CN105822511B - 一种安装涡流发生器或类似流动控制装置的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种安装涡流发生器或类似流动控制装置的方法和装置。所述方法主要是利用一个特别设计的定位部件实现的。所述定位部件具有上、下表面，前缘、尾缘侧面，以及根部端面。定位部件的尾缘侧面和根部端面设有一系列标线或刻线。当所述定位部件应用叶片表面时，定位部件的根部端面与叶片的根部端面对齐，定位部件根部端面的标线或刻线与设计定位部件时所选择的叶根周向定位基准对齐，定位部件的下表面与叶片表面紧密贴合。此时，定位部件的尾缘侧面将自动与涡流发生器入口对齐。将涡流发生器入口底边的两端分别与定位部件尾缘侧面的两条标线或刻线对齐，即可对涡流发生器进行定位。采用所述方法和装置，可以在叶片表面快速而又准确地完成大量涡流发生器的安装。

Description

一种安装涡流发生器或类似流动控制装置的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种将涡流发生器或类似的流动控制装置安装到风电叶片表面的方法，以及所述方法采用的装置。

背景技术

涡流发生器或类似流动控制装置是一种简单而又有效的流动控制装置。将特定形状和尺寸的涡流发生器装在风电叶片表面的特定位置可以抑制叶片表面的流动分离，提高叶片的气动效率，从而增加风力机的年发电量。常见的涡流发生器或类似流动控制装置在结构上通常由一个底板和垂直于底板的两个翼片组成。为了不破坏叶片表面，一般使用双面胶带或粘接剂将涡流发生器的底面与叶片表面粘接在一起。然而，由于叶片表面是不规则曲面，所以很难对目标安装位置进行准确定位。对于处于风场环境中的大量风力机而言，在每只叶片表面准确地安装数量众多的涡流发生器或类似流动控制装置是一项巨大的挑战。因此，需要设计一套在叶片表面安装涡流发生器的方法和装置。

现有技术中，涡流发生器装置一般通过安装板安装到风电叶片表面中，具体地，首先将涡流发生器嵌入安装板中，并保证涡流发生器的底部暴露于安装板的底部，然后将安装板安放至叶片表面的目标安装位置，使涡流发生器的底部与叶片表面粘合在一起，最后再将安装板移除从而完成安装过程。其中，对目标安装位置的定位是利用遮蔽膜或参考绳实现的，这种定位方法的精度在风场环境中很容易受到大风等不利天气以及操作工人主观因素的影响，而且在大批量安装条件下很不稳定。

为了改进现有技术方案的不足，本发明提供了一套方法和装置，用于将涡流发生器准确可靠地安装到风电叶片表面。

发明内容

为克服现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的在于提供一套能够准确可靠地将涡流发生器或类似的流动控制装置安装到风电叶片表面的方法和装置，以改进现有技术方案存在的不足。

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案为：

一种将涡流发生器或类似流动控制装置安装到风电叶片表面的装置，包括一定位部件，所述涡流发生器或类似流动控制装置包括一底板和大致垂直于所述底板的两个翼片，所述底板具有入口底边和出口底边，其特征在于，

--所述定位部件基本呈长条形结构，包括上表面、下表面、前缘侧面、尾缘侧面和根部端面，其中，所述前缘侧面、尾缘侧面和根部端面均垂直于所述下表面，所述上表面和下表面基本平行；所述定位部件的根部端面上设有至少一条标线或刻线，所述定位部件的尾缘侧面上设有多个标线或刻线；

--所述定位部件的下表面与待安装涡流发生器或类似流动控制装置的风电叶片的表面区域的曲率基本相同，当所述定位部件应用于风电叶片表面时，二者能够紧密贴合；

--所述定位部件的长度方向基本与所述风电叶片的展向保持一致，当所述定位部件应用于风电叶片表面时，所述定位部件的根部端面与风电叶片的根部端面对齐，所述定位部件的根部端面上的标线或刻线与风电叶片的叶根周向定位基准对齐，每个涡流发生器或类似流动控制装置的入口底边的两端分别与所述定位部件的尾缘侧面上的一条标线或刻线对齐。

优选地，所述定位部件的形状根据待安装涡流发生器或类似流动控制装置的风电叶片表面的形状和涡流发生器在叶片表面的分布曲线设计而成。

优选地，所述定位部件的根部端面的标线或刻线可以延伸至定位部件的上表面内部一定距离以便识别。

优选地，所述叶根周向定位基准为设置在风电叶片的根部端面或叶根表面的标记，用以区分叶根周向的不同位置。

优选地，所述定位部件的尾缘侧面上的标线或刻线可以延伸至定位部件上表面内部一定距离以便识别，所述标线或刻线的数量是需要安装到叶片表面的涡流发生器或类似流动控制装置的数量的2倍，当所述定位部件应用于风电叶片表面时，每个涡流发生器或类似流动控制装置的入口底边的两端分别与一条标线或刻线对齐。

优选地，所述定位部件的尾缘侧面上的刻线或标线之间可以设置标记或记号。所述标记或记号与需要安装到所述刻线或标线之间的涡流发生器的型号对应。

优选地，所述标记或记号为数字或字母序号，且对应的涡流发生器或类似流动控制装置的表面设有相同的数字或字母序号。

优选地，当所述定位部件应用于风电叶片表面时，所述定位部件可以选择其前缘侧面作为定位面，此时定位部件的前缘侧面在叶片表面的投影与涡流发生器或类似流动控制装置的出口底边在叶片表面的投影重合。相应的，用于对涡流发生器进行定位的刻线或标线必须设置在定位尺的前缘侧面。

优选地，所述定位部件的尾缘侧面上的标线或刻线可以采用U形槽代替。U形槽的宽度与涡流发生器入口底边的宽度相同，U形槽的底部在叶片表面的投影应当与涡流发生器入口底边在叶片表面的投影重合。

优选地，所述定位部件可以分为数段进行制造，各段之间可以采用铆接、销钉连接、螺钉连接等刚性连接方式相互固定在一起。

优选地，所述定位部件的下表面可以涂上一层粘接剂或双面胶带，然后再在胶层外覆盖一层塑料薄膜。使用时，先将薄膜撕掉，然后再将定位部件粘接在叶片表面。也可以使用胶带将定位尺的上表面与叶片表面粘接在一起。

另一方面，本发明为解决其技术问题还提供了一种将涡流发生器或类似流动控制装置安装到风电叶片表面的方法，所述涡流发生器或类似流动控制装置包括一底板和大致垂直于所述底板的两个翼片，所述底板具有入口底边和出口底边，其特征在于，

SS1.根据风电叶片的几何外形和涡流发生器或类似流动控制装置在风电叶片表面的分布曲线设计一相应的定位部件，其中，所述定位部件包括上表面、下表面、前缘侧面、尾缘侧面和根部端面，所述前缘侧面、尾缘侧面和根部端面均垂直于所述下表面，所述定位部件的根部端面上设有至少一条标线或刻线，所述定位部件的尾缘侧面上设有多个标线或刻线；

SS2.将定位部件固定于风电叶片表面，固定前要确保定位部件的根部端面与叶片的根部端面对齐，且定位部件根部端面上的标线或刻线与叶片根部的周向定位基准对齐。

SS3.在定位部件的尾缘侧面上的刻线或标线之间设置标记或记号，所述标记或记号与需要安装到所述刻线或标线之间的涡流发生器或类似流动控制装置的型号对应，根据定位部件尾缘侧面上的两条标线或刻线之间的标记或记号，选择具有相同标记或记号的涡流发生器或类似流动控制装置，将其入口底边紧贴定位部件的尾缘侧面，同时保证底边的两端分别与两条刻线或标线对齐，即可将涡流发生器或类似流动控制装置准确地安装到目标位置。

本发明的安装涡流发生器或类似流动控制装置的方法和装置中，所述定位部件具有上表面和下表面。其中，下表面为曲面，而上表面与下表面大致平行。当定位部件应用于叶片表面时，定位部件的下表面与叶片表面能够紧密贴合。考虑到定位部件下表面的面积远小于叶片表面的面积，曲率变化不大，所以定位部件的下表面也可以近似为平面。

所述定位部件具有根部和尖部。其中，定位部件的根部具有垂直于定位部件下表面的端面。所述端面设有至少一条垂直于定位部件下表面的刻线或标线，所述刻线或标线可延伸至定位部件上表面内部一定距离以便识别。当定位部件应用于叶片表面时，定位部件根部端面与叶片根部端面或轮毂端面对齐，定位部件根部端面上的刻线或标线与叶片根部螺栓的轴线等周向定位基准对齐。

所述定位部件还具有前缘侧面和尾缘侧面，而且两个侧面均与定位部件的下表面垂直。当定位部件应用于叶片表面时，前缘侧面靠近叶片的前缘，尾缘侧面靠近叶片的尾缘，且定位部件尾缘侧面在叶片表面的投影与涡流发生器入口处底边在叶片表面的投影重合。定位部件尾缘侧面设有垂直于下表面的刻线或标线，所述刻线或标线延伸至上表面内部一定距离以便识别。对应每一个涡流发生器，均有两条刻线或标线，且每条刻线或标线分别与涡流发生器入口底边的一端对齐。

考虑到安装到不同位置的涡流发生器可能具有不同的部件寸或型号，在定位部件上表面两条刻线或标线之间可以设置标记或记号。所述标记或记号与安装到两条刻线或标线之间的涡流发生器的型号对应。作为一种优选方案，所述标记或记号为数字或字母序号，且对应的涡流发生器表面设有相同的序号。

作为一种替代方案，也可以选择定位部件的前缘侧面作为定位面。此时定位部件前缘侧面在叶片表面的投影与涡流发生器的出口底边在叶片表面的投影重合。相应的，用于对涡流发生器进行定位的刻线或标线也设置在定位部件的前缘侧面。

作为一种替代方案，定位部件侧面的刻线或标线可以用“U”形槽代替。“U”形槽的宽度与涡流发生器入口底边的宽度相同。此时，“U”形槽的底部在叶片表面的投影应当与涡流发生器入口底边在叶片表面的投影重合。使用时，只需将涡流发生器的入口插入“U”形槽即可实现快速而又准确地定位。

由于涡流发生器沿叶片展向的分布曲线不一定是直线，所以定位部件的侧面形状也不一定是简单的平面，相应的定位部件的形状也会较为复杂。定位部件可选择刚性较好的金属或塑料等材料并利用数控机床进行加工。

考虑到涡流发生器沿叶片展向的分布区域可能较长，为了便于制造和运输，可以将定位部件分成数段进行制造，各段之间可采用铆接、销钉连接、螺钉连接等刚性连接方式相互固定在一起。

为了能在使用时方便地将定位部件固定于叶片表面，定位部件下表面可以涂上一层粘接剂或双面胶带，然后再在胶层外覆盖一层塑料薄膜。使用时，先将薄膜撕掉，然后再将定位部件粘接在叶片表面。另外，也可以使用胶带将定位部件的上表面与叶片表面粘接在一起。

应当注意的是，本发明所述的方法和装置同样适用于其他需要准确地安装到叶片表面的装置，并不仅限于涡流发生器装置。

同现有技术相比，本发明的安装涡流发生器或类似流动控制装置的方法和装置，可以在叶片表面快速而又准确地完成大量涡流发生器的安装。

附图说明

图1是常见的一种风电叶片的几何外形图。

图2是根据本发明设计的一种定位部件应用于叶片表面的示意图。

图3是叶片根部附近的局部放大视图。

图4是叶片和定位部件的横截面示意图。

图5是涡流发生器附近的局部放大视图。

图6是当涡流发生器在叶片表面的分布曲线是折线时，根据本发明所设计的定位部件应用于叶片表面的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。

图1是常见的一种风电叶片的几何外形图。其中，叶片1具有叶根4和叶尖20。叶根4起始段的外形为圆柱形。方向21沿着叶根圆柱段的轴线从叶根指向叶尖，称为叶片的展向。方向22绕着叶根圆柱段的圆周方向，称为叶片的周向。

图2是根据本发明设计的一种定位部件应用于叶片表面的示意图。其中叶片1具有叶根4，前缘7和尾缘8，叶根4具有端面5。需要安装到叶片表面的涡流发生器3数量众多，但是在叶片表面的分布曲线为直线，所以定位部件2的形状较为平直。定位部件2具有根部6，且定位部件的根部具有端面。

图3是叶片根部附近的局部放大视图。其中，定位部件的根部端面23画有两条垂直于定位部件下表面且延伸至定位部件上表面一定距离的刻线24。定位部件应用于叶片表面时，其根部端面23与叶片的根部端面5对齐，两条刻线24分别与预先选定的叶片根部的两个周向定位基准对齐。

图4是叶片和定位部件的横截面示意图。叶片的截面且具有前缘7、尾缘8、吸力面9和压力面10。其中，压力面10为叶片的迎风面，一般不会出现流动分离现象，而吸力面9为叶片的背风面，较容易出现流动分离现象。根据涡流发生器的基本原理，涡流发生器通常安装在叶片的吸力面9以抑制流动分离。在风力机正常工作状态下，气流在叶片表面一般是从前缘流向尾缘。定位部件2具有前缘侧面11和尾缘侧面12。当定位部件应用于叶片表面时，其前缘侧面11较为靠近叶片前缘，尾缘侧面12较为靠近叶片尾缘。为了保证定位精度，定位部件2的下表面与叶片表面具有相同的曲率，能够紧密贴合。

图5是涡流发生器附近的局部放大视图。图中的涡流发生器3是一种三角形涡流发生器，具有一个大致呈等腰梯形的底板15和垂直于底板15的两个三角形翼片14。底板15具有入口底边16和出口底边17。定位部件2的尾缘侧面12画有两条垂直于定位部件下表面且延伸至定位部件上表面一定距离的刻线13。当定位部件2应用于叶片表面时，定位部件的尾缘侧面12与涡流发生器入口底边16对齐，两条刻线13分别与涡流发生器入口底边16的两端对齐。定位部件上表面的两条刻线13之间还画有数字序号19，对应的涡流发生器底板上画有相同的数字序号18。

图6是当涡流发生器在叶片表面的分布曲线是折线时，根据本发明所设计的定位部件应用于叶片表面的示意图。可以看到，对于这种情况只需将定位部件设计成与涡流发生器的分布曲线相对应的形状即可。

综合以上所述，采用本发明所述的方法在叶片表面安装涡流发生器可分为三个主要步骤。首先，根据叶片的几何外形和涡流发生器在叶片表面的分布曲线设计相应的定位部件。当定位部件的长度过长时，为了便于制造和安装，可以将定位部件分为数段，各段之间可采用销钉或螺钉等进行刚性连接。然后，用胶带或粘接剂等将定位部件固定于叶片表面。固定前要确保定位部件的根部端面23与叶片的根部端面5对齐，且定位部件根部端面上的刻线24与设计定位部件时选定的叶片根部的周向定位基准对齐。在这种情况下，定位部件的尾缘侧面12将自动与各个涡流发生器的入口底边16对齐。最后，根据定位部件尾缘侧面上的两条刻线13之间的标记19，选择具有相同标记的涡流发生器，将其入口底边16紧贴定位部件的尾缘侧面12，同时保证底边16的两端分别与两条刻线13对齐，即可将涡流发生器准确地安装到目标位置。采用所述方法和装置，可以在叶片表面快速而又准确地完成大量涡流发生器的安装。

通过上述实施例，完全有效地实现了本发明的目的。该领域的技术人员可以理解本发明包括但不限于附图和以上具体实施方式中描述的内容。虽然本发明就目前认为最为实用且优选的实施例进行说明，但应知道，本发明并不限于所公开的实施例，任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (23)

1.一种将涡流发生器安装到风电叶片表面的装置，包括一定位部件，所述涡流发生器包括一底板和大致垂直于所述底板的两个翼片，所述底板具有入口底边和出口底边，其特征在于，

--所述定位部件基本呈长条形结构，包括上表面、下表面、前缘侧面、尾缘侧面和根部端面，其中，所述前缘侧面、尾缘侧面和根部端面均垂直于所述下表面，所述上表面和下表面基本平行；所述定位部件的根部端面上设有至少一条标线或刻线，所述定位部件的尾缘侧面上设有多个标线或刻线；

--所述定位部件的下表面与待安装涡流发生器的风电叶片的表面区域的曲率基本相同，当所述定位部件应用于风电叶片表面时，二者能够紧密贴合；

--所述定位部件的长度方向基本与所述风电叶片的展向保持一致，当所述定位部件应用于风电叶片表面时，所述定位部件的根部端面与风电叶片的根部端面对齐，所述定位部件的根部端面上的标线或刻线与风电叶片的叶根周向定位基准对齐，每个涡流发生器的入口底边的两端分别与所述定位部件的尾缘侧面上的一条标线或刻线对齐。

2.如权利要求1所述的将涡流发生器安装到风电叶片表面的装置，其特征在于，所述定位部件的形状根据待安装涡流发生器的风电叶片表面的形状和涡流发生器在叶片表面的分布曲线设计而成。

3.如权利要求1所述的将涡流发生器安装到风电叶片表面的装置，其特征在于，所述定位部件的根部端面的标线或刻线延伸至定位部件的上表面内部一定距离以便识别。

4.如权利要求1所述的将涡流发生器安装到风电叶片表面的装置，其特征在于，所述叶根周向定位基准为设置在风电叶片的根部端面或叶根表面的标记，用以区分叶根周向的不同位置。

5.如权利要求1所述的将涡流发生器安装到风电叶片表面的装置，其特征在于，所述定位部件的尾缘侧面上的标线或刻线延伸至定位部件上表面内部一定距离以便识别，所述标线或刻线的数量是需要安装到叶片表面的涡流发生器的数量的2倍，当所述定位部件应用于风电叶片表面时，每个涡流发生器的入口底边的两端分别与一条标线或刻线对齐。

6.如权利要求5所述的将涡流发生器安装到风电叶片表面的装置，其特征在于，所述定位部件的尾缘侧面上的刻线或标线之间设置标记或记号，所述标记或记号与需要安装到所述刻线或标线之间的涡流发生器的型号对应。

7.如权利要求6所述的将涡流发生器安装到风电叶片表面的装置，其特征在于，所述标记或记号为数字或字母序号，且对应的涡流发生器的表面设有相同的数字或字母序号。

8.如权利要求1所述的将涡流发生器安装到风电叶片表面的装置，其特征在于，当所述定位部件应用于风电叶片表面时，所述定位部件选择其前缘侧面作为定位面，此时定位部件的前缘侧面在叶片表面的投影与涡流发生器的出口底边在叶片表面的投影重合；相应的，用于对涡流发生器进行定位的刻线或标线必须设置在定位部件的前缘侧面。

9.如权利要求6将涡流发生器安装到风电叶片表面的装置，其特征在于，所述定位部件的尾缘侧面上的标线或刻线采用U形槽代替，U形槽的宽度与涡流发生器入口底边的宽度相同，U形槽的底部在叶片表面的投影应当与涡流发生器入口底边在叶片表面的投影重合。

10.如权利要求1所述的将涡流发生器安装到风电叶片表面的装置，其特征在于，所述定位部件分为数段进行制造，各段之间采用铆接、销钉连接或螺钉连接相互固定在一起。

11.如权利要求1所述的将涡流发生器安装到风电叶片表面的装置，其特征在于，所述定位部件的下表面涂上一层粘接剂或双面胶带，然后再在胶层外覆盖一层塑料薄膜，使用时，先将薄膜撕掉，然后再将定位部件粘接在叶片表面，或使用胶带将定位部件的上表面与叶片表面粘接在一起。

12.一种将涡流发生器安装到风电叶片表面的方法，所述涡流发生器包括一底板和大致垂直于所述底板的两个翼片，所述底板具有入口底边和出口底边，其特征在于，

SS1.根据风电叶片的几何外形和涡流发生器在风电叶片表面的分布曲线设计一相应的定位部件，其中，所述定位部件包括上表面、下表面、前缘侧面、尾缘侧面和根部端面，所述前缘侧面、尾缘侧面和根部端面均垂直于所述下表面，所述定位部件的根部端面上设有至少一条标线或刻线，所述定位部件的尾缘侧面上设有多个标线或刻线；

SS2.将定位部件固定于风电叶片表面，固定前要确保定位部件的根部端面与叶片的根部端面对齐，且定位部件根部端面上的标线或刻线与叶片根部的周向定位基准对齐；

SS3.在定位部件的尾缘侧面上的刻线或标线之间设置标记或记号，所述标记或记号与需要安装到所述刻线或标线之间的涡流发生器的型号对应，根据定位部件尾缘侧面上的两条标线或刻线之间的标记或记号，选择具有相同标记或记号的涡流发生器，将其入口底边紧贴定位部件的尾缘侧面，同时保证底边的两端分别与两条刻线或标线对齐，即可将涡流发生器准确地安装到目标位置。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述定位部件基本呈长条形结构，其上表面和下表面基本平行。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，当定位部件的长度过长时，为了便于制造和安装，将定位部件分为数段，各段之间采用销钉或螺钉进行刚性连接。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，用胶带或粘接剂将定位部件固定于风电叶片表面。

16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述标记或记号为数字或字母序号，且对应的涡流发生器的表面设有相同的数字或字母序号。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述定位部件的下表面与待安装涡流发生器的风电叶片的表面区域的曲率基本相同，当所述定位部件应用于风电叶片表面时，二者能够紧密贴合。

18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述定位部件的根部端面的标线或刻线延伸至定位部件的上表面内部一定距离以便识别。

19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，叶根周向定位基准为设置在风电叶片的根部端面或叶根表面的标记，用以区分叶根周向的不同位置。

20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述定位部件的尾缘侧面上的标线或刻线延伸至定位部件上表面内部一定距离以便识别，所述标线或刻线的数量是需要安装到叶片表面的涡流发生器的数量的2倍。

21.如权利要求12所述的方法，其特征在于，当所述定位部件应用于风电叶片表面时，所述定位部件选择其前缘侧面作为定位面，此时定位部件的前缘侧面在叶片表面的投影与涡流发生器的出口底边在叶片表面的投影重合，相应的，用于对涡流发生器进行定位的刻线或标线必须设置在定位部件的前缘侧面。

22.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述定位部件的尾缘侧面上的标线或刻线采用U形槽代替，U形槽的宽度与涡流发生器入口底边的宽度相同，U形槽的底部在叶片表面的投影应当与涡流发生器入口底边在叶片表面的投影重合。

23.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述定位部件的下表面涂上一层粘接剂或双面胶带，然后再在胶层外覆盖一层塑料薄膜，使用时，先将薄膜撕掉，然后再将定位部件粘接在叶片表面，或使用胶带将定位部件的上表面与叶片表面粘接在一起。