TWI698579B - 用於風力渦輪機轉子葉片的前緣的保護罩及用於製造該保護罩之方法、風力渦輪轉子葉片以及風力渦輪機 - Google Patents
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Abstract
提出一種用於一風力渦輪機轉子葉片(10)的一前緣(14a)的保護罩(1)。該保護罩(1)預先形成為一彎曲形狀，以便容納一前緣部分(14)的至少一部分，該前緣部分(14)的至少一部分包括待保護的該風力渦輪機轉子葉片(10)的該前緣(14a)。該保護罩(1)包括一壓力側部分(1a)、一吸力側部分(1b)以及位於該壓力側部分(1a)及該吸力側部分(1b)之間的一中心線(1c)。該中心線(1c)在該保護罩(1)的縱向方向上延伸。在該保護罩(1)的一橫截面中該保護罩(1)在橫向方向上之厚度具有對應於一標準化常態分佈的一厚度分佈。也提出包括該保護罩(1)的一風力渦輪機轉子葉片(10)、包括具有該保護罩(1)的該風力渦輪機轉子葉片(10)的一風力渦輪機(100)、及製造該保護罩(1)之方法。
Description
本發明總體地係有關風力渦輪機，且尤其有關用於保護風力渦輪機轉子葉片的前緣免受侵蝕的保護罩，及包含此種保護罩的風力渦輪機轉子葉片。
現今轉子或渦輪葉片，例如用於風力、燃氣或蒸汽輪機的葉片係由纖維增強塑膠複合材料製成。已知此種葉片的前緣之侵蝕在運作中發生。渦輪機葉片的前緣之侵蝕可能降低葉片的效率且因此降低渦輪機的功率輸出。
風力渦輪機轉子葉片，離岸風力渦輪機及陸上風力渦輪機之中的二者，特別受到磨損之影響，當葉片受到環境風中的顆粒或液滴之撞擊時，該磨損導致風力渦輪機轉子葉片之前緣的劣化。顆粒及液滴存在於環境風中且源自灰塵、雨水、降雪等等，且由於衝擊磨損致使風力渦輪機葉片的前緣之侵蝕，因而導致葉片空氣動力學效率降低，且因此降低風力渦輪機的最大輸出功率。
渦輪機葉片上的侵蝕可能穿透到結構纖維增強的層壓板中，導致需要修復的渦輪機葉片的嚴重故障，此對於渦輪機操作者來說可能是非常昂貴的且可能涉及受影響之風力渦輪機的相當長的停機時間。此對於離岸風力渦輪機尤其如此，因為它們的維護成本非常高。這是為何通常在陸上及離岸風力渦輪機的風力渦輪機轉子葉片之前緣上預見到表面系統之原因。
修復程序典型地包括將主要包含填料及塗料的表面系統作重建。在嚴重劣化之情況下，可能需要層壓。不同的解決方案用於保護及/或修復複合葉片的前緣，包括黏性膠帶。
EP2497943 A1揭示一種具有改進表面的風力渦輪機葉片，其中膠帶係配置在葉片的特定位置處，以強化葉片表面。根據風力渦輪機之位置的環境條件及渦輪機操作條件而定，侵蝕保護帶的使用壽命將持續大約5-8年。通常，由於嚴重侵蝕，侵蝕保護帶將會破裂，導致留在轉子葉片上的層在風中自由地顫動。此顫動將導致葉片的空氣動力學性能損失以及噪音的產生。
其他解決方案係建議藉由刷子、滾筒、刮刀或噴霧罐來施加侵蝕保護塗層。通常，此種塗層必須在一定的濕度位準下及特定的溫度窗口內施加，例如20℃及25℃。因此，這些解決方案可能不會在現場使用，例如在離岸風電場，或是在風力渦輪機位置，通常比特定的溫度窗口更冷或更熱。
另外的解決方案係建議在製造葉片期間將由 聚合物材料製成的保護蓋板附接至風力渦輪機葉片的最前部。如上文所提及，傳統上已知的保護蓋板，以及以厚層施加到轉子葉片之前緣上的膠帶及塗料的缺點之一在於，保護蓋板或保護殼的添加會影響風力渦輪機葉片的空氣動力學性能及特性。添加材料及改變前緣之幾何形狀，無論是作為保護殼還是作為塗料層或膠帶層，都是一個微妙的問題，因為前緣上方及前緣周圍的氣流容易因添加而受到干擾，藉此影響在翼部上方之流動，可能導致空氣動力學性能的顯著損失，最終導致風力渦輪機的年發電量損失。
因此，本發明之目的在於提供一種保護罩，在下述中也稱為保護殼，其提供對前緣的保護且同時保持及展示風力渦輪機轉子葉片的空氣動力學特性，在該轉子葉片上安裝有保護殼。
藉由下述來實現上述目的：根據本技術之請求項1的用於風力渦輪機轉子葉片之前緣的保護罩、根據本技術之請求項6的包含本技術之保護罩的風力渦輪機轉子葉片、根據本技術之請求項8的包含具有本技術之保護罩的風力渦輪機轉子葉片的風力渦輪機，及根據本技術之請求項9的用於製造本技術之保護罩的方法。在附屬項中提供本技術之有利實施例。
Tn‧‧‧厚度
Tne‧‧‧厚度
R‧‧‧空間
t‧‧‧厚度
t1‧‧‧量測位置
t2‧‧‧量測位置
t3‧‧‧量測位置
L1‧‧‧弧長壓力
L2‧‧‧弧長壓力
1‧‧‧保護罩
1a‧‧‧壓力側部分
1b‧‧‧吸力側部分
1c‧‧‧中心線
9d‧‧‧襟翼方向
10‧‧‧轉子葉片
11‧‧‧根部部分
11a‧‧‧根部
12‧‧‧尖端部分
12a‧‧‧尖端
13‧‧‧後緣部分
13a‧‧‧後緣
14‧‧‧前緣部分
14a‧‧‧前緣
16‧‧‧翼展
16d‧‧‧展向方向
17‧‧‧弦線
17d‧‧‧弦向方向
18‧‧‧肩部
20‧‧‧翼型部分
20a‧‧‧壓力側
20b‧‧‧吸力側
100‧‧‧風力渦輪機
110‧‧‧轉子
110a‧‧‧旋轉軸
112‧‧‧驅動軸環
112‧‧‧輪轂
116‧‧‧葉片調整機構
120‧‧‧塔架
121‧‧‧尖端
121‧‧‧偏航角度調整機構
122‧‧‧機艙
124‧‧‧齒輪箱
125‧‧‧主軸
126‧‧‧制動器
128‧‧‧發電機
142‧‧‧角度感測器
143‧‧‧轉速感測器
144‧‧‧功率感測器
150‧‧‧控制系統
藉由參考以下結合所附之圖式對本技術之實施例的敘述，本技術之上述屬性及其他特徵及優點以及 實現它們的方式將變得更加明顯，且將更好地理解本技術本身。其中：第1圖係示意性地顯示具有風力渦輪機轉子葉片的風力渦輪機，其中可以包括本技術之保護罩；第2圖係示意性地顯示風力渦輪機轉子葉片，其中可以包括本技術之保護罩；第3圖係示意性地顯示安裝有本技術之保護罩的渦輪機葉片的翼部的例示性實施例之橫截面圖；第4圖係示意性地顯示本技術之第3圖的保護罩的橫截面圖；第5圖係示意性地顯示本技術之保護罩的例示性實施例的立體圖；及第6圖係示意性地顯示具有本技術之保護罩的風力渦輪機轉子葉片之例示性實施例的一部分的立體圖。
在下述中，詳細敘述本技術之上述及其他特徵。參考附圖敘述各種實施例，其中相同的元件符號始終用於表示相同的元件。在以下敘述中，為了說明之目的，闡述了許多具體細節以便提供對一個以上實施例的透徹理解。可以注意到，所示實施例旨在說明而不是限制本發明。顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節之情況下實踐此種實施例。
可以注意到，在本揭示案中，用語「第一」、「第二」、「第三」等等在此處僅用於促進討論，且除非另有指示，否則不具有特定的時間、空間或時間上的 重要性。
第1圖係顯示本技術之風力渦輪機100的例示性實施例。風力渦輪機100包括塔架120，塔架120安裝在基座(未顯示)上。機艙122安裝在塔架120的頂部上，且可以藉由偏航角度調整機構121(諸如偏航軸承及偏航馬達)相對於塔架120旋轉。偏航角調整機構121用於使機艙122繞著稱為偏航軸的垂直軸(未顯示)旋轉，該垂直軸係與塔架120的縱向延伸部相對準。偏航角調整機構121在風力渦輪機100之運作期間使機艙122旋轉，以確保機艙122係與風力渦輪機100所經歷的目前風向作適當地對準。
風力渦輪機100更包括轉子110，轉子110具有至少一個轉子葉片10，且通常具有三個轉子葉片10，但是在第1圖的立體圖中，僅可見兩個轉子葉片10。轉子葉片10中之一者在第2圖中示意性地顯示。轉子110可以繞著旋轉軸110a旋轉。轉子葉片10，在下述中也稱為葉片10或當涉及葉片10中之一者時稱為葉片10，通常安裝在驅動軸環112，也稱為輪轂112。輪轂112藉由主軸承(未顯示)相對於於機艙122可旋轉地安裝。輪轂112可以繞著旋轉軸110a旋轉。每個葉片10相對於旋轉軸110a徑向地延伸且具有翼型部分20。
在輪轂112及每個轉子葉片10之間設置有葉片調整機構116，以藉由使各自葉片10繞著葉片10的縱軸(未顯示)旋轉來調整葉片10的葉片槳距角。每個葉片10的縱軸係與各自葉片10的縱向延伸部實質平行地 對準。葉片調整機構116用於調整各自葉片10的葉片槳距角。
風力渦輪機100包括主軸125，主軸125將轉子110(尤其是輪轂112)可旋轉地耦接至容納在機艙122內的發電機128。輪轂112係連接至發電機128的轉子。在風力渦輪機100的例示性實施例中(未顯示)中，輪轂112直接地連接至發電機128的轉子，因此風力渦輪機100被稱為無齒輪、直接驅動風力渦輪機100。作為替代例，如第1圖的例示性實施例中所示，風力渦輪機100包括設置在機艙122內的齒輪箱124，且主軸125經由齒輪箱124將輪轂112連接至發電機128，藉此風力渦輪機100被稱為齒輪式風力渦輪機100。齒輪箱124用於將轉子110的轉數轉換成主軸125的較高轉數，且因此轉換成發電機128的轉子之轉數。此外，提供制動器126以便例如在強風之情況下及/或緊急之情況下，停止風力渦輪機100的運作或降低轉子110的轉速。
風力渦輪機100更包括控制系統150，用於以所欲的操作參數來運作風力渦輪機100，例如以所欲的偏航角、利用所欲的葉片槳距、以轉子110的所欲轉速等等。執行操作參數的控制及/或調整以在現有條件下獲得最佳化的發電，例如在現有的風況及其他天氣條件下。
風力渦輪機100可以更包括各種的感測器，例如轉速感測器143、功率感測器144、角度感測器142等等，其向控制機構150或風力渦輪機100的其他組件 提供輸入，以使風力渦輪機100的運作最佳化。
此外，如第2圖所示，轉子葉片10包括具有根部11a的根部部分11及翼型部分20。通常，轉子葉片10包括位於根部部分11及翼型部分20之間的過渡部分90。翼型部分20，在下述中也稱為翼部20，包括具有尖端12a的尖端部分12。根部11a及尖端12a係由轉子葉片10的翼展16分開，該翼展16遵循轉子葉片10之形狀。沿著翼展16之方向或平行於翼展16之方向被稱為展向方向16d。尖端部分12，包括在其中的尖端12a，從尖端121朝向根部11a延伸直至當從尖端12a量測時大約33.3%(百分比)的展向位置，亦即葉片10之總長度的三分之一。尖端12a在尖端部分12內朝向根部11a延伸直到大約1公尺的展向位置。轉子葉片10包括具有前緣14a的前緣部分14及具有後緣13a的後緣部分13。後緣部分13圍繞後緣13a。類似地，前緣部分14圍繞前緣14a。
在垂直於翼展16的每個展向位置處，可以界定連接前緣14a及後緣13a的弦線17。沿著弦線17之方向或平行於弦線17之方向被稱為弦向方向17d。第2圖係顯示在兩個不同的展向位置處的兩個此種弦線17。此外，與展向方向16d及弦向方向17d相互垂直的方向稱為襟翼方向9d。轉子葉片10具有肩部18，該肩部18係為轉子葉片10的一部分，其中弦線17具有最大弦長，亦即在第2圖的例子中在弦線17處朝向根部11a顯示。
在風力渦輪機100中，葉片10中的一者以上 可以包括定位在風力渦輪機轉子葉片10的殼體(未顯示)內的一個以上翼樑蓋板(未顯示)。殼體可以具有所謂的「結構性殼體設計」(未顯示)，其中一個以上的翼樑蓋板係整合在殼體的結構內。風力渦輪機100的葉片10可以具有「蝶形葉片」構造，其具有單獨地製造的背風及迎風殼體，且接著被連接在一起以形成葉片10，或者可以具有眾所周知的西門子「整體葉片」構造，其中與蝶形葉片構造不同，背風及迎風殼體不是單獨製造的。在整體式葉片構造中，整個殼體作為整體殼體一體地製造，且因此不具有單獨製造的背風及迎風側。
本技術之保護殼1或保護罩1，如第3至6圖所示且如下文所述，與第2圖的前述葉片10一起使用，其可以是第1圖的前述風力渦輪機100的一部分。
保護罩1用於安裝在風力渦輪機轉子葉片10的前緣14a上。第3圖係顯示葉片10的翼部20之橫截面，其中已經安裝了保護罩1。保護罩1具有預先形成的彎曲形狀，如第5圖所示。預先形成的彎曲形狀界定用於收容及容納前緣部分14的至少一部分之空間R，該前緣部分14的至少一部分包括待被保護罩1保護之風力渦輪機轉子葉片10的前緣14a。如第3至5圖所示，保護罩1包括位於葉片10的壓力側20a上的壓力側部分1a、位於葉片10的吸入側20b上的吸力側部分1b、以及位於保護罩1的壓力側部分1a及吸入側部分1b之間的中心線1c。可以注意到，中心線1c未明確地形成為線但實際上它是假想線，其中保護罩1的壓力側部分1a及吸力側部分1b相遇。保護罩1縱向地延伸，亦即保護罩1具有沿著葉片10的展向方向16d延伸之形狀，如第2圖所示。保護罩1的中心線1c沿著保護罩1的縱向方向延伸。
根據本技術，第4圖所示，在保護罩1的橫截面中保護罩1在橫向方向上之厚度t具有對應於標準化常態分佈的厚度分佈。第3圖係顯示保護罩1之厚度t的三個量測位置，亦即t1、t2、t3，用於例示性目的。在保護罩1的橫截面中沿著不同位置在橫向方向上之厚度(例如t1、t2、t3之厚度)係對應於標準化的常態分佈，亦即高斯分佈。保護罩1具有根據以下常態分佈(組成指數函數)的厚度分佈，其表示保護罩1的厚度，且因此當保護罩1係位於葉片10上時，將材料添加至葉片10之前緣部分14：
其中，s表示葉片部分的弧長，t0表示峰值厚度，μs表示分佈的平均值，及σs表示標準偏差。
選擇常態分佈之優點在於其數學簡單性及確定性行為，使得其具有計算效率且保持相對良好的形狀適應性。在最佳化保護罩1之峰值厚度(a)、表示相對於前緣14a之峰值位置的平均值(μ)、及驅動厚度的寬度/鈍度的標準偏差(σ)之期間僅有變量變化。
如第5圖所示，針對保護罩1的不同縱向位置之厚度分佈，即對應於當保護罩1安裝在葉片10上時葉片10的不同展向方向位置，係為不同的。在第5圖中以厚度Tn及Tne顯示在保護罩1的兩個不同縱向位置處的不同厚度分佈內相對於中心線1c在相同的相對位置處改變厚度之例子。
在保護罩1的例示性實施例中，厚度分佈對應於具有非零偏斜度的標準化常態分佈，亦即使用廣義常態分佈，包括作為第四變量的偏斜度(κ)，以供保護罩1之形狀的附加可撓性。此允許相對於平均值的不對稱性，亦即保護罩1的非對稱厚度分佈，其中較厚部分在保護罩1的較佳實施例中朝向壓力側。此種常態分佈可以由以下等式來表示：
其中，s表示葉片部分的弧長，t0表示峰值厚度，μs表示分佈的平均值，σs表示標準偏差，及κs表示偏斜度因子。
熟習此技藝之人士可以理解的是，當偏斜度(κs)為0(零)時，上述等式也涵蓋簡化的高斯分佈之情況。
由於厚度上之變化，在保護罩1的壓力側部分1a及吸力側部分1b中，對於距中心線1c具有相同距離的量測點，本技術之保護罩1壓力側部分1a及吸入側部分1b具有不同弧長壓力L1、L2，如第4圖所示。
保護罩1可以由聚合物材料形成，諸如聚氨酯、環氧樹脂、聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯等等。保護罩1可以由彈性體材料形成，例如聚氨酯、環氧樹脂、聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯等等。由彈性聚氨酯形成的保護罩1較佳地為保護罩1提供彈性及可撓性，且藉此允許保護罩1容易地形狀適配到風力渦輪機葉片表面10且為其提供足夠的彈性以便抑制侵蝕性之影響。
第6圖係示意性地顯示本技術之保護罩1的例示性實施例，該保護罩1已經安裝在風力渦輪機葉片10的一部分上。可以注意到，本技術之保護罩1可以僅在展向方向16d上部分地延伸，且因此部分地覆蓋風力渦輪機葉片10的前緣14a，如第6圖所示，或者本技術之保護罩1可以在展向方向16d上延伸，使得其完全地覆蓋風力渦輪機葉片10的前緣14a(未顯示)。
本技術也提出一種用於製造保護罩1的方法。待製造的保護罩1係如上文參考第1至6圖所述。在該方法中，保護罩1係形成為彎曲形狀，以便容納前緣部分14的至少一部分，該前緣部分14的至少一部分包括待保護的風力渦輪機轉子葉片10的前緣14a，保護罩1係形成為具有壓力側部分1a、吸力側部分1b、及位於壓力側部分1a及吸入側部分1b之間中的心線1c，如 參考第1至6圖所述。保護罩1係形成為使得在保護罩1的橫截面中保護罩1在橫向方向上之厚度t具有對應於標準化常態分佈的厚度分佈，如上文參考第1至6圖所述。
雖然已經參考某些實施例詳地細敘述本技術，但應當理解的是，本技術不侷限於那些精確的實施例。相反地，鑑於敘述用於實踐本發明之例示性模式的本揭示案，在不脫離本發明之範圍及精神的情況下，熟習此技藝之人士將呈現許多修改及變化。因此，本發明之範圍係由以下請求項而不是前面的敘述表示。在請求項的等同物之含義及範圍內的所有改變、修改及變化都應被視為在其範圍內。
t‧‧‧厚度
t1‧‧‧量測位置
t2‧‧‧量測位置
t3‧‧‧量測位置
L1‧‧‧弧長壓力
L2‧‧‧弧長壓力
1‧‧‧保護罩
1a‧‧‧壓力側部分
1b‧‧‧吸力側部分
1c‧‧‧中心線
Claims (13)
- 一種用於一風力渦輪機轉子葉片(10)的一前緣(14a)的保護罩(1)，該保護罩(1)預先形成為一彎曲形狀，以便容納一前緣部分(14)的至少一部分，該前緣部分(14)的至少一部分包括待保護的該風力渦輪機轉子葉片(10)的該前緣(14a)，該保護罩(1)包含一壓力側部分(1a)、一吸力側部分(1b)以及位於該壓力側部分(1a)及該吸力側部分(1b)之間的一中心線(1c)，該中心線(1c)在該保護罩(1)的縱向方向上延伸，其特徵在於：在該保護罩(1)的一橫截面中該保護罩(1)在橫向方向上之厚度(t)具有對應於一標準化常態分佈的一厚度分佈。
- 如請求項1之保護罩(1)，其中該厚度分佈對應於具有非零偏斜度的一標準化常態分佈。
- 如請求項2之保護罩(1)，其中對於距該中心線(1c)具有相同距離的量測點，該壓力側部分(1a)比該吸力側部分(1b)更厚。
- 如請求項1至3中任一項之保護罩(1)，其中該保護罩(1)包含聚合物。
- 如請求項1至3中任一項之保護罩(1)，其中該保護罩(1)包含彈性體。
- 一種風力渦輪機轉子葉片(10)，包含一保護罩(1)，其中該保護罩(1)係為如請求項1至5中任一項之保護罩。
- 如請求項6之風力渦輪機轉子葉片(10)，其中該保護罩(1)係膠合至該風力渦輪機轉子葉片(10)的該前緣部分(14)上。
- 一種風力渦輪機(100)，包含一風力渦輪機轉子葉片(10)，其中該風力渦輪機轉子葉片(10)包含如請求項1至5中任一項之保護罩(1)。
- 一種用於製造一風力渦輪機轉子葉片(10)的一前緣(14a)的一保護罩(1)之方法，該方法包含：將該保護罩(1)形成為一彎曲形狀，以便容納一前緣部分(14)的至少一部分，該前緣部分(14)的至少一部分包括待保護的該風力渦輪機轉子葉片(10)的該前緣(14a)，該保護罩包含一壓力側部分(1a)、一吸力側部分(1b)及位於該壓力側部分(1a)以及該吸力側部分(1b)之間的一中心線(1c)，該中心線(1c)在該保護罩(1)的縱向方向上延伸，其中該保護罩(1)係形成為使得在該保護罩(1)的一橫截面中該保護罩(1)在橫向方向上之厚度(t)具有對應於一標準化常態分佈的一厚度分佈。
- 如請求項9之方法，其中該厚度分佈對應於具有非零偏斜度的一標準化常態分佈。
- 如請求項9或10之方法，其中該保護罩(1)係形成為使得對於距該保護罩(1)的中心線(1c)具有相同距離的量測點，該保護罩(1)的壓力側部分(1a)比該保護罩(1b)的吸力側部分(1b)更厚。
- 如請求項9或10之方法，其中該保護罩(1)係由聚合物形成。
- 如請求項9或10之方法，其中該保護罩(1)係由彈性體形成。
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|---|---|---|---|---|
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| EP3601782B1 (en) * | 2017-03-21 | 2021-07-14 | Vestas Offshore Wind A/S | Wind turbine blade, wind turbine rotor, and wind turbine power generating apparatus |
| CN110691906B (zh) * | 2017-05-31 | 2022-07-01 | 西门子歌美飒可再生能源公司 | 具有定位标记的保护壳体 |
| EP3620648A1 (en) | 2018-09-10 | 2020-03-11 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Method of providing an edge seal for a rotor blade add-on |
| CN112956124A (zh) | 2018-09-12 | 2021-06-11 | 伊格纳西奥·华雷斯 | 微型逆变器及控制器 |
| EP3708828A1 (en) | 2019-03-14 | 2020-09-16 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | A method for providing a wind turbine blade with lightning protection and a wind turbine blade |
| GB202001775D0 (en) | 2020-02-10 | 2020-03-25 | Lm Wind Power As | Leading edge protection for a wind turbine blade |
| EP3865703A1 (en) | 2020-02-12 | 2021-08-18 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Wind turbine rotor blade leading-edge protector |
| EP3910193B1 (en) * | 2020-05-11 | 2024-03-20 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Method of manufacturing a wind turbine rotor blade |
| GB202006879D0 (en) * | 2020-05-11 | 2020-06-24 | Blade Dynamics Ltd | Leading edge protection for a wind turbine blade |
| EP4108912A1 (en) * | 2021-06-23 | 2022-12-28 | LM Wind Power A/S | Manufacture of a leading-edge protection element by trimming |
| CN113374655B (zh) * | 2021-07-08 | 2023-04-07 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种降低环境变化影响的山区风电叶片 |
| US20230340937A1 (en) * | 2022-04-20 | 2023-10-26 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Wind Turbine Blades Having System Integrated Tips and Methods of Making Using Additive Manufacturing |
| WO2024071061A1 (ja) * | 2022-09-27 | 2024-04-04 | 積水化学工業株式会社 | 接着シート、接着方法及び巻回体 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170314532A1 (en) * | 2014-11-10 | 2017-11-02 | Polytech A/S | Polyurethane material, process for preparing such material and protective cover for wind turbine blade |
Family Cites Families (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3999888A (en) * | 1975-06-25 | 1976-12-28 | United Technologies Corporation | Composite tip weight attachment |
| US4895491A (en) * | 1988-06-17 | 1990-01-23 | Environmental Elements Corp. | Fan blade protection system |
| DE4208842C1 (zh) * | 1992-03-19 | 1993-04-08 | Eurocopter Hubschrauber Gmbh, 8000 Muenchen, De | |
| US5165859A (en) * | 1992-06-26 | 1992-11-24 | Hudson Products Corporation | Leading edge protection for fan blade |
| US5486096A (en) * | 1994-06-30 | 1996-01-23 | United Technologies Corporation | Erosion resistant surface protection |
| US5782607A (en) * | 1996-12-11 | 1998-07-21 | United Technologies Corporation | Replaceable ceramic blade insert |
| US5908522A (en) * | 1997-11-07 | 1999-06-01 | Composite Technology, Inc. | Supplemental leading edge wear strip for a rotor blade |
| CN1867770A (zh) | 2003-02-28 | 2006-11-22 | 维斯塔斯风力系统有限公司 | 制造风轮机叶片的方法、风轮机叶片、前盖以及前盖的应用 |
| US7811063B2 (en) * | 2006-11-03 | 2010-10-12 | General Electric Company | Damping element for a wind turbine rotor blade |
| ES2333929B1 (es) | 2007-10-18 | 2011-01-31 | Fundacion Cener-Ciemat | Proteccion desmontable del borde de ataque en una pala de aerogenerador. |
| US8800145B2 (en) * | 2008-12-30 | 2014-08-12 | Sikorsky Aircraft Corporation | Refurbishing method and system for a main rotor blade spar |
| EP2416950B1 (en) | 2009-04-10 | 2013-09-25 | XEMC Darwind B.V. | A protected wind turbine blade, a method of manufacturing it and a wind turbine |
| CN201786551U (zh) | 2009-12-30 | 2011-04-06 | 力仓风力设备(上海)有限公司 | 风力发电机叶片前缘保护套 |
| WO2011098506A1 (en) * | 2010-02-10 | 2011-08-18 | Vestas Wind Systems A/S | A sectional blade |
| EP3199802B1 (en) | 2010-07-16 | 2020-12-30 | LM Wind Power A/S | Wind turbine blade with narrow shoulder and relatively thick airfoil profiles |
| US20110142678A1 (en) | 2010-11-23 | 2011-06-16 | General Electric Company | Erosion protection coating for rotor blade of wind turbine |
| WO2012102294A1 (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-02 | 藤倉ゴム工業株式会社 | 翼体及び該翼体の積層保護シート |
| US8425196B2 (en) * | 2011-01-28 | 2013-04-23 | General Electric Company | Wind turbine blades with a hardened substrate construction |
| DK2497943T3 (da) | 2011-03-11 | 2014-01-20 | Siemens Ag | Vindmøllevinge med en forbedret overflade |
| US20130045105A1 (en) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | Howard Daniel Driver | Wind turbine blade and method of protecting the same |
| WO2013092211A1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Lm Wind Power A/S | An erosion shield for a wind turbine blade |
| EP2843193B1 (fr) | 2013-08-28 | 2020-08-12 | Safran Aero Boosters SA | Aube composite fabriquée par addition de matériel et procédé de fabrication correspondant |
| US9494134B2 (en) * | 2013-11-20 | 2016-11-15 | General Electric Company | Noise reducing extension plate for rotor blade in wind turbine |
| FR3021699B1 (fr) | 2014-05-28 | 2019-08-16 | Safran Aircraft Engines | Aube de turbine a refroidissement optimise au niveau de son bord de fuite |
| BE1022809B1 (fr) | 2015-03-05 | 2016-09-13 | Techspace Aero S.A. | Aube composite de compresseur de turbomachine axiale |
| GB201508827D0 (en) * | 2015-05-22 | 2015-07-01 | Sanderson Simon | Aerodynamic shroud and method |
| DK201570881A1 (da) * | 2015-05-26 | 2017-01-30 | Blade Repair Solutions Ivs | Fremgangsmåde til etablering af erosionsbestandig overfladedel på en vindmøllevinge, fremgangsmåde til dannelse af en erosionsbestandig belægning, vindmøllevinge med eftermonteret belægning i og omkring områder hvor vingen er særligt udsat for erosionsskader, belægning til montering på en vindmøllevinges forkant. |
| JP6421078B2 (ja) * | 2015-05-28 | 2018-11-07 | エムエイチアイ ヴェスタス オフショア ウィンド エー／エス | 風車翼及び風力発電装置、並びに風車翼の製造又は改造方法 |
| CN108025519B (zh) | 2015-07-17 | 2021-08-24 | Lm Wp 专利控股有限公司 | 具有防蚀护罩的风轮机叶片 |
| EP3325255B1 (en) * | 2015-07-17 | 2019-11-27 | LM Wind Power International Technology II ApS | Wind turbine blade with anchoring sites |
| WO2017198267A1 (en) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | Mhi Vestas Offshore Wind A/S | Leading edge protection of a wind turbine blade |
| CN106194578A (zh) | 2016-08-09 | 2016-12-07 | 宁波锦浪新能源科技股份有限公司 | 风力叶片保护层及其制作工艺 |
| EP3686424A1 (en) * | 2016-09-13 | 2020-07-29 | Polytech A/S | Wind turbine blade including protective cover |
| WO2018149970A1 (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | Mhi Vestas Offshore Wind A/S | Leading edge protection of a wind turbine blade |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170314532A1 (en) * | 2014-11-10 | 2017-11-02 | Polytech A/S | Polyurethane material, process for preparing such material and protective cover for wind turbine blade |
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