本發(fā)明涉及一種降噪裝置，具體是一種風(fēng)機(jī)葉片用降噪裝置。

背景技術(shù)：

隨著風(fēng)電裝機(jī)容量的不斷增加，風(fēng)電機(jī)組的噪聲問題日益嚴(yán)重。風(fēng)電機(jī)組的噪聲污染會(huì)干擾附近居民的工作和生活，并制約葉片設(shè)計(jì)的效率和產(chǎn)量，因此風(fēng)電機(jī)組的噪聲控制非常必要。降噪裝置在控制噪聲的同時(shí)需要最小化對(duì)對(duì)風(fēng)電機(jī)組發(fā)電效率的影響。

風(fēng)電葉片的噪聲源主要為風(fēng)輪葉片旋轉(zhuǎn)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲和空氣動(dòng)力噪聲?？諝鈩?dòng)力噪聲可以來自葉片的不同位置，包括葉片后緣、葉片表面、葉尖等不同位置，產(chǎn)生原因都是空氣的非穩(wěn)定流動(dòng)，包括氣流的擾動(dòng)、氣流間或氣流與物體相互作用而產(chǎn)生的噪聲。目前降低葉片噪聲的方法主要從葉片的外形、翼型、結(jié)構(gòu)及材料等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，開發(fā)可行的措施，來達(dá)到降低噪音的目的?，F(xiàn)有的典型降噪技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，例如在風(fēng)機(jī)葉片尾緣添加鋸齒降噪附件，僅能在風(fēng)沿特定方向上流動(dòng)時(shí)降低噪音，在風(fēng)向改變時(shí)，降噪效果則可能降低，下面列舉現(xiàn)有的典型降噪技術(shù)。

一、葉片外形：CN 101387262 A公開的風(fēng)力渦輪轉(zhuǎn)子葉片和風(fēng)力蝸輪轉(zhuǎn)子，通過改變?nèi)~片尖端平面形狀，即在葉片尖部安裝“小翼”（winglets）來實(shí)現(xiàn)降噪。葉尖“小翼”可以抑制擾流和渦流的產(chǎn)生，增加氣動(dòng)阻尼，減少震蕩，從而降低噪音，但是這種降噪措施對(duì)于后緣渦流產(chǎn)生的噪聲效果有限。

二、葉片翼型、結(jié)構(gòu)：CN 102003333 B提出了一種具有降噪功能的風(fēng)力機(jī)葉片，這種葉片尖端安裝有鋸齒或者毛刷，并且對(duì)葉尖的幾何形狀進(jìn)行限制和優(yōu)化，可有效降低葉尖處脫落渦的強(qiáng)度，進(jìn)而抑制由脫落渦引起的氣動(dòng)噪音。

三、材料：CN 102536639 A公開的用于風(fēng)力渦輪機(jī)中的轉(zhuǎn)子葉片的降噪裝置，可以吸收來自葉片應(yīng)變的降噪裝置粘合劑，該粘合劑的剪切模量低，可包括環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸酯、丙烯酸泡沫等，可防止葉片的應(yīng)變通過粘合劑層傳遞到降噪裝置。

四、渦流發(fā)生器：CN 101223356A公開了一種俯仰控制式風(fēng)輪機(jī)葉片、風(fēng)輪機(jī)及其應(yīng)用，其以一種湍流生成裝置作為葉片氣動(dòng)噪音減小裝置，該裝置放置在風(fēng)力葉片的背風(fēng)表面?zhèn)龋⑽挥诔蛉~片尖端的外段。這種湍流發(fā)生裝置可以減小渦流脈動(dòng)噪聲和尾緣渦流脫離噪聲。

五、鋸齒尾緣、硬毛：CN 102562436 B公開的用于風(fēng)力機(jī)中的轉(zhuǎn)子葉片的降噪器，是一種改良的鋸齒尾緣降噪裝置，該降噪裝置為包含多個(gè)剛毛或者毛簇的鋸齒形尾緣，其中硬毛或者毛簇從鋸齒尾緣的圍緣表面伸出。 葉片鋸齒尾緣結(jié)構(gòu)可以改變尾渦脫落的位置，從而降低葉片后緣渦流脫落引起的噪聲。但該降噪裝置僅對(duì)改善尾緣噪音有效，對(duì)葉片表面的噪音效果較差。

六、柔韌性刷毛：CN1936320A公開了一種具有降低噪音的葉片式轉(zhuǎn)子的風(fēng)輪機(jī)，其包括柔韌性刷毛降噪組件，該組件在葉片的后緣上排成一排并凸伸出后緣，從而在空氣流動(dòng)方向上平衡葉片兩側(cè)的壓力波動(dòng)，降低噪音。

上述現(xiàn)有的典型降噪技術(shù)具有各種缺點(diǎn)，而共同的缺點(diǎn)是只能降低某一單一噪聲源產(chǎn)生的氣動(dòng)噪聲。如典型的后緣鋸齒型降噪裝置在鋸齒的寬度上具有恒定的剛度，會(huì)使鋸齒難以響應(yīng)風(fēng)流方向的改變，從而減低降噪效果。

風(fēng)機(jī)的戶外工作環(huán)境嚴(yán)苛，葉片運(yùn)行速度越來越高，刷毛降噪技術(shù)要求刷毛不僅能有足夠的強(qiáng)度抵抗高風(fēng)速運(yùn)轉(zhuǎn)的沖擊、拉伸，且要有足夠的柔韌性和抗紫外老化性以保證降噪效果和使用年限，而現(xiàn)有降噪專利中所用的降噪刷毛材料并沒有意識(shí)到抗紫外性能的重要性，紫外不耐受的材料常年暴露在日光下會(huì)逐漸降解、變色、變脆，機(jī)械性能大幅度下降，最終導(dǎo)致斷裂?？棺贤庑院湍秃蛐砸笏貌牧系姆肿咏Y(jié)構(gòu)中不能含有芳香環(huán)、雙鍵等不飽和基團(tuán)、叔碳中心以及其他易水解的官能團(tuán)，如凱夫拉纖維中的芳香環(huán)在紫外光照下會(huì)逐漸降解，因此不適合作為需要長期戶外使用的刷毛降噪材料。現(xiàn)有的刷毛降噪技術(shù)所用的材料包括熱塑料、熱塑性玻璃復(fù)合纖維、尼龍、聚酯、凱夫拉、聚丙烯等。這些材料的缺點(diǎn)各異，在強(qiáng)度、韌性、耐低溫、抗沖擊、抗老化性能上難以兼顧，難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求，如尼龍纖維容易吸濕、耐酸性差，不能耐受酸雨的腐蝕，吸濕后機(jī)械性能大幅下降；大多數(shù)聚酯纖維機(jī)械較差，且易水解；凱夫拉的機(jī)械性能較好，但是耐紫外老化性能較差，聚丙烯的機(jī)械強(qiáng)度性能較差，在風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉尖可以達(dá)到100m/s，因此對(duì)刷毛的機(jī)械強(qiáng)度要求很高。綜上所述，要尋找一款各方面性能平衡好、綜合性能優(yōu)異的刷毛材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種風(fēng)機(jī)葉片用降噪裝置，該降噪裝置采用超高分子量聚乙烯作為刷毛材料，其韌性、抗老化性能、強(qiáng)度、耐低溫、抗沖擊性等性能滿足要求，耐水、耐濕、耐化學(xué)腐蝕、耐紫外線輻射性能均極佳，可解決現(xiàn)有降噪技術(shù)對(duì)風(fēng)流方向的改變響應(yīng)性差以及現(xiàn)有降噪組件降噪效果單一的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種風(fēng)機(jī)葉片用降噪裝置，包括基板和由超高分子量聚乙烯制成的降噪刷毛，所述的降噪刷毛設(shè)置在所述的基板上，降噪裝置安裝后，所述的基板的底面固定在風(fēng)機(jī)葉片上。

本發(fā)明采用由超高分子量聚乙烯（UHMWPE）制成的降噪刷毛，綜合性能好，可解決現(xiàn)有刷毛材料的不足，這是本發(fā)明人在進(jìn)行降噪裝置設(shè)計(jì)研發(fā)中的一個(gè)意外發(fā)現(xiàn)。本發(fā)明采用的超高分子量聚乙烯中的超長鏈可以更加有效的通過加強(qiáng)分子間相互作用，將載荷轉(zhuǎn)移至聚合物骨架，因此其沖擊強(qiáng)度高于任何現(xiàn)有的熱塑性塑料。本發(fā)明降噪刷毛采用的超高分子量聚乙烯中超過95 %的分子為平行的取向，結(jié)晶度在39～75 %之間，且不含任何官能團(tuán)，其密度為0.93～0.94 g/cm³，拉伸強(qiáng)度為1400～3090 MPa，拉伸模量為55～172 GPa，該降噪刷毛機(jī)械性能好、質(zhì)量輕，耐UV老化性能極佳，強(qiáng)度、模量、耐候性能和耐紫外老化性能均優(yōu)于現(xiàn)有的刷毛材料（其強(qiáng)度是常用降噪刷毛材料聚丙烯的五倍，拉伸模量約為聚丙烯的十倍），其韌性、抗老化性能、強(qiáng)度、耐低溫、抗沖擊性等性能滿足要求，耐水、耐濕、耐化學(xué)腐蝕、耐紫外線輻射性能均極佳，可解決現(xiàn)有降噪技術(shù)對(duì)風(fēng)流方向的改變響應(yīng)性差以及現(xiàn)有降噪組件降噪效果單一的問題。

作為優(yōu)選，所述的降噪刷毛設(shè)置在所述的基板的前側(cè)，所述的降噪刷毛為鋸齒狀或波浪狀，降噪刷毛可大體裁剪成多個(gè)連續(xù)的V形、U形或者半圓形單元，以整體形成鋸齒狀或波浪狀。裁剪為鋸齒狀或波浪狀的降噪刷毛可以與經(jīng)過的風(fēng)流相互作用，降低與葉片后緣渦流相關(guān)的噪聲。

實(shí)際操作中，除鋸齒狀或波浪狀外，降噪刷毛也可裁剪為適于降低風(fēng)機(jī)葉片噪聲的其他任何形狀。進(jìn)一步地，所述的基板的前側(cè)為平面狀，或者，所述的基板的前側(cè)為鋸齒狀或波浪狀。降噪裝置一般可安裝在風(fēng)機(jī)葉片靠近后緣的表面上，也可安裝在靠近前緣的表面上，或者靠近葉片尖端、根部的表面上，以及其他任何合適的位置處。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的基板的表面設(shè)置有若干上凸且并行的降噪導(dǎo)軌，若干所述的降噪導(dǎo)軌間隔設(shè)置，若干所述的降噪導(dǎo)軌的前端自所述的基板的前側(cè)伸出，每根所述的降噪導(dǎo)軌上設(shè)置有輔助刷毛，所述的輔助刷毛沿每根所述的降噪導(dǎo)軌的長度方向間隔設(shè)置。進(jìn)一步地，若干所述的降噪導(dǎo)軌均為前粗后細(xì)的鰭狀。降噪刷毛與帶有輔助刷毛的降噪導(dǎo)軌的組合，可起到協(xié)同降噪的效果，降低與葉片后緣渦流和葉片表面渦流相關(guān)的噪聲，尤其是在經(jīng)過降噪裝置的風(fēng)流方向改變的情況下，具有更加有利的響應(yīng)，從而在風(fēng)向改變時(shí)仍然保持較好的降噪效果。在實(shí)際應(yīng)用中，在葉片尾緣和表面同時(shí)安裝本發(fā)明降噪裝置，令降噪導(dǎo)軌與風(fēng)機(jī)葉片寬度方向大體平行，可同時(shí)改變?nèi)~片表面、后緣、葉尖渦流降噪，起到較好的協(xié)同降噪效果。

優(yōu)選地，所述的基板的表面設(shè)置有若干上凸且并行的降噪導(dǎo)軌，若干所述的降噪導(dǎo)軌間隔設(shè)置，若干所述的降噪導(dǎo)軌的前端自所述的基板的前側(cè)伸出，若干所述的降噪導(dǎo)軌上均設(shè)置有所述的降噪刷毛，所述的降噪刷毛沿每根所述的降噪導(dǎo)軌的長度方向間隔設(shè)置。在風(fēng)機(jī)葉片運(yùn)作時(shí)，含降噪刷毛的降噪導(dǎo)軌可以與流經(jīng)葉片表面的風(fēng)流相互作用，有效降低翼型間的擾流作用，減小渦流脈動(dòng)噪聲和尾緣渦流脫離噪聲。該降噪裝置可安裝在風(fēng)機(jī)葉片靠近后緣的表面上，此時(shí)降噪刷毛可提高導(dǎo)軌對(duì)風(fēng)流方向改變的響應(yīng)性，減少翼型表面壓力脈動(dòng)。進(jìn)一步地，若干所述的降噪導(dǎo)軌均為前粗后細(xì)的鰭狀，而在實(shí)際應(yīng)用中，降噪導(dǎo)軌也可設(shè)計(jì)為能夠降低風(fēng)機(jī)葉片噪聲的其他任何形狀。

在實(shí)際應(yīng)用中，可限定降噪導(dǎo)軌的高度、厚度及其自風(fēng)機(jī)葉片后緣伸出的長度以及相鄰的兩個(gè)輔助導(dǎo)軌之間的間距。導(dǎo)軌間隔越小，降噪效果越佳，但極小的導(dǎo)軌間隔會(huì)導(dǎo)致渦流脫落。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明公開的風(fēng)機(jī)葉片用降噪裝置采用由超高分子量聚乙烯（UHMWPE）制成的降噪刷毛，綜合性能好，可解決現(xiàn)有刷毛材料的不足；本發(fā)明降噪刷毛采用的超高分子量聚乙烯中超過95 %的分子為平行的取向，結(jié)晶度在39～75 %之間，且不含任何官能團(tuán)，其密度為0.93～0.94 g/cm³，拉伸強(qiáng)度為1400～3090 MPa，拉伸模量為55～172 GPa，該降噪刷毛機(jī)械性能好、質(zhì)量輕，耐UV老化性能極佳，強(qiáng)度、模量、耐候性能和耐紫外老化性能均優(yōu)于現(xiàn)有的刷毛材料（其強(qiáng)度是常用降噪刷毛材料聚丙烯的五倍，拉伸模量約為聚丙烯的十倍），其韌性、抗老化性能、強(qiáng)度、耐低溫、抗沖擊性等性能滿足要求，耐水、耐濕、耐化學(xué)腐蝕、耐紫外線輻射性能均極佳，可解決現(xiàn)有降噪技術(shù)對(duì)風(fēng)流方向的改變響應(yīng)性差以及現(xiàn)有降噪組件降噪效果單一的問題。

附圖說明

圖1（a）～圖1（c）為不同形式的實(shí)施例1的降噪裝置的局部外觀示意圖；

圖2為圖1（a）的降噪裝置在風(fēng)機(jī)葉片上安裝后效果圖；

圖3為實(shí)施例2的降噪裝置的外觀示意圖；

圖4為實(shí)施例3的降噪裝置的外觀示意圖；

圖5為實(shí)施例4的降噪裝置的外觀示意圖；

圖6為實(shí)施例5的降噪裝置的外觀示意圖；

圖7為實(shí)施例5的降噪裝置在風(fēng)機(jī)葉片上安裝后效果圖；

圖8為圖7中A處放大圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實(shí)施例1的風(fēng)機(jī)葉片用降噪裝置，如圖1（a）～圖1（c）所示，包括基板1和由超高分子量聚乙烯制成的降噪刷毛2，降噪刷毛2設(shè)置在基板1的前側(cè)，基板1的前側(cè)為平面狀，降噪刷毛2為鋸齒狀或波浪狀。圖1（a）、圖1（b）、圖1（c）是實(shí)施例1的降噪裝置的三種形式，其降噪刷毛2為鋸齒狀或波浪狀，但在實(shí)際操作中，除鋸齒狀或波浪狀外，降噪刷毛也可裁剪為適于降低風(fēng)機(jī)葉片噪聲的其他任何形狀。降噪裝置安裝后，基板1的底面固定在風(fēng)機(jī)葉片3上，圖2為圖1（a）的降噪裝置在風(fēng)機(jī)葉片3上安裝后效果圖，圖2中，降噪裝置的安裝位置靠近風(fēng)機(jī)葉片3的尖端，但在實(shí)際操作中，降噪裝置也可安裝在風(fēng)機(jī)葉片靠近后緣的表面上，或者靠近前緣的表面上，或者靠近葉片根部的表面上，以及其他任何合適的位置處。

實(shí)施例2的風(fēng)機(jī)葉片用降噪裝置，如圖3所示，包括基板1和由超高分子量聚乙烯制成的降噪刷毛2，降噪刷毛2設(shè)置在基板1的前側(cè)，基板1的前側(cè)為鋸齒狀，降噪裝置安裝后，基板1的底面固定在風(fēng)機(jī)葉片（圖中未示出）上，基板1的前側(cè)為鋸齒狀，降噪刷毛2為可以采用圖1中示出的鋸齒狀、波浪狀或者其他形狀。本實(shí)施例中，基板1的前側(cè)也可以采用波浪狀或者其他形狀。

實(shí)施例3的風(fēng)機(jī)葉片用降噪裝置，如圖4所示，包括基板1和由超高分子量聚乙烯制成的降噪刷毛2，降噪刷毛2設(shè)置在基板1的前側(cè)，降噪刷毛2為鋸齒狀；基板1的表面設(shè)置有若干上凸且并行的降噪導(dǎo)軌3，若干降噪導(dǎo)軌3均為前粗后細(xì)的鰭狀，若干降噪導(dǎo)軌3間隔設(shè)置，若干降噪導(dǎo)軌3的前端自基板1的前側(cè)伸出，每根降噪導(dǎo)軌3上設(shè)置有輔助刷毛4，輔助刷毛4沿每根降噪導(dǎo)軌3的長度方向間隔設(shè)置；降噪裝置安裝后，基板1的底面固定在風(fēng)機(jī)葉片（圖中未示出）上。

實(shí)施例4的風(fēng)機(jī)葉片用降噪裝置，如圖5所示，包括基板1和由超高分子量聚乙烯制成的降噪刷毛2，降噪刷毛2設(shè)置在基板1的前側(cè)，基板1的前側(cè)為鋸齒狀，降噪刷毛2為鋸齒狀；基板1的表面設(shè)置有若干上凸且并行的降噪導(dǎo)軌3，若干降噪導(dǎo)軌3均為前粗后細(xì)的鰭狀，若干降噪導(dǎo)軌3間隔設(shè)置，若干降噪導(dǎo)軌3的前端自基板1的前側(cè)伸出，每根降噪導(dǎo)軌3上設(shè)置有輔助刷毛4，輔助刷毛4沿每根降噪導(dǎo)軌3的長度方向間隔設(shè)置；降噪裝置安裝后，基板1的底面固定在風(fēng)機(jī)葉片（圖中未示出）上。

實(shí)施例5的風(fēng)機(jī)葉片用降噪裝置，如圖6所示，包括基板1和由超高分子量聚乙烯制成的降噪刷毛2，基板1的表面設(shè)置有若干上凸且并行的降噪導(dǎo)軌3，若干降噪導(dǎo)軌3均為前粗后細(xì)的鰭狀，若干降噪導(dǎo)軌3間隔設(shè)置，若干降噪導(dǎo)軌3的前端自基板1的前側(cè)伸出，若干降噪導(dǎo)軌3上均設(shè)置有降噪刷毛2，降噪刷毛2沿每根降噪導(dǎo)軌3的長度方向間隔設(shè)置；降噪裝置安裝后，基板1的底面固定在風(fēng)機(jī)葉片4上，降噪導(dǎo)軌3與風(fēng)機(jī)葉片4寬度方向大體平行，安裝后效果圖見圖7。