TW202028617A - 用於風力渦輪機轉子葉片的可適應性擾流板 - Google Patents

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Abstract

說明一種用於一風力渦輪機轉子葉片(100)的擾流板(150)，特別是可適應性擾流板，其包括︰一主要本體(153)，包括一翼形形狀表面(155)，待曝露至氣流(161)；至少一個補強元件(159)，有別於該主要本體且支持該翼形表面，其中該補強元件(159)特別地構造成，在該風力渦輪機運轉期間藉風力而加載時，強化該翼形表面(155)之形狀。

Description

用於風力渦輪機轉子葉片的可適應性擾流板
本發明關於一種用於風力渦輪機之風力渦輪機葉片的擾流板，特別是可適應性擾流板，且進一步關於一種包括該擾流板之風力渦輪機轉子葉片。
一風力渦輪機轉子葉片在其表面上安裝一流動調節裝置。此類流動調節裝置之一範例係一渦旋產生器(VG)。該轉子葉片可進一步包括安裝於該轉子葉片表面處之一擾流板。該擾流板可協同該渦旋產生器動作，且可根據該擾流板之狀態來影響該渦旋產生器之效應。該擾流板之狀態可與該擾流板延伸起始所在、或該擾流板相對於該轉子葉片其他表面部所傾斜之一凸起高度及/或傾斜角有關。該擾流板可用於主動地抑制該流動調節裝置之功能，或完全繞過該流動調節裝置且造成翼形之局部空氣動力學失速。通常，一流動調節裝置可視為包括一能夠譬如藉增加該轉子葉片之邊界層的能量位準來譬如提高翼形區段之升力係數的裝置。
EP 1 623 111 B1號揭露一風力渦輪機葉片，其包含複數個可調整流動調節構件及一啟動構件，該等可調整流動調節構件係配置於該風力渦輪機葉片表面上或處且沿該葉片之縱向方向延伸，藉該啟動構件可調整該等升力調節構件且因此變化該葉片之空氣動力學特性。該等升力調節構件包括一個以上的撓性襟翼。
美國專利第US 8 851 840 B2號揭露一風力渦輪機葉片，其包括一葉片本體、及一用於變更該葉片之空氣動力學表面或形狀的裝置，其中一氣壓致動器控制該裝置之位置及/或運動，其中存在有定位於該葉片本體內之一壓力室。該壓力室可加壓，藉以改變該裝置之狀態、藉以變更該葉片之空氣動力學表面或形狀。
美國專利第US 5 106 265 A號揭露一風力渦輪機葉片，其包括可與一空氣流垂直地運動之一氣壓致動擾流板。
國際專利公開第WO 2018/041420號揭露一轉子葉片，其包括一空氣動力學裝置，用於影響從該轉子葉片之導緣區段流動至該轉子葉片之尾緣區段的氣流，其中該空氣動力學裝置安裝於該轉子葉片之一表面處且包括一氣壓或液壓致動器，譬如為一軟管或一腔室，該空氣動力學裝置之體積係根據存在於該氣壓或液壓致動器內部之流體的壓力而定。
然而，已觀察到，習知擾流板並未在所有環境下皆提供充分或適當之性能來主動地改變諸如一安裝於下游之流動調節裝置，譬如一渦旋產生器的狀態。再者，已觀察到，一習知擾流板並未在所有情況下皆承受其經受之負載而導致該擾流板局部損壞或至少減少壽期。
是以，需要一擾流板，特別是一可適應性擾流板，且需要一轉子葉片，其中壽期可增加且性能可增高。特別地，需要一擾流板及一包括該擾流板之轉子葉片，其中主動地改變一安裝於下游之流動調節裝置的影響者可依一可靠且準確之方式實施。
此需要可藉依據申請專利範圍獨立項之標的達成。本發明之較優具體實施例係藉申請專利範圍附屬項說明。
本發明之具體實施例運用一加強元件(亦稱作補強元件)，特別是由諸如纖維加強塑膠之一抗潛變材料製作。該加強元件可保證全壽期之一不變剛性。當此加強元件包括於擾流板內時，將因該擾流板之加強保持其意欲形狀而可改良該擾流板之剛度且可改良該擾流板之性能。
依據本發明之一具體實施例，提供一種用於一風力渦輪機轉子葉片的擾流板，特別是可適應性擾流板，其包括︰一主要本體(譬如，一體形成)，包括一(譬如，氣體動力學有效)翼形形狀表面，待曝露至氣流；至少一個補強元件，有別於該主要本體且支持(及譬如，補強)該翼形形狀表面，其中該補強元件特別地構造成，特別是在該風力渦輪機運轉期間因風力而加載時，強化該翼形表面之形狀。
該主要本體可呈均質，且由一材料或一複合材料，譬如一合成或塑膠材料一體形成。該擾流板可安裝於該轉子葉片之一吸引表面處，位在譬如從導緣至尾緣量取之翼弦位置的15%到60%之間的一區位。該擾流板可沿從根部到尖端之該葉片全跨距安裝，但較佳地可安裝在該根部朝尖端量取之葉片長度的25%到85%之間的區域中。該擾流板可更安裝在彼此互連之複數個個別件中，而形成一可共同地致動之長區段。該擾流板可安裝成，使得其包括彼此獨立地致動之複數個獨立區段。例如，該擾流板可包括複數個擾流板元件，該等擾流板元件並未連接，但共同地啟動。該翼形形狀表面係氣體動力學有效表面，意欲在該風力渦輪機之正常運轉期間曝露至氣流，該翼形形狀表面特別是藉傾斜及/或凸起而從該風力渦輪機葉片之一包圍表面延伸。
該擾流板可為一可適應性擾流板，其意指該翼形形狀表面之位置及/或方位、特別是凸起高度及傾斜，可譬如藉使用一氣壓或液壓系統而會改變，該氣壓或液壓系統構造成，使一袋件或一軟管充氣及/或洩氣及/或加壓，據此使該翼形形狀表面之方位及/或位置改變。該擾流板可特別地構造成，使一氣流轉向遠離該轉子葉片之該表面，即造成該氣流失速。對該氣流之轉向、或一般影響的程度或效果可取決於該擾流板之狀態，諸如一凸起之程度及/或一傾斜之程度。
該補強元件(亦稱作強化元件)係一元件，有別於該主要本體(譬如可與該主要本體可分離，但譬如與該主要本體組立)，或其可與該主要本體分離且其可包括與構成該主要本體之材料不同的材料。安裝之補強元件可確保在運轉期間，特別是因風力衝擊在該翼形形狀表面上而加載期間，保留該翼形表面之意欲形狀。該補強元件亦可確保，當該擾流板未啟動時，以一最小力推壓抵靠該葉片之該表面，使得該氣流無法意外從該表面舉升該擾流板。該主要本體以及該補強元件可沿該轉子葉片之縱向軸延伸達一較與縱向軸垂直者大的程度。該補強元件可被特別是可置換地安裝於該主要本體(譬如，該主要本體之一個以上的部分)內或處而未曝露至該氣流。無需任何螺栓或金屬元件來將該補強元件安裝於該主要本體處或內。
該補強元件可與該主要本體可分離且有別於(該主要本體之)該翼形形狀表面且可置換。
該擾流板可特別是結合一流動調節裝置運用，該流動調節裝置譬如為一渦旋產生器或一襟翼(例如，安裝於該擾流板正後方(譬如，在一流動方向下游)，或另一選擇為該擾流板後方之一距離處)。
該(等)渦旋產生器可譬如安裝於風力渦輪機葉片上，在一轉子葉片之內側區段中，以增大流動分離或失速發生所在之翼形攻角。更，渦旋產生器亦可運用在跨距中點或外側區段中。渦旋產生器可置於該葉片之吸引側上，且在翼形之前方部中。一般區位範圍係從翼弦之15%到55%(從導緣量起)。此等渦旋產生器可部分地或完全地隱蔽於翼形流動之邊界層內，且可增高該等渦旋產生器後方之邊界層後方的能量位準。如此所致之效應係邊界層分離開始及失速點之一延遲，即發生在較高攻角。這可為正常生產期間在翼形內側區段中的期望效應，但可為在過量負載位準所致之其他情況下的有害或非期望效應。
該流動調節裝置之狀態可根據該擾流板之狀態而會主動地改變。該流動調節裝置，特別是該渦旋產生器之狀態，可從一無效狀態(此時流動不受其影響)改變到一有效狀態(此時流動受其影響)。又，翼形區段周圍之流動可在該擾流板之特殊情況或特殊狀態下失速或與該葉片表面分離(即，引起流動分離或失速)。該擾流板可在至少一有效狀態與一非有效狀態的兩種狀態中調整。
該擾流板可構造成，用於一俯仰調節風力渦輪機。一流動調節裝置與一擾流板之組合可設計成，在至少二離散狀態，諸如一有效狀態與一無效狀態(譬如，停用)狀態之間運轉。在其有效狀態下，該擾流板可作用成，抵消該流動調節裝置之效應。在其停用狀態下，該擾流板可作用成，容許該流動調節裝置之一無擾動運轉。當該流動調節裝置正無擾動運轉時，(該轉子葉片之)氣體動力學外形的表面上之流動保持連附，且可導致較高之升力係數。當該流動調節裝置已在該擾流板之該有效狀態下抵消，該流動可傾向與(該轉子葉片之)氣體動力學外形的表面分離且可導致一較低升力係數及一較高拖曳係數二者。特別地，該流動調節裝置/擾流板組合可用於該轉子葉片之吸引側上，或該轉子葉片之壓力側上，或該轉子葉片之壓力及吸引側二者上。
該補強元件可確保該翼形表面之意欲期望形狀係在該風力渦輪機正常運轉期間之風力加載期間保持。該主要本體可達到某種程度上之彈性，譬如可變形。該主要本體可在組立該主要本體與該補強元件時譬如略微地變形。更，倘該擾流板係一可適應性擾流板，則該補強元件可強化及/或支持在該擾流板之不同狀態下的該翼形表面形狀。藉此，藉該補強元件施加於該主要本體(譬如，該主要本體之該翼形形狀表面)上的一力可推壓該主要本體(或一擾流板延伸部)抵靠一可膨脹裝置。
藉此，允許選擇性地啟動或停用一可能安裝於下游之流動調節裝置，譬如一渦旋產生器，且可改良性能。
依據本發明之具體實施例，該補強元件並未曝露至該轉子葉片所經受之一氣流。該補強元件可安裝於(該主要本體之)該翼形形狀表面下方，且可不與該翼形形狀表面之期望效應衝突。該翼形形狀表面可為該擾流板之頂面(背離該葉片)，其與該氣流直接交互作用。
依據本發明之一具體實施例，該補強元件係彈性的及/或預彎曲的及/或具有一平面形狀或不同於平面之曲線形狀。
當該補強元件係彈性的時候，該補強元件可施加一彈性力於該補強元件安裝所在、或該補強元件所接觸之該主要本體的一個以上的區域上。藉此，該翼形表面之一意欲形狀可被建立或保持。根據該主要本體處之接觸區或接觸點，較優地設計該補強元件，以具有一平面形狀或不同於平面之曲線形狀。一平面補強元件可簡單製造。
依據本發明之具體實施例，該補強元件係在該主要本體中安裝在該擾流板之該翼形形狀表面下方(譬如，該翼形表面與葉片表面剩餘部之間)及/或該補強元件安裝成埋置(譬如，未曝露至氣流)於該主要本體中。當該補強元件安裝於該翼形表面下方、或甚至埋置於該主要本體中(內部)時，該補強元件不與該翼形形狀表面干涉，且因此不與橫越該擾流板之該翼形形狀表面的意欲氣流衝突。然，通常該擾流板之加強，特別是保持意欲之翼形形狀表面者將得以確保。
依據本發明之一具體實施例，該主要本體包括單一塑膠件或數個塑膠件。藉此，可依一符合成本效益之方式簡單地製造該主要本體。然而，單獨塑膠件不足以強勁到，承受風力渦輪機運轉及該渦輪機全壽期所經受啟動循環期間之衝擊風力負載。是以，可藉該補強元件達成強化該擾流板，無需排除以一符合成本效益之材料，諸如塑膠製造該主要本體。該補強元件可由一提供較製造該主要本體之材料更高強度及剛性的材料或複合材料製成。
依據本發明之一具體實施例，該主要本體包括複數個補強元件接觸部，藉壓入配合及/或形狀配合，特別是依一偏壓及/或預應力方式接觸及/或固持該補強元件。該等補強元件接觸部之每一者可成型為一條紋形狀，沿該擾流板之縱向方向(對應於該轉子葉片者)延伸。該補強元件可包括對應之複數個接觸部，該補強元件係藉此而與該主要本體之該等接觸部接觸。在該等各自接觸部之間的區域中，該補強元件可不與該主要本體接觸。作用於該主要本體之該翼形形狀表面上的主要應力可被傳遞至、或入該補強元件。藉此，該主要本體之厚度(及重量)可減少，且該主要本體形成為一細長結構。使用該複數個補強元件接觸部，該補強元件可安裝、特別是夾持至該主要本體，而無需任何螺栓或金屬元件來固定。藉此，容許輕易之安裝及置換程序。更，容許根據應用來選擇及插入呈不同剛性位準之不同補強元件。
依據本發明之一具體實施例，該等接觸部包括(至少)三個接觸部，彼此(譬如，在該氣流，即與縱向方向大致垂直之一方向上)分離，該等接觸部之每一者特別地沿該葉片之縱向方向延伸至較與該縱向方向垂直者大的範圍，其中該等接觸部特別是沿該擾流板之一縱向方向呈連續。
該等接觸部可包括一第一、一第二及一第三接觸部，該第三接觸部係與該第一及第二接觸部分離而位於沿一氣流方向之下游，該等接觸部之每一者特別地沿該葉片之縱向方向延伸至較與該縱向方向垂直者大的範圍。
至少三個接觸部可允許恰當地固定(譬如，夾持)該補強元件於該主要本體內或處。藉此，該主要本體之該等接觸部的該第一及該第三者可從一側接觸該補強元件，且同時該第二接觸部可從另一側接觸該補強元件。特別地，該主要本體之該二個接觸部可與該補強元件之複數個末端緣接觸，且該主要本體之該一個接觸部可在該補強元件之一中間或中心區處接觸該補強元件。藉此，可達成該補強元件之一緊固固著。當該等接觸部係沿該擾流板之縱向方向呈連續時，可允許一緊固固著。
依據本發明之一具體實施例，該第一及第二接觸部固定地夾持該補強元件之一上游部，其中該補強元件之一下游部係在與一可膨脹裝置施加於該翼型表面上之一力對抗的一方向上推壓該第三接觸部。
依據本發明之一具體實施例，該等第一及第二接觸部各為該主要本體中一各自槽縫之部分，該補強元件之一各自上游末端緣至少部分地插入該各自槽縫，藉此以形狀配合部分地固持該補強元件。該主要本體之該等接觸部可整個藉壓入配合、或在其他具體實施例中部分地藉壓入配合且部分地藉形狀配合而固持該補強元件。一形狀配合可改良該補強元件之緊固固著。
依據本發明之一具體實施例，該第三接觸部配置成容許當將該可膨脹裝置充氣或洩氣時，使該補強元件之該下游接觸部相對於該主要本體之該第三接觸部滑動，其中特別是該第三接觸部及/或該補強元件之該下游接觸部及/或該可膨脹裝置之一外表面的至少一部分包括低摩擦元件，特別是條紋。藉此，該主要本體內之負載可減少，確保一適合之氣動力形狀及最佳化壽期及較低磨耗。
依據本發明之一具體實施例，該補強元件位於：該翼形表面之一中心區，該中心區係遠離該擾流板之後端及前端、或該擾流板之至少一半或一後端部中。藉此，可關於該翼形形狀表面之期望表面形狀，支持對影響該氣流而言最重要之該翼形形狀表面的部分。該擾流板之該前端可因極度彎曲而具有最高的結構風險，且這可為該補強元件能夠應付因(該擾流板或翼形形狀表面之該前端的)該彎曲所致應力及應變之目的。可確保該主要本體之結構完整性，且可減少該主要本體材料之潛變。
依據本發明之一具體實施例，該補強元件包括一複合材料，其包括：一纖維材料與熱塑性及/或熱固性材料，該纖維材料特別地包括玻璃纖維及/或碳纖維及/或克維拉(Kevlar)及/或天然纖維中之至少一者，該熱塑性及/或熱固性材料特別地包括環氧樹脂、聚酯、乙烯酯、樹脂、任何其他合適熱固性樹脂、或聚甲醛(POM)、聚醯胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚合物(ASA)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、聚碳酸酯(PC)、其他合適熱塑性材料中之至少一者。藉此，該補強元件可由傳統上已知材料製造。藉此，可簡化製造。
依據本發明之一具體實施例，該擾流板進一步包括一軟管或一袋件，能以流體(譬如，空氣)充氣且配置成改變該擾流板翼形表面之形狀及/或位置及/或方位及/或傾斜，藉以提供一可適應性擾流板。藉此，一習知可適應性擾流板係藉本發明之具體實施例支持。以(壓縮)空氣對該軟管或袋件充氣可改變該擾流板之該翼形形狀表面的凸起高度及/或傾斜，及因此可建立該擾流板之不同啟動狀態。該擾流板之該等啟動狀態或一般狀態可接著影響一可能安裝於下游之流動調節裝置的效應，因此可將該流動調節裝置設定在一無效或一有效狀態。
依據本發明之一具體實施例，該擾流板進一步包括一另外補強元件，特別地曝露至該氣流，且配置成當將軟管或袋件充氣或洩氣時改變位置及/或方位及/或傾斜。
該另外補強元件可刻意曝露至該氣流，而不同於該(前述)補強元件，藉此，可利用較不堅固之材料作為該擾流板之其他部分，而不致負面影響該擾流板之性能。
依據本發明之一具體實施例，提供一種風力渦輪機之轉子葉片，其包括一葉片翼形表面；及一如先前具體實施例其中一者之可適應性擾流板，安裝於該葉片翼形表面處，特別是一吸引表面之一前部。
該轉子葉片可進一步包括一液壓或氣壓系統，適應於使該軟管或袋件充氣洩氣，以適應該擾流板之狀態。
依據本發明之一具體實施例，該轉子葉片進一步包括一流動調節裝置，特別是包括至少一個渦旋產生器，安裝於該擾流板下游之該葉片翼形表面處，其中根據該可適應性擾流板之一狀態，該流動調節裝置對該氣流之效應將改變。
藉此，本發明之具體實施例提供一(特別是可適應性)擾流板之不同設計實現。一般地，該擾流板包括一內部補強元件，該內部補強元件容許該擾流板較快速地收回，且可避免遲早因材料(特別是該主要本體)之潛變而損失剛性。是以，該補強元件可由一較構成該主要本體之材料耐久(關於剛度及完整性)的材料製造。
本發明之以上所界定構想及進一步構想將由此後所述之具體實施例範例而顯現，且參考具體實施例之範例解說。本發明將在此後參考具體實施例範例作更詳細說明，但本發明並不以此為限。
構造及/或功能相似之元件係以僅第一位數不同之參考符號標記。
圖1中以沿轉子葉片100之縱軸101(對應於擾流板150之縱向方向)觀看的一側剖視圖概略(且部分地)圖示之轉子葉片100包括一葉片翼形表面103，特別是在運轉期間曝露於氣流下之一轉子葉片100吸引表面上者。轉子葉片100進一步包括一可適應性擾流板150，其安裝於葉片翼形表面103處，特別是在轉子葉片100之吸引表面的一前部中。該可適應性擾流板可譬如配置於該葉片前部25%到60%之間、最佳地30%到45%之間的區位中。轉子葉片100包括一主要本體102，其具有翼形形狀表面103。
圖1至圖10中，僅圖示出各自轉子葉片之一前部，其中各自擾流板已安裝。該轉子葉片可朝下游進一步延伸，以包括諸如一後尾緣部，諸如一渦旋產生器安裝於該後尾緣部處。圖1至圖10中圖示之擾流板的適應容許改變該渦旋產生器之效應，該渦旋產生器可安裝於各自擾流板之下游，諸如該轉子葉片之一尾緣處、或靠近該轉子葉片之一尾緣。
在圖1中，圖示出擾流板150在二不同狀態下，亦即在一收回(或非啟動)狀態與一延伸(或啟動)狀態下。該收回或非啟動狀態係以字母「a」結尾之參考符號標記，且該延伸或啟動狀態係以字母「b」結尾之參考符號標記。
擾流板150包括一主要本體153，其包括一翼形形狀表面155(圖示出者係該翼形形狀表面之架構)，在該收回狀態下者為155a，且以參考符號155b標記該延伸或有效狀態。為了允許可適應性擾流板150達成不同狀態，可適應性擾流板150包括一軟管157，其可在一洩氣狀態157a，以達成翼形表面155a之該無效或收回狀態。更，袋件157可充氣(例如，藉一液壓或氣壓設備)，以影響一充氣狀態157b，造成該翼形形狀表面之向上傾斜，而影響以參考符號155b標記之架構。
可適應性擾流板150進一步包括至少一個補強元件159(呈架構159a、159b)，有利於主要本體153，且支持翼形表面155呈架構155a以及架構155b。當該收回狀態下，在靠近或接近翼形表面155a處建立一氣流161a，而當在該延伸狀態下，建立一氣流161b。
如可從圖1取得者，補強元件159a、159b在可適應性擾流板150之不同狀態下，並未曝露至氣流161a、161b。當從擾流板150之收回狀態改變成延伸狀態時，該補強元件彎曲以改變架構159a成為具有一略微曲線形狀之架構159b，且同時在架構159a中，該補強元件具有一平面形狀，或彎曲(呈曲線)以較佳遵循(或支持)翼形幾何。
如亦可從圖1取得者，補強元件159(特別是呈架構159a、159b者)在不同架構下安裝於主要本體153中且在翼形表面155a、155b下方。
主要本體153可包括一個以上的塑膠件。在圖1所圖示之具體實施例150中，主要本體153包括一附接點163，該附接點具有一較翼形形狀表面部155者大之厚度。該補強元件將擾流板150之一前部165與附接點163連接，藉以強化或補強整個擾流板150。
依據圖1至圖10所圖示之本發明具體實施例的所有擾流板皆可構造成可適應性擾流板，其中所有者皆可包括一軟管或袋件，該軟管或袋件可充氣來改變該擾流板之狀態，與圖1所圖示之具體實施例類似。
圖1圖示出與一補強元件互連之複數個塑膠件。
圖2圖示出之轉子葉片200包括一主要本體202，其具有一翼形形狀表面203。擾流板250之主要本體253係諸如以塑膠一體形成。翼形形狀表面255在風力渦輪機運轉期間，導引靠近擾流板250表面之一氣流261。
圖2所圖示之擾流板250的主要本體253包括複數個補強元件接觸部267a、267b、267c、267d，其全部皆藉壓入配合或形狀配合而接觸及/或固持補強元件259。特別地，接觸部267a與267c形成一槽縫269a於其間，而補強元件259之一邊緣271a插入該槽縫中。更，接觸部267b與267d形成另外槽縫269b於其間，而補強元件259之另外末端緣271b插入該另外槽縫中，藉以使補強元件259特別地藉形狀配合而至少部分地固持。特別地，該等槽縫可呈斜角，如此將使該補強元件必須以一「預彎曲」而插入該等槽縫中，使得當該擾流板處於其無效位置時，將有一剩餘力推壓該擾流板抵靠葉片，使該擾流板不致從該表面舉起。
圖2圖示出具有一體式預彎曲補強元件之單一塑膠件。
圖3概略地圖示出，依據本發明之又一具體實施例的一風力渦輪機葉片300(之一部分)，其包含依據本發明之另一具體實施例的一可適應性擾流板350，其中在圖3中，圖示擾流板350處於一延伸狀態，其中袋件357處於一充滿或加壓狀態。補強元件359係藉靠近該補強元件之一邊緣的一接觸區367a從一側支持。又，補強元件359係藉一接觸部367b從該補強元件之另一側固持，且由又一接觸部367c從亦為接觸部367a接觸補強元件359之側固持。是以，擾流板350之主要本體353的三個接觸部367a、b、c彼此分離，且從二不同側夾持補強元件359。
(彈性)補強元件359在表面355下方朝遠離翼形表面355之一方向373施加一力至二接觸部367a及367c，且在朝向翼形表面355之一方向375上施加一力至被配置於二接觸部367a、367c之間的接觸部367b。
在圖3所圖示之具體實施例中，補強元件359位於擾流板350之一中心區377中，遠離該擾流板之後端379且遠離一前端381。
圖3圖示出一體式補強元件之單一塑膠件三點支持。
圖4概略地圖示出，依據本發明之又一具體實施例的一轉子葉片400(之一部分)，其包含依據本發明之又一具體實施例的一可適應性擾流板450。再一次，補強元件459係藉主要本體453之三個接觸區而被固持或支持於該主要本體處，該等接觸區即為接觸區467a、467b、467c。不同於圖3所圖示之擾流板350的具體實施例，圖4所圖示之擾流板450包含在一後端479處延伸擾流板450之一後端延伸部483。
圖4圖示出一體式補強元件之單一塑膠件三點支持，其包含一後端延伸部來增加流動之轉向。
擾流板具體實施例350之接觸部367a、367b、367c與擾流板具體實施例450之接觸部467a、467b、467c包括複數個突出結構。
圖5中以一概略方式圖示之風力渦輪機葉片500的擾流板550包括補強元件559，該補強元件亦在三個接觸區567a、567b及567c處被支持。第一與第二接觸部567a、567b形成一槽縫，該槽縫夾持補強元件559之一上游緣或部。第三接觸部567c包括一鼻部，補強元件559之一下游緣或部推壓於該鼻部上，特別是對抗位於鼻部567c下方之軟管567所施加的一力。補強元件559之該下游緣或部可當軟管557充氣或洩氣時，相對於第三接觸部567c滑動。
圖5圖示出作用如一覆蓋且完全支持該補強元件之單一塑膠件。
圖6中圖示出，安裝於風力渦輪機葉片600處之擾流板650的具體實施例包括在該擾流板之一前部中彼此靠近而從對立側接觸補強元件659的二個接觸部667a、667b，且進一步包括被建立於翼形形狀表面655之一背部上的一接觸部667c。一袋件或軟管657被配置於接觸部667c下游。補強元件659可具有在一氣流661之方向(對應於翼弦方向)上漸減的一厚度。
圖6圖示出單一塑膠件，其具有在二末端上之旋轉支持，但具有在該補強元件與該塑膠件之間的滑動自由。圖6顯示一較佳具體實施例。
圖7至圖9概略地圖示一風力渦輪機葉片700，其包含一可適應性擾流板750，處在與不同啟動狀態對應之不同狀態750a、750b、750c。藉此，圖9圖示出停用狀態750c。擾流板750包括一補強元件759及一另外補強元件785，該另外補強元件具有曝露至氣流761之表面786。特別地，當軟管或袋件757處於如參考符號757a、757b、757c所指示之不同充氣狀態下時，另外補強元件785係處於不同位置及/或方位或傾斜。更，擾流板750包括在該擾流板之一前部中的一補強板759，被安裝於該擾流板之一主要本體753內。
圖7至圖9圖示出二個補強元件且無塑膠元件。
圖10概略地圖示出之轉子葉片1000包括一補強元件1059，該補強元件被埋置於一擾流板1050之一主要本體1053內。圖10圖示出一補強元件被彎曲而產生一外形。該葉片具有一「凹口」。該擾流板係由被彎曲成所需架構之單一補強元件製作。
本發明之具體實施例可提供數個利益： ˙ 高啟動循環次數下之高擾流板壽期， ˙ 當期望時，降低升力係數位準， ˙ 當期望時增加拖曳位準， ˙ 快速動力控制， ˙ 額外之葉片上空氣動力學力控制的自由度。
具體實施例可應用至以下至少其中一個： ˙ 選擇性地降低在不同風速下、沿翼展方向上不同位置處之負載， ˙ 增加高風速下、或有需要時之空氣動力學阻尼， ˙ 降低過速情況期間之空氣動力學負載， ˙ 降低空轉期間之空氣動力學負載， ˙ 降低手動、緊急、或正常停機事件期間之空氣動力學負載， ˙ 藉由結合流動調節裝置之俯仰與啟動來降低俯仰活動， ˙ 擾流板之啟動與個別俯仰控制結合。
有一些可能之啟動： ˙ 根據渦輪機轉子速度之啟動， ˙ 慢速啟動(譬如僅根據風速)， ˙ 快速啟動(譬如與IPC結合之1P或3P)， ˙ 開/閉啟動(譬如用於過速、停機事件、具有極高擾動之事件)， ˙ 持續啟動(譬如用於空轉)， ˙ 葉片上不同擾流板區段之獨立啟動， ˙ 葉片上不同擾流板區段之獨立啟動，以保持轉子速度於正常位準。
可能之壓力供應系統特徵包含以下： ˙ 藉由一加壓流體、特別是加壓空氣、加壓乾空氣、或譬如惰性氣體(例如氮或氦)之任何其他氣體而啟動， ˙ 低需求空氣體積(譬如藉控制加壓室之形狀改變、而非該室之膨脹來達成)， ˙ 靠近啟動點之加壓貯器(以迅速反應且降低供應系統之動力需求)。這可譬如藉由置放較大直徑之管件於葉片內部中靠近壓力供應點來完成， ˙ 同時連接至壓力與真空室以增加反應速度， ˙ 持續不斷流動通過一沖洗閥以避免濕氣/灰塵/壓縮油等之聚積， ˙ 假使結冰可為一問題時使用預熱空氣， ˙ 不同徑向節段之獨立啟動， ˙ 在特殊站點處使用控制閥以避免/允許加壓空氣從某一徑向位置流動至另外徑向位置， ˙ 使用氣壓啟動氣壓閥(避免電氣訊號)， ˙ 在某些徑向站點處使用停滯壓力作為氣壓控制閥之輸入， ˙ 使用俯仰位置作為氣壓控制閥之輸入(譬如以高俯仰位置檔開啟閥且因此啟動擾流板)， ˙ 使用轉子速度作為氣壓控制閥之輸入(譬如高轉子速度可導致閥開啟且因此啟動擾流板)， ˙ 使用擾動位準作為氣壓控制閥之輸入。
在該流動擾流板中，可無需一電氣或機械組件。
請注意到，術語「包括」並非排除其他元件或步驟，且「一」並非排除「複數個」。亦，關聯於不同具體實施例作說明之元件可加以組合。亦請注意到，申請專利範圍中之參考符號不應被解釋為限制申請專利範圍之範疇。
100:轉子葉片 101:縱軸 102:主要本體 103:葉片翼形表面 150:可適應性擾流板 153:主要本體 155:翼形形狀表面 155a:翼形形狀表面(收回狀態) 155b:翼形形狀表面(延伸或有效狀態) 157:軟管 157a:軟管(洩氣狀態) 157b:軟管(充氣狀態) 159:補強元件 159a:補強元件 159b:補強元件 161:氣流 161a:氣流 161b:氣流 163:附接點 165:前部 200:轉子葉片 202:主要本體 203:翼形形狀表面 250:擾流板 253:主要本體 255:翼形形狀表面 259:補強元件 261:氣流 267a:補強元件接觸部 267b:補強元件接觸部 267c:補強元件接觸部 267d:補強元件接觸部 269a:槽縫 269b:另外槽縫 271a:邊緣 271b:另外末端緣 300:風力渦輪機葉片 301:縱向方向 350:可適應性擾流板 353:主要本體 355:翼形表面 357:袋件 359:補強元件 367a:接觸部 367b:接觸部 367c:又一接觸部 369a:槽縫 369b:槽縫 371a:上游末端緣 371b:上游末端緣 373:方向 375:方向 377:中心區 379:後端 381:前端 400:轉子葉片 450:可適應性擾流板 453:主要本體 459:補強元件 467a:接觸區 467b:接觸區 467c:接觸區 479:後端 483:後端延伸部 500:風力渦輪機葉片 550:擾流板 557:軟管 559:補強元件 567a:第一接觸部 567b:第二接觸部 567c:第三接觸部 600:風力渦輪機葉片 650:擾流板 655:翼形形狀表面 657:袋件或軟管 659:補強元件 661:氣流 667a:接觸部 667b:接觸部 667c:接觸部 700:風力渦輪機葉片 750:可適應性擾流板 750a:可適應性擾流板 750b:可適應性擾流板 750c:可適應性擾流板 753:主要本體 757:軟管或袋件 757a:軟管或袋件 757b:軟管或袋件 757c:軟管或袋件 759:補強元件 761:氣流 785:另外補強元件 785a:另外補強元件 785b:另外補強元件 785c:另外補強元件 786:表面 1000:轉子葉片 1050:擾流板 1053:主要本體 1059:補強元件
圖1至圖10係以側剖視圖概略地圖示出依據本發明不同具體實施例之轉子葉片(的部分)，其中包含依據本發明不同具體實施例之一可適應性擾流板。
600:風力渦輪機葉片
650:擾流板
655:翼形形狀表面
657:袋件或軟管
659:補強元件
661:氣流
667a:接觸部
667b:接觸部
667c:接觸部
700:風力渦輪機葉片

Claims (15)

  1. 一種用於一風力渦輪機轉子葉片(100)的擾流板(150)，特別是可適應性擾流板，其包括︰ 一主要本體(153)，包括一翼形形狀表面(155)，待曝露至氣流(161)； 至少一個補強元件(159)，有別於該主要本體且支持該翼形形狀表面， 其中該補強元件(159)特別地構造成，特別是在該風力渦輪機運轉期間因風力而加載時，強化該翼形表面(155)之形狀。
  2. 如請求項1之擾流板，其中該補強元件(159)並未曝露至該轉子葉片(100)所經受之氣流(161)， 其中該補強元件具有沿一氣流方向從上游到下游遞減之厚度。
  3. 如請求項1至2中任一項之擾流板，其中該補強元件(159)係彈性的及/或預彎曲的及/或具有一平面形狀或不同於平面之曲線形狀。
  4. 如請求項1至3中任一項之擾流板， 其中該補強元件(159)係在該主要本體中安裝在該翼形形狀表面下方，及/或 該補強元件(1059)安裝成埋置於該主要本體(1053)中。
  5. 如請求項1至4中任一項之擾流板，其中該主要本體(153)包括單一件或數個件，其包括塑膠及/或熱塑性材料及/或熱固性材料、特別是經纖維強化的。
  6. 如請求項1至5中任一項之擾流板，其中該主要本體(253)包括複數個補強元件接觸部(267a、b、c、d)，藉壓入配合及/或形狀配合，特別是依一偏壓方式接觸及/或固持該補強元件。
  7. 如請求項1至6中任一項之擾流板，其中該等接觸部包括一第一、一第二及一第三接觸部(367a、b、c)，該第三接觸部係與該第一及第二接觸部分離而位於沿一氣流方向之下游，該等接觸部之每一者特別地沿該葉片之縱向方向(301)延伸至較與該縱向方向垂直者大的範圍， 其中該等接觸部特別是沿該擾流板之一縱向方向呈連續。
  8. 如請求項1至7中任一項之擾流板，其中該第一及第二接觸部(567a，567b)固定地夾持該補強元件之一上游部，其中該補強元件之一下游部係在與一可膨脹裝置施加於該翼型表面上之一力對抗的一方向上推壓該第三接觸部(567c)。
  9. 如請求項1至8中任一項之擾流板，其中該等第一及第二接觸部(367a、c)各為該主要本體中一各自槽縫(369a、b)之部分，該補強元件(359)之一各自上游末端緣(371a、b)至少部分地插入該各自槽縫，藉此以形狀配合部分地固持該補強元件，及/或 其中該第三接觸部配置成容許當將該可膨脹裝置充氣或洩氣時，使該補強元件之該下游接觸部相對於該主要本體之該第三接觸部滑動， 其中特別是該第三接觸部及/或該補強元件之該下游接觸部及/或該可膨脹裝置之一外表面的至少一部分包括低摩擦元件，特別是條紋。
  10. 如請求項1至9中任一項之擾流板，其中該補強元件(359)位於： 該翼形表面之一中心區(377)，該中心區係遠離該擾流板(350)之後端(379)及前端(381)， 該擾流板之至少一半或一後端部中。
  11. 如請求項1至10中任一項之擾流板，其中該補強元件(159)包括一複合材料及/或積層體，其包括： 一纖維材料與熱塑性及/或熱固性材料， 該纖維材料特別地包括玻璃纖維及/或碳纖維及/或克維拉(Kevlar)及/或天然纖維中之至少一者， 該熱塑性及/或熱固性材料特別地包括環氧樹脂、聚酯、乙烯酯、樹脂、任何其他合適熱固性樹脂、聚甲醛(POM)、聚醯胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚合物(ASA)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、聚碳酸酯(PC)、其他合適熱塑性材料中之至少一者。
  12. 如請求項1至11中任一項之擾流板，其進一步包括一可膨脹裝置、特別是一軟管及一袋件(157a、b)，能以空氣充氣且配置成改變該擾流板翼形表面之形狀及/或傾斜，藉以提供一可適應性擾流板。
  13. 如請求項1至12中任一項之擾流板，其進一步包括： 一另外補強元件(785a、b、c)，特別地曝露至該氣流，且配置成當將軟管或袋件充氣或洩氣時改變位置及/或方位及/或傾斜。
  14. 一種風力渦輪機之轉子葉片(100)，其包括︰ 一葉片翼形表面(101)；及 至少一個如請求項1至13中任一項之可適應性擾流板(150)安裝於該葉片翼形表面(101)，特別是一吸引表面之一前部處，特別是至少五個擾流板區段，更特別是8到30個擾流板區段，又更特別是8到15個擾流板區段， 其中該等擾流板區段係沿該葉片翼形表面之縱向方向安裝， 其中該等擾流板可特別地獨立啟動或停用。
  15. 如請求項14之轉子葉片，其進一步包括： 一流動調節裝置，特別地包括至少一個渦旋產生器，安裝於該擾流板下游之該葉片翼形表面處，其中根據該可適應性擾流板之狀態，該流動調節裝置對該氣流之效應會改變。
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