具有锯齿的转子叶片制造技术

本发明专利技术涉及一种用于风力涡轮机（10）的转子叶片（20），其中所述转子叶片（20）沿着转子叶片（20）的后缘部分（23）的至少一部分包括锯齿（30）。所述锯齿（30）包括第一齿（31）以及至少第二齿（32），并且所述第一齿（31）与所述第二齿（32）间隔开。所述第一齿（31）和所述第二齿（32）之间的区域（35）至少部分地填充有多孔材料，使得减少了所述转子叶片（20）的后缘部分（23）中的噪音的产生。此外，本发明专利技术涉及一种风力涡轮机（10），其包括至少一个这样的转子叶片（20）。

A blade with a sawtooth

The invention relates to a rotor blade (20) for a wind turbine (10), wherein the rotor blade (20) comprises sawtooth (30) along at least part of the trailing edge part (23) of the rotor blade (20). The sawtooth (30) comprises a first tooth (31) and at least a second tooth (32), and the first tooth (31) is spaced apart from the second tooth (32). The region (35) between the first tooth (31) and the second tooth (32) is at least partially filled with porous material, so that the noise generation in the trailing edge part (23) of the rotor blade (20) is reduced. In addition, the invention relates to a wind turbine (10), which includes at least one such rotor blade (20).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有锯齿的转子叶片
本专利技术涉及一种用于风力涡轮机的转子叶片，所述转子叶片构造成使得与常规转子叶片相比减少了所述转子叶片后缘部分中的噪声的产生。本专利技术此外涉及一种包括至少一个这样的转子叶片的风力涡轮机。
技术介绍
在转子叶片围绕风力涡轮机的转子的旋转轴线旋转期间，一般在转子叶片的后缘部分处产生噪声。噪声的主要来源尤其是边界层中的湍流结构与后缘的相互作用。文献表明，如果平均流向和后缘之间的角度为大约90度，则发出的噪声最多。此外，经过后缘将来自转子叶片的吸入侧和压力侧的流量混合（这也称为流量恢复），可能导致湍流，所述湍流也可能不利地影响由风力涡轮机产生的噪声。特别是在将风力涡轮机在陆上安装在居民区附近的情况下，该噪声可能是个问题。在该情况下，表明最大可允许噪声的阈值是普遍适用的，所述噪声由风力涡轮机产生。因此，如何降低在转子叶片的后缘部分处产生的噪声的构思是高度有利的。在现有技术中，存在不同的关于风力涡轮机的转子叶片的降噪的构思。一种方法是在转子叶片的后缘部分处设置锯齿，例如锯齿状的板。由于所述锯齿，修改了气流方向和后缘之间的角度。该改进方案可以显著地降低在后缘处所产生的噪声。另一种转子叶片的降噪方法是在后缘部分处设置刚毛，例如刷或梳。在专利申请US2007/0077150A1中已公开了在后缘处包括梳状结构的风力涡轮机转子叶片的示例。在其中，设置具有多个柔性刚毛的转子叶片以降低由于边界层中的湍流结构与后缘相互作用而产生的噪声以及归因于由压力恢复产生的湍流的噪声，其中所述刚毛排列成行并且突出于转子叶片后缘之上。然而，可以通过应用所提及的构思中的一个而实现的降噪可能是不足的并且不能令人满意的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供用于风力涡轮机的转子叶片，所述转子叶片具有提高了的降噪潜力。该目的通过独立权利要求的主题实现。在从属权利要求中公开了有利的实施方式和改进方案。根据本专利技术的一个方面，设置用于风力涡轮机的转子叶片，其中所述转子叶片沿着转子叶片的后缘部分的至少一部分包括锯齿。所述锯齿包括第一齿以及至少第二齿，其中所述第一齿与第二齿间隔开。此外，所述第一齿和所述第二齿之间的区域至少部分地填充有多孔材料，使得减少了转子叶片后缘部分中的噪音的产生。本专利技术的关键方面是通过在所述锯齿的两个相邻齿之间设置多孔材料降低来自相邻齿之间的压力侧和吸入侧的合并气流所产生的噪音。换言之，虽然在具有常规锯齿的转子叶片中，喷射穿过所述齿的气流、即穿过两个相邻齿之间的间隙或裂缝的气流会由于来自转子叶片压力侧和吸入侧的压力恢复而产生噪声，但相邻齿之间的多孔材料允许了在穿过所述后缘的流动方向上的压力梯度更慢地相等。因此，可以实现声发射的量级的降低。本构造的第二方面和进一步的优点是，多孔材料的与所述锯齿的结构相比一般更精细的结构会导致发出的噪声的频率增加。包括更高频率的噪声具有以下优点：其比频率更低的噪声在环境空气中更迅速地被消减。因此，降低了由地面上的观测者感知到的声压级。总之，在两个相邻齿之间包括锯齿和多孔材料的创造性的转子叶片具有双重优点，即：由于吸入侧和压力侧之间的压力梯度具有更稳定的环境以相等，因此噪声的强度被降低；并且所产生的噪声由于多孔材料的与锯齿的结构相比更精细的结构而具有一般更高的频率。总的来说，由此可以实现显著的降噪。风力涡轮机被称为将风的动能转换为风力涡轮机的转子的旋转运动、即旋转动能的设备。该旋转动能注定用于产生电力。所述第一齿与第二齿间隔开，这必须在所述第一齿的尖端通过间隙与第二齿的尖端分开的情况下理解。在一个替代方案中，两个齿的基部也以预先确定的距离分开。在另一替代方案中，所述第一齿和所述第二齿在其基部相互紧邻并且仅在其尖端相互分开。所述第一齿和所述第二齿之间的区域可以部分地以多孔材料填充或者甚至完全以多孔材料填充。在该专利申请的上下文中，多孔材料理解为包括不同于0%并且也不同于100%的开放面积分数的材料。所述开放面积分数定义为开放空气的面积与由多孔材料覆盖的全部面积相比的分数。描述性地来说，任何由固体部分并且由具有开孔的部分构成的材料均为多孔材料，所述多孔材料大体上适于布置在转子叶片的锯齿的相邻齿之间。有利地，多孔材料的开放面积分数，即多孔材料的孔隙率大于10%并且/或者小于90%。孔隙率的精确优选值取决于压力相等需要有多迅速。要注意，大体上，设置较低的孔隙率允许与多孔材料的较高孔隙率相比较快的相等/恢复。特别地，多孔材料的孔隙率大于20%并且/或者小于80%。孔隙率优选与多孔材料对压力侧和吸入侧之间的合并气流的期望影响相适应。所提及的对孔隙率较低和较高的限制认为是特别适于高效率的降噪的。多孔材料例如可以是包括多个线的网状物，所述线以有规律的图案相互连接。所述网状物可例如由第一组平行的线和第二组平行的线组成并且两组平行的线以预先确定的角度布置。该预先确定的角度可以例如是90°。具有网状物作为多孔材料的优点是，其是现成的和稳健的。此外，孔隙率可以通过线的厚度以及相邻线的距离调整，所述孔隙率定义为开放空气的面积与由网状物覆盖的全部面积相比的分数。在另一实施方式中，多孔材料由开孔泡沫制成。泡沫被理解为由固体中的气囊形成的物质。使用开孔泡沫是有利的，因为开孔泡沫的特征在于相互连接的气囊。因此，来自压力侧的空气可以经过相互连接的气囊的复杂结构（labyrinth）流到吸入侧并且反之亦然。选择开孔泡沫作为相邻的齿之间的多孔材料的优点是，可以在相对广泛的范围内选择多孔材料的孔隙率并且开孔泡沫材料是现成的。有利地，使用固体网状泡沫。在本专利技术的另一方面中，多孔材料包括多个纤维。更特别地，所述多个纤维也可以描述为多孔材料。这种描述纤维的方式基于将“多孔材料”的概念理解为是由固体部分并且由具有开孔的部分构成的材料。换言之，如果两个相邻的齿之间的区域填充有固体纤维并且这些纤维占据了该区域的百分之三十，则该区域可以描述为填充有具有百分之三十的孔隙率的多孔材料。纤维一般理解为具有显著超过其厚度的长度。纤维也称为刚毛或刷。所述多个纤维可能导致梳状结构。在本专利技术的实施方式中，转子叶片具有至少二十米、特别是至少三十米的长度。在本专利技术的另一实施方式中，所述第一齿的弦向延伸少于五米、特别是少于三米。在本专利技术的另一实施方式中，所述转子叶片沿着转子叶片的后缘部分的至少一部分包括锯齿，其中后缘部分的所述部分的跨度方向延伸超过五十厘米、特别是超过一米。在另一有利的实施方式中，所述纤维基本上相互平行地布置。特别地，所述基本上平行的纤维布置在转子叶片的基本上弦向的方向上。所述弦向方向定义为转子叶片的弦线的方向。所述弦线垂直于所述转子叶片的跨度并且将转子叶片的前缘与转子叶片的后缘连接。穿过吸入侧或压力侧的气流通常也在基本上弦向的方向上流动。特别地，所述纤维可以在朝向转子叶片的后缘的方向上逐渐变细。要注意，在该专利申请的上下文中，转子叶片的后缘定义为转子叶片的部分，所述部分关于流经吸入侧和压力侧的气流位于最远的下游。所述后缘是后缘部分的一部分。不具有锯齿的转子叶片的后缘或类似物通常具有直线形状。在存在锯齿的情况下，所述锯齿的轮廓代表转子叶片的后缘。在多个纤维填充在锯齿之间的区域中的情况下，就转子叶片的后缘定义为转子叶片的位于最远的下游的部分的定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风力涡轮机（10）的转子叶片（20），其中‑ 所述转子叶片（20）沿着转子叶片（20）的后缘部分（23）的至少一部分包括锯齿（30），‑ 所述锯齿（30）包括第一齿（31）以及至少第二齿（32），并且‑ 所述第一齿（31）与所述第二齿（32）间隔开，其特征在于，‑ 所述第一齿（31）和所述第二齿（32）之间的区域（35）至少部分地填充有多孔材料，使得减少了所述转子叶片（20）的后缘部分（23）中的噪音的产生。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.21 EP 15168714.21.一种用于风力涡轮机（10）的转子叶片（20），其中-所述转子叶片（20）沿着转子叶片（20）的后缘部分（23）的至少一部分包括锯齿（30），-所述锯齿（30）包括第一齿（31）以及至少第二齿（32），并且-所述第一齿（31）与所述第二齿（32）间隔开，其特征在于，-所述第一齿（31）和所述第二齿（32）之间的区域（35）至少部分地填充有多孔材料，使得减少了所述转子叶片（20）的后缘部分（23）中的噪音的产生。2.根据权利要求1所述的转子叶片（20），其中多孔材料的开放面积分数大于10%并且/或者小于90%。3.根据权利要求1和2中任一项所述的转子叶片（20），其中多孔材料是包括多个线的网状物，所述多个线以有规律的图案相互连接。4.根据权利要求1和2中任一项所述的转子叶片（20），其中所述多孔材料由开孔泡沫制成。5.一种用于风力涡轮机（10）的转子叶片（20），其中-所述转子叶片（20）沿着转子叶片（20）的后缘部分（23）的至少一部分包括锯齿（30），-所述锯齿（30）包括第一齿（31）以及至少第二齿（32），并且-所述第一齿（31）与所述第二齿（32）间隔开，其特征在于，所述第一齿（31）和所述第二齿（32）之间的区域（35）至少部分地填充有多个纤维，使得减少了所述转子叶片（20）的后缘部分（23）的噪音的产生。6.根据权利要求5所述的转子叶片（20），其中所述纤维（42）基本上相互平行地布置，特别是在所述转子叶片（20）的基本上弦向的方向上。7.根据权利要求5或...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ阿什海姆，MJ辛格，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE