CN117460886A - 风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的前缘保护系统的方法 - Google Patents

风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的前缘保护系统的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117460886A
CN117460886A CN202280041048.XA CN202280041048A CN117460886A CN 117460886 A CN117460886 A CN 117460886A CN 202280041048 A CN202280041048 A CN 202280041048A CN 117460886 A CN117460886 A CN 117460886A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wind turbine
cavity
filled
leading edge
turbine blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280041048.XA
Other languages
English (en)
Inventor
K·B·尼尔森
S·G·罗科尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Gamesa Renewable Energy
Original Assignee
Siemens Gamesa Renewable Energy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Gamesa Renewable Energy filed Critical Siemens Gamesa Renewable Energy
Publication of CN117460886A publication Critical patent/CN117460886A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • F03D1/0688—Rotors characterised by their construction elements of the blades of the leading edge region, e.g. reinforcements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F05B2230/24—Manufacture essentially without removing material by extrusion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/303—Details of the leading edge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/96—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise
    • F05B2260/964—Preventing, counteracting or reducing vibration or noise by damping means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

一种具有前缘保护系统(9、19、27)的风力涡轮机叶片(3)，其中：前缘保护系统(9、19、27)包括壳体部分(10、18、26)，壳体部分(10、18、26)的表面(15、24、32)形成叶片的外表面(17)的一部分，壳体部分(10、18、26)包括一体地形成在壳体部分(10、18、26)的材料(11、20、28)内的至少一个腔(12、21、29)，并且至少一个腔(12)是填充有减震介质(13)的封闭腔和/或至少一个腔(21、29)填充有减震材料(22、30)。使前缘保护系统包括具有填充有减震材料和/或介质的至少一个腔的壳体部分，这在风力涡轮机叶片的前缘处提供了改进的减震。

Description

风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的前缘保护系统的 方法
技术领域
本发明涉及一种具有前缘保护系统的风力涡轮机叶片和一种用于制造风力涡轮机叶片的前缘保护系统的方法。
背景技术
风力涡轮机的转子叶片可能暴露于极端负载和天气条件。尤其是在高速时，雨滴、冰雹或鸟撞击可能导致转子叶片的前缘的损坏和腐蚀。前缘的腐蚀会显著降低叶片的空气动力学效率，从而显著降低风力涡轮机的功率输出。例如在仅运行几年之后修理风力涡轮机叶片是非常昂贵的，尤其是在海上设施的情况下。
保护风力涡轮机叶片的前缘的已知系统包括将保护层粘附到叶片主体的外表面，如EP3504429A1中所公开的。然而，现代大型风力涡轮机的叶尖速度，尤其是在离岸地点，可达到80-90m/s或更高。例如由雨滴撞击叶片的前缘所引起的冲击能量随着叶尖速度的增加而增加。因此，在大的叶尖速度的情况下，前缘保护变得甚至更加重要。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有改进的前缘保护系统的风力涡轮机叶片和一种用于制造风力涡轮机叶片的前缘保护系统的改进方法。
因此，提供了一种具有前缘保护系统的风力涡轮机叶片。前缘保护系统包括壳体部分。此外，壳体部分的表面形成叶片的外表面的一部分。此外，所述壳体部分包括一体地形成在所述壳体部分的材料内的至少一个腔，并且所述至少一个腔是填充有减震介质的封闭腔和/或所述至少一个腔填充有减震材料。
使前缘保护系统包括具有填充有减震材料和/或介质的至少一个腔的壳体部分，这在风力涡轮机叶片的前缘处提供了改进的减震。因此，能够更好地防止在风力涡轮机的操作期间叶片的前缘的腐蚀。因此，可以更好地避免叶片的空气动力学轮廓的退化。这可以改进风力涡轮机的年发电量。此外，在前缘处修理风力涡轮机叶片通常不是必要的或不那么必要。
特别地，壳体部分附接到叶片的叶片主体。特别地，壳体部分在叶片主体的前缘区域处附接到叶片主体。特别地，前缘区域包括前缘、吸力侧的邻近前缘的一部分和压力侧的邻近前缘的一部分。
叶片主体例如由纤维增强树脂制成。然而，叶片主体也可以通过不同的方法制造。叶片主体包括例如具有外表面和内表面的叶片壳体，内表面限定叶片的内腔。
特别地，前缘保护系统的壳体部分为预制元件。特别地，壳体部分是单件式元件。特别地，壳体部分作为单个一体的预制元件附接到完成的叶片主体。在壳体部分包括减震材料的情况下，特别地，壳体部分连同减震材料是预制元件和/或单件式元件，和/或壳体部分连同减震材料一起作为单个一体的预制元件附接到完成的叶片主体。
特别地，壳体部分的形成叶片外表面的一部分的表面是壳体部分的凸表面。特别地，壳体部分的形成叶片外表面的一部分的表面形成为整个叶片(即，包括所安装的前缘保护系统的叶片)的最外表面的一部分。换句话说，所述壳体部分的所述表面特别地形成了运行中的叶片的空气动力学轮廓的一部分。
除了形成叶片外表面的一部分的所述表面之外，壳体部分特别地还包括面向叶片主体的另一表面。特别地，面向叶片主体的另一表面是壳体部分的凹表面。
在实施例中，壳体部分由表面(凹表面)和另一表面(凸表面)组成。
壳体部分的材料例如是弹性材料。壳体部分的材料包括例如聚合物、热塑性聚合物、聚氨酯等。
填充有减震材料的至少一个腔是例如封闭腔。替代地，填充有减震材料的至少一个腔是例如开放腔和/或形成例如来自壳体部分的另一表面(例如来自壳体部分的面向叶片主体的表面)的凹陷部。所述至少一个封闭的腔(填充有减震介质和/或材料)例如完全由壳体部分的材料包围。在封闭腔填充有减震介质的情况下，除了具有诸如阀的封闭机构的开口之外，所述至少一个腔还可以由壳体部分的材料围绕。
风力涡轮机叶片是风力涡轮机的转子的一部分。风力涡轮机是将风的动能转换成电能的设备。风力涡轮机包括例如转子、机舱和塔架，转子具有一个或多个叶片，每个叶片连接到轮毂，所述机舱包括发电机，所述塔架在其顶端处保持机舱。风力涡轮机的塔架可以连接到风力涡轮机的地基，例如海床中的单桩。
风力涡轮机叶片，例如叶片主体的根部部分，例如固定地连接到轮毂。风力涡轮机叶片例如直接栓接到轮毂上。
替代地，风力涡轮机叶片，例如叶片主体的根部部分，可旋转地连接到轮毂上。例如，风力涡轮机叶片连接到风力涡轮机的变桨轴承，并且变桨轴承连接到轮毂。变桨轴承构造成根据风速来调节叶片的攻角，以控制叶片的旋转速度。
除了与轮毂连接的基本上圆柱形的根部部分之外，风力涡轮机叶片的外表面具有空气动力学形状的截面(翼型)。风力涡轮机叶片的空气动力学形状的截面包括例如压力侧(上风侧)和吸力侧(下风侧)。压力侧和吸力侧在前缘和后缘处彼此连接。
由于风力涡轮机叶片包括叶片主体和具有附接到叶片主体的壳体部分的前缘保护系统，所以如在截面中所见，叶片主体和壳体部分的整个外表面一起限定具有前缘、后缘、压力侧和吸力侧的叶片的翼型。
根据一实施例，减震介质和/或材料呈现至少一个腔的形状。
特别地，在腔的内壁与减震介质和/或材料之间没有间隙。
所述至少一个腔例如完全填充有减震材料和/或介质。
根据另一实施例，减震介质包括可流动介质、气态介质、液体介质、粘性介质、流体、凝胶和/或泡沫。
具有可流动的减震介质允许容易地填充前缘保护系统的至少一个腔。此外，可以实现非常好的减震。
特别地，在前缘保护系统的制造状态下和/或在风力涡轮机的操作期间，减震介质包括可流动介质、气态介质、液体介质、粘性介质、流体、凝胶和/或泡沫。
气态介质例如是空气。然而，气态介质也可以包括另一种气体。
根据另一实施例，所述减震材料包括弹性材料、可变形材料、不可流动材料和/或比所述壳体部分的材料软的材料。
例如，在前缘保护系统的制造状态下和/或在风力涡轮机的操作期间，减震材料是不可流动的材料。
减震材料包括例如聚合物材料、热塑性聚合物和/或聚氨酯。
壳体部分的材料例如是前缘保护系统的第一弹性材料，并且减震材料例如是前缘保护系统的第二弹性材料。
根据另一实施例，壳体部分或壳体部分与填充到腔中的减震材料一起包括另一表面，并且该另一表面的至少主要部分抵靠叶片主体的外表面。
因此，例如雨滴撞击叶片前缘的冲击能量可以被更好地吸收并分布在叶片主体的较大区域上。
例如，壳体部分或壳体部分与填充到腔中的减震材料一起被构造成在前缘区域处抵靠或邻接叶片主体的外表面。
根据另一实施例，所述壳体部分或所述壳体部分与填充到所述腔中的所述减震材料一起包括另一表面，且所述另一表面的至少主要部分结合到叶片主体的外表面。
因此，壳体部分(具有或不具有减震材料)可以可靠且持久地固定至叶片主体。
例如，使用粘合剂将所述另一表面的至少主要部分结合到所述叶片主体的外表面。通过使用粘合剂，可在壳体部分和叶片主体之间提供坚固且稳定的结合。
在实施例中，所述另一表面整体结合到叶片主体的外表面。
根据另一实施例，壳体部分或壳体部分与填充到腔中的减震材料一起包括另一表面，并且该另一表面包括填充有粘合剂的一个或多个凹部，用于将壳体部分结合到叶片主体。
当粘合剂流入粘合表面的孔和不规则部处时，除了通过机械互锁的吸附之外，还提供了粘合剂结合。在被粘附的表面中具有凹部，则粘合剂可以流入凹部中，从而通过机械互锁增加粘合剂结合。因此，实现了壳体部分和叶片主体之间的甚至更强的结合。
例如，凹部的形状可以朝向另一表面逐渐变细。
根据另一实施例，壳体部分或壳体部分与填充到腔中的减震材料一起通过挤出或拉挤成型而形成。
因此，壳体部分或壳体部分与减震材料一起可以容易地制造。此外，大(例如长)壳体部分(具有或不具有减震材料)也可以容易地制造。因此，可以提供覆盖叶片的前缘区域的大部分的前缘保护系统。
根据另一实施例，壳体部分包括填充有不同减震介质和/或材料的多个腔。
不同的减震介质和/或材料具有例如不同的减震能力。因此，能够在叶片的前缘区域上适当地改变减震的程度。
根据另一实施例，如在叶片的截面中所见，壳体部分包括多个腔，和/或壳体部分包括沿叶片的纵长方向(纵向方向，lengthwise direction)分布的多个腔。
如在叶片的截面中看到的，具有彼此并排布置的多个腔允许沿着叶片的翼型适应(调整)减震强度。具有沿叶片的纵长(翼展方向)分布的多个腔允许沿叶片的长度适应减震强度。
根据进一步的实施例，其中所述至少一个封闭的腔填充有气态介质，并且所述前缘保护系统包括用于使所述至少一个腔充胀的装置。
具有一个或多个可充胀的腔允许在风力涡轮机的操作期间控制前缘几何形状。因此，能够提高风力涡轮机的年发电量并且减小涡轮机上的负载。
此外，一个或多个可充胀腔可用于除冰和降噪目的。
填充有气态减震介质的至少一个封闭腔除了具有诸如阀的封闭机构的开口之外，例如由壳体部分的材料围绕。因此，所述至少一个腔可以通过阀填充气体。替代地或除了一个或多个阀之外，前缘保护系统可包括可渗透膜。
根据另一实施例，壳体部分包括填充有气态介质的多个封闭腔，且充胀装置被配置成单独地充胀每个腔。
因此，可以在风力涡轮机的操作期间执行前缘几何形状的精细调节。此外，还可以更好且更精确地应用除冰和降噪措施。
根据另一方面，提出了一种用于制造如上所述的用于风力涡轮机叶片的前缘保护系统的方法。该方法包括由原材料通过挤出或拉挤成型来形成具有至少一个腔的主体的步骤。
所述原材料是例如颗粒，特别是聚合物颗粒。原材料例如为弹性颗粒。生产过程包括例如使原材料变形和/或对原材料施加压力和/或热量。
该方法包括例如将主体切割成适当长度的步骤。特别地，按长度切割的主体是上述壳体部分中的任何一者。
根据另一方面的实施例，主体由第一原材料形成，并且在挤出或拉挤成型工艺期间，至少一个腔填充有至少一种第二原材料，至少一种第二原材料比第一原材料软。
例如，主体和至少一个填充腔通过多组分挤出而在单个工艺步骤中形成。
根据另一方面的另一实施例，主体和至少一个填充腔由第一原材料和至少一种第二原材料借助于多组分挤出模头或多组分拉挤模头形成。
参照本发明的风力涡轮机叶片描述的实施例和特征在做必要的修正的情况下适用于本发明的方法。
本发明的其他可能的实施方式或替代方案还包括在上文或下文关于实施例描述的特征的组合(所述组合本文未明确提及)。本领域技术人员还可以将单独的或独立的方面和特征添加到本发明的最基本形式中。
附图说明
本发明的进一步的实施例、特征和优点从结合附图进行随后的描述和从属权利要求将变得显而易见，在附图中：
图1示出了根据一实施例的风力涡轮机；
图2以截面图示出了图1的风力涡轮机的叶片的一部分，该叶片具有前缘保护系统；
图3以截面图示出了图1的风力涡轮机的前缘保护系统的壳体部分的另一实施例；
图4以截面图示出了图1的风力涡轮机的前缘保护系统的壳体部分的另一实施例；
图5以截面图示出了图1的风力涡轮机的前缘保护系统的壳体部分的另一实施例；
图6以截面图示出了图1的风力涡轮机的前缘保护系统的壳体部分的另一实施例；
图7以截面图示出了图1的风力涡轮机的前缘保护系统的壳体部分的另一实施例；
图8以截面图示出了图1的风力涡轮机的前缘保护系统的壳体部分的另一实施例；
图9示出了根据另一实施例的图1的风力涡轮机的前缘保护系统的壳体部分的平面图；
图10示出了与图2类似的视图，但是针对根据另一实施例的包括可充胀腔的前缘保护系统；
图11示出了针对根据另一实施例的包括两个可充胀腔的前缘保护系统的与图10类似的视图；
图12示出了用于形成图1的风力涡轮机的前缘保护系统的挤出机；以及
图13示出了流程图，其示出了根据一实施例的用于制造风力涡轮机叶片的前缘保护系统的方法。
在附图中，除非另外指出，相同的附图标记表示相同或功能上等同的元件。
具体实施方式
图1示出了根据一实施例的风力涡轮机1。风力涡轮机1包括转子2，该转子具有连接到轮毂4的一个或多个叶片3。轮毂4连接到布置在机舱5内的发电机(未示出)。在风力涡轮机1的操作期间，叶片3由风驱动成旋转，并且风的动能由机舱5中的发电机转换成电能。机舱5布置在风力涡轮机1的塔架6的上端处。塔架6竖立在诸如混凝土地基的地基7或被驱入地面或海底中的单桩上。
图2以截面图示出了图1的风力涡轮机1的叶片3的一部分。叶片3包括叶片主体8。叶片主体8例如由纤维增强层压件制成。根据一实施例，叶片3还包括前缘保护系统9。前缘保护系统9包括壳体部分10。壳体部分10由弹性材料11制成。壳体部分10包括一体地形成在壳体部分10的材料11内的腔12。图2的示例中的腔12是完全由壳体部分10的材料11围绕的封闭腔。腔12填充有减震介质13。减震介质13例如是诸如空气的气态介质。减震介质13特别地呈现封闭的腔12的形状14。特别地，图2中的腔12完全地填充有减震介质13。
壳体部分10还包括背对叶片主体8的表面15。表面15是凸表面。壳体部分10的表面15形成叶片3的外表面17的一部分。
此外，壳体部分10包括面向叶片主体8的另一表面16。该另一表面16是凹表面。另一表面16的至少主要部分抵靠叶片主体8的外表面89。在图2所示的示例中，另一表面16完全抵靠在叶片主体8的外表面89上。此外，另一表面16的至少主要部分例如通过粘合剂(未示出)结合到叶片主体8的外表面89上。
具有前缘保护系统9允许减少叶片3在前缘区域R中的腐蚀。因此，可以更好地防止叶片3的空气动力学轮廓(即，由叶片3的外表面17限定的空气动力学轮廓)的退化。
图3以截面图示出了图1的风力涡轮机1的叶片3的前缘保护系统19的壳体部分18的另一实施例。图3的实施例中的壳体部分18也由弹性材料20制成，并且包括一体地形成在壳体部分18的材料20内的封闭腔21。图3的示例中的腔21填充有减震弹性材料22，特别是非浮动的可变形材料22。减震材料22呈现封闭腔21的形状23。特别地，图3中的腔21完全填充有减震材料22。
壳体部分18包括背对叶片主体8(图2)的表面24(图3)和面向叶片主体8(图2)的另一表面25(图3)。图3中所示的壳体部分18的表面24形成叶片3的外表面17(图2)的一部分。
图4以截面图示出了图1的风力涡轮机1的叶片3的前缘保护系统27的壳体部分26的另一实施例。图4的实施例中的壳体部分26也由弹性材料28制成。此外，壳体部分26包括一体地形成在壳体部分26的材料28内的腔29。图4的示例中的腔29是呈凹陷部形式的开放的腔。
图4所示的示例中的腔29填充有减震弹性材料30，特别是非浮动的可变形材料30。减震材料30呈现开放的腔29的形状31。特别地，图4中的腔29完全填充有减震材料30。
壳体部分26包括背对叶片主体8(图2)的表面32(图4)和面向叶片主体8(图2)的另一表面33(图4)。图4中所示的壳体部分26的表面32形成叶片3的外表面17(图2)的一部分。
图5以截面图示出了图1的风力涡轮机的叶片3的前缘保护系统35的壳体部分34的另一实施例。图5所示的壳体部分34的实施例与图2所示的壳体部分10的实施例的不同之处在于，壳体部分34的另一表面36包括凹部37。该另一表面36(与图2中的另一表面16一样)面向叶片主体8(图2)。
凹部37构造成填充有用于将壳体部分34结合到叶片主体8(图2)的粘合剂38。图5示例性地示出了具有不同形状的四个凹部37。此外，为了说明的目的，以放大的尺寸示出了凹部37。应注意的是，壳体部分34可包括比图5所示的那些多得多的凹部37。此外，凹部37可具有全部相同的形状或可显示各种不同的形状。此外，一个、一些或所有凹部37的形状可以例如朝向另一表面36逐渐变细。在这种情况下，在相应凹部37的另一表面36处的尺寸A小于在相应凹部37的底部90处的同一凹部37的尺寸B。
通过具有凹部37(图5)，由于增强的机械互锁，可以增加壳体部分34和叶片主体8(图2)之间的粘合剂结合(图5中的粘合剂38)的强度。
尽管图中未示出，但本文所述的其他壳体部分(例如壳体部分18(图3)和壳体部分26(图4)或其他所述壳体部分)的实施例也可构造成在相应的另一表面(例如，图3中的另一表面25和图4中的另一表面33)处具有凹部。
图6以截面图示出了图1的风力涡轮机的叶片的前缘保护系统40的壳体部分39的另一实施例。壳体部分39与图2和图3中所示的壳体部分的不同之处在于，壳体部分39包括两个封闭的腔41、42。在图6所示的示例中，两个封闭的腔41、42填充有不同的减震材料/介质43、44。例如，腔43填充有减震介质43，例如空气。此外，腔42例如填充有不可流动的减震材料44。
在其他示例中，壳体部分39还可以包括多于两个的封闭腔。此外，两个或更多个腔可以填充有相同的减震材料/介质或不同的减震材料/介质。
图7以截面图示出了图1的风力涡轮机的叶片的前缘保护系统46的壳体部分45的另一实施例。壳体部分45与图3所示的壳体部分18的不同之处在于，壳体部分45的单个封闭腔47包括两种不同的减震材料48、49。这两种减震材料48、49具体地是不可流动的材料。减震材料48、49可以例如在它们的柔软度上彼此不同。在其他示例中，封闭的腔47还可以包括多于两种的不同减震材料48、49。
应当注意，图4所示的壳体部分26的腔29或图6所示的一个或多个腔41、42也可以以与图7类似的方式填充有两种或更多种不同的减震材料。
图8以截面图示出了图1的风力涡轮机的叶片的前缘保护系统51的壳体部分50的另一实施例。壳体部分50与图3所示的壳体部分18的不同之处在于，壳体部分50的封闭腔52具有不同的几何形状53，如在截面中所见。特别地，图8中的腔52的形状53是不规则形状。
注意到，腔12(图2)、21(图3)、29(图4)、41和42(图6)、47(图7)和52(图8)可具有任何合适的截面形状。
图9示出了根据另一实施例的图1的风力涡轮机1的叶片的前缘保护系统55的壳体部分54的平面图。如图9所示，壳体部分54可包括沿叶片3(图1和图2)的纵长方向L(图9)分布的多个腔55、56、57、58。腔55、56、57、58中的一个、一些或全部可以是封闭的腔(如图2、图3和图5-图8中所示)，和/或腔55、56、57、58中的一个、一些或全部可以是开放的腔(如图4中所示)。腔55、56、57、58中的一个、一些或全部可以填充有减震介质，和/或腔55、56、57、58中的一个、一些或全部可以填充减震材料。在腔55、56、57、58中的一些或全部填充有气态减震介质的情况下，相应的腔55、56、57、58可以与阀59(图9)互连。
图10示出了与图2类似的视图，但是具有根据另一实施例的前缘保护系统60，前缘保护系统60包括可充胀的腔61和充胀装置62。在图10的实施例中，前缘保护系统60的壳体部分63也由弹性材料64制成。此外，壳体部分63还包括填充有减震介质65(即气态介质65)的封闭腔61。然而，与图2的实施例相比，腔61包括由阀67封闭的开口66。此外，充胀装置62包括例如泵68和马达69。通过借助于泵68将诸如空气的气体泵送到腔61中，壳体部分63的外表面70可向外移动(即，远离叶片主体71)。此外，通过借助于泵68将诸如空气的气体泵送出腔61，壳体部分63的外表面70可向内移动(即，朝向叶片主体71)。这允许在风力涡轮机1的操作期间调节叶片3'的前缘几何形状，以改进空气动力学性能、除冰和/或降噪。尽管未示出，开口66也可以借助于可渗透膜来封闭，使得腔61可以通过膜来填充和排空。
图11示出了图10的实施例的变型。图11所示实施例中的叶片3”的前缘保护系统72包括两个可充胀腔73、74，每个腔都填充有气态减震介质75、76。此外，充胀装置77包括例如泵78和马达79，用于通过由阀81关闭的开口80泵送气体，以用于调节叶片3”的空气动力学形状。充胀装置77特别地被构造成单独地对每个腔73、74充胀。虽然未示出，但是前缘保护系统72的壳体部分82也可以包括多于两个(例如，单独地)可充胀的腔73、74。例如，图9中所示的腔55、56、57和58也可以是(例如，单独地)可充胀的腔。
下面，将参照图12和图13描述用于制造前缘保护系统的方法，该前缘保护系统例如为前面附图中所示的前缘保护系统9、19、27、35、40、46、51、55、60、72。
在第一步骤S1中，由原材料84、特别是由弹性聚合物颗粒挤出主体83(图12)。为此设置至少一个挤出机85。挤出机85通过挤出头86施加压力和热量来挤压原材料84。挤出头86具有合适的轮廓以形成具有腔的主体83，其用作前缘保护系统的壳体部分，例如图2所示的具有腔12的壳体部分10或本文所述的任何其他壳体部分。因此，在挤出头(模头)86之后，制造具有腔的光滑主体83，例如图2所示的具有腔12的壳体部分10或本文所述的任何其他壳体部分。
在第二步骤S2中，相应制造的壳体部分83通过切割装置(未示出)适当地切割成一定长度，以形成壳体部分(例如，图2中的10)。
此外，可以提供附加的挤出机87(图12)，其将另一种原材料88(例如另一种弹性聚合物颗粒)挤压通过模头86(也称为共挤出)，在这种情况下，所述模头被设计为多组分挤出模头。这允许制造例如填充有一种或多种减震材料22(图3)的壳体部分18。特别地，填充有一种或多种减震材料22的壳体部分18可以在单个工艺步骤中制造。特别地，主体83由第一原材料84形成，并且在挤出过程期间，至少一个腔(例如，图3中的腔21)填充有至少一种第二原材料88，此外，至少一种第二原材料88比第一原材料84软。以这种方式，能够容易地制造填充有一种或多种减震材料的壳体部分。
尽管已经根据优选实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在所有实施例中可以进行修改。

Claims (15)

1.一种具有前缘保护系统(9、19、27)的风力涡轮机叶片(3)，其中：所述前缘保护系统(9、19、27)包括壳体部分(10、18、26)，所述壳体部分(10、18、26)的表面(15、24、32)形成叶片的外表面(17)的一部分，所述壳体部分(10、18、26)包括一体地形成在所述壳体部分(10、18、26)的材料(11、20、28)内的至少一个腔(12、21、29)，并且所述至少一个腔(12)是填充有减震介质(13)的封闭腔和/或所述至少一个腔(21、29)填充有减震材料(22、30)。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，其中，所述减震介质(13)和/或材料(22、30)呈现所述至少一个腔(12、21、29)的形状(14、23、31)。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，其中，所述减震介质(13)包括可流动介质、气态介质、液体介质、粘性介质、流体、凝胶和/或泡沫。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述减震材料(22、30)包括弹性材料、可变形材料、不可流动材料和/或比所述壳体部分(18、26)的材料(20、28)软的材料。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(10、18)或所述壳体部分(26)与填充到所述腔(29)中的所述减震材料(30)一起包括另一表面(16、25、33)，并且所述另一表面(16、25、33)的至少主要部分抵靠叶片主体(8)的外表面(89)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(10、18)或所述壳体部分(26)与填充到所述腔(29)中的所述减震材料(30)一起包括另一表面(16、25、33)，并且所述另一表面(16、25、33)的至少主要部分结合到叶片主体(8)的外表面(89)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(10、18、34)或所述壳体部分(26)与填充到所述腔(29)中的所述减震材料(30)一起包括另一表面(16、25、33、36)，并且所述另一表面(16、25、33、36)包括填充有粘合剂(38)的一个或多个凹部(37)，以用于将所述壳体部分(10、18、26、34)结合到叶片主体(8)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(10、18)或所述壳体部分(26)与填充到所述腔(29)中的所述减震材料(30)一起通过挤出或拉挤成型而形成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(39)包括填充有不同的减震介质和/或材料(43、44)的多个腔(41、42)。
10.根据权利要求9所述的风力涡轮机叶片，其中，如在所述叶片的截面中所见，所述壳体部分(39)包括多个腔(41、42)，和/或所述壳体部分(54)包括沿所述叶片的纵长方向(L)分布的多个腔(55、56)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的风力涡轮机叶片，其中，至少一个封闭的腔(61)填充有气态介质(65)，并且所述前缘保护系统(60)包括用于使所述至少一个腔(61)充胀的装置(62)。
12.根据权利要求11所述的风力涡轮机叶片，其中，所述壳体部分(82)包括填充有气态介质(75、76)的多个封闭的腔(73、74)，并且所述充胀装置(77)被构造成分别充胀每个腔(73、74)。
13.一种用于制造根据权利要求1-12中任一项所述的风力涡轮机叶片(3)的前缘保护系统(9、19、27)的方法，所述方法包括以下步骤：
通过挤出或拉挤成型，由原材料(84)来形成(S1)具有至少一个腔(12、21、29)的主体(83、10、18、26)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述主体(83、10、18、26)由第一原材料(84)形成，并且所述至少一个腔(12、21、29)在挤出或拉挤成型工艺期间填充有至少一种第二原材料(88)，所述至少一种第二原材料(88)比所述第一原材料(84)软。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述主体(83、10、18、26)和至少一个填充腔(12、21、29)由所述第一原材料和至少一种第二原材料(84、88)借助于多组分挤出模头(86)或多组分拉挤模头形成。
CN202280041048.XA 2021-06-07 2022-05-11 风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的前缘保护系统的方法 Pending CN117460886A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21177991.3 2021-06-07
EP21177991.3A EP4102053A1 (en) 2021-06-07 2021-06-07 Wind turbine blade and method for manufacturing a leading edge protection system for a wind turbine blade
PCT/EP2022/062837 WO2022258291A1 (en) 2021-06-07 2022-05-11 Wind turbine blade and method for manufacturing a leading edge protection system for a wind turbine blade

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117460886A true CN117460886A (zh) 2024-01-26

Family

ID=76305795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280041048.XA Pending CN117460886A (zh) 2021-06-07 2022-05-11 风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的前缘保护系统的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240263611A1 (zh)
EP (2) EP4102053A1 (zh)
CN (1) CN117460886A (zh)
WO (1) WO2022258291A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024165245A1 (en) * 2023-02-08 2024-08-15 Polytech A/S Process for producing a polymer leading edge protection sheet with chamfered side edges

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7866605B2 (en) * 2007-04-24 2011-01-11 The Boeing Company Energy absorbing impact band and method
CN110036199A (zh) 2016-09-27 2019-07-19 西门子歌美飒可再生能源公司 保护罩系统
DK179575B1 (en) * 2016-10-19 2019-02-20 Envision Energy (Denmark) Aps A wind turbine rotor blade with leading edge protection means
WO2019179583A1 (en) * 2018-03-18 2019-09-26 Udesen Trade The present invention relates to a device for remedying erosion problems on wind turbine blades

Also Published As

Publication number Publication date
US20240263611A1 (en) 2024-08-08
EP4102053A1 (en) 2022-12-14
WO2022258291A1 (en) 2022-12-15
EP4314544A1 (en) 2024-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11746743B2 (en) Wind turbine blade provided with surface mounted device
EP3137291B1 (en) A wind turbine blade and an associated manufacturing method
US7637721B2 (en) Methods and apparatus for producing wind energy with reduced wind turbine noise
US7938623B2 (en) Inflatable wind turbine blade and method for forming said rotor blade
CA2854384C (en) Wind turbine blade with extended shell section
US20120141271A1 (en) Actuatable spoiler assemblies for wind turbine rotor blades
US8297933B2 (en) Wind turbine blade with modular leading edge
CA2954716C (en) A profile wedge for attachment of an aeroshell extender piece
CA3044088A1 (en) Serrated trailing edge panel for a wind turbine blade
EP3212926B1 (en) Wind turbine blade provided with surface mounted device
CN111433452A (zh) 前边缘装置、制造和安装前边缘装置的方法以及风力涡轮机叶片
EP3655645B1 (en) Airflow configuration for a wind turbine rotor blade
CN117460886A (zh) 风力涡轮机叶片和制造风力涡轮机叶片的前缘保护系统的方法
CN101000041B (zh) 充气的风力发电机风叶
EP3910193B1 (en) Method of manufacturing a wind turbine rotor blade
EP3865703A1 (en) Wind turbine rotor blade leading-edge protector
CN112963298B (zh) 风力发电机组的叶轮、叶片和叶片段
GB2600148A (en) A wind turbine rotor blade assembly with an erosion shield

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination