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TWI693342B - 葉片保護構件及應用其之風機葉片與風機 - Google Patents

葉片保護構件及應用其之風機葉片與風機 Download PDF

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TWI693342B
TWI693342B TW108117763A TW108117763A TWI693342B TW I693342 B TWI693342 B TW I693342B TW 108117763 A TW108117763 A TW 108117763A TW 108117763 A TW108117763 A TW 108117763A TW I693342 B TWI693342 B TW I693342B
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Abstract

一種葉片保護構件，其包含：一黏膠層、一不透光撓性層及一多孔隙抑渦層，不透光撓性層披覆於黏膠層，多孔隙抑渦層披覆於不透光撓性層，多孔隙抑渦層的表面與外部接觸，多孔隙抑渦層具有多孔隙結構以允許氣流通過並吸收氣流。藉由本發明的葉片保護構件，可提高風機葉片的後緣整體結構之強度、吸收與消除表面之渦流並降低尾流強度、以及降低運轉時之氣動力噪音。本發明還提供具有葉片保護構件的風機葉片以及風機。

Description

葉片保護構件及應用其之風機葉片與風機
本發明係關於一種葉片保護構件及應用其之風機葉片與風機，更特別的是關於一種可降低葉片表面應力疲勞破壞現象的葉片保護構件及應用其之風機葉片與風機。
為逐步取代核能發電，離岸風力發電機為綠能的重要一環。然而，如圖1A所示，風機葉片D的上下兩面壓力差會造成風機葉片D額外的負荷，在較薄的風機葉片後緣D1容易產生裂紋並進而擴大、破壞葉片結構，除此之外，風機葉片後緣D1還有渦流造成尾流效應與氣動力噪音的問題。
另一方面，如圖1B所示，風機葉片D長時間經由沙塵、鹽粒、生物撞擊、雨滴及紫外線傷害，葉片會大幅老化並產生疲勞裂紋，降低風機之可靠性、運轉時間，並使維修費用上升。
為保護風機葉片，有些廠商在葉片上加設保護裝置，然而這些裝置通常為固體硬件，必須經由開模製造且無法廣泛應用於各類型風機葉片，並且保護效果有限，無法針對每一種傷害做到徹底的保護。
因此，為解決習知風機葉片的種種問題，本發明提出一種葉片保護構件。
為達上述目的及其他目的，本發明提出一種葉片保護構件，用於包覆一風機葉片之後緣，其包含：一黏膠層，黏附於該風機葉片之後緣；一不透光撓性層，披覆於該黏膠層；以及一多孔隙抑渦層，披覆於該不透光撓性層，該多孔隙抑渦層的表面與外部接觸，該多孔隙抑渦層具有多孔隙結構以允許氣流通過並吸收氣流。
於本發明之一實施例中，該多孔隙抑渦層的表面為絨面。
於本發明之一實施例中，該多孔隙抑渦層的表面為鬚狀表面。
於本發明之一實施例中，該多孔隙抑渦層的表面為不織布。
於本發明之一實施例中，該不透光撓性層為耐候不透光彈性材質。
於本發明之一實施例中，該黏膠層為耐候彈性膠體。
本發明還提供一種風機葉片，其包含：一本體；以及前述之葉片保護構件，包覆於該本體之後緣的兩側。
本發明還提供一種風機，其包含：一旋轉軸；以及複數個前述之風機葉片，該等風機葉片的根部連接該旋轉軸。
藉此，本發明的不透光撓性層與黏膠層可提高風機葉片的後緣之整體結構抵抗尾流與氣動力反覆作用之強度。多孔隙抑渦層的多孔結構可吸收與消除風機葉片表面之渦流並降低尾流強度，且可透過前述吸收氣流與多孔隙抑渦層的表面與氣流摩擦的機制以降低風機運轉時之氣動力噪音，以降低風機對周邊環境的影響。因此，風機葉片的抗負荷之強度被有效提升，風機表面氣流脫離時的壓力負荷、風機葉片上下兩面的壓力差所造成之負荷亦被減輕，可避免風機葉片的後緣產生起使裂紋而損壞整體結構。亦即，風機葉片可藉由葉片保護構件而有效且廣泛地對抗各種外界環境傷害，並降低噪音污染。
本發明之葉片保護構件可適用於各種不同款式的風機、風機葉片，且葉片保護構件的安裝與更換均容易，可以直接裝設於新風機，亦可以裝設於舊風機以減緩風機葉片的老化，具有廣泛的適用性且效果顯著。
為充分瞭解本發明，茲藉由下述具體之實施例，並配合所附之圖式，對本發明做一詳細說明。本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的目的、特徵及功效。須注意的是，本發明可透過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的申請專利範圍。說明如後：
如圖2所示，本發明實施例之具有葉片保護構件100的風機300，其包含： 一旋轉軸5及複數個風機葉片200，風機葉片200的根部連接旋轉軸5。
如圖2及圖3所示，其中圖3為圖2沿A-A剖面線的剖面圖。每個風機葉片200包含一本體4以及葉片保護構件100，包覆於風機葉片200的本體4之後緣41的兩側。
圖4為圖3沿B-B剖面線的剖面圖。如圖4所示，葉片保護構件100包含：一黏膠層1、一不透光撓性層2及一多孔隙抑渦層3。
黏膠層1黏附於風機葉片200之後緣41並位於後緣41與不透光撓性層2之間。
不透光撓性層2披覆於黏膠層1。由於黏膠層1具有黏性，因此不透光撓性層2可藉由黏膠層1而附著於後緣41的兩側。不透光撓性層2例如是彈性線材、彈性複合纖維材質、彈性塗料或彈性塊狀體，並可阻止殺傷力較強的光線波長（例如紫外線）穿透。
多孔隙抑渦層3為葉片保護構件100的最外層，披覆於不透光撓性層2之上。多孔隙抑渦層3的表面31與外部接觸，並具有多孔隙結構32以允許氣流通過（如圖4箭頭所示）並吸收氣流，達成抑制尾端渦流的效果。
本發明的不透光撓性層2與黏膠層1可提高風機葉片200的後緣41之整體結構抵抗尾流與氣動力反覆作用之強度。多孔隙抑渦層3的多孔結構32可吸收與消除風機葉片200表面之渦流並降低尾流強度，且可透過前述吸收氣流與多孔隙抑渦層3的表面31與氣流摩擦的機制以降低風機300運轉時之氣動力噪音，以降低風機300對周邊環境的影響。
藉此，風機葉片200的抗負荷之強度被有效提升，風機300表面氣流脫離時的壓力負荷、風機葉片200上下兩面的壓力差所造成之負荷亦被減輕，可避免風機葉片200的後緣41產生起使裂紋而損壞整體結構。亦即，風機葉片200可藉由葉片保護構件100而有效且廣泛地對抗各種外界環境傷害，並降低噪音污染。
本發明之葉片保護構件100可適用於各種不同款式的風機、風機葉片，且葉片保護構件100的安裝與更換均容易，可以直接裝設於新風機，亦可以裝設於舊風機以減緩風機葉片的老化，具有廣泛的適用性且效果顯著。
進一步地，在一個實施例中，多孔隙抑渦層3的表面31為絨面。
進一步地，在一個實施例中，多孔隙抑渦層3的表面31為鬚狀表面。
進一步地，在一個實施例中，多孔隙抑渦層3的表面31為不織布。
換句話說，多孔隙抑渦層3可為可撓性的軟性多孔材質，並且邊緣形狀可為任意外形，如鋸齒狀、波浪狀、直線或弧線，端看適用的風機葉片200之需要。
進一步地，在一個實施例中，不透光撓性層2為耐候不透光彈性材質。亦即，具有較佳的抗高低溫、抗光照及抗潮濕等特性。例如抗候橡膠、熱塑性彈性體 (Thermoplastic Elastomer，TPE)、與一些汽車塗料。
進一步地，在一個實施例中，黏膠層1為耐候彈性膠體。例如：水性壓克力彈性防水膠、抗拉之複合碳纖維材質、矽質彈性膠體、聚氨酯丙烯酸樹酯等。藉此，使葉片保護構件更能適應較惡劣的環境且不易老化。
本發明在上文中已以實施例揭露，然熟習本項技術者應理解的是，該實施例僅用於描繪本發明，而不應解讀為限制本發明之範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效之變化與置換，均應設為涵蓋於本發明之範疇內。因此，本發明之保護範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
100:葉片保護構件 200:風機葉片 300:風機 1:黏膠層 2:不透光撓性層 3:多孔隙抑渦層 31:表面 32:多孔隙結構 4:本體 41:後緣 5:旋轉軸 A-A:剖面線 B-B:剖面線 D:風機葉片 D1:後緣
圖1A及圖1B為先前技術之風機葉片之剖面示意圖。 圖2係為根據本發明實施例之具有葉片保護構件的風機之立體示意圖。 圖3係為根據本發明實施例之具有葉片保護構件的風機葉片之剖面示意圖。 圖4係為根據本發明實施例之風機葉片之剖面示意圖。
100:葉片保護構件
1:黏膠層
2:不透光撓性層
3:多孔隙抑渦層
31:表面
32:多孔隙結構
41:後緣

Claims (8)

  1. 一種葉片保護構件，用於包覆一風機葉片之後緣，其包含： 一黏膠層，黏附於該風機葉片之後緣； 一不透光撓性層，披覆於該黏膠層；以及 一多孔隙抑渦層，披覆於該不透光撓性層，該多孔隙抑渦層的表面與外部接觸，該多孔隙抑渦層具有多孔隙結構以允許氣流通過並吸收氣流。
  2. 如請求項1所述之葉片保護構件，其中該多孔隙抑渦層的表面為絨面。
  3. 如請求項1所述之葉片保護構件，其中該多孔隙抑渦層的表面為鬚狀表面。
  4. 如請求項1所述之葉片保護構件，其中該多孔隙抑渦層的表面為不織布。
  5. 如請求項1所述之葉片保護構件，其中該不透光撓性層為耐候不透光彈性材質。
  6. 如請求項1所述之葉片保護構件，其中該黏膠層為耐候彈性膠體。
  7. 一種風機葉片，其包含： 一本體；以及 如請求項1至6任一項所述之葉片保護構件，包覆於該本體之後緣的兩側。
  8. 一種風機，其包含： 一旋轉軸；以及 複數個如請求項7所述之風機葉片，該等風機葉片的根部連接該旋轉軸。
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