桁架叶片.pdf

本发明公开了一种桁架叶片，改变传统垂直轴叶片依靠自身的结构强度支撑外力作用的结构，而是和风力机的支撑塔架一起支撑外力作用，极大的提高了叶片的抗外力作用的能力；它由桁架结构、连接结构、填充材料、表面结构四部分组成，连接结构用于叶片和塔架的连接和相对转动，桁架结构承受外力作用，表面结构和桁架结构或填充材料一起形成叶片的流线型外型，四部分组合形成桁架叶片，同时也可以以同样方法制造成X型支撑塔架。

权利要求书
1.  桁架叶片由桁架结构、连接结构、填充材料、表面结构四部分组成垂直轴风力机叶片，改变现有垂直轴风力发电机叶片依靠自身的结构强度支撑外力作用的结构，其特征是由表面结构和填充材料组成的一支或多支叶片包覆桁架结构上下弦杆形成桁架叶片，通过连接结构固定或活动连接风力机支撑塔架并与支撑塔架一起支撑外力作用。

2.  根据权利要求1所述的桁架叶片，其特征是桁架根据制作叶片的不同要求制造成叶片内桁架和叶片外多叶片桁架，多叶片桁架由填充材料和表面结构制造的叶片包覆不同的弦杆。

3.  根据权利要求1所述的桁架叶片，其特征是连接结构用于叶片和支撑塔架的连接，包括固定和活动连接结构两种。

4.  根据权利要求1所述的桁架叶片，其特征是多叶片桁架的叶片包覆方法为单弦杆包覆和多弦杆包覆。

5.  根据权利要求1所述的桁架叶片，其特征是叶片通过桁架和表面结构的合理设计包括有填充材料和无填充材料两种。

6.  根据权利要求1所述的桁架叶片，其特征是调整桁架结构的制造材料强度和结构，桁架叶片同样是X型风力机的支撑塔架。

说明书桁架叶片
技术领域
桁架叶片属于风力发电机制造领域。
背景技术
从12世纪到19世纪，水力和风力是当时唯一的机械能源，尽管这些初级动力机械功率很有限，但在能源供应落后的时代却代表着动力利用的显著作用，为欧洲的第一次繁荣发挥了决定作用，19世纪美国风机的诞生标志着风能利用的一个新时代的开始，20世纪80年代初期丹麦风机的并网发电标志着风力利用进入了一个全盛时期，受国际风电开发趋势的推动，中国风机制造进入了大型风机的设备制造行列，特别是垂直轴风力发电设备，国内以风发、国能为代表的垂直轴风力发电机制造商在垂直轴风机制造上取得了不小的进步，但众所周知垂直轴风力发电机的功率系数要低于水平轴风力发电机，要提高发电机单机功率的唯一解决方法是增大风力机风轮的截风面积，同时要克服由此带来的振动和超速失控形成的安全因素，传统的H型垂直风力发电机已无法与水平轴风力发电机相竞争，因此公开的X型风力机的风轮提供了一种解决方法。
已有的垂直轴风力发电机的性质决定现有发电机的叶片均为依靠自身的结构强度支撑外力作用的结构，决定了其横向结构强度比较弱，在超速时容易产生安全事故，同时其结构决定大型机型的生产难度极大，X风力机解决了以上技术问题，但是其垂直叶片长度在增加到几十米时容易在风力的多重作用下产生扭曲。
发明内容
为解决以上技术难题，本发明的产品技术方案是公开了一种在频繁受风力作用下耐受力强、重量轻、成本低的桁架叶片，是X风力机或类似风力机的重要构件。
桁架叶片改变传统垂直轴叶片依靠自身的结构强度支撑外力作用的结构，而是和风力机的支撑塔架一起支撑外力作用，极大的提高了叶片的抗外力作用的能力；它由连接结构、桁架结构、填充材料、表面结构四部分组成，其特征是由表面结构和填充材料组成的一支或多支叶片包覆桁架结构上下弦杆形成桁架叶片，通过连接结构固定或活动连接风力机支撑塔架并与支撑塔架一起支撑外力作用。
桁架叶片的结构根据机型的不同制造成单叶片、双叶片、多叶片，单叶片使用叶片内、外桁架结构，叶片内桁架结构整个桁架梁包覆在叶片内部；双叶片和多叶片使用叶片外多叶片桁架，由填充材料和表面结构包覆桁架结构中单弦杆或多弦杆形成桁架双叶片或桁架多叶片；腹杆制作成叶片流线型。
通过桁架和表面结构的合理设计可以包含和不包含填充材料。
通过改变桁架结构和提高材料的强度，以桁架叶片的制作方法可同样制造支撑塔架。
连接结构用于叶片和塔架的连接，包括固定连接和活动连接两种。活动连接以利于调整叶片的迎风角度，获得最大的风能利用率，以及有利于自启动和调整转速。
附图说明
图1、桁架叶片结构简图
图2、双叶片桁架叶片截面图
图3、单叶片桁架叶片截面图
图4、多叶片桁架叶片截面图
图中：1、连接结构 2、小叶片 3、大叶片 4、上弦杆 5下弦杆 6、表面结构 7、填充材料 8、腹杆
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
图1所示桁架叶片结构简图，是桁架叶片中典型的双叶片结构，图中叶片两端连接结构1用于小叶片2、大叶片3和支撑塔架的连接，连接结构的形状多种多样，主要分固定和活动两种，活动连接有利于调节叶片的角度以及气动刹车，提高风能利用率，自启动和调整转速；叶片根据需要包覆不同的上弦杆、下弦杆，以及制成不同的大小；腹杆8制造为横向流线型叶片外型。
图2所示双叶片桁架叶片截面图，图中双叶片桁架结构叶片截面图是桁架叶片的典型，小叶片包覆上弦杆4，大叶片包覆下弦杆5。
图3所示单叶片桁架叶片截面图，图中叶片内桁架结构的上弦杆4、下弦杆5、腹杆均在由表面结构6和填充材料7构成的叶片内部
表面结构6包覆在填入填充材料7的叶片外表面，起到隔绝环境腐蚀和保持叶片光滑流畅的作用；根据型号的不同，以及对叶片表面结构和桁架结构的合理设计，填充材料可以部分或全部不用。
图4所示多叶片桁架叶片截面图，图中叶片各自单独包覆不同的上下弦杆。
桁架叶片结构简单，与支撑塔架连接后结构强度很高，在超速等极端情况下有很大的安全性，同时制造成本较现有垂直轴风力发电机叶片有所降低，风能利用率有适当提高，使风力机整机成为风能利用结构；可以制造超大型风力机；有效解决大型X风力机垂直叶片扭曲的难题。
本创新虽然属于简单的结构创新，但花费了设计者大量的人力物力。图示说明不用于限制本发明的范围，因为其实施方式有多种，技术人员可以对本创新作各种改动，这些等价形式等同于本申请所附权利要求的所述范围。