具有减小的噪声影响的前边缘保护装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于风力涡轮机叶片的前边缘保护装置，其中前边缘保护装置的前边缘轴线构造成配合在风力涡轮机叶片的前边缘的至少部分上，并且前边缘保护装置构造成在前边缘与风力涡轮机叶片的第一侧下游的第一边缘之间以及在前边缘与风力涡轮机叶片的第二侧下游的第二边缘之间延伸，其中前边缘保护装置包括第一部分，并且其中第一边缘构造成沿前边缘保护装置的第一部分与风力涡轮机的前边缘不平行。本发明专利技术另外涉及一种包括前边缘保护装置的风力涡轮机叶片以及一种包括风力涡轮机叶片的风力涡轮机。最后，本发明专利技术涉及一种用于保护布置在风力涡轮机上的风力涡轮机叶片的前边缘的方法以及可通过该方法获得的前边缘保护装置。护装置。护装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有减小的噪声影响的前边缘保护装置


[0001]本专利技术涉及用于风力涡轮机叶片的前边缘保护装置、包括该前边缘保护装置的风力涡轮机叶片以及用于制造包括该前边缘保护装置的风力涡轮机叶片的方法。

技术介绍

[0002]现代风力涡轮机的叶片通过使用旨在最大化效率而创造的复杂叶片设计来捕获风动能。叶片通常由纤维增强的聚合物材料制成，并且包括压力侧壳半部和吸力侧壳半部。典型的叶片的横截面轮廓包括用于产生空气流的翼型件，以导致两侧之间的压力差。所得的提升力生成扭矩以用于产生电力。
[0003]风力涡轮机叶片的壳半部通常使用叶片模具制造。首先，叶片凝胶涂层或底漆施加到模具。随后，纤维增强物和/或织物逐层置入模具中，接着灌注树脂。所得的壳半部通过基本上沿叶片的弦平面胶合或螺栓连接在一起来组装。在许多情况下，风力涡轮机叶片由大型部件制成，例如，具有承载翼梁帽和内部腹板的两个空气动力壳，然后将大型部件结合在一起。
[0004]在风力涡轮机的使用寿命期间，需要在持续的维护操作上花费大量资源，以确保最佳的涡轮机性能。对于风力涡轮机的叶片，叶片的前边缘处的侵蚀是关注的一个领域。
[0005]提供前边缘保护装置是已知的，诸如在风力涡轮机叶片的前边缘处的侵蚀防护罩。侵蚀防护罩可包括回弹性抗侵蚀材料的层或涂层，其沿叶片的长度施加，从而覆盖前边缘。与用于生产风力涡轮机叶片的本体的相对脆的纤维复合材料和同样具有不足的侵蚀防护能力的相对软的凝胶涂层或面涂层相比，侵蚀防护罩通常由回弹性材料形成，提供改进的抗侵蚀性，并且相应地起到改进风力涡轮机叶片的整体耐用性的作用。存在由不同材料制成的多个不同类型的防护罩。前边缘保护装置可在制造期间布置在前边缘上或改装至风力涡轮机叶片的前边缘。通常，前边缘保护装置粘附到前边缘。一些前边缘保护装置非常薄或具有倒角边缘，以避免在前边缘保护装置与风力涡轮机叶片之间的台阶处生成噪声。当前边缘保护装置的边缘不与风力涡轮机叶片的表面齐平时，噪声可能成为问题。这是不希望的，因为尤其是陆上风力涡轮机应该尽可能无声。为了避免该问题，一些风力涡轮机叶片包括在前边缘区域中的凹部，其中前边缘保护装置可布置成在前边缘保护装置的边缘与风力涡轮机叶片之间获得齐平表面。然而，已经证明，将大的前边缘保护装置精确地放置在凹部中非常困难，并且制造时间和成本可能增加。而且，现有叶片的改造或维修需要附加的前边缘保护装置解决方案，要求在耐用性与空气动力学和声学影响之间进行厚度权衡。对于改造方案来说，上文提到的凹部的形成将需要对叶片进行大量的预处理以形成凹部，这是繁琐的并且甚至可能导致叶片的损坏。
[0006]不同类型的前边缘保护装置关于制造时间、价格、抗侵蚀性和噪声生成具有不同的优点和缺点。
[0007]例如，没有倒角边缘的较厚的前边缘保护装置便宜且易于制造，并且具有良好的抗侵蚀性。然而，当使用较厚且较宽的前边缘保护装置时，有意地将LEP的较大的面向后的
台阶推向更下游，在该处，层流边界层具有较高的扰动幅度和分离的趋势。在与前边缘保护装置的边缘相互作用的不稳定层流边界层中，可形成声学
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空气动力学反馈环，从而产生在特定频率(音调)下的强声波辐射。这种不期望的音调的出现增加了从风力涡轮机叶片发出的声压水平，并且除了增加的水平之外还可能导致附加的坏处。
[0008]因此，改进的前边缘保护装置以及用于制造具有良好的抗侵蚀性和降低的噪声影响的廉价前边缘保护装置的方法将是有利的。
[0009]因此，本专利技术的目的在于提供一种用于风力涡轮机叶片的前边缘保护装置，其至少改善上文提到的问题中的一些或提供现有技术的有用备选方案。特别地，本专利技术的目的在于提供一种用于风力涡轮机叶片的前边缘保护装置，其制造容易且廉价，并且与类似的前边缘保护装置相比具有减小的噪声水平。本专利技术的另外的目的在于提供一种允许在风力涡轮机叶片上应用较厚的箔片LEP并且避免层流边界层反馈环噪声的方法。

技术实现思路

[0010]本专利技术人已经发现，所述目的中的一个或多个可在涉及用于风力涡轮机叶片的前边缘保护装置的本专利技术的第一方面中实现，其中前边缘保护装置的前边缘轴线构造成配合在风力涡轮机叶片的前边缘的至少部分上，并且前边缘保护装置构造成在前边缘与风力涡轮机叶片的第一侧下游的第一边缘之间以及在前边缘与风力涡轮机叶片的第二侧下游的第二边缘之间延伸，其中前边缘保护装置包括第一部分，并且其中第一边缘构造成沿前边缘保护装置的第一部分与风力涡轮机叶片的前边缘和/或自然过渡线不平行。
[0011]类似地，目的中一个或多个可通过一种风力涡轮机叶片来实现，该风力涡轮机叶片包括末梢区域以及前边缘和后边缘，其中风力涡轮机叶片设有前边缘保护装置，其中前边缘保护装置包括配合在风力涡轮机叶片的前边缘的至少部分上的前边缘轴线，并且其中前边缘保护装置在前边缘与风力涡轮机叶片的第一侧下游的第一边缘之间以及在前边缘与风力涡轮机叶片的第二侧下游的第二边缘之间延伸，其中前边缘保护装置包括第一部分，其中第一边缘构造成沿前边缘保护装置的第一部分与风力涡轮机叶片的前边缘和/或自然过渡线不平行。
[0012]如上所述，前边缘保护装置的边缘可相对于叶片的前边缘(或前边缘保护装置的前边缘轴线)或关于自然过渡线来限定。然而，根据优选实施例，边缘是相对于自然过渡线限定的，因为这是减小噪声或音调噪声的重要参数。自然过渡线不需要平行于叶片的前边缘，并且通常其将至少沿一些展向区域不平行于前边缘。
[0013]在一个实施例中，第一边缘具有距前边缘轴线的非恒定距离，并且构造成沿前边缘保护装置的第一部分具有距前边缘的非恒定距离。另外强调的是，术语“不平行”限定，当前边缘保护装置安装在风力涡轮机叶片上时，专门制造的第一边缘与前边缘和/或自然过渡线具有不同的角度。还明显的是，这延伸超出制造的前边缘保护装置和叶片的公差。在一个实施例中，当安装在风力涡轮机叶片上时，自然过渡线(或前边缘)与第一边缘之间的角度差为至少2度，优选至少5度，并且甚至更优选至少10度。
[0014]作为“不平行”的备选定义，第一边缘可构造成沿前边缘保护装置的第一部分相比于风力涡轮机叶片的前边缘和/或自然过渡线以一角度偏移，或构造成沿前边缘保护装置的第一部分相对于风力涡轮机叶片的前边缘和/或自然过渡线成不同于0的角度，或构造成
沿前边缘保护装置的第一部分相对于风力涡轮机叶片的前边缘和/或自然过渡线成角度。
[0015]通过让第一边缘不平行于前边缘，基本上还确保第一边缘不平行于风力涡轮机叶片上的层流边界层的自然过渡线。因此，第一边缘将通常不平行于前边缘和自然过渡线两者。从而可通过抑制或调制所述噪声来减小源自从前边缘保护装置的第一边缘到叶片的下降的噪声。
[0016]自然过渡线限定为风力涡轮机叶片的操作条件下层流在叶片表面上或上方在其处过渡成湍流的线。例如，操作条件可为风力涡轮机叶片的设计点。
[0017]在下文中描述优选实施例。这些可涉及根据第一方面的前边缘保护装置和风力涡轮机叶片两者。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.风力涡轮机叶片(10)，其包括末梢区域以及前边缘和后边缘，其中所述风力涡轮机叶片(10)设有前边缘保护装置(60)，其中所述前边缘保护装置包括配合在所述风力涡轮机叶片(10)的所述前边缘(18)的至少部分上的前边缘轴线，并且其中所述前边缘保护装置(60)在所述前边缘与所述风力涡轮机叶片(10)的第一侧(26)下游的第一边缘(62)之间以及在所述前边缘与所述风力涡轮机叶片(10)的第二侧(24)下游的第二边缘(63)之间延伸，其中所述前边缘保护装置(60)包括第一部分(64)，其中所述第一边缘(62)沿所述前边缘保护装置(60)的第一部分(64)与所述风力涡轮机叶片(10)的自然过渡线(48)不平行。2.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述第一侧(26)是所述风力涡轮机叶片(10)的吸力侧，并且所述第二侧(24)是所述风力涡轮机叶片(10)的压力侧。3.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中前边缘保护装置(60)构造成使得所述第一边缘沿所述前边缘保护装置(60)的第一部分(64)相对于所述自然过渡线具有平均至少5度的角度。4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述前边缘保护装置布置成穿过所述风力涡轮机叶片的所述自然过渡线，使得所述第一边缘沿所述风力涡轮机叶片的所述第一部分(64)沿一个或多个区域布置在所述自然过渡线的上游，并且另外沿一个或多个其它区域布置在所述自然过渡线的下游。5.根据权利要求4所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述第一部分(64)包括至少第一区域，其中所述前边缘位于所述自然过渡线(48)的上游，所述第一区域布置在两个其它区域之间，其中所述第一边缘位于所述自然过渡线(48)的下游。6.根据权利要求4
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5中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述第一边缘(62)在沿所述前边缘保护装置的所述第一部分的多个位置处穿过所述自然过渡线(48)。7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述前边缘保护装置(60)布置成使得所述第一边缘在沿所述第一部分的所有位置处位于所述风力涡轮机叶片的自然过渡线上游不超过15cm处。8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述前边缘保护装置(60)的所述第一部分(64)配合在所述风力涡轮机叶片(10)的所述前边缘的末梢区域上，其中所述末梢区域是弯曲的并且从所述风力涡轮机叶片(10)的末梢延伸。9.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述前边缘保护装置(60)的所述第一边缘(62)构造成沿所述前边缘保护装置(60)的所述第一部分(64)是非线性的。10.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述前边缘保护装置(60)包括所述第一边缘(62)上距所述自然过渡线(48)具有第一距离(68)的第一点(66)，以及所述第一边缘(62)上距所述自然过渡线(48)具有第二距离(69)的第二点(67)，其中所述第一点(66)构造成布置成比所述第二点(67)更靠近所述风力涡轮机叶片(10)的末梢，其中所述第一点(66)和所述第二点(67)各自布置在所述前边缘保护装置(60)的所述第一部分(64)上，并且其中所述第二距离(69)大于所述第一距离(68)，并且可选地其中所述前边缘保护装置(60)另外包括所述第一边缘(62)上距所述自然过渡线(48)具有第三距离(72)
的第三点(71)，其中所述第三点(71)构造成布置成比所述第一点(66)更靠近所述风力涡轮机叶片(10)的所述末梢(14)，并且其中所述第三距离(72)大于所述第一距离(68)。11.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述第一边缘(62)构造成沿所述前边缘保护装置(60)的部分呈弓形或弯曲，或其中所述第一边缘(62)沿所述前边缘保护装置(60)的所述第一部分(64)以一图案延伸，诸如之字形图案、新月形图案、锯齿形图案或波状图案。12.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述第一边缘(62)沿所述前边缘保护装置(60)的所述第一部分(64)与所述层流边界层的自然过渡线(48)不平行，和/或所述第一边缘(62)的至少部分沿所述前边缘保护装置(60)的第一部分(64)在所述层流边界层的所述自然过渡线(48)的下游配合到所述风力涡轮机叶片(10)的所述第一侧(26)。13.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述前边缘保护装置(60)构造成围绕所述前边缘(18)对称，或其中所述前边缘保护装置(60)构造成围绕所述风力涡轮机叶片(10)的所述前边缘(18)不对称。14.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述第二边缘(63)布置成沿所述第一部分(64)与所述风力涡轮机叶片(10)的所述前边缘基本上平行，并且沿所述第一部分(64)的所述第二边缘(63)与所述自然过渡线(48)之间的平均距离短于所述第一边缘(62)与所述自然过渡线(48)之间的平均距离。15.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述前边缘保护装置(60)是具有在0.05mm
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10mm之间、优选在0.05mm
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2mm之间的厚度的箔片或膜，并且其中所述前边缘保护装置(60)包括诸如聚氨酯的抗侵蚀材料或基本上由诸如聚氨酯的抗侵蚀材料构成。16.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述前边缘保护装置(60)在其布置在风力涡轮机叶片(10)上之前具有平面构造，并且在其配合到所述风力涡轮机叶片(10)时具有使用中构造，并且其中所述前边缘保护装置(60)设计成使得其在平面构造中具有梯形形状，并且在所述使用中构造中具有弯曲的第一边缘和/或第二边缘(63)。17.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述前边缘保护装置(60)包括在所述第一边缘(62)上游的具有波状形状的凹槽或台阶，或展向不连续粗糙元件。18.用于风力涡轮机叶片(10)的前边缘保护装置(60)，其中所述前边缘保护装置(60)的前边缘轴线(61)构造成配合在风力涡轮机叶片(10)的前边缘(18)的至少部分上，并且所述前边缘保护装置(60)构造成在所述前边缘与所述风力涡轮机叶片(10)的第一侧(26)下游的第一边缘(62)之间以及在所述前边缘与所述风力涡轮机叶片(10)的第二侧(24)下游的第二边缘(63)之间延伸，其中所述前边缘保护装置(60)包括第一部分(64)，并且其中所述第一边缘(62)构造成沿所述前边缘保护装置(60)的所述第一部分(64)与所述风力涡轮机叶片(10)的自然过渡线(48)不平行。19.根据权利要求18所述的前边缘保护装置(60)，其中所述第一侧(26)是所述风力涡轮机叶片(10)的吸力侧，并且所述第二侧(24)是所述风力涡轮机叶片(10)的压力侧。
20.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：LM风力发电公司，
类型：发明
国别省市：