设置前撑，针对大型风叶，很容易在强风作用下发生摆动，增加抗弯扭强度，进而易折损叶片，并使塔架受损；（3）现有的叶片通常在强风下会强行关闭发电机，防止叶片受到较大冲击力，尤其是叶片内的叶茎会在强风下产生摆动，且正反面受力会大大提高疲劳性。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种抗弯扭强度大，抗疲劳，稳定性高，安全性高的风轮的流线型叶片加强结构。
4.本发明的技术方案是：一种风轮的流线型叶片加强结构，包括至少两个与轮毂连接的叶片，叶片呈流线型；每相邻叶片的迎风面和/或背风面之间设有环向拉绳，环向拉绳处于拉紧状态。
5.进一步，所述轮毂的前端设有前向主支架，前向主支架与每个叶片之间设有前撑；前向主支架与轮毂之间设有前向斜支架。
6.进一步，所述轮毂的前端设有前向主支架，前向主支架与每个叶片之间设有前撑和前向拉绳，前向拉绳处于拉紧状态。
7.进一步，所述前向拉绳的长度大于前撑的长度，前向拉绳与叶片之间的夹角小于前撑与叶片之间的夹角。
8.进一步，所述前向主支架与每个叶片之间连接至少两根前向拉绳，且所述前撑位于至少两根前向拉绳之间。
9.进一步，所述叶片包括叶身和尾翼，尾翼能够沿叶身转动，实现变桨。
10.进一步，所述叶身内设有叶茎，所述环形拉绳穿过叶身与叶茎连接；且环形拉绳连接于相邻叶片的叶茎之间；所述叶茎为沿长度方向设置的桁架，桁架的一端从叶片内延伸出与轮毂连接；所述前撑通过连接组件与所述叶茎连接。
11.进一步，所述环向拉绳的连接点设于叶身远离尾翼转动方向的那一面，即尾翼朝叶片的迎风面转动时，环形拉绳的连接点设于叶身的背风面。
12.进一步，所述叶身在与环向拉绳连接的位置设有连接件，连接件上设有拉环。
13.进一步，所述前撑的外部设有导流罩。
14.进一步，所述导流罩为机翼结构。
15.本发明的有益效果：一方面通过设置环向拉绳，形成环绳结构，能够大大消除叶茎正反向受力的疲劳影响，通过在风轮的前部与叶片之间设置前撑和前向拉绳，能够大大提高风轮的稳定性，避免叶茎摆动，而且通过与环向拉绳结合，能够使风轮具有足够的强度，大大提高寿命和安全性，降低故障率，进而保证塔架等其他结构的安全性。另一方面，通过将尾翼设计成变桨结构，可在叶身的任意位置设置环向拉绳，从而不会使拉绳发生扭转，还能实现变桨。
附图说明
16.图1是本发明实施例的风轮整体结构示意图；图2是本发明实施例尾翼转动的动作图；图3是本发明实施例的整体侧视图；图4是本发明实施例环向拉绳的连接结构示意图；图5是本发明实施例前撑与前撑座的连接结构示意图；图6是本发明实施例前撑与叶茎的连接结构示意；图7是图6所示实施例的侧视图；图8是本发明实施例前向拉绳与前绳座的连接结构示意图。
17.附图标识说明：1.叶片；2.轮毂；3.环向拉绳；4.叶茎；5.前向主支架；6.前向斜支架；7.前撑；8.前向拉绳；9. 连接组件；11.叶身；12.尾翼；41.护板；42.拉环；43.锁绳器；51.前撑座；71.撑杆；72.导流罩；81.前绳座；91.撑座底管；92.连接座；93.前撑螺组。
具体实施方式
18.以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
19.如图1所示：一种风轮的流线型叶片加强结构，包括至少两个与轮毂2连接的叶片1，叶片1呈流线型；每相邻叶片1的背风面之间设有环向拉绳3，环向拉绳3处于拉紧状态。
20.上述方案具有以下优点：由于环向拉绳处于拉紧状态，为单向受力，当绳索拉紧叶片，那叶片所受的应力就由环向拉绳承担，从而消除了风轮正反向受力的疲劳影响，大大提高叶风轮的使用寿命。其中环向拉绳优选为钢丝绳。
21.如图2所示：本实施例中，叶片1包括叶身11和尾翼12，尾翼12与叶身11通过铰链连接，尾翼和叶身相结合共同形成截面形状为水滴状的流线型叶片。叶身11的内腔设有桁架结构的叶茎4，能够提高叶片的强度，且桁架重量轻，抗弯扭力强。叶茎4的一端从叶片内延伸出，延伸出的那一端设有法兰，与轮毂2法兰连接。
22.本实施例中，通过将尾翼12设计成可转动的结构，这样就能通过尾翼实现变桨，而叶身为定桨结构，因此环向拉绳连接于叶身上，当风轮旋转时，由于叶身不变桨，环向拉绳就不会产生扭转，从而保证环向拉绳的拉紧力。而传统的叶片要么全是定桨结构，要么就是叶片与轮毂之间设计变桨结构，这样当环向拉绳连接于叶片上时，叶片一旦变桨就会带动拉绳转动，使拉绳产生扭力，本发明通过将尾翼设计成变桨结构，环向拉绳连接于叶身上就不会受到变桨的影响。
23.本实施例中，尾翼12与叶身11相对的那一面均设有封板，防止进水。尾翼的上部和叶身的上部通过铰链连接，叶身内设有传动机构，例如通过蜗轮与蜗杆啮合，将蜗轮的旋转转化成蜗杆的直线运动，蜗杆再与连杆活动连接，连杆再与尾翼活动连接，将尾翼顶开或收回。由于尾翼沿叶身向上转动，即顺时针转动，因此环形拉绳连接于叶身的背风面，这样在尾翼转动时不会受到环形拉绳的影响。
24.具体地，环形拉绳3是连接于叶身内的叶茎4上，而不是连接于叶身的外部，环形拉绳3穿过叶身的蒙皮与另一叶片内的叶茎4连接，这是由于叶茎上存在多个焊点，通过环形拉绳的拉紧，能够彻底消除叶茎的正反向受力疲劳。
25.如图4所示：本实施例的风轮优选设计四个叶片1，各叶片对称设置，每相邻叶片1之间可设置一根或多根环向拉绳3。环向拉绳3的连接方式可以是：在叶茎4的杆体上设置护板41，护板上连接有拉环42，拉环42倾斜设置，与环向拉绳3的倾斜角度平行。环向拉绳3穿过拉环42，并在拉环42附近形成双股绳索，采用锁绳器43锁紧即可。环形拉绳上还可设置护套等保护或加强结构。
26.如图5~图7所示：本实施例中，轮毂2的前端设有前向主支架5，前向主支架5与轮毂2之间设有前向斜支架6。前向主支架5与每个叶片1之间设有前撑7。具体地，轮毂2为桁架结构，桁架包括主框架和设于主框架上的若干个加强杆。轮毂2的前侧通过法兰连接前向主支架5。前向主支架5的前端设有用于连接前撑7的前撑座51，前撑座51为带有多个面的多面体结构，如正方体，便于在各个面设置前撑7。前撑7包括撑杆71和导流罩72，本实施例优选设置四个撑杆71，撑杆71分别设置于正方体前撑座的上下左右四个面上，撑杆71的一端通过法兰与前撑座51连接固定，另一端通过连接组件9与叶身11内的叶茎连接。具体的连接结构为：前撑的撑杆71在与叶片1连接的那一端为斜面，且斜面向前延伸出一水平面，叶茎4上连接有撑座底管91，撑座底管91连接一连接座92的一端，连接座92的另一端沿叶片的蒙皮延伸出，且在延伸端设有螺纹孔，撑杆71的水平面通过前撑螺组93与连接座92连接，从而与叶茎4连成一体。
27.每个撑杆71的外部套设有所述导流罩72，导流罩72设计成机翼形状，包括四块倾斜的面板和设置于相邻面板之间的弧形板。导流罩72可以将撑杆71完全包裹，也可设置间隙，如取消一块弧形板，使导流罩上形成间隙，这样便于安装和取下导流罩。导流罩72可通过在间隙侧与撑杆71进行焊接形成整体结构。撑杆71的两端沿导流罩72延伸出，以便于进行连接。通过设置导流罩72，能够起到保护撑杆和减少前撑所受空气阻力的双重作用。
28.如图8所示：本实施例通过设置前撑71，能够防止叶片在强风作用下发生摆动，且能够叶茎的抗弯扭强度，并且将叶片和轮毂的受力转移至前撑71上，降低叶片71、轮毂甚至是塔架的受力，大大提高叶片在强风下的抗弯扭强度，提高风轮旋转的稳定性。可以理解的是，为了进一步提高风轮旋转的稳定性，本实施例除了设置前撑外，还在前向主支架5与每个叶片1之间设置了前向拉绳8，且前向拉绳8处于拉紧状态。具体地，本实施例在每个叶片与前向主支架之间设置两根前向拉绳，一根前向拉绳连接于叶茎与位于前撑座前端的前绳座81连接；另一根前向拉绳连接于叶茎与位于前撑座后端的前绳座81连接，且前撑座通过后端的前绳座与前向主支架连接。这样一前一后的设计，就能使前撑位于两根前向拉绳之间，由于前撑设置太长的话，不仅增加重量，而且会提高风阻，而拉绳由于轻质，可连接于叶身的任意位置，因此，本实施例将前撑设计的较短，而一根前向拉绳设计的较长，另一根前
向拉绳设计的比前撑端，就可将叶片不同位置的受力转移至前撑和前向拉绳，进一步提高抗弯扭强度，防止叶片在强风作用下产生摆动。
29.综上所述，本发明一方面通过设置环向拉绳，形成环绳结构，能够大大消除叶茎正反向受力的疲劳影响，通过在风轮的前部与叶片之间设置前撑和前向拉绳，能够大大提高风轮的稳定性，避免叶茎摆动，而且通过与环向拉绳结合，能够使风轮具有足够的强度，大大提高寿命和安全性，降低故障率，进而保证塔架等其他结构的安全性。另一方面，通过将尾翼设计成变桨结构，可在叶身的任意位置设置环向拉绳，从而不会使拉绳发生扭转，还能实现变桨。