【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有前缘保护系统的风力涡轮机叶片和一种用于制造风力涡轮机叶片的前缘保护系统的方法。
技术介绍
1、风力涡轮机的转子叶片可能暴露于极端负载和天气条件。尤其是在高速时，雨滴、冰雹或鸟撞击可能导致转子叶片的前缘的损坏和腐蚀。前缘的腐蚀会显著降低叶片的空气动力学效率，从而显著降低风力涡轮机的功率输出。例如在仅运行几年之后修理风力涡轮机叶片是非常昂贵的，尤其是在海上设施的情况下。
2、保护风力涡轮机叶片的前缘的已知系统包括将保护层粘附到叶片主体的外表面，如ep3504429a1中所公开的。然而，现代大型风力涡轮机的叶尖速度，尤其是在离岸地点，可达到80-90m/s或更高。例如由雨滴撞击叶片的前缘所引起的冲击能量随着叶尖速度的增加而增加。因此，在大的叶尖速度的情况下，前缘保护变得甚至更加重要。
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是提供一种具有改进的前缘保护系统的风力涡轮机叶片和一种用于制造风力涡轮机叶片的前缘保护系统的改进方法。
2、因此，提供了一种具有前缘保护系统的风力涡轮机叶片。前缘保护系统包括壳体部分。此外，壳体部分的表面形成叶片的外表面的一部分。此外，所述壳体部分包括一体地形成在所述壳体部分的材料内的至少一个腔，并且所述至少一个腔是填充有减震介质的封闭腔和/或所述至少一个腔填充有减震材料。
3、使前缘保护系统包括具有填充有减震材料和/或介质的至少一个腔的壳体部分，这在风力涡轮机叶片的前缘处提供了改进的减震。因此，能够更好地防止在
4、特别地，壳体部分附接到叶片的叶片主体。特别地，壳体部分在叶片主体的前缘区域处附接到叶片主体。特别地，前缘区域包括前缘、吸力侧的邻近前缘的一部分和压力侧的邻近前缘的一部分。
5、叶片主体例如由纤维增强树脂制成。然而，叶片主体也可以通过不同的方法制造。叶片主体包括例如具有外表面和内表面的叶片壳体，内表面限定叶片的内腔。
6、特别地，前缘保护系统的壳体部分为预制元件。特别地，壳体部分是单件式元件。特别地，壳体部分作为单个一体的预制元件附接到完成的叶片主体。在壳体部分包括减震材料的情况下，特别地，壳体部分连同减震材料是预制元件和/或单件式元件，和/或壳体部分连同减震材料一起作为单个一体的预制元件附接到完成的叶片主体。
7、特别地，壳体部分的形成叶片外表面的一部分的表面是壳体部分的凸表面。特别地，壳体部分的形成叶片外表面的一部分的表面形成为整个叶片(即，包括所安装的前缘保护系统的叶片)的最外表面的一部分。换句话说，所述壳体部分的所述表面特别地形成了运行中的叶片的空气动力学轮廓的一部分。
8、除了形成叶片外表面的一部分的所述表面之外，壳体部分特别地还包括面向叶片主体的另一表面。特别地，面向叶片主体的另一表面是壳体部分的凹表面。
9、在实施例中，壳体部分由表面(凹表面)和另一表面(凸表面)组成。
10、壳体部分的材料例如是弹性材料。壳体部分的材料包括例如聚合物、热塑性聚合物、聚氨酯等。
11、填充有减震材料的至少一个腔是例如封闭腔。替代地，填充有减震材料的至少一个腔是例如开放腔和/或形成例如来自壳体部分的另一表面(例如来自壳体部分的面向叶片主体的表面)的凹陷部。所述至少一个封闭的腔(填充有减震介质和/或材料)例如完全由壳体部分的材料包围。在封闭腔填充有减震介质的情况下，除了具有诸如阀的封闭机构的开口之外，所述至少一个腔还可以由壳体部分的材料围绕。
12、风力涡轮机叶片是风力涡轮机的转子的一部分。风力涡轮机是将风的动能转换成电能的设备。风力涡轮机包括例如转子、机舱和塔架，转子具有一个或多个叶片，每个叶片连接到轮毂，所述机舱包括发电机，所述塔架在其顶端处保持机舱。风力涡轮机的塔架可以连接到风力涡轮机的地基，例如海床中的单桩。
13、风力涡轮机叶片，例如叶片主体的根部部分，例如固定地连接到轮毂。风力涡轮机叶片例如直接栓接到轮毂上。
14、替代地，风力涡轮机叶片，例如叶片主体的根部部分，可旋转地连接到轮毂上。例如，风力涡轮机叶片连接到风力涡轮机的变桨轴承，并且变桨轴承连接到轮毂。变桨轴承构造成根据风速来调节叶片的攻角，以控制叶片的旋转速度。
15、除了与轮毂连接的基本上圆柱形的根部部分之外，风力涡轮机叶片的外表面具有空气动力学形状的截面(翼型)。风力涡轮机叶片的空气动力学形状的截面包括例如压力侧(上风侧)和吸力侧(下风侧)。压力侧和吸力侧在前缘和后缘处彼此连接。
16、由于风力涡轮机叶片包括叶片主体和具有附接到叶片主体的壳体部分的前缘保护系统，所以如在截面中所见，叶片主体和壳体部分的整个外表面一起限定具有前缘、后缘、压力侧和吸力侧的叶片的翼型。
17、根据一实施例，减震介质和/或材料呈现至少一个腔的形状。
18、特别地，在腔的内壁与减震介质和/或材料之间没有间隙。
19、所述至少一个腔例如完全填充有减震材料和/或介质。
20、根据另一实施例，减震介质包括可流动介质、气态介质、液体介质、粘性介质、流体、凝胶和/或泡沫。
21、具有可流动的减震介质允许容易地填充前缘保护系统的至少一个腔。此外，可以实现非常好的减震。
22、特别地，在前缘保护系统的制造状态下和/或在风力涡轮机的操作期间，减震介质包括可流动介质、气态介质、液体介质、粘性介质、流体、凝胶和/或泡沫。
23、气态介质例如是空气。然而，气态介质也可以包括另一种气体。
24、根据另一实施例，所述减震材料包括弹性材料、可变形材料、不可流动材料和/或比所述壳体部分的材料软的材料。
25、例如，在前缘保护系统的制造状态下和/或在风力涡轮机的操作期间，减震材料是不可流动的材料。
26、减震材料包括例如聚合物材料、热塑性聚合物和/或聚氨酯。
27、壳体部分的材料例如是前缘保护系统的第一弹性材料，并且减震材料例如是前缘保护系统的第二弹性材料。
28、根据另一实施例，壳体部分或壳体部分与填充到腔中的减震材料一起包括另一表面，并且该另一表面的至少主要部分抵靠叶片主体的外表面。
29、因此，例如雨滴撞击叶片前缘的冲击能量可以被更好地吸收并分布在叶片主体的较大区域上。
30、例如，壳体部分或壳体部分与填充到腔中的减震材料一起被构造成在前缘区域处抵靠或邻接叶片主体的外表面。
31、根据另一实施例，所述壳体部分或所述壳体部分与填充到所述腔中的所述减震材料一起包括另一表面，且所述另一表面的至少主要部分结合到叶片主体的外表面。
32、因此，壳体部分(具有或不具有减震材料)可以可靠且持久地固定至叶片主体。
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【技术保护点】
1.一种具有前缘保护系统(9、19、27)的风力涡轮机叶片(3)，其中：所述前缘保护系统(9、19、27)包括壳体部分(10、18、26)，所述壳体部分(10、18、26)的表面(15、24、32)形成叶片的外表面(17)的一部分，所述壳体部分(10、18、26)包括一体地形成在所述壳体部分(10、18、26)的材料(11、20、28)内的至少一个腔(12、21、29)，并且所述至少一个腔(12)是填充有减震介质(13)的封闭腔和/或所述至少一个腔(21、29)填充有减震材料(22、30)。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述减震介质(13)和/或材料(22、30)呈现所述至少一个腔(12、21、29)的形状(14、23、31)。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述减震介质(13)包括可流动介质、气态介质、液体介质、粘性介质、流体、凝胶和/或泡沫。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述减震材料(22、30)包括弹性材料、可变形材料、不可流动材料和/或比所述壳体部分(18、26)的材料
5.根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(10、18)或所述壳体部分(26)与填充到所述腔(29)中的所述减震材料(30)一起包括另一表面(16、25、33)，并且所述另一表面(16、25、33)的至少主要部分抵靠叶片主体(8)的外表面(89)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(10、18)或所述壳体部分(26)与填充到所述腔(29)中的所述减震材料(30)一起包括另一表面(16、25、33)，并且所述另一表面(16、25、33)的至少主要部分结合到叶片主体(8)的外表面(89)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(10、18、34)或所述壳体部分(26)与填充到所述腔(29)中的所述减震材料(30)一起包括另一表面(16、25、33、36)，并且所述另一表面(16、25、33、36)包括填充有粘合剂(38)的一个或多个凹部(37)，以用于将所述壳体部分(10、18、26、34)结合到叶片主体(8)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(10、18)或所述壳体部分(26)与填充到所述腔(29)中的所述减震材料(30)一起通过挤出或拉挤成型而形成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(39)包括填充有不同的减震介质和/或材料(43、44)的多个腔(41、42)。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮机叶片，其中，如在所述叶片的截面中所见，所述壳体部分(39)包括多个腔(41、42)，和/或所述壳体部分(54)包括沿所述叶片的纵长方向(L)分布的多个腔(55、56)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，至少一个封闭的腔(61)填充有气态介质(65)，并且所述前缘保护系统(60)包括用于使所述至少一个腔(61)充胀的装置(62)。
12.根据权利要求11所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(82)包括填充有气态介质(75、76)的多个封闭的腔(73、74)，并且所述充胀装置(77)被构造成分别充胀每个腔(73、74)。
13.一种用于制造根据权利要求1-12中任一项所述的风力涡轮机叶片(3)的前缘保护系统(9、19、27)的方法，所述方法包括以下步骤：
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述主体(83、10、18、26)由第一原材料(84)形成，并且所述至少一个腔(12、21、29)在挤出或拉挤成型工艺期间填充有至少一种第二原材料(88)，所述至少一种第二原材料(88)比所述第一原材料(84)软。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述主体(83、10、18、26)和至少一个填充腔(12、21、29)由所述第一原材料和至少一种第二原材料(84、88)借助于多组分挤出模头(86)或多组分拉挤模头形成。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种具有前缘保护系统(9、19、27)的风力涡轮机叶片(3)，其中：所述前缘保护系统(9、19、27)包括壳体部分(10、18、26)，所述壳体部分(10、18、26)的表面(15、24、32)形成叶片的外表面(17)的一部分，所述壳体部分(10、18、26)包括一体地形成在所述壳体部分(10、18、26)的材料(11、20、28)内的至少一个腔(12、21、29)，并且所述至少一个腔(12)是填充有减震介质(13)的封闭腔和/或所述至少一个腔(21、29)填充有减震材料(22、30)。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述减震介质(13)和/或材料(22、30)呈现所述至少一个腔(12、21、29)的形状(14、23、31)。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述减震介质(13)包括可流动介质、气态介质、液体介质、粘性介质、流体、凝胶和/或泡沫。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述减震材料(22、30)包括弹性材料、可变形材料、不可流动材料和/或比所述壳体部分(18、26)的材料(20、28)软的材料。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(10、18)或所述壳体部分(26)与填充到所述腔(29)中的所述减震材料(30)一起包括另一表面(16、25、33)，并且所述另一表面(16、25、33)的至少主要部分抵靠叶片主体(8)的外表面(89)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(10、18)或所述壳体部分(26)与填充到所述腔(29)中的所述减震材料(30)一起包括另一表面(16、25、33)，并且所述另一表面(16、25、33)的至少主要部分结合到叶片主体(8)的外表面(89)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(10、18、34)或所述壳体部分(26)与填充到所述腔(29)中的所述减震材料(30)一起包括另一表面(16、25、3...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·B·尼尔森，S·G·罗科尔，
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：
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