CN102454557B - 风力涡轮机的叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风力涡轮机的叶片。所述叶片包括位于叶片表面的至少一个涡流发生器。所述涡流发生器被构造和布置为对叶片的空气动力特性有贡献。所述涡流发生器包括平台和延伸部。所述叶片包括凹陷，所述凹陷被构造和布置为容纳涡流发生器的平台的至少一部分。所述平台的至少一部分固定在所述凹陷中。

Description

风力涡轮机的叶片
技术领域
本发明涉及风力涡轮机的叶片以及叶片的改装方法。
背景技术
已知使用特定形状的装置可以在风力涡轮机的叶片附近产生有益的涡流。这些装置被称为“涡流发生器”。
涡流用于影响沿风力涡轮机叶片的表面的空气流。例如，涡流发生器用于抵消沿叶片的空气的失速。因此，通过所述发生器改善叶片的转动运动。
WO0015961A1公开了一种设置有多个涡流发生器的风力涡轮机叶片。多个涡流发生器从叶片的背风面突起并且用于控制所谓的“边界层分离”。
WO2008113350公开了风力涡轮机叶片的有利设计。所述叶片示出一行或多行平行的次边界层涡流发生器。所得叶片防失速并且所得叶片获得高最大升力系数。
图5示出了包括一行涡流发生器25的叶片15。
至于剖面A-A’，请参见图6所示。
已知例如通过胶来将该行涡流发生器25连接到叶片15。
此情况在图6中示出。涡流发生器66包括平台（或基底或底部）46和可以形成为翅片状的延伸部36。
涡流发生器66通过胶连接部56与风力涡轮机的叶片16连接，同时，该胶应用到叶片16的表面和平台46之间。延伸部36从胶连接部56和叶片16延伸出并且用于产生涡流。
由于近海风力涡轮机的大于二十年的要求寿命，因此存在确保所用的胶长期持续连接的问题。
此方案的另一缺点是涡流发生器的空气动力特性会被延伸部36影响、在平台46延伸到叶片16的表面时被平台46影响以及被胶连接部56的高度影响。
这些特征的结合会导致不期望的叶片特性。
还已知涡流发生器一体形成在叶片附近。涡流发生器在叶片的制造过程期间一体形成，因此有助于构成所制造的叶片的表面。
在此情形中，涡流发生器固定了叶片的整个寿命期间，但是即使稍后需要，也不能调节叶片表面的涡流发生器。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的风力涡轮机叶片，所述叶片包括涡流发生器，所述涡流发生器能够长期经受住作用在叶片上的周围环境影响并且如果需要可以调节所述涡流发生器。
通过权利要求1的特征和权利要求2的特征可以达到此目的。
从属权利要求的目标是优选构造。
根据本发明，风力涡轮机的叶片包括位于叶片表面处的至少一个涡流发生器。该涡流发生器被构造和布置为有助于叶片的空气动力特性。
涡流发生器包括平台和延伸部。叶片包括凹陷，所述凹陷被构造和布置为容纳涡流发生器的平台的至少一部分。所述平台至少部分地固定在所述凹陷中。
优选地，所述凹陷在制造所述叶片时形成到所述叶片的表面内。作为改装，稍后调节、布置和放置涡流发生器。
还可以通过铣削将凹陷形成在叶片的表面内。因此，能够调节已经安装到风力涡轮机位置处的毂上的叶片。
相比现有技术的叶片的特性，本发明的叶片的特性更加可预计。
由于凹陷及其与涡流发生器的平台的相互作用，可以保护此连接不受周围环境影响，诸如冰、盐、霜等。因此，这种连接可以长期保持稳定。
由于此凹陷（可以在叶片的制造期间形成在叶片内或稍后被铣削到叶片中），可能在需要时改装所述叶片。
如果需要的话，甚至可以容易的移除损坏的涡流发生器。
甚至可以在稍后调节和/或改进涡流发生器的分别和/或位置。这可以根据风力涡轮机的位置或根据其它定位影响来完成。
优选地，涡流发生器或多个涡流发生器布置在带或条上。所述条可以很容易且省时地放置多个涡流发生器。在此情形中，所述带或条优选形成为所述平台的一部分。所述凹陷被成形为将所述带或条与涡流发生器的平台合并在一起。
另一优点是，叶片和涡流发生器之间的总粘合表面增加，从而使得涡流发生器牢固地连接到所述叶片。
再一优点是，涡流发生器一直建立在正确的位置上，也考虑到平台的高度和延伸单元。因此，涡流发生器位于对准的和专设的最佳位置。
因此，由于涡流发生器的正确界定的位置，一组叶片显示相同的特性。并且很容易再现该特性。
凹陷可以在制造叶片时形成在叶片中。例如，可以使用这样一种靠模（profile），其显示平台的目的形状的背面铸模或刻痕。所述靠模可以放入模具中，该模具优选在“真空辅助树脂传递模塑，VARTM”过程中使用。
附图说明
通过一些附图更详细地示出了本发明。
图1总体性地示出了本发明；
图2示出了根据本发明的一种配置，其中涡流发生器被应用到叶片表面；
图3示出了根据本发明的另一种配置，其中涡流发生器被应用到叶片表面；
图4示出了图3的细节并因此引用图3；
图5示出了现有技术的叶片，其如本申请背景技术部分所述包括一行涡流发生器；
图6示出了一行涡流发生器，其如本申请背景技术部分所述通过胶粘合到所述叶片。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的优选配置。
涡流发生器61包括平台41和延伸部31。
平台用作延伸部31的基底或底部。
延伸部31可以优选成形为翅片状。
涡流发生器61的平台41布置在凹陷71内。
凹陷71一体形成为叶片11的一部分并且可以在制造叶片时形成和成形到叶片11中。
凹陷7可以稍后均匀地铣削到叶片11中，例如在风力涡轮机位置。
连接部51设置为将平台41固定到凹陷71中。这可以通过使用粘合剂、胶、硅树脂或具有粘合剂的双面胶带来完成。
平台41的表面和凹陷71的内表面甚至可以被成形为相互作用以实现固定的机械连接。
一种众所周知结构的或机械构造“燕尾榫”，用于连接凹陷中的平台。
优选地，仅延伸部31从叶片11的表面延伸。因此，仅延伸部31对叶片特性有贡献，对此现在更容易预测。
由于凹陷71，可以保护所述连接部51不受周围环境影响。降低雨、冰、盐、霜等的影响。因此连接部可以长期保持牢固。
由于用于将凹陷成形和形成到叶片中的不同方法，即使后来也可以改装所述叶片。
甚至可以容易地移除和更换损坏的涡流发生器61。
甚至稍后还可以调节涡流发生器61的数量和/或改进涡流发生器61的分布和/或改进涡流发生器61的位置。优选地，这可以根据风力涡轮机的位置或根据定位影响来实现。
优选地，涡流发生器或多个涡流发生器布置在带或条（这里未详细示出）上。因此，所述带或条可以成为所述平台的整体部分。所述条可以容易省时地放置多个涡流发生器。
图2示出根据本发明的涡流发生器应用于叶片表面的配置。
涡流发生器62包括如图1所示的平台和延伸部。
涡流发生器62的平台布置在凹陷72中。
凹陷72是叶片12的整体部分并且可以如上所述地形成在叶片12内。
双面胶带DST用于经由它的平台（根据如上所述的图1）将涡流发生器62布置和预固定到凹陷72中。
接着，将凹陷72的壁和涡流发生器62的平台之间剩余的间隙用固定材料FI填充，例如用硅树脂或用所谓的“结构填充剂”。
完成此步骤以长时间固定涡流发生器并且确保水、冰、盐等不会聚集在该处。
如上所述，将凹陷引入或形成或成形到叶片中的操作或将涡流发生器的平台固定到凹陷内的操作可以在风力涡轮机位置附近或甚至在制造叶片的位置附近完成。
如果在制造位置附近通过铣削将凹陷成形到叶片中，则可以在改装操作中也在此位置附近或在风力涡轮机位置附近固定和放置涡流发生器62。
优选地，可以在测试位置附近使用本发明，在该位置，叶片的性能被测试并且为了进一步使用或为了评估而优化叶片。
图3和图4示出根据本发明的涡流发生器63以不同方式应用于叶片13的表面的另一配置。
涡流发生器63包括如图1和图2所示的平台和延伸部。
涡流发生器63的平台布置在凹陷73中。
凹陷73是叶片12的表面的整体部分并且可以如上所述地形成和成形。
粘合剂AD应用到凹陷73中并且用于将涡流发生器63的平台布置和固定到凹陷73中（根据如上所述的图1和图2）。
涡流发生器63被压入凹陷73中并且其平台放置在凹陷73处。粘合剂AD分布在凹陷73中，使得涡流发生器63的平台周围的几乎所有“自由空间”都被粘合剂AD填充。
粘合剂AD的量被选择为，使得凹陷73的侧壁和平台的表面之间的间隙完全被粘合剂填充。
粘合剂AD的量还被选择为，使得额外量的树脂封闭由叶片的表面和平台的顶面界定的间隙。因此，圆周边缘或圈沿此间隙或沿此接触线布置。
该边缘确保最小化被冲击区域，阻挡水或冰。
如果需要，稍后可用移除该边缘，例如在“湿环境”或“干环境”。
总之，本发明针对叶片及上述改装叶片的方法。
本发明还涉及一种叶片，该叶片被制备成用于根据所述方法的步骤改装成具有涡流发生器。
本发明还涉及一种涡流发生器，该涡流发生器被制备成用于根据所述方法的步骤进行的叶片改装。

Claims (16)

1.一种风力涡轮机的叶片，
其中，所述叶片包括多个涡流发生器，所述涡流发生器位于叶片表面，同时所述涡流发生器被构造和布置为对所述叶片的空气动力特性有贡献，
其中，每个涡流发生器包括平台和延伸部，
其中，所述叶片包括凹陷，所述凹陷被构造和布置为容纳所述涡流发生器的平台的至少一部分，
其中，所述平台固定在所述凹陷中，
其中，所述多个涡流发生器通过它们的平台布置在条上，并且
所述凹陷被成形为将所述条与所述涡流发生器的平台合并在一起。
2.根据权利要求1所述的叶片，其中，所述凹陷是所述叶片的整体部分，在制造所述叶片时在所述叶片中形成所述凹陷，或者稍后在制好的叶片中形成所述凹陷。
3.根据权利要求1或2所述的叶片，其中，所述平台通过粘合剂至少部分地固定到所述凹陷中。
4.根据权利要求1或2所述的叶片，其中，所述平台通过硅树脂至少部分地固定到所述凹陷中。
5.根据权利要求1或2所述的叶片，其中，所述平台通过带有粘合剂的双面胶带至少部分地固定到所述凹陷中。
6.根据权利要求1或2所述的叶片，其中，所述平台通过燕尾状表面结构至少部分地固定到所述凹陷中。
7.根据权利要求1所述的叶片，其中，整个平台布置到所述凹陷中，因而仅所述延伸部对叶片特性有贡献。
8.根据权利要求1所述的叶片，其中，所述凹陷和所述平台之间的连接部被构造和布置为至少保护所述连接部不受包括雨、冰、盐和/或霜的周围环境影响。
9.根据权利要求1所述的叶片，其中，所述叶片包括多个凹陷，所述多个凹陷在制造所述叶片期间形成在所述叶片中，或者随后形成在所述叶片中，从而能够将所述叶片改装成具有多个涡流发生器。
10.根据权利要求1所述的叶片，
其中，所述条是所述平台的整体部分，并且
其中，所述条被布置和设计为为了所述平台的固定而与所述凹陷接触。
11.根据权利要求1所述的叶片，
其中，所述凹陷被构造为，在制造所述叶片的同时或者在所述叶片已经制造完成后，所述凹陷一体形成到所述叶片中，并且
其中，所述涡流发生器被构造为，所述涡流发生器通过它的平台与所述凹陷连接，作为之后的改装。
12.一种改装风力涡轮机的叶片的方法，
其中，在制造所述叶片的同时或者随后将至少一个凹陷形成到叶片的表面中，
其中，涡流发生器随后被放置在所述叶片处，从而对所述叶片的空气动力特性有贡献，
其中，包括平台和延伸部的所述涡流发生器用其平台被压入所述凹陷中，使得所述凹陷容纳所述涡流发生器的平台的至少一部分。
13.根据权利要求12的方法，
其中，双面胶带用于将所述涡流发生器的平台布置和放置在所述凹陷中，并且
其中，所述凹陷的壁和所述涡流发生器的平台之间的剩余间隙填充有固定材料。
14.根据权利要求12所述的方法，
其中，粘合剂用于将所述涡流发生器的平台布置和放置在所述凹陷中，并且
其中，所述粘合剂分布在凹陷内，从而在将涡流发生器压入所述凹陷中时，使得所述粘合剂基本填充所述涡流发生器的平台周围的所有自由空间。
15.一种叶片，其被制备成用于根据权利要求12至14之一所述的方法改装为具有涡流发生器。
16.一种涡流发生器，其被制备成用于根据权利要求12至14之一所述方法进行的叶片改装。
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