本實用新型涉及垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是提供一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片多是由鋁合金型材做蒙皮，蒙在一骨架中，如圖1所示。其中的骨架為了使其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求，由金屬制作，質(zhì)量較重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；蒙皮與骨架之間采用鉚釘連接較費工時，不適合大型機(jī)械化生產(chǎn)，并且葉片表面不夠光滑，產(chǎn)生較大風(fēng)阻；鋁合金骨架焊接工藝要求較高，制造難度大，合格率低。另外，還有一種葉片是采用框架結(jié)構(gòu)，通過擠壓成型的鋁型材框架，一個葉片要由單矩形、雙矩形、尾緣等鋁型材組成，金屬制作，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、加工方便的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，包括外殼和腹板，所述外殼構(gòu)成葉片的外形，該外殼包括迎風(fēng)面殼體，背風(fēng)面殼體和端板，所述迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體扣合固連成為葉片筒體，在該葉片筒體的上下兩端固設(shè)端板；在該外殼內(nèi)設(shè)置腹板，該腹板的一個側(cè)面與所述迎風(fēng)面殼體內(nèi)壁固接，另一個側(cè)面與所述背風(fēng)面殼體內(nèi)壁固接，所述腹板支固在所述外殼內(nèi)壁上，以使得外殼得到支撐和定型；所述外殼由碳纖維材料制成。

優(yōu)選地，在所述外殼內(nèi)的兩個所述腹板之間設(shè)有填充物，該填充物分別與所述迎風(fēng)面殼體、背風(fēng)面殼體以及兩個腹板均接觸而固定。

優(yōu)選地，該填充物為內(nèi)部支撐塊，該內(nèi)部支撐塊可以是上下表面與相應(yīng)的迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體的表面形狀相同的形狀，該上下表面與迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體的內(nèi)表面之間設(shè)置結(jié)構(gòu)膠粘接固定，內(nèi)部支撐塊的長度則與兩個腹板之間的間距匹配，嵌設(shè)在兩個開口相對的C型截面的腹板的開口的空間中固定。

所述內(nèi)部支撐塊優(yōu)選為松木塊。

優(yōu)選地，所述外殼的迎風(fēng)面殼體，背風(fēng)面殼體和端板的碳纖維材料可以是由兩層12k雙向碳纖維布膠粘而成。

所述迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體通過粘接固連。

具體地，所述迎風(fēng)面殼體和所述背風(fēng)面殼體的前緣通過搭接結(jié)構(gòu)粘接固定。

在所述迎風(fēng)面殼體或背風(fēng)面殼體前緣的殼內(nèi)壁上設(shè)置一粘接角，該粘接角與殼體前緣的端部形成一內(nèi)高外低的臺階，相應(yīng)的另一個殼體的前緣即搭在該臺階上粘接。

所述粘接角優(yōu)選設(shè)置在所述背風(fēng)面殼體上。

所述迎風(fēng)面殼體和所述背風(fēng)面殼體的后緣通過在兩個殼體扣合部其內(nèi)側(cè)的一個三角區(qū)域內(nèi)設(shè)結(jié)構(gòu)膠而粘接固定。

所述端板可通過L型連接板與所述迎風(fēng)面殼體和所述背風(fēng)面殼體連接。

具體地，L型連接板可以是四個，其中兩個在長度方向上的形狀與迎風(fēng)面殼體兩端的端面內(nèi)側(cè)壁面吻合成為迎風(fēng)面連接板，另外兩個L型連接板在長度方向上的形狀與背風(fēng)面殼體兩端的端面內(nèi)側(cè)壁吻合成為背風(fēng)面連接板，四個L型連接板的斷面均為L形，兩個迎風(fēng)面連接板通過一個直角邊固定在迎風(fēng)面殼體的兩端，兩個背風(fēng)面連接板通過一個直角邊固定在背風(fēng)面殼體的兩端，兩個所述端板扣在所述葉片筒體的兩端，與相應(yīng)端的迎風(fēng)面連接板和背風(fēng)面連接板的另一個直角邊即端板粘接面粘接固定。

位于葉片下端的所述端板上打雨水孔，以排出葉片外殼內(nèi)由于溫差變化而生成的冷凝水。

所述雨水孔的孔徑優(yōu)選為3mm。

在所述L型連接板與所述迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體粘接時，所述L型連接板的與所述端板粘接的粘接面低于葉片端部外表面2mm，以使得端板固定之后與葉片端部外表面平齊。

所述L型連接板高度為22-30mm，寬度為22-30mm，使得粘接寬度為22-30mm，由鋪層為2層12k-雙向碳纖維布粘接制成。L型連接板的結(jié)構(gòu)尺寸如此設(shè)計，可以使得端板與葉片筒體粘接固定穩(wěn)定可靠。

所述迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體與端板的粘接寬度為45-55mm。

所述粘接角與迎風(fēng)面殼體可以是手糊粘接的碳纖維材料，與背風(fēng)面殼體通過結(jié)構(gòu)膠粘接成型，結(jié)構(gòu)膠的粘接厚度為3-6mm。前緣粘接角的鋪層方式為:3層12k雙軸向碳纖布。

所述迎風(fēng)面殼體和所述背風(fēng)面殼體的后緣粘接寬度為65-75mm。

在所述葉片筒體中平行地設(shè)置兩個所述腹板。

腹板與外殼可以通過結(jié)構(gòu)膠粘接，粘接厚度為3-6mm。

所述腹板采用C型截面腹板，該腹板與殼體的粘接面寬度為35-45mm。

兩個C型截面的所述腹板，開口相對地固定在葉片外殼內(nèi)。

所述腹板為碳纖維材料制成。

優(yōu)選地，在靠近葉片前緣的所述腹板為夾芯結(jié)構(gòu)，C形截面的碳纖維殼體，該殼體中設(shè)置夾芯。

該夾芯材料優(yōu)選為松木，密度為430-450千克/立方米。

C型截面的腹板，其中間部分的碳纖維殼體中設(shè)置所述夾芯材料。

為了使得夾芯材料松木能夠與碳纖維殼體膠粘牢固，在松木夾芯材料上設(shè)置注膠孔，該注膠孔在松木夾芯材料上以矩陣形式排列，注膠孔的孔徑優(yōu)選為2mm，相鄰注膠孔的間距為30-55mm為宜。在松木和碳纖維殼體之間以及各個注膠孔內(nèi)均有膠粘劑。由此，使得碳纖維殼體與其中的所述夾芯固為一體。

所述葉片連接一葉片連接座，所述葉片連接座通過螺栓與所述葉片固定連接。

所述葉片和葉片連接座的連接結(jié)構(gòu)具體地可以是：在葉片中設(shè)置兩個所述腹板的位置上設(shè)穿孔，穿設(shè)螺栓，通過該螺栓將葉片和葉片連接座固連。

在所述殼體外表面和螺栓上的螺帽與螺母之間設(shè)置墊片。該墊片通過結(jié)構(gòu)膠固定在葉片殼體外表面上。

本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片一改現(xiàn)有技術(shù)中骨架式或框架式葉片形式，將葉片做成殼體形式，在殼體中設(shè)置腹板支撐定型，加上葉片的殼體采用碳纖維材料制作，從而使得本葉片具有如下優(yōu)點：

1.碳纖維殼體結(jié)構(gòu)更為簡潔，受力更合理。

2.只需用松木填充預(yù)制碳纖維腹板1、腹板2和兩片殼體，更有利于工業(yè)化生產(chǎn)，簡單環(huán)保。

下面通過附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)上的葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的橫截面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為圖3中B部的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中端板的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5a為圖5的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中迎風(fēng)面殼體0米端L型連接板的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6a為圖6的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中迎風(fēng)面殼體10米端L型連接板的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7a為圖7的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中背風(fēng)面殼體0米端L型連接板的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8a為圖8的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片中背風(fēng)面殼體10米端L型連接板的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9a為圖9的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片固定在葉片支座上的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為設(shè)置在葉片內(nèi)的內(nèi)部支撐塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖2和圖3所示，為本實用新型提供的20KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的一個實施例，包括外殼和腹板，所述外殼構(gòu)成葉片的外形，外殼包括迎風(fēng)面殼體1，背風(fēng)面殼體2和端板3（見圖5和圖5a），所述迎風(fēng)面殼體1和背風(fēng)面殼體2扣合固連成為葉片筒體，在該葉片筒體的上下兩端固設(shè)端板3；在該外殼內(nèi)設(shè)置兩個腹板，靠近葉片前緣的為第一腹板4，后面一個為第二腹板5，兩個腹板的一個側(cè)面與迎風(fēng)面殼體1內(nèi)壁固接，另一個側(cè)面與背風(fēng)面殼體2內(nèi)壁固接，兩個腹板支固在所述外殼內(nèi)壁上，以使得外殼得到支撐和定型。

所述外殼由碳纖維材料制成。具體地，迎風(fēng)面殼體1，背風(fēng)面殼體2和端板3的碳纖維材料是由若干層碳纖維布粘接而成。在本實施例中，是由兩層12k雙向碳纖維布P5在模具的陽模上膠粘，再將陰?？墼陉柲Ｉ蠅汉隙?。

迎風(fēng)面殼體1和背風(fēng)面殼體2通過粘接固連。具體地，迎風(fēng)面殼體1和背風(fēng)面殼體2的前緣通過搭接結(jié)構(gòu)粘接固定。如圖2所示，在背風(fēng)面殼體2前緣的殼內(nèi)壁上設(shè)置一粘接角21，該粘接角21與背風(fēng)面殼體2前緣的端部形成一內(nèi)高外低的臺階，相應(yīng)的迎風(fēng)面殼體的前緣搭在該臺階上，通過結(jié)構(gòu)膠粘接。

粘接角21可以是在制作背風(fēng)面殼體2時，在背風(fēng)面殼體2的前緣內(nèi)側(cè)面上粘接碳纖維布塊的方式構(gòu)成。粘接角21與迎風(fēng)面殼體可以是手糊粘接的碳纖維材料，與背風(fēng)面殼體通過結(jié)構(gòu)膠粘接成型，結(jié)構(gòu)膠的粘接厚度為3-6mm。前緣的粘接角21的鋪層方式為:3層12k雙軸向碳纖布。迎風(fēng)面殼體1和背風(fēng)面殼體2的后緣通過在兩個殼體扣合部其內(nèi)側(cè)的一個三角區(qū)域內(nèi)設(shè)結(jié)構(gòu)膠J而粘接固定。迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體的后緣粘接寬度為70±5mm。

端板3可通過L型連接板與迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體連接。

如圖3至圖9a所示，L型連接板可以是四個，其中兩個在長度方向上的形狀與迎風(fēng)面殼體兩端的端面內(nèi)側(cè)壁面吻合成為迎風(fēng)面連接板（見圖6、圖6a以及圖7和圖7a），另外兩個L型連接板在長度方向上的形狀與背風(fēng)面殼體兩端的端面內(nèi)側(cè)壁吻合成為背風(fēng)面連接板（見圖8、圖8a以及圖9和圖9a)，四個L型連接板的斷面均為L形，兩個迎風(fēng)面連接板通過一個直角邊固定在迎風(fēng)面殼體的兩端，兩個背風(fēng)面連接板通過一個直角邊固定在背風(fēng)面殼體的兩端，兩個端板3扣在所述葉片筒體的兩端，與相應(yīng)端的迎風(fēng)面連接板和背風(fēng)面連接板的另一個直角邊即端板粘接面粘接固定。

位于葉片下端的端板3上打雨水孔31，雨水孔31的孔徑為3mm。

在所述L型連接板與迎風(fēng)面殼體1和背風(fēng)面殼體2粘接時，所述L型連接板的與端板3粘接的粘接面低于葉片端部外表面2mm，以使得端板固定之后與葉片端部外表面平齊。

L型連接板兩個直角邊的寬度為25mm。即L型連接板高度為25mm，寬度為25mm，使得粘接寬度為25mm，由鋪層為2層12k-雙向碳纖維布P5粘接制成。L型連接板的結(jié)構(gòu)尺寸如此設(shè)計，可以使得端板與葉片筒體粘接固定穩(wěn)定可靠。

迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體與端板的粘接寬度為50±5mm。

如圖2和圖3所示，C型腹板的所述腹板，該腹板與殼體的粘接面寬度為40mm。

如圖2所示，兩個腹板與葉片殼體通過結(jié)構(gòu)膠J粘接，粘接厚度為3-6mm。

兩個C型截面的腹板，開口相對地固定在葉片外殼內(nèi)。

所述腹板為碳纖維材料制成。在如圖2所示的實施例中，在靠近葉片前緣的第一腹板4為夾芯結(jié)構(gòu)，即包括一個C形截面的碳纖維殼體，該殼體中設(shè)置夾芯。

該夾芯材料為松木，密度為430-450K千克/立方米。

如圖2所示，第一腹板4，其中間部分的碳纖維殼體中設(shè)置所述夾芯材料。

為了使得夾芯材料松木能夠與碳纖維殼體膠粘牢固，在松木夾芯材料上設(shè)置注膠孔，該注膠孔在松木夾芯材料上以矩陣形式排列，例如沿葉片的長度方向上，相鄰注膠孔的間距為50mm，在于長度方向垂直的方向上，相鄰注膠孔的間距為25-45mm，注膠孔的孔徑優(yōu)選為2mm。注膠孔使得C形截面的碳纖維殼體中注膠使得所述夾芯與殼體固為一體。

如圖10和圖11所示，在葉片中設(shè)置內(nèi)部支撐塊6。內(nèi)部支撐塊6的上下表面與相應(yīng)的迎風(fēng)面殼體1和背風(fēng)面殼體2的表面形狀相同的形狀，該上下表面與迎風(fēng)面殼體和背風(fēng)面殼體的內(nèi)表面之間設(shè)置結(jié)構(gòu)膠粘接固定，內(nèi)部支撐塊6的寬度則與兩個腹板之間的間距匹配，嵌設(shè)在兩個開口相對的C型截面的腹板的開口的空間中固定。

所述葉片連接一葉片連接座7，通過葉片連接座7將葉片連接在風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的支撐桿上。葉片連接座7通過螺栓8與葉片固定連接。

所述葉片和葉片連接座的連接結(jié)構(gòu)如圖10所示。在葉片中設(shè)置兩個腹板的位置上設(shè)穿孔，穿設(shè)螺栓8，通過螺栓8將葉片和葉片連接座固連。在所述殼體外表面和螺栓上的螺帽與螺母之間設(shè)置墊片9，墊片9通過結(jié)構(gòu)膠J固定在葉片殼體外表面上。