CN110945235A - 风力涡轮机叶片和操作这种风力涡轮机叶片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种翼型更改装置、风力涡轮机叶片和更改风力涡轮机叶片的翼型轮廓的方法。翼型更改装置包括连接到填充物元件的可变形元件，其均配置成在缩回位置和延伸位置之间变形。翼型更改装置通过作用在叶片表面以及因此翼型更改装置上的局部空气压力而被动地变形。

Description

风力涡轮机叶片和操作这种风力涡轮机叶片的方法

技术领域

本发明涉及一种翼型更改装置，其包括配置成在缩回位置和延伸位置之间变形的可变形元件，其中可变形元件通过作用在翼型更改装置上的局部空气压力而被动地变形。

本发明还涉及一种风力涡轮机叶片，其包括压力侧和吸力侧，其中所述翼型更改装置布置在所述侧中的一个上。

本发明也涉及一种使用以上翼型更改装置来更改风力涡轮机叶片的翼型轮廓的方法，其中原始翼型根据（as function of）作用在叶片表面上的局部空气压力被被动地更改。

背景技术

在一些情况下，风力涡轮机叶片可以提供有高的弧形的翼型轮廓，其中局部曲度沿着翼型轮廓的弦长度变化。局部最大曲度还沿着风力涡轮机叶片的叶片长度不同。在一些情况下，由于该叶片表面的曲率梯度，局部空气泡可以在叶片表面处形成。局部空气流还可以以不期望的角度经过后边缘，由此增加了噪音生成。

知道的是，为了努力增强升力性能而将升力更改设备集成到风力涡轮机叶片中或附接到风力涡轮机叶片。主动控制的升力更改设备可以在制造期间并入到风力涡轮机叶片的翼型轮廓中，然而，这添加了制造过程的复杂性并且增加了成本。此外，主动控制的部件需要定期的附加维护，这增加了总体服务成本。

EP 31115596 A1公开了一种风力涡轮机叶片，其具有附接到压力侧的升力更改装置，其中升力更改装置从后边缘朝向前边缘延伸。升力更改装置具有适应于风力涡轮机叶片的原始翼型轮廓的实心连续的柔性轮廓。这将原始翼型轮廓改变成固定的更改的翼型轮廓。

EP 1952015 B1公开了一种风力涡轮机叶片，其具有布置在压力侧上的升力更改弹性构件，其中弹性构件从后边缘朝向前边缘延伸。弹性构件借助于连接到弹性构件的线性致动器或者将流体泵送到流体腔室中或流体腔室外的流体分配系统而主动变形，所述流体腔室形成在原始叶片表面和弹性构件之间。致动器或泵的操作经由控制器来控制，所述控制器转而使用传感器信号来主动地控制弹性构件的变形。由此，使用主动控制的致动设备来更改原始翼型轮廓。

发明目的

本公开的目的是提供一种翼型更改装置和一种风力涡轮机叶片，其解决了上述问题。

本发明的另一个目的是提供一种翼型更改装置和一种风力涡轮机叶片，其中升力能够被被动地控制。

本发明的又另一目的是提供一种翼型更改装置和一种风力涡轮机叶片，其改进了在负迎角下的升力性能。

发明内容

本发明的一个目的通过用于风力涡轮机叶片的翼型更改装置来实现，风力涡轮机叶片包括叶片壳体，所述叶片壳体具有限定压力侧和吸力侧的原始翼型轮廓，其中翼型更改装置配置成被布置在所述风力涡轮机叶片的压力侧或吸力侧上，并且配置成更改所述原始翼型轮廓，翼型更改装置包括至少可变形元件，所述可变形元件沿着所述压力或吸力侧从第一边缘延伸到第二边缘并且在附接时还从第一端部延伸到第二端部，其中所述可变形元件配置成在缩回位置与延伸位置之间变形，其特征在于，可变形元件在附接时借助于作用在所述翼型更改装置上的局部空气压力而被动地变形。

这提供了被动翼型更改装置，其通过作用在翼型更改装置上的局部空气压力而变形。不需要主动控制的部件来使翼型更改装置变形。因此，变形是根据局部空气压力来确定，因为不需要对传感器信号的评估。由于不需要复杂的控制系统，所以这为更改风力涡轮机叶片的原始翼型轮廓提供了廉价且简单的方式。

本翼型更改装置适用于具有带腔室的翼型轮廓（特别是高的带腔室的翼型轮廓）的风力涡轮机叶片。本翼型更改装置可以适合布置在一个叶片表面上，使得局部腔室以及因此局部叶片厚度根据翼型更改装置变形来进行更改。取决于翼型轮廓，翼型更改装置可以可替代地布置在两个叶片表面上。这更改了风力涡轮机叶片的原始翼型轮廓。

翼型更改装置至少包括限定外部表面的可变形元件，所述外部表面配置成在附接时相对于对应的叶片表面在翼面（flapwise）方向上变形。可变形元件配置成在缩回位置和延伸位置之间弹性地移动（例如变形）。可变形元件从第一端部延伸到第二端部，并且还从第一边缘延伸到第二边缘。延伸所述可变形元件更改了原始叶片表面，并且因此改动了叶片表面上方的局部气流。

根据一个实施例，翼型更改装置还包括连接到所述可变形元件的填充物元件，其中所述填充物元件还配置成在所述缩回位置和所述延伸位置之间变形。

翼型更改装置还可以包括相对于可变形元件布置的填充物元件。填充物元件可以配置成还在翼面方向上在缩回位置和延伸位置之间变形。填充物元件可以沿着可变形元件的内部表面延伸并且还在翼面方向上延伸。在附接时，填充物元件限定面向原始叶片表面的内部表面。因此，填充物元件可以遵循可变形元件的移动（例如变形）。

填充物元件可以适合地附接到可变形元件，例如使用粘合剂、焊接、联接元件、螺栓、铆钉或其它附接技术。这也允许在优化过程中独立地制造每个元件。例如，填充物元件可以使用挤出、三维打印或其它适合的过程来制造。可替代地，填充物元件可以一体地连接到可变形元件，使得填充物和可变形元件形成单个零件（piece）。这允许填充物元件和可变形元件之间的牢固连接并且减少了总体制造步骤。这也允许翼型更改装置的容易安装。

在缩回位置中，填充物元件可以变换成紧凑状态，使得其可以在翼面方向上具有最小高度。在延伸位置中，填充物元件可以变换成延伸状态，使得其可以在翼面方向上具有最大高度。填充物元件和可变形元件还可以放置在缩回位置和延伸位置之间的任何中间位置或状态中。

根据一个实施例，所述填充物元件包括开放单元结构。

填充物元件可以具有柔性（例如弹性的可变形）的结构，使得其能够在紧凑和延伸状态之间变换。这也使其能够适应于叶片表面在期望位置处的曲率。

填充物元件可以具有开放单元结构，所述开放单元结构形成相对于彼此布置的多个开放单元。例如，填充物元件可以具有蜂窝结构或另一开放单元结构。例如，填充物元件可以包括多个被间隔开的壁，例如可折叠或可变形的壁，其一起限定多个开放单元。单独的壁可以具有任何适合的形状或形式。例如，壁可以沿着可变形元件的侧表面延伸并且/或者相对于可变形元件以倾斜角或直角布置。这提供了轻质且可变形的结构。

可选地，内部元件可以沿着填充物元件的内部表面延伸。因此，填充物元件可以夹在该内部元件和可变形元件之间。如前所述，内部元件还可以附接或一体地连接到填充物元件。内部元件还可以沿着第一端部和第二端部并且/或者沿着第一边缘和第二边缘附接到可变形元件。由此，沿着翼型更改装置的周边边缘形成密封。这允许对填充物元件的结构的变换的更好控制。这也允许对风力涡轮机叶片的增加的附接。

填充物元件可以由塑料或橡胶材料（诸如聚合物（例如Nylon^®）；氯丁橡胶；硅酮；热塑性弹性体；EPDM；或丁基合成橡胶）制成。其它适合的材料可以用于填充物元件。

根据一个实施例，所述可变形元件还配置成充当半渗透膜，其中空气能够穿过所述半渗透膜。

可变形元件可以形成为具有半渗透结构的柔性元件，其中空气可以通过该半渗透结构进入和/或离开翼型更改装置。例如，可变形元件可以包括充当呼吸孔的集成的孔或空间。可以适合地选择该半渗透结构的渗透性，使得可变形元件同时可以通过局部压力来变形（例如延伸或缩回）。这允许局部空气压力和翼型更改装置的内部压力之间的均衡。如后所述，所述内部压力可以是在局部腔室内生成的内部空气压力。这允许可变形元件充当能够根据局部气压进行变形的半渗透膜。

半渗透结构可以沿着整个外部表面延伸，使得空气可以沿着整个外部表面进入和/或离开。因此，可变形元件可以形成为连续的半渗透零件。可替代地，可变形元件可以包括沿着外部表面分布的若干半渗透区域，因此使得空气能够通过这些区域进入和/或离开。这些半渗透区域可以部分地或完全地被还布置在外部表面上的若干不可渗透区域包围。例如，半渗透区域可以通过将孔机加工成单个零件来形成。例如，若干半渗透子零件和若干不可渗透零件可以相互连接，例如焊接或缝合在一起，以形成可变形元件。

可变形元件和/或内部元件可以形成为由适合的材料或复合物制成的织物或片材。例如，可变形元件和/或内部元件可以由塑料或橡胶材料（诸如聚合物（例如Nylon^®）；氯丁橡胶；硅酮；热塑性弹性体；EPDM；或丁基合成橡胶）制成。其它适合的材料或复合物可以用于可变形元件和/或内部元件。

根据一个实施例，所述可变形元件包括用于在附接时被动地将空气引导到局部腔室中和局部腔室外的设备，所述局部腔室由所述可变形元件和风力涡轮机叶片的原始叶片表面形成。

翼型更改装置可以包括用于被动地将空气引导到局部腔室中和/或局部腔室外的集成设备。这也允许局部空气压力和翼型更改装置的内部压力之间的均衡。

例如，设备可以形成为布置在可变形的元件中和/或沿着翼型更改装置的周边边缘延伸的密封件中的通风孔。通风孔可以配置成将空气引导到局部腔室中和/或将空气引导到局部腔室外。可替代地，翼型更改装置可以包括用于将空气引导到局部腔室中的第一通风孔和用于将空气引导到局部腔室外的第二通风孔。

例如，所述设备也可以形成为布置在可变形元件中和/或沿着翼型更改装置的周边边缘延伸的密封件中的被动激活的阀元件。其它类型的设备可以用于将空气引导到局部腔室中或局部腔室外。

如果翼型更改装置提供有用于被动地将空气引导到局部腔室中和/或局部腔室外的集成设备，则可变形元件可以包括不可渗透结构或半渗透结构。

本发明的一个目的也通过在纵向方向上从叶片根部延伸到尖端端部并且还在弦向方向上从前边缘延伸到后边缘的风力涡轮机叶片来实现，风力涡轮机叶片包括叶片壳体，所述叶片壳体具有限定压力侧和吸力侧的原始翼型轮廓，其中，至少一个翼型更改装置布置在所述压力侧和吸力侧中的一个上并且附接到所述风力涡轮机叶片，至少一个翼型更改装置配置成在缩回位置和延伸位置之间变形，其特征在于，所述至少一个翼型更改装置如上所述进行配置并且借助于作用在压力侧和吸力侧中的一个上的局部空气压力而被动地变形，其中所述原始翼型轮廓通过至少一个翼型更改装置相对于原始叶片表面在局部翼面方向上的变形而被更改。

这提供了一种风力涡轮机叶片，其中原始翼型轮廓根据翼型更改装置布置在其处的叶片表面上方的局部空气压力分布而被动地更改。风力涡轮机叶片可以包括弧形的翼型轮廓，优选地为高的弧形的轮廓。这降低了在弧形的叶片表面上形成空气泡的风险。这也改进了风力涡轮机叶片在负迎角（特别是非常负的迎角）下的空气动力性能。

取决于特别的翼型轮廓，翼型更改装置可以布置在压力侧上，可替代地，布置在吸力侧上。翼型更改装置可以适合地定位在风力涡轮机叶片的空气动力部分上，可替代地，定位在风力涡轮机叶片的过渡部分上。翼型更改装置也可以被定位使得其部分地延伸到空气动力部分和过渡部分两者上。因此，翼型更改装置可以用于在某些迎角下改进升阻比。

根据一个实施例，所述至少一个翼型更改装置的可变形元件和原始叶片表面形成局部腔室，其中所述腔室的体积根据所述局部空气压力而改变。

如前所述，翼型更改装置可以在附接到风力涡轮机叶片时形成局部腔室。例如，局部腔室可以形成在可变形元件和原始叶片表面之间。例如，局部腔室可以形成在可变形元件与内部元件之间。当翼型更改装置由于局部空气压力而变形时，空气可以被动地进入或离开该局部腔室。这允许内部空气压力和局部空气压力之间的压力差被均衡。

当局部空气压力超过内部压力时，则可变形元件可以变形并且因此被朝向缩回位置推动。当内部压力和局部空气压力经由半渗透结构或以上设备而均衡时，变形可以停止。当局部空气压力下降到低于内部压力时，则可变形元件可以变形并且因此被朝向延伸位置吸进。当内部压力和局部空气压力再次均衡时或者当可变形元件到达其外部轮廓时，变形可以停止。

可变形元件可以布置成相对于原始叶片表面自由地变形，由此允许其自由地适应于叶片表面上方的压力分布。这允许可变形元件被成形为任何外部轮廓。

根据一个实施例，所述至少一个翼型更改装置的填充物元件基本上布置在所述局部腔室内，其中所述填充物元件在延伸时形成可变形元件的预定外部轮廓。

填充物元件可以布置在该局部腔室内，其中填充物元件可以与可变形元件一起变形。填充物元件可以在其紧凑状态中限定可变形元件的缩回的外部轮廓。该缩回的外部轮廓可以基本上遵循原始叶片表面的轮廓，使得翼型更改装置在缩回时不影响空气动力性能。填充物元件可以在其延伸状态中限定可变形元件的延伸的外部轮廓。该延伸的外部轮廓可以取决于原始翼型轮廓和其几何参数来选择。这限制了可变形元件的自由移动并且将其引导到期望的外部轮廓中。

填充物元件可以用于在变形期间为可变形元件提供支承。这可以减少可变形元件的磨损和撕裂。

根据一个实施例，所述至少一个翼型更改装置包括附接至叶片壳体的集成凸缘，或者包括接合被布置在风力涡轮机叶片上的第二联接元件的第一联接元件。

翼型更改装置可以包括用于附接至风力涡轮机叶片的设备。设备可以配置成将可变形元件和/或内部元件紧固到风力涡轮机叶片，例如叶片壳体。

例如，翼型更改装置可以包括一个或多个凸缘，其布置在周边边缘处用于附接到叶片壳体。凸缘可以由可变形元件和/或内部元件一体地形成。可以使用粘合剂、螺栓、螺钉或其它适合的附接将凸缘附接到叶片壳体。这允许到风力涡轮机叶片的牢固连接。

例如，翼型更改装置可以包括机械联接元件，其配置成接合被布置在风力涡轮机叶片（例如叶片壳体）上的匹配联接元件。翼型更改装置可以包括一个或多个第一联接元件（例如钩），其与翼型更改装置一体地形成或连接到翼型更改装置。风力涡轮机可以包括一个或多个第二联接元件（例如孔或眼），用于接合第一联接元件。

联接元件可以被适合地密封或覆盖以最小化局部气流的冲击并且防止水或灰尘进入风力涡轮机叶片的内部。例如，可变形的衬套可以布置在叶片壳体的孔中。例如，覆盖元件可以布置在接合联接元件上方。也可以使用其它类型的密封或覆盖。

至少当放置在缩回位置中时，联接元件可以适合地部分地或完全地延伸到风力涡轮机叶片的内部中。这允许空气动力效应不被联接元件不利地影响。在延伸位置中，联接元件可以适合地保持隐藏在风力涡轮机叶片内或部分地延伸到风力涡轮机叶片外。

可选地，联接元件还可以配置成在预定局部空气压力或张力力下断开。例如，该预定的局部空气压力或张力力可以适合地选择以防止对风力涡轮机叶片的任何结构损坏。这允许风力涡轮机叶片继续起作用而实质上不被联接元件的故障影响。优选地，联接元件应当配置成提供相对清洁的断开表面以最小化局部气流的影响。

根据一个实施例，所述至少一个翼型更改装置包括第一翼型更改装置和至少第二翼型更改装置，其中所述至少第二翼型更改装置沿着原始叶片表面相对于第一翼型更改装置进行布置。

可以将多个气流更改装置适合地布置在风力涡轮机叶片上，例如布置在压力侧或吸力侧上。单独的翼型更改装置可以相对于彼此布置，例如，在纵向方向和/或在弦向方向上彼此间隔开或邻接。因此，单独的翼型更改装置可以通过相应的叶片表面上方的局部空气压力而被动地变形，如前所述。这允许更容易地处理单独的翼型更改装置。这也可以减小每个翼型更改装置的尺寸和重量。

单独的翼型更改装置可以各自限定由可变形元件限定的外部轮廓，或者由单独的可变形元件限定的组合外部轮廓。这允许翼型更改装置的放置和外部轮廓适应于原始翼型轮廓。

一个或多个气流更改装置可以适合地布置在可能遭受具有大的表面梯度的负面影响的任何叶片表面上。例如，气流更改装置可以布置在具有最大表面梯度的表面区域处。可替代地或附加地，气流更改装置可以布置在最外叶片表面区域处，即从叶片根部测量的叶片长度的90%至100%之间。

一个目的还通过一种更改风力涡轮机叶片的翼型轮廓的方法来实现，风力涡轮机叶片在纵向方向上从叶片根部延伸到尖端端部，并且还在弦向方向上从前边缘延伸到后边缘，风力涡轮机叶片包括叶片壳体，所述叶片壳体具有限定压力侧和吸力侧的原始翼型轮廓，风力涡轮机叶片如以上所述进行配置，其中所述方法包括以下步骤：

-根据迎角来操作所述风力涡轮机叶片，

-通过借助于作用在所述压力侧和吸力侧中的所述一个上的局部空气压力在局部翼面方向上使至少一个翼型更改装置变形，以预定迎角被动地更改所述原始翼型轮廓。

这提供了一种在操作期间根据作用在叶片表面上的局部空气压力来被动地更改原始翼型轮廓的方法。这里，术语“操作”包括在其中风力涡轮机叶片调节到预定节距角的任何动力产生模式或另一模式。气流更改装置也可以可选地在某些静止条件下被激活。

风力涡轮机叶片在由下端部值和上端部值限定的迎角范围内操作。当在迎角的第一子范围内操作时，局部空气压力将气流更改装置的可变形元件朝向缩回位置推动。这转而使得局部腔室的体积减小。由此，允许局部气流基本上遵循原始翼型轮廓。气流更改装置可以在该位置中对风力涡轮机叶片的空气动力性能没有显著影响。

第一子范围可以由预定的下值和上值（例如上端部值）来限定。预定的下值可以取决于原始翼型轮廓的几何性质，并且可以指示在其处装置可以被激活（例如开始延伸）的迎角。

通过将空气引导到局部腔室外或局部腔室中，例如经由半渗透结构或经由通风孔，内部空气压力可以在变形期间相对于局部空气压力被均衡。可替代地，内部空气压力可以增加或减小，直到其达到与在其之后变形停止的局部空气压力相同的水平。

根据一个实施例，所述预定迎角是负迎角，优选地为非常低的迎角。

风力涡轮机叶片还可以以迎角的第二子范围操作，其中局部空气压力可以生成负升力并且因此在翼型更改装置上生成吸力效应。因此，压力侧可以充当吸力侧，反之亦然。

第二子范围可以由下值（例如下端部值）和预定的下值来限定。该第二子范围可以限定针对该风力涡轮机叶片的一组非常低的迎角，在其处风力涡轮机叶片可以展开（例如延伸）。

这转而使可变形元件朝向延伸位置移动，由此使得局部腔室的体积增大，并且使得气流更改装置更改原始翼型轮廓。局部气流然后遵循该更改的翼型轮廓，这转而改动了风力涡轮机叶片的空气动力性能。

附图说明

下面参考附图中示出的实施例来详细解释本发明，在附图中

图1示出了风力涡轮机，

图2示出了风力涡轮机叶片的示例性实施例，

图3示出了具有在缩回位置中的翼型更改装置的风力涡轮机叶片，

图4示出了具有在延伸位置中的翼型更改装置的风力涡轮机叶片，

图5a-b示出了翼型更改装置的两个可替代布置，

图6示出了翼型更改装置的第三可替代布置，

图7a-b示出了翼型更改装置的两个可替代附接，

图8示出了翼型更改装置的第二实施例，以及

图9a-b示出了在缩回位置和延伸位置中的翼型更改装置的第三实施例。

参考列表

1.风力涡轮机

2.风力涡轮机塔架

3.短舱（nacelle）

4.毂

5.风力涡轮机叶片

6.节距轴承

7.叶片根部

8.尖端端部

9.前边缘

10.后边缘

11.叶片壳体

12.压力侧

13.吸力侧

14.叶片根部部分

15.空气动力叶片部分

16.过渡部分

17.风力涡轮机叶片的长度

18.风力涡轮机叶片的弦长度

19.翼型更改装置

20.弦线

21.第一边缘

22.第二边缘

23.弧线

24.第一端部

25.第二端部

26.第一联接元件

27.第二联接元件

28.凸缘

29.填充物元件

30.可变形元件

31.局部腔室

32.原始叶片表面

32a.内部元件

33.用于将空气引导到局部腔室中和局部腔室外的设备

α迎角

W风方向

在上述附图中示出了列出的参考标号，其中为了阐释的目的，在相同的附图上没有示出所有的参考标号。在附图中见到的相同的部分或位置将在不同的附图中用相同的参考标号进行编号。

具体实施方式

图1示出了现代风力涡轮机1，其包括风力涡轮机塔架2、布置在风力涡轮机塔架2的顶部上的短舱以及限定转子平面的转子。短舱3（例如经由偏航轴承单元）连接到风力涡轮机塔架2。转子包括毂4和若干风力涡轮机叶片5。这里示出了三个风力涡轮机叶片，但是转子可以包括更多或更少的风力涡轮机叶片5。毂4经由旋转轴连接到位于风力涡轮机1中的传动系统，例如发电机。

毂4包括用于每个风力涡轮机叶片5的安装接口。节距轴承单元6可选地连接到该安装接口并且还连接到风力涡轮机叶片5的叶片根部。

图2示出了风力涡轮机叶片5的示意图，该风力涡轮机叶片5在纵向方向上从叶片根部7延伸到尖端端部8。风力涡轮机叶片5还在弦向方向上从前边缘9延伸到后边缘10。风力涡轮机叶片5包括叶片壳体11，叶片壳体11具有分别限定压力侧12和吸力侧13的两个相对面向的侧表面。叶片壳体11还限定叶片根部部分14、空气动力叶片部分15以及叶片根部部分14和空气动力叶片部分15之间的过渡部分16。

叶片根部部分14具有基本上圆形或椭圆形的横截面（由虚线指示）。叶片根部部分14与载荷承载结构（例如，与抗剪腹板或箱形梁组合的主层压板）一起被配置成向风力涡轮机叶片5添加结构强度并将动态载荷传递到毂4。载荷承载结构在压力侧12和吸力侧13之间延伸并且还在纵向方向上延伸。

叶片空气动力叶片部分15具有设计成生成升力的空气动力地成形的横截面（由虚线指示）。叶片壳体11的横截面轮廓从圆形或椭圆形轮廓逐渐地变换成过渡部分16中的空气动力轮廓。

风力涡轮机叶片5具有至少35米（优选地为至少50米）的纵向长度17。风力涡轮机叶片5还具有根据长度17的弦长度18，其中最大弦长度存在于叶片空气动力叶片部分15和过渡部分16之间。风力涡轮机叶片5还具有根据弦长度18的叶片厚度19，其中叶片厚度19是在压力侧12和吸力侧13之间进行测量。

图3示出了具有布置在压力侧12上的翼型更改装置19的风力涡轮机叶片5的示例性横截面轮廓。翼型更改装置19形成为柔性装置，所述柔性装置配置成当受局部空气压力影响时相对于压力侧12的叶片表面被动地变形。这里，翼型更改装置19部分地或完全地由弹性材料或复合物制成。风力涡轮机叶片5根据作用在风力涡轮机叶片5上的风，W，的迎角α来操作。

翼型更改装置19具有沿着弦线20从面向前边缘9的第一边缘21到面向后边缘10的第二边缘22进行测量的局部宽度C₁。这里，翼型更改装置19布置成相邻于后边缘10并且部分地沿着压力侧12延伸。第一边缘定位在距前边缘9预定距离处，如图3-4中阐释的那样。

风力涡轮机叶片5具有由叶片壳体11以及因此原始叶片表面形成的原始翼型轮廓。翼型更改装置19的轮廓借助于作用在其外部表面上的局部空气压力而被动地变形。这里，翼型更改装置19被放置在缩回位置，在该缩回位置中，其基本上遵循风力涡轮机叶片5的原始翼型轮廓，如图3中所阐释。在该位置中，局部空气流沿着压力侧12基本上遵循原始翼型轮廓。

图4示出了具有放置在延伸位置中的翼型更改装置19的风力涡轮机叶片5，其中由于局部空气压力，翼型更改装置19相对于原始叶片表面变形（由箭头指示）。由此，更改了原始叶片表面，并且转而也更改了风力涡轮机叶片5的原始翼型轮廓。在该位置中，局部空气流沿着更改的压力侧12’基本上遵循该更改的翼型轮廓。

风力涡轮机叶片5具有从前边缘9延伸到后边缘10的原始弧线23。弧线23由风力涡轮机叶片5的原始翼型轮廓限定。当被激活时，由翼型更改装置19形成的更改的翼型轮廓还形成更改的弧线23’。由此，减小了在负AoA处的风力涡轮机叶片5的弧形的轮廓。

在该配置中，翼型更改装置包括可变形元件（见图8），其配置成在第一边缘21和第二边缘22之间自由移动。可变形元件配置成充当半渗透膜。由此，使其能够适应于作用在压力侧12、12’上的局部空气流。当延伸时，空气经由半渗透膜被引导到在原始叶片表面（见图8）和可变形元件之间形成的局部腔室中。当缩回时，空气经由半渗透膜被引导出局部腔室。

图5a示出了翼型更改装置19的第一放置，并且图5b示出了翼型更改装置19的第二放置。翼型更改装置19具有在面向叶片根部7的第一端部24到面向尖端端部8的第二端部25之间测量的局部长度L₁。

在图5a中，翼型更改装置19完全布置在风力涡轮机叶片5的空气动力叶片部分15上。在图5b中，翼型更改装置19部分地布置在空气动力叶片部分15上并且部分地布置在风力涡轮机叶片5的过渡部分16上。

如图5a中所指示，可以在压力侧12上布置多个（由虚线指示）翼型更改装置19。单独的翼型更改装置19都借助于压力侧处的局部空气压力而被动地变形。

图6示出了翼型更改装置19的第三放置，其中翼型更改装置19布置在风力涡轮机叶片5的前边缘9和后边缘10之间。这里，第一边缘21定位在距前边缘9预定距离处。此外，第二边缘22定位在距后边缘10预定距离处。

如图中5a、5b和6中所阐释，翼型更改装置19的局部宽度C₁沿着风力涡轮机叶片5的长度变化。第二边缘22由此适应于遵循风力涡轮机叶片5的后边缘10轮廓。

图7a-b示出了翼型更改装置19的两个可替代附接。翼型更改装置19在沿着第一边缘21和第二边缘22的附接点处连接到风力涡轮机叶片5，例如连接到压力侧12。

在图7a中，翼型更改装置19包括第一联接元件26，第一联接元件26配置成接合被布置在风力涡轮机叶片5上的第二联接元件27。这里，第一联接元件26成形为钩或J形边缘。第二联接元件27成形为在叶片壳体11中形成的匹配孔或眼。附接点可选地使用密封剂或可变形密封元件（例如可变形衬管或套管）来封闭（seal off）。

在图7b中，翼型更改装置19包括分别从第一边缘21和第二边缘22突出的集成凸缘28。使用粘合剂或适合的紧固件（诸如螺栓）将凸缘28配置成附接到叶片壳体11。

在两个图7a-b中，翼型更改装置19在沿着第一端部24和第二端部25的进一步的附接点处连接到风力涡轮机叶片5，例如连接到压力侧12。这些附接点与图7a-b中所示出的那些类似地配置。

图8示出了翼型更改装置19’的第二实施例。在该配置中，翼型更改装置19还包括填充物元件29，填充物元件29布置在形成于可变形元件30和原始叶片表面32之间的局部腔室31中。填充物元件29由柔性材料或复合物制成。

填充物元件29配置成向可变形元件30添加支承，并且配置成将其引导到期望的延伸轮廓中。由此，当翼型更改装置19’通过局部空气压力变形时，允许风力涡轮机叶片5变换成期望的更改的翼型轮廓。

这里，填充物元件29具有形成多个开放单元的蜂窝成形的结构。该蜂窝成形的结构用作能够与可变形元件30一起变形的薄且柔性的结构。

可选的内部元件32a沿着填充物元件29的内部表面延伸。内部元件32a连接到填充物元件29并且还连接到可变形元件30。

图9a-b示出了放置在缩回位置中和延伸位置中的翼型更改装置19’’的第三实施例。这里，填充物元件29’具有可替代的薄且柔性的结构。

填充物元件29’具有配置成变形（例如缩回）成紧凑状态的不同的开放单元结构，使得翼型更改装置19’的轮廓基本上遵循原始翼型轮廓，如图9b中所阐释。当放置在紧凑状态中时，可变形元件30将基本上适应于原始翼型轮廓的形状。

该开放单元结构还配置成变形（例如延伸）成展开状态，其中填充物元件29’形成预定的外部轮廓。可变形元件30将遵循该外部轮廓，并且因此形成期望的外部轮廓，如图中9a所阐释。由此，形成风力涡轮机叶片5的更改的叶片表面。

可变形元件30形成为半渗透膜，如图4中所指示，使得空气能够被被动地引导到局部腔室31中或局部腔室31外，并且因此实现由填充物元件29、29’形成的开放单元结构。可替代地，可变形元件30可以包括设备33（例如集成的通风孔），其配置成被动地将空气引导到局部腔室中和局部腔室外，并且可选地引导到开放单元结构（由虚线箭头指示）中和开放单元结构外。

在不脱离本发明的情况下可以将上述实施例以任何组合进行组合。

Claims (12)

1.一种用于风力涡轮机叶片（5）的翼型更改装置（19），所述风力涡轮机叶片（5）包括叶片壳体（11），所述叶片壳体（11）具有限定压力侧（12）和吸力侧（13）的原始翼型轮廓，其中所述翼型更改装置（19）配置成被布置在所述风力涡轮机叶片（5）的所述压力侧（12）或吸力侧（13）上并且配置成更改所述原始翼型轮廓，所述翼型更改装置（19）包括至少可变形元件（30），所述可变形元件（30）沿着所述压力侧或吸力侧（12、13）从第一边缘（21）延伸到第二边缘（22），并且在附接时还从第一端部（24）延伸到第二端部（25），其中所述可变形元件（19）配置成在缩回位置和延伸位置之间变形，其特征在于，所述可变形元件（19）在附接时借助于作用在所述翼型更改装置（19）上的局部空气压力而被动地变形。

2.根据权利要求1所述的翼型更改装置，其特征在于，所述翼型更改装置（19）还包括连接到所述可变形元件（30）的填充物元件（29），其中所述填充物元件（29）还配置成在所述缩回位置和所述延伸位置之间变形。

3.根据权利要求2所述的翼型更改装置，其特征在于，所述填充物元件（29）包括开放单元结构。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的翼型更改装置，其特征在于，所述可变形元件（30）还配置成充当半渗透膜，其中空气能够穿过所述半渗透膜。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的翼型更改装置，其特征在于，所述可变形元件（30）包括用于在附接时被动地将空气引导到局部腔室中和局部腔室外的设备（33），所述局部腔室由所述可变形元件（30）和所述风力涡轮机叶片（5）的原始叶片表面形成。

6.一种风力涡轮机叶片（5），其在纵向方向上从叶片根部（7）延伸到尖端端部（8），并且还在弦向方向上从前边缘（9）延伸到后边缘（10），所述风力涡轮机叶片（5）包括叶片壳体（11），所述叶片壳体（11）具有限定压力侧（12）和吸力侧（13）的原始翼型轮廓，其中至少一个翼型更改装置（19）布置在所述压力侧和吸力侧（12、13）中的一个上并且附接到所述风力涡轮机叶片（5），所述至少一个翼型更改装置（19）配置成在缩回位置和延伸位置之间变形，其特征在于，所述至少一个翼型更改装置（19）根据权利要求1至5中任一项进行配置并且借助于作用在所述压力侧和吸力侧（12、13）中的所述一个上的局部空气压力而被动地变形，其中所述原始翼型轮廓通过所述至少一个翼型更改装置（19）相对于原始叶片表面在局部翼面方向上的变形进行更改。

7.根据权利要求6所述的风力涡轮机叶片，其特征在于，所述至少一个翼型更改装置（19）的所述可变形元件（30）和所述原始叶片表面形成局部腔室，其中所述腔室的体积根据所述局部空气压力而改变。

8.根据权利要求7所述的风力涡轮机叶片，其特征在于，所述至少一个翼型更改装置（19）的填充物元件（29）基本上布置在所述局部腔室内，其中所述填充物元件（29）在延伸时形成所述可变形元件（30）的预定外部轮廓。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的风力涡轮机叶片，其特征在于，所述至少一个翼型更改装置（19）包括附接到所述叶片壳体（11）的集成凸缘（28），或者包括接合被布置在所述风力涡轮机叶片（5）上的第二联接元件（27）的第一联接元件（26）。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的风力涡轮机叶片，其特征在于，所述至少一个翼型更改装置（19）包括第一翼型更改装置和至少第二翼型更改装置，其中所述至少第二翼型更改装置沿着所述原始叶片表面相对于所述第一翼型更改装置进行布置。

11.一种更改风力涡轮机叶片的翼型轮廓的方法，所述风力涡轮机叶片（5）在纵向方向上从叶片根部（7）延伸到尖端端部（8），并且还在弦向方向上从前边缘（9）延伸到后边缘（10），所述风力涡轮机叶片（5）包括叶片壳体（11），所述叶片壳体（11）具有限定压力侧（12）和吸力侧（13）的原始翼型轮廓，所述风力涡轮机叶片（5）根据权利要求6至10中任一项进行配置，其中所述方法包括以下步骤：

-根据迎角操作所述风力涡轮机叶片（5），

-通过借助于作用在所述压力侧和吸力侧（12、13）中的所述一个上的局部空气压力而使所述至少一个翼型更改装置（19）在局部翼面方向上变形，以预定迎角被动地更改所述原始翼型轮廓。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述预定迎角是负迎角，优选地为非常低的迎角。

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