风机叶片、风力发电机和风机叶片生产方法与流程

1.本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种风机叶片、风力发电机和风机叶片生产方法。


背景技术：

2.风力发电机的风机叶片是风力发电机最重要的组成部分之一，是风力发电机获取风能的关键部件。在运行过程中，尤其是寒冷天气，风机叶片的温度变化直接影响叶片表面是否积冰，一旦风机叶片积冰，风力发电机输出功率将大幅降低，一旦风机叶片覆冰超过阈值，风力发电机则必须停机，导致电网负荷突降，出现不稳定的情况。同时叶片温升和热传导在风机叶片各种方式的除冰、防冰操作中，是影响系统加热组除冰速度的关键因素。目前，风机叶片内墙壁为光滑表面，其内腔壁与热空气接触表面积低，热交换速率低，同时使用的材料导热效率低，不利于风机叶片的温升。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提出一种风机叶片、风力发电机和风机叶片生产方法，旨在解决现有技术中风机叶片易积冰的技术问题。
4.为了实现上述目的，本发明提供一种风机叶片，所述风机叶片包括：叶片壳，设置有带有开口的内腔，两个所述叶片壳相对所述开口呈镜面闭合，且两个所述叶片壳围成用于容纳发热元件的安装腔；导热组件，自所述叶片壳的内腔壁向所述安装腔的方向凸出并形成导热面，且所述导热组件相对于所述开口凹陷所述内腔内；导热层，覆盖于所述内腔壁和所述导热面外。
5.在本发明实施例中，所述导热组件还包括多个沿第一方向间隔设置的第一格栅条和多个沿第二方向间隔设置的第二格栅条，所述第一格栅条和所述第二格栅条相互交错延伸并围成格栅槽，所述第一格栅条的外表面和所述第二格栅条的外表面形成所述导热面。
6.在本发明实施例中，所述第一方向为所述叶片壳的宽度方向，所述第二方向为所述叶片壳的长度方向，所述第一格栅条沿所述第二方向贯穿所述叶片壳，所述第二格栅条沿所述第一方向贯穿所述叶片壳。
7.在本发明实施例中，所述第一格栅条和所述第二格栅条均为柔性制件。
8.在本发明实施例中，所述第一格栅条和所述第二格栅条均为硅胶格栅。
9.在本发明实施例中，所述第一格栅条和所述第二格栅条均为绝缘制件且呈薄片状。
10.在本发明实施例中，所述叶片壳开设有排水口和防雷孔，所述排水口、所述防雷孔均和所述导热组件间隔设置。
11.在本发明实施例中，所述导热层的厚度大于0.2mm。
12.本发明还提出一种风力发电机，所述风力发电机包括如上所示的风机叶片。
13.本发明还提出一种风机叶片生产方法，所述风机叶片生产方法包括：
14.获取壳体模具和导热模具；
15.根据所述导热组件的形状在所述壳体模具和所述导热模具上分别做沉槽处理，使所述壳体模具能浇筑形成带有沉槽的叶片壳，所述导热模具上形成注入槽；
16.将所述沉槽和所述注入槽对准并紧贴；
17.通过所述注入槽向所述沉槽注入导热硅胶，使导热硅胶固化形成导热组件后拆除导热模具，以得到初始叶片；
18.对所述初始叶片进行导热层喷涂，将喷涂完成的两个初始叶片沿所述开口镜面对称对齐后进行合模操作。
19.通过上述技术方案，本发明实施例所提供的风机叶片具有如下的有益效果：
20.在寒冷天气采用风机叶片发电且风机叶片外表覆冰时，发热元件可进行发热，使安装腔温升，导热层可将安装腔的热量快速传递至内腔壁和导热面，导热组件自叶片壳的内腔壁向安装腔的方向凸出形成的导热面，能有效增加风机叶片内壁和安装腔之间的接触面积，从而加速叶片壳对热量的吸收，能将风机叶片外的积冰快速融化，避免了风机叶片易积冰的情况。本发明中的风机叶片通过导热组件增加传热面积，导热层加快传热速度，能保证风机叶片外的积冰快速融化，能避免因积冰过多导致不能正常发电的情况。
21.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
22.附图是用来提供对本发明的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
23.图1是根据本发明一实施例中风机叶片的结构示意图；
24.图2是根据本发明另一实施例中风机叶片的结构示意图；
25.图3是根据本发明一实施例中风机叶片生产方法的流程示意图。
26.附图标记说明
27.标号
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名称
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标号
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名称
28.100
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风机叶片
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15
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收缩部
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叶片壳
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导热组件
[0030]
11
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开口
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21
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导热面
[0031]
12
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内腔
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22
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第一格栅条
[0032]
13
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平直部
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23
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第二格栅条
[0033]
14
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凸出部
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24
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格栅槽
具体实施方式
[0034]
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0035]
下面参考附图描述根据本发明的风机叶片。
[0036]
如图1和图2所示，在本发明的实施例中，风机叶片100包括叶片壳1、导热组件2和导热层，叶片壳1设置有带有开口11的内腔12，两个叶片壳1相对开口11呈镜面闭合，且两个叶片壳1围成用于容纳发热元件的安装腔；导热组件2自叶片壳1的内腔壁向安装腔的方向
凸出并形成导热面21，且导热组件2相对于开口11凹陷内腔12内；导热层覆盖于内腔壁和导热面21外。
[0037]
可以理解地，本实施例中的风机叶片100主要应用于风力发电机中，发热元件可采用现有技术中的电热丝。
[0038]
在寒冷天气采用本实施例中的风机叶片100发电且风机叶片100外表覆冰时，发热元件可进行发热，使安装腔温升，导热层可将安装腔的热量快速传递至内腔壁和导热面21，导热组件2自叶片壳1的内腔壁向安装腔的方向凸出形成的导热面21，能有效增加风机叶片100内壁和安装腔之间的接触面积，从而加速叶片壳1对热量的吸收，能将风机叶片100外的积冰快速融化，避免了风机叶片100易积冰的情况。本实施例中的风机叶片100通过导热组件2增加传热面积，导热层加快传热速度，能保证风机叶片100外的积冰快速融化，能避免因积冰过多导致不能正常发电的情况。
[0039]
在一实施例中，导热层可采用黑色导热纳米复合陶瓷层。叶片壳1可包括沿长度方向依次连接的平直部13、凸出部14和收缩部15，平直部13呈空心半圆柱形，能方便叶片壳1和其他部件连接，凸出部14自平直部13向远离开口11的方向凸出，收缩部15自凸出部14向开口11的方向平缓收缩。本实施例中平直部13的长度小于凸出部14分长度，凸出部14的长度小于收缩部15的长度，从而提高风机叶片100的气动性能。
[0040]
具体地，导热组件2还包括多个沿第一方向间隔设置的第一格栅条22和多个沿第二方向间隔设置的第二格栅条23，第一格栅条22和第二格栅条23相互交错延伸并围成格栅槽24，第一格栅条22的外表面和第二格栅条23的外表面形成导热面21。本实施例中通过两个不同方向延伸的第一格栅条22和第二格栅条23交错配合的方式，风机叶片100的导热面21积，能在保证结构紧凑性的同时，进一步增大导热面21，且格栅槽24可方便其他部件的安装和设置。在一实施例中，格栅槽24的长宽尺寸为150mm
×
150mm，高100mm且厚度为20mm的槽。
[0041]
如图1所示，第一方向为叶片壳1的宽度方向，第二方向为叶片壳1的长度方向，第一格栅条22沿第二方向贯穿叶片壳1，第二格栅条23沿第一方向贯穿叶片壳1。本实施例中的叶片壳1上均布有导热组件2，在其他实施例中，仅叶片壳1的中间位置设置有第一格栅条22和第二格栅条23。
[0042]
在一实施例中，第一格栅条22和第二格栅条23均为柔性制件，具体地，第一格栅条22和第二格栅条23均为硅胶格栅。本实施例中采用硅胶格栅，能避免导热组件2和其他部件干扰的情况，从而提高风机叶片100的装配便利性。
[0043]
在另一实施例中，第一格栅条22和第二格栅条23均为绝缘制件且呈薄片状。并且本实施例中的导热层为绝缘层，可维持风机叶片100的绝缘性能，避免第一格栅条22、第二格栅条23和导热层导电形成的短路情况。
[0044]
在本发明实施例中，叶片壳1开设有排水口和防雷孔，排水口、防雷孔均和导热组件2间隔设置。排水口和防雷孔可设置于收缩部15上远离凸出部14的的一端，也可根据实际使用需求设置于叶片壳1的其他位置。在本发明实施例中，导热层的厚度大于0.2mm，能保证叶片壳1的导热性能，导热层可包多个依次层叠设置的多个子导热层。
[0045]
本发明还提出一种风力发电机，风力发电机包括如上所述的风机叶片100，该风机叶片100的具体结构参照上述实施例。由于风力发电机采用了上述所有实施例的全部技术
方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0046]
如图3所示，本发明还提出一种应用于风机叶片100的风机叶片生产方法，风机叶片生产方法包括：
[0047]
步骤s1，获取壳体模具和导热模具；
[0048]
步骤s2，根据导热组件2的形状在壳体模具和导热模具上分别做沉槽处理，使壳体模具能浇筑形成带有沉槽的叶片壳1，导热模具上形成注入槽；
[0049]
步骤s3，将沉槽和注入槽对准并紧贴；
[0050]
步骤s4，通过注入槽向沉槽注入导热硅胶，使导热硅胶固化形成导热组件2后拆除导热模具，以得到初始叶片；
[0051]
步骤s5，对初始叶片进行导热层喷涂，将喷涂完成的两个初始叶片沿开口11镜面对称对齐后进行合模操作。
[0052]
在导热组件2包括第一格栅和第二格栅的情况下，合模操作在两个叶片壳1上格栅对齐的情况下进行。壳体模具和导热模具均可根据叶片壳1和散热组件的形状设置。具体沉槽和注入槽对准紧贴后形成的尺寸和散热组件的尺寸相同。
[0053]
本实施例中通过壳体模具在叶片壳1上形成沉槽，能方便注入槽和叶片壳1的对准和匹配，并且在导热硅胶注入后，能保证导热组件2插入叶片壳1要一定深度，从而保证叶片壳1和导热组件2的连接强度，同时导热组件2增加了导热面21积，配合能提高导热速度的导热层，能提高叶片壳1向外传导热量的效率。
[0054]
在一实施例中，沉槽的长宽尺寸为150mm
×
150mm，槽间隙为20mm，高5mm，注入槽的的长宽尺寸为150mm
×
150mm，槽间隙为20mm，高100mm，格栅槽24的长宽尺寸为150mm
×
150mm，高105mm，第一格栅和第二格栅的厚度为20mm。
[0055]
在一实施例中，对初始叶片进行导热层喷涂包括：
[0056]
采用黑色导热纳米复合陶瓷涂料对初始叶片进行首次喷涂并进行初步干燥，以获得子导热层；
[0057]
在子导热层初步干燥完成后，对子导热层的外表面进行第二次黑色导热纳米复合陶瓷涂料喷涂，并进行干燥形成导热层。本实施例中，具体采用黑色导热纳米复合陶瓷涂料进行两侧喷涂和干燥，从而保证导热层对叶片壳1和导热面21的附着力。
[0058]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0059]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0060]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0061]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种风机叶片，其特征在于，所述风机叶片(100)包括：叶片壳(1)，设置有带有开口(11)的内腔(12)，两个所述叶片壳(1)相对所述开口(11)呈镜面闭合，且两个所述叶片壳(1)围成用于容纳发热元件的安装腔；导热组件(2)，自所述叶片壳(1)的内腔壁向所述安装腔的方向凸出并形成导热面(21)，且所述导热组件(2)相对于所述开口(11)凹陷所述内腔(12)内；导热层，覆盖于所述内腔壁和所述导热面(21)外。2.根据权利要求1所述的风机叶片，其特征在于，所述导热组件(2)还包括多个沿第一方向间隔设置的第一格栅条(22)和多个沿第二方向间隔设置的第二格栅条(23)，所述第一格栅条(22)和所述第二格栅条(23)相互交错延伸并围成格栅槽(24)，所述第一格栅条(22)的外表面和所述第二格栅条(23)的外表面形成所述导热面(21)。3.根据权利要求2所述的风机叶片，其特征在于，所述第一方向为所述叶片壳(1)的宽度方向，所述第二方向为所述叶片壳(1)的长度方向，所述第一格栅条(22)沿所述第二方向贯穿所述叶片壳(1)，所述第二格栅条(23)沿所述第一方向贯穿所述叶片壳(1)。4.根据权利要求2所述的风机叶片，其特征在于，所述第一格栅条(22)和所述第二格栅条(23)均为柔性制件。5.根据权利要求4所述的风机叶片，其特征在于，所述第一格栅条(22)和所述第二格栅条(23)均为硅胶格栅。6.根据权利要求2所述的风机叶片，其特征在于，所述第一格栅条(22)和所述第二格栅条(23)均为绝缘制件且呈薄片状。7.根据权利要求1至6中任意一项所述的风机叶片，其特征在于，所述叶片壳(1)开设有排水口和防雷孔，所述排水口、所述防雷孔均和所述导热组件(2)间隔设置。8.根据权利要求1至6中任意一项所述的风机叶片，其特征在于，所述导热层的厚度大于0.2mm。9.一种风力发电机，其特征在于，所述风力发电机包括权利要求1至8中任意一项所述的风机叶片(100)。10.一种应用于权利要求1至8中任意一项所述风机叶片的风机叶片生产方法，其特征在于，所述风机叶片生产方法包括：获取壳体模具和导热模具；根据所述导热组件(2)的形状在所述壳体模具和所述导热模具上分别做沉槽处理，使所述壳体模具能浇筑形成带有沉槽的叶片壳(1)，所述导热模具上形成注入槽；将所述沉槽和所述注入槽对准并紧贴；通过所述注入槽向所述沉槽注入导热硅胶，使导热硅胶固化形成导热组件(2)后拆除导热模具，以得到初始叶片；对所述初始叶片进行导热层喷涂，将喷涂完成的两个初始叶片沿所述开口(11)镜面对称对齐后进行合模操作。

技术总结
本发明提供一种风机叶片、风力发电机和风机叶片生产方法，所述风机叶片包括：叶片壳，设置有带有开口的内腔，两个所述叶片壳相对所述开口呈镜面闭合，且两个所述叶片壳围成用于容纳发热元件的安装腔；导热组件，自所述叶片壳的内腔壁向所述安装腔的方向凸出并形成导热面，且所述导热组件相对于所述开口凹陷所述内腔内；导热层，覆盖于所述内腔壁和所述导热面外。本发明中的风机叶片通过导热组件增加传热面积，导热层加快传热速度，能保证风机叶片外的积冰快速融化，能避免因积冰过多导致不能正常发电的情况。常发电的情况。常发电的情况。


技术研发人员：曹启明 罗晶 皮新宇 欧阳亿 张华玉 唐照华
受保护的技术使用者：湖南防灾科技有限公司
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/5/12