用于风力涡轮机的涡轮机叶片制造技术

用于风力涡轮机(1)的涡轮机叶片，包括具有前缘(7)的叶片主体(6)，其特征在于，所述叶片主体(6)设置有变形设备(8)，所述变形设备(8)覆盖所述前缘(7)并且至少部分地沿所述前缘(7)延伸，所述变形设备(8)包括固定到所述叶片主体(6)的壳体(9)，所述壳体(9)能够通过致动装置(13)在靠近所述前缘(7)的第一位置与远离所述前缘(7)的第二位置之间移动。离所述前缘(7)的第二位置之间移动。离所述前缘(7)的第二位置之间移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于风力涡轮机的涡轮机叶片


[0001]本专利技术涉及用于风力涡轮机的涡轮机叶片，该涡轮机叶片包括具有前缘的叶片主体。

技术介绍

[0002]如公知的，风力涡轮机被用于发电。涡轮机包括塔架、处于塔架的顶部上的机舱和发电机，该发电机被耦接到轮毂，通常三个涡轮机叶片被附接到该轮毂，所述涡轮机叶片通常也称为转子叶片。涡轮机或转子叶片与吹动的风相互作用，以便使轮毂旋转并驱动发电机。这样的风力涡轮机的设置及其功能是公知的。
[0003]例如参见EP 1 613 860 B1，还已知使用其翼型几何构型可改变的涡轮机叶片，以用于控制作用在叶片上的气动力，例如用于增加由叶片部段等产生的升力。为了改变几何构型，通常相应的装置以襟翼等形式设置在叶片的后缘处，该装置可以是布置在叶片或相应的后缘处的附加物件，或者该装置可被集成在叶片主体或相应的其后缘中，如EP 1 613 860B1中所示。
[0004]此外，改变前缘处的翼型叶片的形状或相应的剖面几何构型可影响空气动力学参数，例如用于平衡升力分布以及用于减小力矩不平衡的幅度。EP 1 613 860 B1中公开了叶片的前缘的形状改变机构。该叶片包括具有翼型形状的叶片主体，该翼型形状具有前缘区域，该前缘区域是该叶片主体的一部分。前缘区域的蒙皮以及因此相应的叶片主体区域的蒙皮由橡胶或类似物制成。在该区域中的蒙皮内集成了一片或多片智能材料，该智能材料可被主动控制以使前缘移动，以便使其相应地朝向吸力侧或朝向压力侧向上或向下弯曲。相应的智能材料片被布置在叶片主体中，相应地布置在上侧或吸力侧和下侧或压力侧处的前缘蒙皮中。取决于控制哪个智能材料片延伸，叶片主体前缘向上或向下弯曲。
[0005]尽管该实施例允许控制叶片的翼型几何构型并且因此控制叶片的空气动力学特性，但是叶片或相应的叶片主体的设置非常复杂，这是因为此已知的系统需要用足够柔性以弯曲的材料来构建前缘，并且将相应的智能材料片集成到叶片主体蒙皮和相应的致动装置中。其还需要提供附加的结构措施来维持叶片的机械参数，即相应的叶片的刚度和硬度。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的在于提供一种改进的涡轮机叶片。
[0007]为解决该目的，一种包括具有前缘的叶片主体的用于风力涡轮机的涡轮机叶片的特征在于，所述叶片主体设置有变形设备(formchanging device)，所述变形设备覆盖所述前缘并且至少部分地沿所述前缘延伸，所述变形设备包括固定到所述叶片主体的壳体，所述壳体能够通过致动装置在靠近所述前缘的第一位置与远离所述前缘的第二位置之间移动。
[0008]本专利技术的涡轮机叶片包括具有后缘和前缘的叶片主体，如公知的，该叶片主体例如制造为由树脂嵌入式纤维垫制成的纤维复合部分，以用于相应地在叶片主体蒙皮或壳体
中提供叶片主体的相应机械属性。此外，由于这种设置，该前缘也极为刚性和刚硬。因此，叶片主体的壳体本身在其形状或几何构型方面不是柔性的或可变的。为了允许改变或调整前缘区域处的翼型几何构型，本专利技术提供了附接到叶片主体的变形设备或形状变化设备，该变形设备覆盖叶片主体的前缘并且至少部分地在前缘的长度上延伸。因此，该变形设备是附加物件，其被固定到具有通常设置并具有圆形前缘的叶片主体，如公知的那样。
[0009]如所述，该变形设备覆盖前缘，但用于改变整体几何构型，并且由此改变叶片在前缘区域中的空气动力学属性。为了改变几何构型，该变形设备包括固定到叶片主体的壳体。该壳体覆盖叶片主体的前缘。该壳体被耦接到致动装置，该致动装置适于使该壳体相对于叶片主体或相应的由该壳体覆盖的叶片主体前缘移动。在第一位置，该壳体靠近前缘定位，相应地被装配到前缘。该壳体可从该第一位置移动并相对于前缘远离移动到第二位置，在该第二位置，它与前缘隔开，并且在前缘和壳体之间给出一定的自由空间。通过使壳体相对于叶片主体或相应的前缘移动，可显著改变整体几何构型并因此改变空气动力学属性。根据当前状况，例如可以产生正弯度，从而产生增加的升力，并且由此在低于特定额定风速的风速下提高风力涡轮机的发电量。可替代地，还可以产生负弯度，从而减小由叶片产生的升力，并且由此减小涡轮机上的负载，这在某些风力条件下可能是有益的，尤其是在功率曲线的肩部附近，这是叶片设计的设计驱动因素。因此，根据本专利技术的变形设备为用于调节风力涡轮机的功率输出和叶片或相应的涡轮机处的负载水平的控制机构提供了另一个自由度。可以增加额定功率之前的发电量，以提高涡轮机的年能量产量，同时其还可用于在某些条件下降低负载水平。还可以将该变形设备用于除冰目的，以防冰积聚在前缘区域处，从而覆盖变形设备。通过简单地致动该致动装置并移动壳体，可破坏并移除该冰。
[0010]关键的是，该变形设备的壳体通过该致动装置相对于刚性的叶片主体或相应的前缘区域移动。该移动可以是简单的线性移动，使得致动装置在将壳体从第一位置移动到第二位置时简单地以线性移动将壳体推离前缘区域。但其也可以是一种弯曲移动，其中致动装置使壳体向上或向下相应地向叶片的吸力侧或压力侧弯曲。当然，两种移动也可以是叠加的或同时的，使得对壳体施加特定的线性和弯曲移动。很明显，在移动或相应的移动方向方面存在多个自由度，并且因此，在整体剖面形状和空气动力学几何构型方面也存在多个自由度。
[0011]根据第一实施例，所述壳体利用两个纵向端固定到所述叶片主体的吸力侧表面和压力侧表面，并且包括至少一个弹性部段，当所述壳体从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述弹性部段被伸展。覆盖前缘的壳体利用两端固定到叶片主体，即上部和下部相应的吸力侧和压力侧，使得壳体被牢固地附接到叶片主体，同时在壳体的长度上覆盖前缘。从壳体到叶片主体的气密过渡在两个纵向端区域处是优选的。为了允许通过致动装置启动壳体相对于叶片主体的移动，壳体包括至少一个弹性部段，这意味着壳体本身至少在某一部分中是弹性的，相应地由弹性材料制成。当壳体被致动装置从第一位置移出时，该弹性部段被伸展或拉伸。该壳体仍利用两端固定，并且因此前缘仍然被该壳体包围或包封，而该壳体在其形状上改变。通过伸展和拉伸弹性部段，由于弹性部段的弹性性质而产生恢复力，当致动装置再次将壳体从第二位置缩回到第一位置时，该恢复力确保壳体或相应的伸展的弹性部分将返回到其未拉伸的形状。由于该壳体包括至少一个弹性部段，因此要提到的是，该壳体的其余的一个或多个部段是非弹性的，相应地为刚性的或比该弹性部段要刚性得多。
[0012]在该替代方案的另一实施例中，所述壳体可包括靠近或固定到所述吸力侧表面的第一弹性部段和靠近或固定到所述压力侧表面的第二弹性部段以及连接所述第一弹性部段和所述第二弹性部段的更刚性的第三部段。在该实施例中，所述第一弹性部段和所述第二弹性部段在壳体从第一位置移出时伸展或拉伸。两个弹性部段由第三部段连接，该第三部段更刚性或是完全刚性和刚硬的，并且根据前缘的形状相对应地弯曲。致动装置例如可被耦接到该刚性的第三部段，并且将其推动以便移动壳体，相应地改变壳体几何构型。壳体或相应的弹性部段优选地借助于相应的固定元件直接固定到叶片主体，同时当然可能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于风力涡轮机(1)的涡轮机叶片，包括具有前缘(7a)的叶片主体(6)，其特征在于，所述叶片主体(6)设置有变形设备(8)，所述变形设备(8)覆盖所述前缘(7a)并且至少部分地沿所述前缘(7a)延伸，所述变形设备(8)包括固定到所述叶片主体(6)的壳体(9)，所述壳体(9)能够通过致动装置(13)在靠近所述前缘(7a)的第一位置与远离所述前缘(7a)的第二位置之间移动。2.根据权利要求1所述的涡轮机叶片，其特征在于，所述壳体(9)利用两个纵向端(10)固定到所述叶片主体(6)的吸力侧表面(11)和压力侧表面(12)，并且包括至少一个弹性部段(24a、24b)，当所述壳体(9)从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述弹性部段(24a、24b)被伸展。3.根据权利要求2所述的涡轮机叶片，其特征在于，所述壳体(9)包括靠近或固定到所述吸力侧表面(11)的第一弹性部段(24a)和靠近或固定到所述压力侧表面(12)的第二弹性部段(24b)以及连接所述第一弹性部段(24a)和所述第二弹性部段(24b)的更刚性的第三部段(24c)。4.根据权利要求2所述的涡轮机叶片，其特征在于，所述壳体(9)包括靠近或固定到所述吸力侧表面(11)的第一更刚性部段(24a)和固定到所述压力侧表面(12)的第二更刚性部段(24b)以及连接所述第一更刚性部段(24a)和所述第二更刚性部段(24b)的第三弹性部段(24c)。5.根据权利要求1所述的涡轮机叶片，其特征在于，所述壳体(9)利用两个纵向端(10)固定到吸力侧表面和压力侧表面(11、12)并且是完全弹性的。6.根据权利要求1所述的涡轮机叶片，其特征在于，刚性的壳体(9)仅利用一个纵向端(10)可枢转地固定到吸力侧表面(11)或压力侧表面(12)。7.根据权利要求2至6中任一项所述的涡轮机叶片，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：