CN115516200A - 包括用于将扰流器保持在缩回位置的装置的风力涡轮机的叶片 - Google Patents

Abstract

描述了一种包括叶片（6）的风力涡轮机（1）。所述叶片（6）包括：叶片主体（9）；活动构件（10），其安装到所述叶片主体（9），并且构造成在缩回位置和伸展位置之间移动，以改变所述叶片（6）的空气动力学特性；以及囊体（11），其被构造成连接到所述风力涡轮机（1）的气动或液压系统，以在所述囊体（11）被所述气动或液压系统所供应的流体填充时，或者在所述流体被所述气动或液压系统从所述囊体（11）移除时，移动所述活动构件（10）。所述风力涡轮机（1）包括保持装置，其构造成防止活动构件（10）移向所述伸展位置。

Description

包括用于将扰流器保持在缩回位置的装置的风力涡轮机的 叶片

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机和一种用于风力涡轮机的叶片，其包括保持装置，该保持装置被构造成防止例如叶片的扰流器的活动构件被外力移向伸展位置。本发明还涉及一种控制该风力涡轮机的方法。

背景技术

常规的风力涡轮机包括塔架、安装到塔架的顶部的机舱、可旋转地安装到机舱的轮毂以及安装到轮毂的至少一个叶片。该叶片包括叶片主体，诸如扰流器的活动构件被安装到该叶片主体。包括该活动构件的叶片的外表面形成所谓的翼型。该活动构件被构造成在缩回位置和伸展位置之间移动，以改变叶片的空气动力学特性，例如用于当该活动构件位于伸展位置时使翼型周围的流失速。在内部的现有技术中，提供了囊体，该囊体被构造成连接到风力涡轮机的气动或液压系统，以当囊体被该气动或液压系统供应的流体填充时或者当流体被该气动或液压系统从囊体移除时移动该活动构件。该囊体经由软管连接到该气动或液压系统，该气动或液压系统包括泵或能够产生压力和吸力的任何其他类型的机器，例如鼓风机、压缩机等。当翼型周围的气流应改变时，通过充胀该囊体来升起扰流器。当不需要改变翼型周围的气流时，扰流器需要保持缩回在靠近叶片的缩回位置，以便不扰乱翼型周围的气流并使阻力损失（drag penalty）最小化。

叶片可在其表面上安装有流动调节装置。这样的流动调节装置的一个示例为涡流发生器（VG）。该扰流器可与涡流发生器协同作用，并且可根据扰流器的状态来影响涡流发生器的效果。该扰流器的状态可与该扰流器延伸起始的或该扰流器相对于该转子叶片的其他表面部分倾斜的凸起高度和/或倾斜角相关。该扰流器可用于主动地抑制该流动调节装置的功能，或者完全绕过该流动调节装置并造成翼型的局部空气动力学失速。一般而言，流动调节装置可被认为包括如下装置，即：该装置例如能够提高翼型部段的升力系数，例如，这是通过增加转子叶片的边界层的能量水平。

EP 1 623 111 B1公开了一种风力涡轮机叶片，其包括：可调整的升力调节装置，其布置在风力涡轮机叶片的表面上或表面处，并且沿叶片的纵向方向延伸；以及激活装置，通过其可调整该升力调节装置，并且因此改变叶片的空气动力学特性。该升力调节装置包括一个或多个柔性襟翼。

US 8 851 840 B2公开了一种风力涡轮机叶片，其包括叶片主体和用于修改该叶片的空气动力学表面或形状的装置，其中，气动致动器控制该装置的位置和/或移动，其中，存在位于该叶片主体内的压力腔室。该压力腔室可被加压，从而改变该装置的状态，由此修改叶片的空气动力学表面或形状。

US 5 106 265 A公开了一种风力涡轮机叶片，其包括气动致动的扰流器，该扰流器可垂直于气流移动。

WO 2018/041420公开了一种转子叶片，其包括用于影响从转子叶片的前缘部段流动到转子叶片的后缘部段的气流的空气动力装置，其中，该空气动力装置安装在转子叶片的表面处，并且包括气动或液压致动器，例如软管或腔，该致动器的体积取决于该气动或液压致动器内部存在的流体的压力。

发明内容

可能需要风力涡轮机和用于风力涡轮机的叶片，其中主动扰流器构件可通过简单且廉价的修改而保持在缩回位置。该需要可通过根据独立权利要求所述的主题来满足。本发明如从属权利要求中所阐述地进一步得到改进。

根据本发明的第一方面，风力涡轮机包括塔架、安装到塔架的顶部的机舱、可旋转地安装到机舱的轮毂以及安装到轮毂的至少一个叶片。所述叶片包括：叶片主体；活动构件，其安装到所述叶片主体，并且构造成在缩回位置和伸展位置之间移动，以改变所述叶片的空气动力学特性，例如特定翼型部段的升力或阻力，或者同时改变升力和阻力两者；囊体，其被构造成连接到所述风力涡轮机的气动或液压系统，以在所述囊体被所述气动或液压系统所供应的流体填充时，或者在所述流体被所述气动或液压系统从所述囊体移除时，移动所述活动构件；以及保持装置，其构造成防止活动构件移向所述伸展位置。所述保持装置包括以下至少一者：a）抽吸装置，其构造成控制所述囊体内的预定流体压力，所述预定流体压力防止所述囊体由于在所述轮毂旋转时产生的所述囊体内的流体上的离心力所引起的压力增大而膨胀。b）所述囊体被固定到基板和/或所述叶片主体和所述活动构件，其中，所述活动构件被抽吸装置压在和/或保持在所述缩回位置，所述抽吸装置构造成在所述囊体中施加负压（在此上下文中，负压意指绝对水平低于大气压的压力）；以及c）抽吸压力减小元件，其被设置在与所述活动构件的后缘相邻的所述叶片主体处，或者设置在所述后缘自身处，其中，所述抽吸压力减小元件被构造成当所述活动构件处于所述缩回位置时，减小由气流在所述活动构件上引起的抽吸压力。选项a）至c）的保持装置可单独地或以任何组合实施。

在选项a）的保持装置中，通过主动施加抽吸压力，例如通过安装在轮毂中的泵施加，趋于使囊体膨胀的力被抵消，由此防止囊体膨胀，该力为1）作用于软管和囊体内的流体上的向心加速度，以及2）可能作用于囊体外部上的低于大气压的压力。如此，使用抽吸压力可使得能够减少扰流器预紧，从而减小载荷、简化设计并增加扰流器的寿命。

在如下情况下，没有选项a）的选项b）可能有益于改善系统的稳健性，即：其中，在反向气流（从后缘流动到前缘的气流）的情况下，扰流器将被意外升起。反向气流可能发生在例如停放（未操作）的风力涡轮机叶片上，无论是安装在风力涡轮机上时，还是在叶片运输期间等。

当与选项a）结合使用时，选项b）使得还能够抵消作用在扰流器上的局部升力，从而进一步降低对扰流器预紧的需求，从而进一步降低载荷，简化设计并增加扰流器的寿命。在极端情况下，可完全消除预紧，并且扰流器能够以机械或弹性铰链的特征。

在选项c）的保持装置中，如果例如扰流器的活动构件向下斜降到叶片的翼型标称表面，则局部气流可引起局部吸力，从而导致作用在扰流器上的局部升力，所述预紧和/或选项a）和b）需要一起抵消以保持扰流器缩回。使用呈抽吸压力减小元件的形状的附加斜降元件，其可就粘在或安装在扰流器后方，使得当扰流器缩回时，扰流器的后缘搁置在其上或旁边。通过将扰流器的上表面设计为与放置在扰流器的后缘后部的元件齐平（或扰流器的后缘搁置在其上），能够以如下方式影响沿扰流器的顶侧的压力分布，即：使得减小了扰流器上的总升力，因此减少了将扰流器保持在缩回位置的任何保持装置（例如，扰流器预紧）的力需求，从而导致设计简化、载荷减小以及扰流器的寿命增加。

抽吸压力减小元件也可通过与活动构件的后缘相邻的叶片主体或后缘本身的预定形状或轮廓来实现，这有益于减少由试图提升活动构件的活动构件处的外部流引起的局部升力。例如，活动构件的后缘的预定形状或轮廓可被制造成与叶片主体的位于活动构件的后缘后方的部分齐平。

本发明实现了更细长的设计（即，扰流器超出翼型表面的总突出高度降低），该设计通过减少载荷来实现，这是通过气动（供气）或液压系统中的气动或液压吸力的原理来实现的，使得在翼型部段的阻力增加方面的空气动力学损失最小化。此外，通过可允许激活的数量测量的叶片的扰流器寿命可延长，这是由于扰流器元件内部的较低载荷和应变所致。

系统设计也得到简化，这是缘于能够降低预紧程度，或者甚至完全消除预紧。

系统的响应时间可减少，这是通过将囊体移动得更靠近扰流器的前缘，并且因此，尽管达到相同的升起扰流器的几何形状，但使用较小的囊体进行设计。在不实施降低预紧要求的方法的情况下将囊体移动得更靠近前缘将不利于扰流器的寿命，这是因为当通过充胀囊体来升起扰流器时的内部载荷增加。

系统的气动效应可增加，并且系统的响应时间减少。此外，影响主要部件（叶片、轮毂、塔架、基础）的疲劳载荷降低。该优点通过所有选项a）到c）的保持装置来实现。

在一个实施例中，风力涡轮机还包括邻接构件，其布置在活动构件和/或基板和/或叶片主体中的一者处，其中，当邻接构件邻接或压到活动构件、基板和/或叶片主体中的另一者时，该邻接构件限定活动构件的缩回位置。在一个实施例中，该邻接构件成形为腿或肋。

在一个实施例中，限制构件被布置在囊体内，其中，该限制构件限定该囊体的最小放缩状态。这在使用部分抽吸压力的选项a）的保持装置中是特别有利的，因为限制构件防止囊体在真空下气密地封闭（即，完全塌陷以防止囊体内的流或流体），并且潜在地阻止囊体的一部分完全放缩。该限制构件可以是囊体内的挤压肋或者放置在囊体内的附加构件，例如网或泡沫。

在一个实施例中，该抽吸压力减小元件成形为突出部。在一个实施例中，该抽吸压力减小元件与涡流发生器组合。涡流发生器可作为流动调节装置来调节气流。

在一个实施例中，风力涡轮机还包括构造成控制囊体内的流体压力的控制装置。

根据本发明的第二方面，提供了一种控制风力涡轮机的方法，其中，所述风力涡轮机包括塔架、安装到塔架的顶部的机舱、可旋转地安装到机舱的轮毂以及安装到轮毂的至少一个叶片，并且所述叶片包括：叶片主体；活动构件，其被安装到所述叶片主体，并且构造成在缩回位置和伸展位置之间移动，以改变所述叶片的空气动力学特性；囊体，其被构造成连接到所述风力涡轮机的气动或液压系统，以在所述囊体被所述气动或液压系统所供应的流体填充时，或者在所述流体被所述气动或液压系统从所述囊体移除时，移动所述活动构件。所述方法包括保持步骤，以防止活动构件移向伸展位置。所述保持步骤包括以下步骤中的至少一个：a）抽吸步骤，其控制所述囊体内的预定流体压力，所述预定流体压力防止所述囊体由于所述囊体内的流体上的离心力所引起的压力增大而膨胀，所述离心力在所述轮毂旋转时产生；以及b）抽吸步骤，其在所述囊体中施加负压，以将所述活动构件压在和/或保持在所述缩回位置，其中，所述囊体被固定到所述叶片主体和所述活动构件。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于风力涡轮机的叶片。所述叶片包括：叶片主体；活动构件，其安装到所述叶片主体，并且构造成在缩回位置和伸展位置之间移动，以改变所述叶片的空气动力学特性，例如叶片空气动力学地产生的升力或阻力；囊体，其被构造成连接到所述风力涡轮机的气动或液压系统，以在所述囊体被所述气动或液压系统所供应的流体填充时，或者在所述流体被所述气动或液压系统从所述囊体移除时，移动所述活动构件；以及抽吸压力减小元件，其被设置在与所述活动构件的后缘相邻的所述叶片主体处，或者设置在所述后缘自身处，所述抽吸压力减小元件被构造成当所述活动构件处于所述缩回位置时，减小由气流在所述活动构件上引起的抽吸压力，使得防止所述活动构件移向所述伸展位置。

在一个实施例中，该抽吸压力减小元件成形为突出部。该抽吸压力减小元件可与至少一个涡流发生器组合。

在一个实施例中，叶片还包括弹簧或预紧构件，其构造成使活动构件缩回并保持缩回到缩回位置。该弹簧可由活动构件的柔性部分实现。在一个实施例中，活动构件包括可移动部分和固定翼型部分，而该柔性部分处于它们之间。可替代地，该弹簧可以是与活动构件分开提供的部件。

在一个实施例中，叶片还包括邻接构件，其布置在活动构件和/或基板和/或叶片主体中的一者处，其中，当邻接构件邻接或压到活动构件和叶片主体中的另一者时，邻接构件限定活动构件的缩回位置。

需要注意的是，已参考不同的主题描述了本发明的实施例。特别地，一些实施例已参考装置类型的权利要求来描述，而其他实施例已参考方法类型的权利要求来描述。然而，本领域技术人员将会从上文和下面的描述获悉，除非另有声明，否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合外，与不同主题相关的特征之间的任何组合、特别是装置类型权利要求的特征和方法类型权利要求的特征之间的任何组合也被认为利用本申请公开。

附图说明

本发明的上文所限定的方面以及另外的方面通过将在下文中描述的实施例的示例是显而易见的，并且参考这些实施例的示例来解释。将在下文中参考实施例的示例来更详细地描述本发明，但本发明并不限于这些实施例的示例。

图1示出了根据实施例的风力涡轮机及其不同元件；

图2示出了根据实施例的叶片的透视半透明图；

图3示出了根据实施例的扰流器的局部剖面图；

图4示出了根据实施例的扰流器安装板和涡流发生器的部分的透视图；

图5示出了根据实施例的活动构件/囊体布置结构的部分的透视图；

图6示出了根据现有技术的气动抽吸压力行为的曲线图；

图7示出了根据本发明的实施例的气动抽吸压力行为的曲线图；

图8示出了根据本发明的实施例的叶片的部分的剖面图；

图9示出了根据实施例的叶片的部分的剖面图；

图10示出了根据实施例的扰流器的局部剖面图；

图11示出了根据实施例的扰流器的局部剖面图；

图12示出了根据实施例的扰流器的局部剖面图；

图13示出了根据实施例的囊体的剖面图；

图14示出了根据实施例的囊体的剖面图；

图15至图17示意性地示出了根据本发明的实施例的在拆卸状态下、局部视图中或组装状态下的适应性扰流器；

图18至图20示意性地图示了根据本发明的实施例的在示意性剖面侧视图中、组装状态下和局部视图中的适应性扰流器；

图21至图23示意性地图示了在组装状态下或局部视图中的根据本发明的实施例的适应性扰流器；

图24至图26示意性地图示了在透视图中以及组装状态下的剖面侧视图中的根据本发明的实施例的适应性扰流器；

图27至图29以剖面侧视图或以图14和图15中的部分的透视图示意性地图示了根据本发明的实施例的适应性扰流器；

图30至32以透视图示意性地图示了根据本发明的实施例的适应性扰流器中包括的附接部分。

具体实施方式

附图中的图示是示意性的。要注意的是，在不同的附图中，相似或相同的元件配有相同的附图标记。

图1示出了风力涡轮机1。风力涡轮机1包括机舱3和塔架2。机舱3被安装到塔架2的顶部。机舱3被安装成可借助于偏摆轴承相对于塔架2旋转。机舱3相对于塔架2的旋转轴线被称为偏摆轴线。

风力涡轮机1还包括具有三个转子叶片6（图1中描绘了其中两个转子叶片6）的轮毂4。轮毂4被安装成可借助于主轴承7相对于机舱3旋转。轮毂4可绕旋转轴线8旋转。

风力涡轮机1另外包括容纳在机舱3内的发电机5。发电机5被构造成将来自轮毂4的旋转能转换成电能。发电机5是包括转子和定子的电机，其中，该转子被连接到轮毂4，并且该定子被连接到机舱3。如果轮毂4直接连接到转子，则风力涡轮机1被称为无齿轮的直驱式风力涡轮机。这样的发电机5被称为直驱式发电机5。作为替代，如果轮毂4经由齿轮箱间接连接到转子，则这种类型的风力涡轮机1被称为齿轮传动式风力涡轮机。本发明适于两种类型的风力涡轮机1。

图2示出了根据实施例的叶片6的透视半透明图，并且图3示出了根据实施例的活动构件10的局部剖面图。叶片6包括叶片主体9、多个活动构件10，该多个活动构件10被安装到叶片主体9并构造成在缩回位置和伸展位置之间移动，以改变叶片6的空气动力学特性。在图2中，活动构件10位于缩回位置，而在图3中，活动构件10位于伸展位置。

叶片6还包括囊体11，其被构造成连接到风力涡轮机1的气动或液压系统，以在囊体11被该气动或液压系统供应的流体填充时，或者在流体被该气动或液压系统从囊体11移除时，移动活动构件10。该流体经由软管16供应到囊体11或从囊体11移除。

在图3的实施例中，每个活动构件10包括形成叶片6的翼型的一部分的翼型部分21，以及由囊体11移动的可移动部分22。叶片6，在这种情况下为每个活动构件10，还包括弹簧，该弹簧被构造成使活动构件10、即特别是活动构件10的可移动部分22缩回到缩回位置。在图3的实施例中，该弹簧由每个活动构件10的柔性部分17实现，该柔性部分17将翼型部分21连接到可移动部分22。

风力涡轮机1还包括保持装置，其构造成防止活动构件10移向伸展位置。在图3的实施例中，该保持装置包括抽吸装置，其构造成控制囊体11内的预定流体压力，该预定流体压力防止囊体11由于在轮毂4旋转时产生的对软管16和囊体11中滞留的空气的离心作用引起的在囊体11内增大的压力而膨胀。在这种情况下，囊体11不必固定到活动构件10，因为柔性部分17通常构造成将活动构件10移动到缩回位置或将活动构件10保持在缩回位置。

图4示出了根据实施例的活动构件10和与多个涡流发生器120组合的抽吸压力减小元件12的透视图，并且图5示出了根据该实施例的活动构件/囊体布置结构的透视图。在图4和图5的实施例中，保持装置不同于前面实施例的保持装置。详细来说，抽吸压力减小元件12被设置在与活动构件10的后缘相邻的叶片主体9处，其中，抽吸压力减小元件12被构造成当活动构件10处于缩回位置时，减小由气流在活动构件10上引起的抽吸压力。抽吸压力减小元件12减小在活动构件10上引起的抽吸压力。通过活动构件10的后缘修改了局部气流，因此减小了作用在活动构件10上的局部升力，这在后面考虑图6至图8来描述。抽吸压力减小元件12可成形为突出部，优选为凸形突出部。

图6示出了根据现有技术的气动抽吸压力行为的曲线图，其中叶片未设置有任何抽吸压力减小元件。抽吸压力在活动构件10'的后缘T'附近展现出强峰值P'。

图7示出了根据本发明的实施例的气动抽吸压力行为的曲线图，其中叶片（例如，叶片主体9或基板）设置有抽吸压力减小元件12。抽吸压力在活动构件10的后缘T附近基本上没有展现出任何峰值。与图6相比，附图标记R表示通过抽吸压力减小元件12实现的抽吸压力减小的区域。

图8示出了根据本发明的实施例的叶片的部分的剖面图，其中叶片（例如，叶片主体9或基板）设置有与至少一个涡流发生器120组合的抽吸压力减小元件12。涡流发生器120成形为像翅片。抽吸压力行为与图7的行为基本上相似，并且涡流发生器120另外产生涡流。

抽吸压力减小元件12的工作原理在于减小扰流器上由于其自身的外轮廓而引起的局部气动吸力，特别是朝向活动构件10的后缘T，该活动构件10在此处实施为扰流器。这样的效果在于减小了活动构件10上的总吸力，即试图将其从表面升起的气动力。通过使用这样的吸力减小元件12，抽吸压力分布的一部分从活动构件10转移到吸力减小元件12上。这通过适当地调整活动构件10和吸力减小元件12的外轮廓来完成。吸力减小元件12可被构造成使得活动构件的后缘T搁置在其上，如图7和图8中所示，或者构造成与较厚的扰流器后缘对接。另外，吸力减小元件12可与涡流发生器120或任何其他类型的流动调节装置组合。

图9示出了根据实施例的叶片6的部分的剖面图。在该实施例中，活动构件10还包括基板20。翼型部分21通过夹持连接23（也参见图10至12）或者任何其他力配合或形状配合连接来连接到基板20，其中，夹持连接23可充当支点。囊体11被布置和/或固定在基板20和活动构件10的可移动部分22之间。基板20又例如通过胶合固定到叶片主体9。在该实施例中，活动构件10和囊体11在单个模块中实现，该模块可例如通过胶合容易地安装到叶片主体9。

图10示出了根据实施例的活动构件10的剖面图，其中囊体11被充胀，并且图11示出了活动构件10的剖面图，其中囊体11被放缩。叶片6包括多个邻接构件13，它们布置在活动构件10处，严格地说布置在翼型部分21和可移动部分22处，即布置在柔性部分17的前方和后方的部分处。当邻接构件13邻接或压到叶片主体9时，邻接构件13限定活动构件10的缩回位置。邻接构件13可直接邻接叶片主体9，或者它们可被压向叶片主体9，例如当基板20或其他中间元件布置在邻接构件13和叶片主体9之间时。

邻接构件13可实现若干功能。首先，当邻接构件13邻接叶片主体9或被压向叶片主体9时，邻接构件13限定活动构件10的最终形状。其次，邻接构件13可形成支点，使得给定囊体11中的一定吸力水平，活动构件的后缘与叶片6之间的接触力增加，并且可减小用于向下压活动构件10的囊体11的所需压力。每个邻接构件13可成形为腿或肋。

图10和图11的实施例可与抽吸装置一起使用，该抽吸装置构造成控制囊体11内的预定流体压力，该预定流体压力防止囊体11由于在轮毂4旋转时产生的离心力而膨胀。在这种情况下，囊体11不必固定到活动构件10。在一个修改方案中，图10和图11的实施例可使用如图13（稍后描述）中所示的囊体11连同抽吸装置，该抽吸装置被构造成在囊体11中施加负压，以便主动地将活动构件10压到或保持到缩回位置。在这种情况下，囊体11被机械地固定到活动构件10并且（直接或间接地）固定到叶片主体9。

图12示出了根据实施例的活动构件10的局部剖面图，并且图13示出了根据实施例的囊体11的剖面图。在图12和图13的实施例中，保持装置不同于图3的保持装置。在图12和图13的实施例中，实施保持装置是因为囊体11被固定到叶片主体9和活动构件10，特别是固定到活动构件10的可移动部分22，其中，活动构件10被构造成在囊体11中施加负压的抽吸装置压在和/或保持在缩回位置。在实施例中，可设置控制装置（未示出），其被构造成控制囊体11内的流体压力。

在图12中，囊体11被吸入叶片主体9或活动构件10的支撑元件/基板20的凹部内；然而，该凹部不是必要的，并且囊体11也可被安装在叶片主体9或活动构件10的支撑元件/基板20的标称（光滑、无凹陷的）表面上。

图14示出了根据实施例的囊体11的剖面图。限制构件14被布置在囊体11内，其中，该限制构件14限定囊体11的最小放缩状态。限制构件14在使用部分抽吸压力的选项a）的保持装置中是特别有利的，，这是因为限制构件14防止囊体11在真空下气密地封闭，并且潜在地防止囊体11的一部分完全放缩。限制构件14可以是囊体11内的挤压肋或放置在囊体11内的附加构件，例如网或泡沫。

可想到若干修改和组合。例如，图12的实施例可通过图9的实施例的特征来修改。

优选地，囊体11的附接部分18、19（参见图11至14）一方面在囊体11和基板20之间并且另一方面在囊体11和活动构件10（可移动部分22）之间提供形状配合或力配合连接。例如，囊体11可沿叶片的纵向方向滑动到基板20和活动构件10（可移动部分22）的对应接收部分中。

这些实施例可被修改，在于活动构件10通过诸如图12中的铰链24的铰链来铰接到叶片主体9，其中，单独的弹簧将活动构件10压入到缩回位置。

这些实施例可通过来自图15至32的实施例的特征在结构上修改：

如图15中以剖面侧视图沿转子叶片103的纵向轴线101示意性地图示的适应性扰流器100包括基部元件105，该基部元件105适于连接在转子叶片103的转子叶片表面107处或与该转子叶片表面107整合，该转子叶片103部分地图示在图15中。适应性扰流器100还包括翼型元件109，其（例如，可逆地或永久地）可附接到基部结构105（例如，图示在图17中），并且具有翼型形状表面111，该翼型形状表面111将在风力涡轮机的操作期间暴露于气流113。翼型元件109包括提供强化的封装核心110。

转子叶片103具有纵向轴线101，其在风力涡轮机的操作期间基本上垂直于空气流动方向113。基部元件105包括至少一个附接部分115，并且翼型元件109也包括至少一个附接部分117。由此，基部元件105与翼型元件109的附接部分115与117可彼此接合，如例如图17中所示。

如从图15可以看到的，基部元件105的附接部分115被布置在基部元件105的上游区域119中，特别是布置在沿流动方向113的该基部元件的整个延伸范围lbe的5%到50%之间的区域中。此外，翼型元件109的附接区域117也被布置在翼型元件109的上游区域121内，特别是布置在该翼型元件的整个延伸范围lae的0%到50%之间的区域中。

图15图示了拆卸状态，其中翼型元件109未附接到基部元件105。如从图15可以理解的，翼型元件109预弯曲，使得在将翼型元件109附接在基部元件105处时（如图17中所示），翼型元件109的后缘123压在转子叶片103的表面107上。因此，翼型元件109在下游区域125中压向转子叶片表面107，或者在其他实施例中压向基部元件105。

以下参考弦向方向113，其为从转子叶片的前缘指向后缘的方向。在正常操作期间，弦向方向113沿气流方向。在下文中，该气流方向意在等同于该弦向方向。

基部元件105的附接部分115在图示实施例中包括两个鼻部127、129，它们在弦向方向或气流方向113上隔开并且根据流动方向113指向下游。此外，翼型元件109的附接部分117也包括两个鼻部131、133，它们也在流动方向113上隔开，但指向上游。当翼型元件109被附接到基部元件105时（参见图17），翼型元件109的附接区域117的鼻部131、133接合在基部元件105的鼻部127、129下方。此外，翼型元件109的附接区域117的弹性舌部137在组装状态下弯曲，并且接触该基部元件的附接部分115中包括的凸起139。

图15至图17中所示的适应性扰流器100还包括充胀式可膨胀容器141，其例如构造为袋或软管，并且由弹性可变形材料制成。该容器在图15中被图示为处于拆卸和放缩状态，并且在图17中图示为处于组装状态。可膨胀容器141包括管腔143，其可用例如空气之类的流体填充。将容器141的管腔143填充至不同程度将使容器141膨胀至不同程度，由此触及并推动翼型元件109的后表面145，以使翼型元件的翼型形状表面111朝上挠曲，从而实现适应性扰流器100的不同状态。

容器141可固定在基部元件105处或固定到基部元件105。因此，容器141包括接合部分147，并且该基部元件包括相应的接合部分149，特别是在基部元件105的下游区域151中包括相应的接合部分149。容器141与基部元件105的相应的接合部分147与149可彼此接合。特别地，该容器的接合部分147也包括鼻部，这些鼻部锁合或捕获在该基部元件的接合部分149的鼻部下方。

图16更详细地示意性图示了示出附接区域117的翼型元件109的一部分。

当充胀式容器141被充胀至不同程度时，实现图17中以虚线描绘的状态。特别地，该容器现在以附图标记141'标记，并且翼型元件109的翼型形状表面以附图标记111'标记。从图17可以看到，翼型元件109的下游部分125的位置和/或定向和/或形状被改变，同时翼型元件109的位置和/或定向和/或形状在上游区域121中基本上不变。

如在图15中可以看到的，转子叶片表面在附接的基部元件105的区域中具有略微的凹陷，如以Δ指示的。因此，基部元件105略微地陷入到转子叶片103中。

图18至图20以剖面侧视图图示了根据本发明的另一实施例的适应性扰流器200，其中，图19和图20图示了局部视图。类似于图15至图17中所示的适应性扰流器100的实施例，扰流器200的基部元件215也包括处于上游区域219中的附接部分215。由此，附接部分215包括钩状凸起227、229，该钩状凸起227、229与具有翼型形状表面211的翼型元件209的附接部分217接合。由此，附接部分217包括指向下游的前鼻部231和指向上游的另一鼻部235（或钩）。相比之下，基部元件205的鼻部227指向上游，从而与翼型元件209的导向下游的鼻部231接合。基部元件205的导向下游的鼻部或钩229与翼型元件299的指向上游的鼻部235接合。

适应性扰流器200也包括充胀式可膨胀容器241，其处于基部元件205的下游部分225与翼型元件209之间（参见图20）。此外，容器241也经由接合部分247以及经由接合部分249在下游区域225中附接到基部元件205。然而，除了图15至图17中所示的扰流器100的实施例之外，翼型元件209还包括接合部分253，该接合部分253与容器241的另一接合部分255接合。特别地，基部元件205和翼型元件209的接合部分247、255相应地构造为凹部，容器241的相应的接合部分的凸起被插入到所述凹部中，由此被锁合或联锁机构保持。为了将容器241的凸起255、247插入到凹部249、253中，可略微地形成具有扩展的头部的凸起255、247。

图18和图19中所示的基部元件205以量Δ略微地陷入到转子叶片203中。

图21至图23图示了根据本发明的实施例的另一适应性扰流器300，其中，图22和图23图示了局部视图。虽然图15、图18和图19中所示的基部元件105、205在它们的整个长度上陷入，但是图21至图20中所示的适应性扰流器300的基部元件305的大部分被布置于在基部元件305的整个延伸范围中不具有凹陷的不变的转子叶片表面处。然而，该转子叶片表面的凹陷存在于下游区域357中，其中，所述凹陷达值Δ。在下游区域357外部没有转子叶片表面307的凹陷。该凹陷Δ允许伴随可膨胀充胀式容器341，该容器341可与图18至图20中所示的适应性扰流器200的容器241类似地构造。此外，基部元件305的附接部分315包括指向上游的鼻部327，其与翼型元件309的指向下游的鼻部331接合。此外，基部元件305包括导向下游的鼻部329，其与翼型元件305的导向上游的鼻部335接合。在该转子叶片的凹陷的区域357中，基部元件305陷入到该转子叶片中。

图24至图26图示了根据本发明的实施例的适应性扰流器400。翼型元件409可通过形成相应的附接部分的铰链机构465来附接到基部元件405。基部元件以及翼型元件405、409两者包括通孔459、461，销463可插入穿过该通孔459、461，以建立铰链465（参见图25和图26）。销463和通孔459、461基本上沿转子叶片的纵向轴线401定向，适应性扰流器400被安装在该转子叶片处。因此，在图24至图26中所示的适应性扰流器400中，翼型元件409与基部元件405的附接部分417与415相应地由分别具有通孔459、461的部分形成。

基部元件405以及翼型元件409的下游区域与例如图23中详细图示的适应性扰流器300的那些部分具有相似之处。虽然图25图示了容器441放缩时的扰流器，但是图26图示了以下状况，即：其中，容器441充胀，使得翼型元件409的翼型形状表面411向上倾斜远离转子叶片表面407，由此将适应性扰流器400设置在特定的激活状态。

图27至图29示意性地图示了根据再一实施例的适应性扰流器500，而在图28中图示了基部元件505，并且其中，在图29中仅图示了翼型元件509。基部元件505的附接部分515包括孔567以及未详细图示的引导边缘。翼型元件509中包括的弹性支撑凸起或锁合鼻部569表示翼型元件509的相应的附接部分517。这些弹性保持的鼻部569将滑入到开口567中，以用于将翼型元件509与基部元件505（可逆地或永久地）附接。

图30至图32图示了可包括在根据本发明的实施例的适应性扰流器中的一方面基部元件605以及另一方面翼型元件609的附接部分的另外的变型或实施例。在所示实施例中，基部元件605具有作为附接部分615的导向下游的鼻部，其与翼型元件609的导向上游的鼻部631、635接合。虽然图30和图31图示了弹性舌部637，其端部与基部元件605处的凸起639或基部元件605的凸起639联锁，但在图32中，翼型元件609的前部部分671与该基部元件的前部部分673联锁，以避免因使该翼型元件沿下游方向滑动而意外释放该翼型元件。

本发明的实施例可提供若干益处：

· 简单且快速的安装，

· 简单且快速的元件修理/更换/维修，

· 简单的制造，

· 当期望时增加阻力水平，

· 快速的功率控制，

· 用于控制叶片上的气动力的附加自由度。

实施例可应用于以下至少一者：

· 选择性地降低在不同风速下沿翼展方向的不同位置处的载荷，

· 在高风速下或当其他有需要时增加气动阻尼，

· 降低过速状况期间的空气动力学载荷，

· 降低空转期间的空气动力学载荷，

· 降低手动、紧急或正常停机事件期间的空气动力学载荷，

· 通过结合变桨与流动调节装置的激活来减少变桨活动，

· 扰流器的激活与个别变桨控制结合。

存在若干可能的激活：

· 根据涡轮机的转子速度的激活，

· 慢速激活（例如，仅根据风速），

· 快速激活（例如，用于与IPC结合的1P或3P），

· 开/关激活（例如，用于过速、停机事件、具有极高湍流的事件），

· 持续激活（例如，用于空转），

· 叶片上的不同扰流器部段的独立激活，

· 用于将转子速度维持在标称水平的叶片上的不同扰流器部段的独立激活。

可能的压力供应系统特性包含以下：

· 借助于加压流体、特别是加压空气、加压的干空气或者例如惰性气体（例如，氮或氦）之类的任何其他气体的激活，

· 低需求的空气体积（例如，通过控制加压腔室的形状改变而非腔室的膨胀来实现），

· 靠近激活点的加压储存器（以便迅速反应并且降低供应系统的功率需求）。这例如可通过如下方式来完成，即：靠近压力供应点在叶片中内部放置较大直径的管，

· 同时连接到压力与真空腔室以增加反应速度，

· 持续流动通过清洗阀以避免湿气/灰尘/压缩油等的积聚，

· 在结冰可能成为问题的情况下使用预加热空气，

· 不同径向区段的独立激活，

· 在特定站点处使用控制阀以避免/允许加压空气从一个径向位置流动至另一径向位置，

· 使用气动激活的气动阀（以避免电信号），

· 在某些径向站点处使用停滞压力作为气动控制阀的输入，

· 使用桨距位置作为气动控制阀的输入（例如，高桨距位置文件开启阀并且因此激活扰流器），

· 使用转子速度作为气动控制阀的输入（例如，高转子速度可导致阀开启并且因此激活扰流器），

· 使用湍流水平作为气动控制阀的输入。

在流动扰流器中，可无需电气或机械部件。

根据本发明的实施例，提供了以下特征，这些特征可单独或组合地应用于上述所有实施例：

所述容器的形状可被优化，以减小与翼型元件的摩擦距离。因此，所述容器通常可以是非对称的；

所述容器的脚部也可以是非对称的，以便禁止沿错误的方向安装；

低摩擦带可被附加在翼型元件和/或容器上的特定位置处，以减少磨耗；所述基部元件可被制作为一个元件，以确保翼型元件与容器之间的一致相对定位，或者相反地制作为两个元件，以使得对于相同的容器和/或翼型元件，能够实现不同的相对定位，并且因此，实现不同的抬升高度；

所述容器可整合弹性元件、例如纤维强化体，以协助放缩。

例如，活动构件10可如适应性扰流器100、200、300、400、500、600那样实施。囊体11可如可膨胀容器141、241、341、441那样实施。附接部分18、19可相应地像接合部分147、247、347和另外的接合部分255、355那样实施。基板20可如基部元件105、205、305、405、505那样实施。夹持连接23可如图15至图19、21、22、30至图32所示的那样实施。

抽吸压力减小元件12可如上面提到的流动调节装置或涡流发生器120那样实施。

应当注意的是，术语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且措词“一”、“一个”或“一种”并不排除多个。此外，也可组合联系不同实施例描述的元件。还应当注意的是，权利要求中的附图标记不应被解释为限制权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种风力涡轮机（1），包括塔架（2）、安装到所述塔架（2）的顶部的机舱（3）、可旋转地安装到所述机舱（3）的轮毂（4）以及安装到所述轮毂（4）的至少一个叶片（6），所述叶片（6）包括：

叶片主体（9）；

活动构件（10），其安装到所述叶片主体（9），并且构造成在缩回位置和伸展位置之间移动，以改变所述叶片（6）的空气动力学特性；

囊体（11），其被构造成连接到所述风力涡轮机（1）的气动或液压系统，以在所述囊体（11）被所述气动或液压系统所供应的流体填充时，或者在所述流体被所述气动或液压系统从所述囊体（11）移除时，移动所述活动构件（10）；以及

保持装置，其构造成防止所述活动构件（10）移向所述伸展位置，其中，所述保持装置包括以下至少一者：

a）抽吸装置，其构造成控制所述囊体（11）内的预定流体压力，所述预定流体压力防止所述囊体（11）由于所述囊体（11）内的流体上的离心力所引起的压力增大而膨胀，所述离心力在所述轮毂（4）旋转时产生；

b）所述囊体（11）被固定到基板（20）和/或所述叶片主体（9）和所述活动构件（10），其中，所述活动构件（10）被抽吸装置压在和/或保持在所述缩回位置，所述抽吸装置构造成在所述囊体（11）中施加负压；以及

c）抽吸压力减小元件（12），其被设置在与所述活动构件（10）的后缘相邻的所述叶片主体（9）处，或者设置在所述后缘自身处，所述抽吸压力减小元件（12）被构造成当所述活动构件（10）处于所述缩回位置时，减小由气流在所述活动构件（10）上引起的抽吸压力。

2.根据前一权利要求所述的风力涡轮机（1），还包括：

弹簧或预紧构件，其构造成使所述活动构件（10）缩回并保持缩回到所述缩回位置。

3.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机（1），还包括：

邻接构件（13），其布置在所述活动构件（10）和/或基板（20）和/或所述叶片主体（9）中的一者处，其中，当所述邻接构件（13）邻接或压到所述活动构件（10）与基板（20）和/或所述叶片主体（9）中的另一者时，所述邻接构件（13）限定所述活动构件（10）的所述缩回位置。

4.根据前一权利要求所述的风力涡轮机（1），其中

所述邻接构件（13）成形为腿或肋。

5.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机（1），其中

所述活动构件（10）包括可移动部分（22）和翼型部分（21）以及这两者之间的柔性部分（17）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机（1），还包括：

布置在所述囊体（11）内的限制构件（14），其中，所述限制构件（14）限定所述囊体（11）的最小放缩状态，并且所述限制构件（14）特别地形成为挤压肋或者置于所述囊体（11）内的例如网的单独构件。

7.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机（1），其中

所述抽吸压力减小元件（12）成形为突出部。

8.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机（1），其中：

所述抽吸压力减小元件（12）与至少一个涡流发生器（120）组合。

9.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机（1），还包括：

控制装置，其构造成控制所述囊体（11）内的流体压力。

10.一种控制风力涡轮机（1）的方法，所述风力涡轮机（1）包括塔架（2）、安装到所述塔架（2）的顶部的机舱（3）、可旋转地安装到所述机舱（3）的轮毂（4）以及安装到所述轮毂（4）的至少一个叶片（6），所述叶片（6）包括：叶片主体（9）；活动构件（10），其安装到所述叶片主体（9），并且构造成在缩回位置和伸展位置之间移动，以改变所述叶片（6）的空气动力学特性；囊体（11），其被构造成连接到所述风力涡轮机（1）的气动或液压系统，以在所述囊体（11）被所述气动或液压系统所供应的流体填充时，或者在所述流体被所述气动或液压系统从所述囊体（11）移除时，移动所述活动构件（10），所述方法包括：

保持步骤，其防止所述活动构件（10）移向所述伸展位置，其中，所述保持步骤包括以下步骤中的至少一者：

a）抽吸步骤，其控制所述囊体（11）内的预定流体压力，所述预定流体压力防止所述囊体（11）由于所述囊体（11）内的流体上的离心力所引起的压力增大而膨胀，所述离心力在所述轮毂（4）旋转时产生；以及

b）抽吸步骤，其在所述囊体（11）中施加负压，以将所述活动构件（10）压在和/或保持在所述缩回位置，其中，所述囊体（11）被固定到所述叶片主体（9）和所述活动构件（10）。

11.一种用于风力涡轮机（1）的叶片（6），包括：

叶片主体（9）；

活动构件（10），其安装到所述叶片主体（9），并且构造成在缩回位置和伸展位置之间移动，以改变所述叶片（6）的空气动力学特性；

囊体（11），其被构造成连接到所述风力涡轮机（1）的气动或液压系统，以在所述囊体（11）被所述气动或液压系统所供应的流体填充时，或者在所述流体被所述气动或液压系统从所述囊体（11）移除时，移动所述活动构件（10）；以及

抽吸压力减小元件（12），其被设置在与所述活动构件（10）的后缘相邻的所述叶片主体（9）处，或者设置在所述后缘自身处，所述抽吸压力减小元件（12）被构造成当所述活动构件（10）处于所述缩回位置时，减小由气流在所述活动构件（10）上引起的抽吸压力，使得防止所述活动构件（10）移向所述伸展位置。

12.根据前一权利要求所述的叶片（6），其中

所述抽吸压力减小元件（12）成形为突出部。

13.根据前述权利要求11和12中任一项所述的叶片（6），其中：

所述抽吸压力减小元件（12）与至少一个涡流发生器（120）组合。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的叶片（6），还包括：

弹簧或预紧构件，其构造成使所述活动构件（10）缩回到所述缩回位置。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的叶片（6），还包括：

邻接构件（13），其布置在所述活动构件（10）和/或基板（20）和/或所述叶片主体（9）中的一者处，其中，当所述邻接构件（13）邻接或压到所述活动构件（10）和所述叶片主体（9）中的另一者时，所述邻接构件（13）限定所述活动构件（10）的所述缩回位置。

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