CN101287905B - 风力涡轮机叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力涡轮机叶片(10)，该风力涡轮机叶片包括根部区域(13)、在该根部区域处的叶片内的隔板(20)和用于排出在叶片内冷凝的水的装置。排水装置包括形成在根部区域处叶片的表面上的四个孔(30)，其中两个孔在隔板的一侧，两个孔在另一侧；对于它们在叶片表面上的角位置，两个孔位于叶片的吸引侧上，另两个孔位于叶片的挤压侧上。孔(30)设有从叶片的外表面向外凸出的凸出部(35)，从而防止沿叶片外表面流下的水进入叶片。

Description

风力涡轮机叶片
技术领域
本发明涉及一种风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片包括根部区域和用于排出在叶片内冷凝的水的装置。
背景技术
风力涡轮机设有一转子，该转子包括多个-通常是三个-叶片和用于安装所述叶片的毂。所述叶片很大，大约20-50米长，其尖端可达250km/h的速度。
在叶片内，水由于冷凝而积聚。这种在叶片内部的水的积聚有两方面的害处：大量的水相当于可移动的压舱物(ballast)，会削弱叶片的正常功能；当叶片向上竖立并且空转，即，不运行时，水将沿着叶片流下并会进入毂，该毂容纳与水接触则会损坏的某些电器。
此外，叶片是中空的，而且在其制造过程中在其内部会残留有污垢。当叶片旋转时，这些污垢最终变成灰尘并与冷凝水混合以形成一些团(dough)，所述团离心到叶片的尖端。
本领域中已知在叶片的尖端钻排水孔以限定一通道，意在通过该通道排出水。但是，当叶片高速旋转时，尖端表面的任何奇点(singularity)或不平衡都可产生强烈的噪音。因此，为了防止所述孔在旋转时产生巨大的噪音，所述孔必须小，宽度不大于6mm。不幸的是，被离心力推到尖端的灰尘和水的混合物很可能阻塞这种狭窄的通道。
发明内容
本发明的目的是提供一种风力涡轮机，其中通过所述排水装置可以容易地排出叶片中的冷凝水。
按照本发明，所述排水装置包括在根部区域处叶片表面上形成的一个或多个孔。由于形成在根部区域处，根部区域是叶片的低速区域，因此孔不易被离心力的影响所阻塞。此外，孔的尺寸可以较大，因为在某些限制条件下，叶片根部区域处的奇点不易产生明显的噪音。在一个实施例中，孔的宽度大于8mm。
优选地，至少一个孔位于叶片的吸引侧(suction side)上，并且至少一个孔位于叶片的挤压侧(pressure side)上。这样，冷凝水可以通过叶片的两侧排出。
对叶片有利的是包括两个孔，这两个孔位于叶片的吸引侧和挤压侧中的一侧或两侧上。在这种情况下，位于叶片的同一侧上的孔不在叶片的同一纵向直线上，以便避免降低叶片的强度。
在一个优选的实施例中，在叶片的根部区域处的叶片内部设有一隔板(enclosure)，目的是提高根部强度并且封闭叶片。在这种设置的情况下，有利的是一些孔位于隔板的一侧，一些孔位于隔板的另一侧，从而使积聚在隔板两侧的水可以容易地排出。
为了使留在叶片中的水量最少，所述孔定位成靠近隔板，优选地与隔板相距5cm以内。
优选地，所述孔是圆形的，因为圆形的孔比其它形状的孔使叶片的强度减小得少。
在一个实施例中，一个或多个孔设有从叶片的外表面向外凸出的凸出部，从而阻止沿着叶片外表面流下的水进入叶片。
附图说明
下文将参照附图仅以非限制性示例的方式说明本发明的一个具体实施例，其中：
图1是本发明的实施例的叶片的示意图；
图2是安装在毂上的三个这种叶片的局部剖视图；以及
图3是这种叶片的一部分的剖视图。
具体实施方式
风力涡轮机包括毂50和三个叶片10。这种叶片具有根部13，该根部13是叶片较靠近毂的区域，并且通常为圆柱形。除了其根部以外，这种叶片具有两个平的侧面，为叶片限定吸引侧和挤压侧。因此，在本说明书中，应理解，根部是叶片在毂与叶片侧面变平的区域之间的区域，而且叶片的吸引侧和挤压侧都包括根部的相应侧。
在根部区域处的叶片内可设有一隔板20，用于提高根部的强度并封闭叶片。隔板20位于距根部的端部0.5-3m处。
在图1的实施例中，在根部13处的叶片10上设有四个孔30，其中两个孔在隔板20的一侧，两个孔在另一侧。对于它们在根部13的表面上的角位置而言，两个孔位于叶片的吸引侧上，另两个孔则在直径上相对地定位，即，在叶片的挤压侧上。
位于所述隔板20每侧的两个相邻的孔30彼此之间的距离是大约50cm，并且有偏移，也就是说，不在叶片10的同一纵向直线上，以便不显著降低叶片的纵向纤维的强度。
当所述风力涡轮机不工作时，其处于空转状态，其中叶片相对于风横向地定位并且几乎静止，但不完全静止。在空转状态下，叶片以非常低的速度旋转，并且每个叶片在一段时间内保持向上竖立。当多个叶片10中的一个在基本向上竖立的位置空转时，叶片中的冷凝水流下并积聚在隔板20上，见图2中的附图标记91。然后，水通过多个孔30中的一个或两个平稳地排出。并且，当叶片在基本向下竖立的位置空转时，在隔板20后面的根部13中的冷凝水流下并且积聚到隔板的后侧上，见图2中的附图标记92。然后这些水通过多个孔30中的另外一个或两个排出。这就是优选在隔板20的每一侧都有一些孔30的原因。
为了能排出大部分积聚的冷凝水，孔30定位成非常靠近隔板20，典型地与隔板20相距5cm以内。
因为离心力不把灰尘和水的混合物推压在孔30上，所以这些孔不容易被阻塞。而且，因为叶片在根部处的速度比在尖端处低得多，所以孔30的宽度可安全地达到15mm而不会在旋转时产生很多噪音，进而也降低了阻塞的风险。试验结果表明，孔30的宽度的优选范围是8-15mm。
孔30优选地是圆形的，因为根部13是所述叶片的应力最大(moststrained)的区域，而且圆形的孔比其它形状的孔产生的应力小。
在一个实施例中，每个孔30都在叶片外表面上设有一敞开的凸出部35。凸出部35在旋转时不产生额外的噪音，因为它们位于叶片的低速区域。凸出部35阻止在叶片10的外表面上冷凝的水到达相应的孔30并因而进入叶片。
在一个实施例中，没有隔板20。在这种情况下，优选的是将孔30设置成距离根部13的端部5cm以内，这些特征与前述隔板20不直接相关。
尽管在本说明书中仅示出和描述了本发明的具体实施例，但是本领域的技术人员能够按照各个情况的具体要求，在不脱离由所附权利要求书限定的保护范围的情况下，引入修改并且用其它技术上等效的方案替代其任何技术特征。
显然，例如，在根部区域13处的叶片10上可以有任意数量的孔30，或者孔30可以仅位于隔板20的一侧。

Claims (10)

1.一种风力涡轮机叶片(10)，所述风力涡轮机叶片(10)包括内腔、根部区域(13)和用于排出在所述内腔内冷凝的水的装置，其特征在于，所述用于排出在所述内腔内冷凝的水的装置包括至少一个孔(30)，所述孔(30)形成在所述根部区域(13)处叶片(10)的表面上，所述孔提供了在所述内腔与所述叶片的外部之间的通道。
2.如权利要求1所述的风力涡轮机叶片(10)，其中至少一个孔(30)位于所述叶片(10)的吸引侧上，并且至少一个孔(30)位于所述叶片(30)的挤压侧上。
3.如权利要求1所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述风力涡轮机叶片包括两个孔(30)，所述两个孔(30)位于所述叶片(10)的吸引侧和挤压侧中的至少一侧上。
4.如权利要求3所述的风力涡轮机叶片(10)，其中位于所述叶片(10)的同一侧上的所述孔(30)不在所述叶片(10)的同一纵向直线上。
5.如权利要求1所述的风力涡轮机叶片(10)，其中在所述根部区域(13)处的叶片(10)的内腔内设有一隔板(20)。
6.如权利要求5所述的风力涡轮机叶片(10)，其中至少一个孔(30)位于所述隔板(20)的一侧，并且至少一个孔(30)位于所述隔板(20)的另一侧。
7.如权利要求5所述的风力涡轮机叶片(10)，其中至少一个孔(30)定位成距离所述隔板(20)5cm以内。
8.如权利要求1所述的风力涡轮机叶片(10)，其中至少一个孔(30)是圆形的。
9.如权利要求8所述的风力涡轮机叶片(10)，其中所述至少一个孔(30)的直径在8mm至15mm的范围内。
10.如上述权利要求中的任意一项所述的风力涡轮机叶片(10)，其中至少一个孔(30)设有一凸出部(35)，所述凸出部(35)从所述叶片(10)的外表面向外凸出。
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