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一种低噪高效 风 力 叶片

阅读：796发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种低噪高效风力叶片专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种低噪高效风力叶片，包括叶根部、翼展部、叶尖部以及降噪部件和导风部件。通过对设置在叶片两侧的降噪部件进行分布和形式的合理设定，配合导风部件的合理设定，使得该风力叶片噪音大幅度降低。并且通过合理设定导风部件，使得风力利用效率得到提升，且避免了叶片转动过快而造成停机事件发生的概率。，下面是一种低噪高效风力叶片专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种低噪高效风力叶片，其特征在于，包括叶根部、翼展部、叶尖部以及降噪部件和导风部件；
所述叶根部位于整个风力叶片的根部，在根部的叶根连接处与风力发电机的叶轮轮毂连接，将整个风力叶片固定在叶轮轮毂上；
所述翼展部位于叶根部和叶尖部之间，其宽度从叶根部部位逐渐增加，然后延伸到叶尖部后逐渐减小，并且内部为局部中空形成与叶尖部相通的导风通道；
所述叶尖部在尖部的一端设置有导风通道的出风口；
所述降噪部件采用细橡胶条制成，包括叶根部降噪部件、翼展部降噪部件、叶尖部降噪部件和底端降噪部件，所述叶根部降噪部件、翼展部降噪部件和底端降噪部件均为单向斜向设置的细橡胶条，所述叶尖部降噪部件为双向交叉斜向设置的细橡胶条，均与风力叶片的连接表面呈非垂直的角度设置；所述叶根部降噪部件的密度：所述翼展部降噪部件的密度：所述叶尖部降噪部件的密度：所述底端降噪部件的密度为1:（1.5 2）：（3 8）：（0.6~ ~ ~
0.8），所述密度是指叶片表面单位长度内所述细橡胶条设置的数量；所述叶尖部降噪部件的长度是所述翼展部降噪部件的1.2 1.8倍；
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所述导风部件包括设置在所述翼展部中下部的第一入风口和第二入风口，以及设置在翼展部内部延伸到叶尖部的导风通道，所述导风通道从翼展部靠近叶根部的一端开始，空心区域在翼展部内部逐渐延伸扩大，延伸至叶尖部内部，并最终延伸至叶尖部的尖部形成出风口，在所述出风口处，空心区域和实心区域的截面面积比例为（0.8 1.0）:1；
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所述低噪高效风力叶片的表面和所述导风部件的表面均设置有复合碳纤维层，所述复合碳纤维层从外至内依次为表层强化层、长丝碳纤维层和绝缘隔热层，所述长丝碳纤维层中间隔设置有多个铜片；
所述叶根部降噪部件与风力叶片的连接表面呈30 39°的角度设置；
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所述翼展部降噪部件与风力叶片的连接表面呈45 52°的角度设置；
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所述底端降噪部件与风力叶片的连接表面呈80 88°的角度设置；
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所述长丝碳纤维层的厚度为0.05 0.08mm。
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2.根据权利要求1所述的低噪高效风力叶片，其特征在于，所述叶尖部降噪部件与风力叶片的连接表面呈38 43°的角度设置和320 335°的角度设置。
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3.根据权利要求1所述的低噪高效风力叶片，其特征在于，所述第一入风口和第二入风口相互倾斜设置。
4.根据权利要求3所述的低噪高效风力叶片，其特征在于，所述第一入风口和第二入风口相互倾斜的角度为15 22°。
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5.根据权利要求1-4任一项所述的低噪高效风力叶片，其特征在于，所述表层强化层为聚氟乙烯薄层，所述绝缘隔热层为玻璃纤维。
6.根据权利要求1-4任一项所述的低噪高效风力叶片，其特征在于，所述细橡胶条为直径为2 3mm的高强度橡胶条。
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说明书全文

一种低噪高效风 力 叶片

技术领域

[0001] 本发明属于风力发电和材料领域，具体涉及一种低噪高效风力叶片。

背景技术

[0002] 中国的风力发电虽然近几年由于传输等方面的原因而有一定的增速放缓，但是由于这种清洁能源获得性非常优越，随着传输技术和政策的进一步发展，风力发电必将会逐步的替代火力发电甚至是核电等发电方式。

[0003] 风力发电的各个部件中，风力叶片是至关重要的部件，既是易损件又是比较难施工的部件。而风力叶片的噪音问题对其推广带来了很大的负面影响，现有技术中也有对其降噪做过一些研究，但是都是粗放型的。其中有在叶片侧部设置有毛刷等物件来进行降噪，但是其研究没有多少的深入程度，因此如果按照这样的方式随意设置叶片，不仅降噪稳定性非常不确定，而且容易与叶片的空气动力学相逆而降低叶片转动效率，从而影响发电效率。

[0004] 如何在降噪的过程中提高叶片的转动效率也是降噪研究中非常重要的方面，而现有技术中没有发现这样的研究内容。并且如果叶片转动速度超过其极限的阈值，则反而会造成轴承等相关部件的加速磨损，严重的会造成停机事件，因此在提高效率的情况下，如何避免超过阈值转动情况的发生也是需要深入研究的方面。

发明内容

[0005] 本发明的提出一种低噪高效风力叶片。

[0006] 通过如下技术手段实现：

[0007] 一种低噪高效风力叶片，包括叶根部、翼展部、叶尖部以及降噪部件和导风部件。

[0008] 所述叶根部位于整个风力叶片的根部，在根部的叶根连接处与风力发电机的叶轮轮毂连接，将整个风力叶片固定在叶轮轮毂上。

[0009] 所述翼展部位于叶根部和叶尖部之间，其宽度从叶根部位逐渐增加，然后延伸到叶尖部后逐渐减小，并且内部为局部中空形成与叶尖部相通的导风通道。

[0010] 所述叶尖部在尖部的一端设置有导风通道的出风口。

[0011] 所述降噪部件采用细橡胶条制成，包括叶根部降噪部件、翼展部降噪部件、叶尖部降噪部件和底端降噪部件，所述叶根部降噪部件、翼展部降噪部件和底端降噪部件均为单向斜向设置的细橡胶条，所述叶尖部降噪部件为双向交叉斜向设置的细橡胶条，均与风力叶片的连接表面呈非垂直的角度设置；所述叶根部降噪部件的密度：所述翼展部降噪部件的密度：所述叶尖部降噪部件的密度：所述底端降噪部件的密度为1:（1.5 2）：（3 8）：（0.6~ ~ ~0.8），所述密度是指单位长度内所述细橡胶条设置的数量。所述叶尖部降噪部件的长度是所述翼展部降噪部件的1.2 1.8倍。
~

[0012] 所述导风部件包括设置在所述翼展部中下部的第一入风口和第二入风口，以及设置在翼展部内部延伸到叶尖部的导风通道，所述导风通道从翼展部靠近叶根部的一端开始，空心区域在翼展部内部逐渐延伸扩大，延伸至叶尖部内部，并最终延伸至叶尖部的尖部形成出风口，在所述出风口处，空心区域和实心区域的截面面积比例为（0.8 1.0）:1。~

[0013] 所述低噪高效风力叶片的表面和所述导风部件的表面均设置有复合碳纤维层，所述复合碳纤维层从外至内依次为表层强化层、长丝碳纤维层和绝缘隔热层，所述长丝碳纤维层中间隔设置有多个铜片。

[0014] 作为优选，所述叶根部降噪部件与风力叶片的连接表面呈30 39°的角度设置。~

[0015] 作为优选，所述翼展部降噪部件与风力叶片的连接表面呈45 52°的角度设置。~

[0016] 作为优选，所述叶尖部降噪部件与风力叶片的连接表面呈38 43°的角度设置和~320 335°（双向且不垂直）。
~

[0017] 作为优选，所述底端降噪部件与风力叶片的连接表面呈80 88°的角度设置。~

[0018] 作为优选，所述第一入风口和第二入风口相互倾斜设置。

[0019] 作为优选，所述第一入风口和第二入风口相互倾斜的角度为15 22°。~

[0020] 作为优选，所述长丝碳纤维层的厚度为0.05 0.08mm。~

[0021] 作为优选，所述表层强化层为聚氟乙烯薄层，所述绝缘隔热层为玻璃纤维。

[0022] 作为优选，所述细橡胶条为直径为2 3mm的高强度橡胶条。所述高强度橡胶条的材~质为三元乙丙胶EPDM。

[0023] 本发明的效果在于：

[0024] 1，通过对降噪部件设置部位、不同密度设置方式、不同角度设置方式和不同长度设置方式的设定，使得降噪效果达到最为优化。降噪部件设置为橡胶条，其根部嵌入到叶片表面内，稳固的固接，顶端开放，气体流过之后，可以将涡流气体分散为更加细小的涡流，从而实现降噪。通过在尾部设置有较为分散的降噪部件，当从叶片处脱落的涡流气体流动到该处后，在该处被分散，但是随着叶片的转动，这些涡流随着叶片流动，通过在翼展部设置更加细密的降噪部件，使得这些涡流再次被打散，从而进一步降噪。而由于在叶尖部位的空气动力学流动方式较为复杂，目前的研究依然处在模拟和经验方面，通过设置双向特定角度的降噪部件，使得其更加符合空气动力学流动的方式，使得该处的震动产生之后即最大化的相互抵消，从而实现降噪。在底端也设置有降噪部件，通过该处降噪部件的设置，更加优化顶端的降噪效果，达到整体降噪最优化的效果。

[0025] 2，通过设置两个入风口、一个出风口的导风通道，使得在风力不超标的时候提高叶片转动动力，而在较强风力的情况下，适当阻碍叶片高速转动，从而避免了停机事件的发生。导风通道从叶片根部与翼展部相接的部位开始从表面向下延伸，空间逐渐增加，而第一入风口设置在该处，流动的气体主要与叶片外表面碰撞接触，带动叶片转动，但是相对的少量的风从第一入风口进入导风通道内，而导风通道内是连续平滑的逐渐增大的设置，气体进入导风通道内，顺着导风通道从出风口流出，而进入到导风通道内的时候与通道壁碰撞从而将原始只与入风口面积相碰撞的气体与整个导风通道壁相碰撞，从而增加纵向碰撞面积，从而能够对风动能有更加充分的利用，从而增加叶片转动效率。第二入风口在风力不是特别大的时候能够作为第一入风口的补充进风，当风力非常大的时候，导风通道内气压增大，第二入风口即可作为出风口（由于角度与第一入风口不同，因此可以对内部气压实现释压作用），在第二入风口的外部与外来气体流形成碰撞后在该入风口部位形成局部涡流，从而在导风通道各个方向上形成气体与内壁（尤其是入风面一侧的内壁）的碰撞进一步形成涡流，从而可以形成反向动能转化，在风力超标的情况下减小叶片转动的能量来源，从而可以避免过快转速对于轴承等部件的损坏。

[0026] 3，通过设置复合碳纤维层，并且设置金属片，使得通过通电后对复合碳纤维层进行蓄热，在温度稍低或空气中湿度较大的时候能够防止在叶片上和尤其是导风通道内结冰状况的发生，从而避免了叶片重量的增加而造成能量的浪费，更加避免了可能造成的叶片过早产生裂纹继而损坏情况的发生。附图说明

[0027] 图1为本发明低噪高效风力叶片的结构示意图。

[0028] 图2为本发明低噪高效风力叶片另一视角剖视的结构示意图。

[0029] 其中：1-叶根部，11-叶根连接处，12-叶根部降噪部件，2-翼展部，21-第一入风口，22-第二入风口，23-翼展部降噪部件，3-叶尖部，31-出风口，32-叶尖部降噪部件，33-底端降噪部件，34-导风通道实心部件，35-导风通道空心部件。

具体实施方式

[0030] 实施例1

[0031] 如图1所示，

[0032] 一种低噪高效风力叶片，包括叶根部、翼展部、叶尖部以及降噪部件和导风部件。

[0033] 所述叶根部位于整个风力叶片的根部，在根部的叶根连接处与风力发电机的叶轮轮毂连接，将整个风力叶片固定在叶轮轮毂上。

[0034] 所述翼展部位于叶根部和叶尖部之间，其宽度从叶根部位逐渐增加，然后延伸到叶尖部后逐渐减小，并且内部为局部中空形成与叶尖部相通的导风通道。

[0035] 所述叶尖部在尖部的一端设置有导风通道的出风口。

[0036] 所述降噪部件采用细橡胶条制成，包括叶根部降噪部件、翼展部降噪部件、叶尖部降噪部件和底端降噪部件，所述叶根部降噪部件、翼展部降噪部件和底端降噪部件均为单向斜向设置的细橡胶条，所述叶尖部降噪部件为双向交叉斜向设置的细橡胶条，均与风力叶片的连接表面呈非垂直的角度设置。

[0037] 所述细橡胶条为直径为2 3mm的高强度橡胶条（或称为橡胶丝或橡胶棒）。所述高~强度橡胶条的材质为三元乙丙胶EPDM，市购重新熔铸即可，橡胶条一端嵌入叶片表面进行固定。

[0038] 所述叶根部降噪部件的密度：所述翼展部降噪部件的密度：所述叶尖部降噪部件的密度：所述底端降噪部件的密度为1:1.6：5：0.62，所述密度是指单位长度内所述细橡胶条设置的数量。

[0039] 所述叶尖部降噪部件的长度是所述翼展部降噪部件的1.35倍。

[0040] 所述叶根部降噪部件与风力叶片的连接表面呈32°的角度设置。

[0041] 所述翼展部降噪部件与风力叶片的连接表面呈46 48°的角度设置（由于该部分叶~片表面为不规则的曲面因此角度不唯一，因此角度部分是46°，部分是46.5°，部分是48°）。

[0042] 所述叶尖部降噪部件与风力叶片的连接表面呈39°的角度设置和另一个方向为325°。

[0043] 所述底端降噪部件与风力叶片的连接表面呈82°的角度设置。

[0044] 所述导风部件包括设置在所述翼展部中下部的第一入风口和第二入风口，以及设置在翼展部内部延伸到叶尖部的导风通道，所述导风通道从翼展部靠近叶根部的一端开始，空心区域在翼展部内部逐渐延伸扩大，延伸至叶尖部内部，并最终延伸至叶尖部的尖部形成出风口，在所述出风口处，空心区域和实心区域的截面面积比例为0.85:1。

[0045] 所述第一入风口和第二入风口相互倾斜设置。所述第一入风口和第二入风口相互倾斜的角度为15 22°。~

[0046] 且所述第一入风口与叶片轴线所呈角度为35°。

[0047] 所述低噪高效风力叶片的表面和所述导风部件的表面均设置有复合碳纤维层，所述复合碳纤维层从外至内依次为表层强化层、长丝碳纤维层和绝缘隔热层，所述长丝碳纤维层中间隔设置有多个铜片。

[0048] 所述铜片可以通电，从而使得碳纤维层能够储存热量，从而在寒冷天气的时候能够去除叶片表面的冰层。

[0049] 所述长丝碳纤维层的厚度为0.06mm。

[0050] 所述表层强化层为聚氟乙烯薄层，所述绝缘隔热层为玻璃纤维。

[0051] 对比例1

[0052] 本对比例其他设置与实施例1相同，不同之处在于没有设置降噪部件，通过在同一条件下，鼓风3小时，本对比例的噪音分贝与实施例1的噪音分贝数的比例为3.8:1。

[0053] 实施例2

[0054] 如图1和图2所示：一种低噪高效风力叶片，包括叶根部、翼展部、叶尖部以及降噪部件和导风部件。

[0055] 所述叶根部位于整个风力叶片的根部，在根部的叶根连接处与风力发电机的叶轮轮毂连接，将整个风力叶片固定在叶轮轮毂上。

[0056] 所述翼展部位于叶根部和叶尖部之间，其宽度从叶根部位逐渐增加，然后延伸到叶尖部后逐渐减小，并且内部为局部中空形成与叶尖部相通的导风通道。

[0057] 所述叶尖部在尖部的一端设置有导风通道的出风口。

[0058] 所述降噪部件采用细橡胶条制成，包括叶根部降噪部件、翼展部降噪部件、叶尖部降噪部件和底端降噪部件，所述叶根部降噪部件、翼展部降噪部件和底端降噪部件均为单向斜向设置的细橡胶条，所述叶尖部降噪部件为双向交叉斜向设置的细橡胶条，均与风力叶片的连接表面呈非垂直的角度设置；所述叶根部降噪部件的密度：所述翼展部降噪部件的密度：所述叶尖部降噪部件的密度：所述底端降噪部件的密度为1:1.8：5：0.65，所述密度是指单位长度内所述细橡胶条设置的数量。所述叶尖部降噪部件的长度是所述翼展部降噪部件的1.5倍。

[0059] 所述细橡胶条为直径为2.6mm的高强度橡胶条。所述高强度橡胶条的材质为三元乙丙胶EPDM。

[0060] 所述叶根部降噪部件与风力叶片的连接表面呈36°的角度设置。

[0061] 所述翼展部降噪部件与风力叶片的连接表面呈48 50°的角度设置。~

[0062] 所述叶尖部降噪部件与风力叶片的连接表面呈41°的角度设置和330°（双向）。

[0063] 所述底端降噪部件与风力叶片的连接表面呈85°的角度设置。

[0064] 所述导风部件包括设置在所述翼展部中下部的第一入风口和第二入风口，以及设置在翼展部内部延伸到叶尖部的导风通道，所述导风通道从翼展部靠近叶根部的一端开始，空心区域在翼展部内部逐渐延伸扩大，延伸至叶尖部内部，并最终延伸至叶尖部的尖部形成出风口，在所述出风口处，空心区域和实心区域的截面面积比例为0.95:1。

[0065] 所述第一入风口和第二入风口相互倾斜设置。且所述第一入风口和第二入风口相互倾斜的角度为19°。

[0066] 所述低噪高效风力叶片的表面和所述导风部件的表面均设置有复合碳纤维层，所述复合碳纤维层从外至内依次为表层强化层、长丝碳纤维层和绝缘隔热层，所述长丝碳纤维层中间隔设置有多个铜片。

[0067] 所述长丝碳纤维层的厚度为0.068mm。

[0068] 所述表层强化层为聚氟乙烯薄层，所述绝缘隔热层为玻璃纤维。

[0069] 对比例2

[0070] 本对比例其他设置方式与实施例2相同，不同之处在于没有设置导风部件，通过3小时相同条件下鼓风实验，本对比例的叶片转动圈数与实施例2叶片转动圈数的比例为1:1.21。

[0071] 对比例2’

[0072] 本对比例其他设置方式与实施例2相同，不同之处在于导风部件中没有设置第二入风口，通过3小时相同条件的高速大风量鼓风实验，本对比例的叶片转动圈数与实施例2叶片转动圈数的比例为1:0.88。且轴承磨损厚度较实施例2多0.12mm。

[0073] 实施例3

[0074] 一种低噪高效风力叶片，包括叶根部、翼展部、叶尖部以及降噪部件和导风部件。

[0075] 所述叶根部位于整个风力叶片的根部，在根部的叶根连接处与风力发电机的叶轮轮毂连接，将整个风力叶片固定在叶轮轮毂上。

[0076] 所述翼展部位于叶根部和叶尖部之间，其宽度从叶根部位逐渐增加，然后延伸到叶尖部后逐渐减小，并且内部为局部中空形成与叶尖部相通的导风通道。

[0077] 所述叶尖部在尖部的一端设置有导风通道的出风口。

[0078] 所述降噪部件采用细橡胶条制成，包括叶根部降噪部件、翼展部降噪部件、叶尖部降噪部件和底端降噪部件，所述叶根部降噪部件、翼展部降噪部件和底端降噪部件均为单向斜向设置的细橡胶条，所述叶尖部降噪部件为双向交叉斜向设置的细橡胶条，均与风力叶片的连接表面呈非垂直的角度设置；所述叶根部降噪部件的密度：所述翼展部降噪部件的密度：所述叶尖部降噪部件的密度：所述底端降噪部件的密度为1:1.9：6.8：0.69，所述密度是指单位长度内所述细橡胶条设置的数量。所述叶尖部降噪部件的长度是所述翼展部降噪部件的1.6倍。

[0079] 所述细橡胶条为直径为2.8mm的高强度橡胶条。所述高强度橡胶条的材质为三元乙丙胶EPDM。

[0080] 所述叶根部降噪部件与风力叶片的连接表面呈38°的角度设置。

[0081] 所述翼展部降噪部件与风力叶片的连接表面呈50 51°的角度设置（角度部分是~50°，部分是51°）。

[0082] 所述叶尖部降噪部件与风力叶片的连接表面呈42°的角度设置和332°（双向）。

[0083] 所述底端降噪部件与风力叶片的连接表面呈86°的角度设置。

[0084] 所述导风部件包括设置在所述翼展部中下部的第一入风口和第二入风口，以及设置在翼展部内部延伸到叶尖部的导风通道，所述导风通道从翼展部靠近叶根部的一端开始，空心区域在翼展部内部逐渐延伸扩大，延伸至叶尖部内部，并最终延伸至叶尖部的尖部形成出风口，在所述出风口处，空心区域和实心区域的截面面积比例为0.98:1。

[0085] 所述第一入风口和第二入风口相互倾斜设置。

[0086] 所述第一入风口和第二入风口相互倾斜的角度为21°。

[0087] 所述低噪高效风力叶片的表面和所述导风部件的表面均设置有复合碳纤维层，所述复合碳纤维层从外至内依次为表层强化层、长丝碳纤维层和绝缘隔热层，所述长丝碳纤维层中间隔设置有多个铜片。

[0088] 所述长丝碳纤维层的厚度为0.061mm。

[0089] 所述表层强化层为聚氟乙烯薄层，所述绝缘隔热层为玻璃纤维。

[0090] 对比例3

[0091] 本对比例其他设置方式与实施例3相同，不同之处在于导风部件中第一入风口和第二入风口角度相同设置（即轴线平行），且没有设置复合碳纤维层，通过3小时相同条件的高速大风量鼓风实验（风中间隔喷吹水雾），本对比例的叶片转动圈数与实施例3叶片转动圈数的比例为1:0.93。且本对比例通道内有部分结有较薄的冰层，而实施例3没有。

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