风轮机叶片制造技术

一种具有吸力侧和压力侧的风轮机叶片，所述吸力侧和压力侧连接于前缘和后缘处，在叶片的后缘区域中限定有一个或多个形状可变的翼片部分，所述一个或多个形状可变的翼片部分连接至叶片本体，并且所述一个或多个形状可变的翼片部分中的每一个具有上蒙皮和下蒙皮，所述上蒙皮和下蒙皮中的第一蒙皮固定至叶片本体，所述上蒙皮和下蒙皮中的第二蒙皮能够相对于叶片本体滑动地移动，使得施加于所述上蒙皮和下蒙皮之一的力导致第二蒙皮相对于叶片本体滑动，从而改变后缘的翼形。

【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风轮机叶片，所述风轮机叶片包括连接至叶片本体的一个或者多个可变的翼片部分，所述翼片部分可改变叶片后缘的翼形。进一步地，本专利技术涉及一种包括至少一个所述风轮机叶片的风轮机。
技术介绍
可在使用时改变形状的风轮机叶片在本领域中是公知的。在wo2004/088130中披露了一个这样的例子，其中公开了一种风轮机叶片，所述风轮机叶片包括一个或多个形状可变的翼片部分以及用于提供所述形状可变的翼片部分中的形状变化的致动装置，其中，所述形状可变的翼片中的每一个的外表面的形状都基本上是连续的。然而，公知系统可能表现出不良的机械稳定性。并且，公知系统通常由昂贵的材料制成。本专利技术的优选实施方式的一个目的是提供一种改变风轮机叶片轮廓的公知系统的替代方案。另外，本专利技术的优选实施方式的一个目的是提供一种用于改变风轮机叶片轮廓的简单、可靠的方案。此外，本专利技术的优选实施方式的一个目的是提供一种用于改变风轮机叶片轮廓的价廉系统。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术涉及一种具有吸力侧和压力侧的风轮机叶片，所述吸力侧和压力侧连接于前缘和后缘处，所述叶片包括叶片本体和一个或多个位于所述叶片的后缘区域中的形状可变的翼片部分，所述一个或多个形状可变的翼片部分中的每一个具有压力蒙皮和吸力蒙皮，所述压力蒙皮和吸力蒙皮中的第 一蒙皮固定至所述叶片本体或者与所述叶片本体形成 一体，所述压力蒙皮和吸力蒙皮中的第二蒙皮能够相对于所述叶片本体滑 动地移动，使得施加于所述压力蒙皮和吸力蒙皮之一的力导致所述第二蒙 皮相对于所述叶片本体滑动，从而改变所述后缘的翼形。由于设置了形状可变的翼片部分，本专利技术的优选实施方式减少了叶 片上的载荷的变动。这种载荷变动可能例如来源于湍流、风切变、塔架影、 阵风和偏转误差。本专利技术的实施方式全面地减小了涡轮机的质量一一包括叶片、塔架、毂和基础的质量，或相对于不设有形状可变的后缘部分的较 小转子而言允许在相同载荷水平下增大转子尺寸(即增加能量产出)。与现有技术的形状可变的翼片部分相比，按照本专利技术的叶片的实施 方式在机械稳定性方面和成本方面是有利的。叶片的包括叶片本体和/或第 一蒙皮的不能移动的部分可由风轮机叶片工艺中的任何材料制成，且多种 材料可用于第二蒙皮。足够柔性但足够刚性以抵抗空气动力载荷的第二蒙皮的材料的示例包括玻璃增强塑料(GRP) 、 Kevlar纤维、碳、橡胶、木 材、碳纤维、环氧树脂和铝。例如，在弦长为1米的叶片中可移动的后缘 沿弦向可以为0.3米并包括3毫米厚的GRP。后纟彖上的压差可以为3kN/m2， 其产生大约0.9kN/m的弦向力以及每米长度0.135kNm的弯矩。这可通过 在滑动接头处提供1.5kN每米长度的力(其典型地具有90毫米的杠杆臂) 来平衡。在一实施方式中，这由通过在卯毫米的长度上分布33kN/m2或 者1/3巴的真空压差所获得的真空致动来平衡。滑动接头的为了获得较大 挠度及大升力增量的运动为10毫米的量级。在本说明书中，术语滑动应理解为包含第二蒙皮与叶片本体之 间的任何相对的线性或旋转运动。在本说明书中，术语风轮机，，应理解为包括任何能够从运动空气 中汲取能量并将这种能量转化成机械能和/或电能的机械。在本专利技术的优选实施方式中，第二蒙皮能够相对于叶片本体滑动导 致如下的优点能够确保从前缘至后缘的轮廓连续性。优选地，当所述可变形状的后缘部分变形时，该后缘部分弦向的长7度和厚度不发生变化。在一个实施方式中，吸力蒙皮固定至叶片本体或与叶片本体形成一 体，压力蒙皮能够相对于叶片本体移动(滑动)。在其它的实施方式中，压力蒙皮固定至叶片本体或与叶片本体形成一体，吸力蒙皮能够相对于叶 片本体移动。叶片或者风轮机优选地包括一控制器，所述控制器能够例如通过致 动器控制至少一个形状可变的翼片部分的形状，以使所述形状可变的翼片 部分的形状与外部条件适应。所述条件可例如包括风速、风向、翼的每分 钟转速、发电机的负荷、叶片的倾斜、叶片的倾斜率、叶片加速度、入流 角度、截面压力分布和/或叶片根部弯矩。致动器控制优选地确保在叶片表 面任何位置处从前缘至后缘的轮廓连续性。后缘部分可以例如通过螺栓螺母以可拆卸的方式连接至叶片本体，从而允许更换或者维修所述翼片部分。在一个实施方式中，第一(即非活 动的)蒙皮与叶片本体形成一体，从而所述第一蒙皮形成叶片本体的延伸部。叶片或者翼片部分可包括诸如玻璃加强塑料或者Kevlar纤维、碳、橡 胶或木材的轻材料。叶片本体可例如由上述材料制成和/或由碳纤维、环氧 树脂、铝制成，和/或由例如欧洲专利No.l 417 409 Bl所描述的拉挤元件 制成。第二蒙皮能够横向于叶片纵向地滑动移动。在一个实施方式中，在 所述滑动移动中第二蒙皮的至少一部分可与叶片本体的至少一部分重叠。 为减小重叠区域中的湍流，在所述重叠区域中叶片可限定一个用于容纳翼 片的重叠部分的凹槽，使得在翼片与叶片本体的相对运动期间第二蒙皮的 重叠部分可移入或者移出所述凹槽。叶片可包括由至少一个壁限定的至少一个形状可变的室，所述壁构 成所述压力蒙皮和吸力蒙皮之一的一部分或连接至所述压力蒙皮和吸力蒙 皮之一，使得当力施加至所述室的壁时所述第二蒙皮移动。例如，为产生 翼片与叶片本体之间的相对运动，每个形状可变的翼片部分可包括一压力室，所述压力室在加压或降压时提供所述的力。在本专利技术的说明书中，术语加压和降压，，应理解为分别增加或者减小压力室中的压力。在一 个实施方式中，第二蒙皮形成压力室的壁。因此，压力室的加压或降压导 致所述壁(即第二蒙皮)相对于叶片本体进行运动。叶片的内部或者叶片的一部分可方便地用作真空贮存器和/或加压 空气贮存器。所述贮存器可例如在叶片内纵向地延伸。可选地或者另外地， 泵系统可设于叶片的内部，或者可设置合适的连接器以将所述室或者压力 室连接至例如布置于风轮机机舱中的外部压力/真空源。在一个实施方式 中，叶片包括可用于支撑真空/压力贮存器或真空/压力源的梁。例如，梁本 身或者一部分可构成真空贮存器或者压力贮存器。用于改变后缘翼片部分的形状的可选致动系统可包括电致动器、液 压致动器、联动系统和/或所谓的智能材料一一包括压电陶瓷材料、磁 致伸缩和电致伸缩材料、即能够改变粘度(例如从液态变成几乎固态)的材料、形状合金材料(SMA)、热响应材料和/或导电聚合物。翼形可定义一个释;^文状态和一个致动的非释;^状态。在一个实施方 式中，压力室的加压致使翼形从释放状态运动至致动状态。在另一实施方 式中，压力室的降压致使翼形从释放状态运动至致动状态。施加的压力可 沿向下的方向影响翼片部分，而吸力可沿向上的方向影响翼片部分。在一个实施方式中，当压力室中的压力基本上等于环境气压一一即 叶片/风轮机的地理位置处的气压一一时，翼片设于释》文状态。在另一实施 方式中，当压力室中的压力基本上等于环境气压时，翼形设于致动状态。在一个实施方式中，压力室中气压的降低导致压力室收缩，而气压 的升高导致压力室膨胀。压力室的膨胀或收缩导致所述上蒙皮和下蒙皮中 的第二蒙皮相对于叶片本体进行移动。在一个实施方式中，压力室的膨胀 导致所述上蒙皮和下蒙皮中的第二蒙皮移动离开叶片本体，反之亦然。为产生压力室中的压力升高和降低，叶片可包括一个或多个致动器， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有吸力侧和压力侧的风轮机叶片，所述吸力侧和压力侧连接于前缘和后缘处，所述叶片包括叶片本体和一个或多个位于所述叶片的后缘区域中的形状可变的翼片部分，所述一个或多个形状可变的翼片部分中的每一个具有压力蒙皮和吸力蒙皮，所述压力蒙皮和吸力蒙皮中的第一蒙皮固定至所述叶片本体或与所述叶片本体形成一体，所述压力蒙皮和吸力蒙皮中的第二蒙皮能够相对于所述叶片本体滑动地移动，使得施加于所述压力蒙皮和吸力蒙皮之一的力导致所述第二蒙皮相对于所述叶片本体滑动，从而改变所述后缘的翼形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-4-30 PCT/EP2007/0542231.一种具有吸力侧和压力侧的风轮机叶片，所述吸力侧和压力侧连接于前缘和后缘处，所述叶片包括叶片本体和一个或多个位于所述叶片的后缘区域中的形状可变的翼片部分，所述一个或多个形状可变的翼片部分中的每一个具有压力蒙皮和吸力蒙皮，所述压力蒙皮和吸力蒙皮中的第一蒙皮固定至所述叶片本体或与所述叶片本体形成一体，所述压力蒙皮和吸力蒙皮中的第二蒙皮能够相对于所述叶片本体滑动地移动，使得施加于所述压力蒙皮和吸力蒙皮之一的力导致所述第二蒙皮相对于所述叶片本体滑动，从而改变所述后缘的翼形。2. 如权利要求l所述的叶片，其中，所述第二蒙皮能够横向于所述叶片的纵向地滑动移动。3. 如权利要求1或2所述的叶片，其中，所述叶片包括由至少一个壁限定的至少一个形状可变的室，所述壁构成所述压力蒙皮和吸力蒙皮之一的一部分或连接至所述压力蒙皮和吸力蒙皮之一，使得当力施加至所述室的壁时所述第二蒙皮移动。4. 如权利要求l-3中任一项所述的叶片，其中，所述形状可变的翼片部分中的每一个包括压力室，所述压力室在加压或降压时提供所述的力。5. 如权利要求4所述的叶片，其中，所述叶片包括真空贮存器和/或加压空气贮存器。6. 如权利要求4或5所述的叶片，还包括用于改变至少一个所述翼片部分的压力室中的压力的致动器。7. 如前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，当从叶片的梢部至毂部进行测量时，所述后缘的长度的至少10%是形状可变的。8. 如权利要求7所述的叶片，其中，所述叶片的梢部比所述叶片的毂部更靠近所述后缘的形状可变部分。9. 如前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，当沿叶片的弦向进行测量时，沿从所述后缘向所述前缘的方向，所述叶片的至少5%是形状可变的。10. 如前述权利要求中任一项所述的叶片，其中，所述压力蒙皮和吸力蒙皮足够柔性以能够弯曲、从而允许所述叶片的翼形发生变化，并足够刚性以抵抗空气动力载荷。11. 如权利要求10所述的叶片，其中，所述压力蒙皮和吸力蒙皮的柔性沿叶片的弦向渐变。12. —种风轮机，其包括至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：M汉考克，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]