用于减轻风力涡轮机的转子叶片上的应变的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种具有气动装置的用于风力涡轮机的转子叶片（20），并且涉及一种这样的转子叶片（20）的气动装置（30）。所述转子叶片（20）包括主体（29），其限定了所述转子叶片（20）的压力侧（252）和吸力侧（251）。所述主体（29）包括主体后缘部段（291）。此外，所述转子叶片（20）还包括气动装置（30），所述气动装置（30）具有：附接部段（31），其用于将所述气动装置（30）附接到所述主体后缘部段（291）；气动部段（33），其用于影响所述转子叶片（20）的气动特性；以及屈曲部段（32），其用于控制所述气动部段（33）相对于所述主体（29）的定向和/或形状。所述气动装置（30）被构造成使得：‑对于沿挥舞方向（41）作用在所述屈曲部段（32）上的力分量（51），所述气动装置（30）弹性变形，‑如果大约为所述屈曲部段（32）的稳定极限（53）的大小的力分量（51）沿挥舞方向（41）作用在所述屈曲部段（32）上，则所述气动装置（30）急剧变形，‑如果所述屈曲部段（32）急剧变形，则所述气动部段（33）相对于所述主体（29）的构造被改变，以及‑所述转子叶片（20）上的载荷由于所述气动部段（33）的构造的改变而减轻。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于风力涡轮机的转子叶片，其包括用于影响转子叶片的气动特性的气动装置。此外，本专利技术还涉及这样的转子叶片的气动装置。减小可由例如阵风、超速、急停或之类的事件引起的极端载荷的机构用于风力涡轮机而言是期望的。减小极端载荷是有利的，因为这潜在地增加风力涡轮机的寿命和耐用性。防止或至少缓解极端载荷的发生和影响的有益结果在于，这将使得能够设计和提供与现有技术相比具有更大的转子直径的风力涡轮机。在飞机领域中，可伸缩襟翼是用于减小飞机机翼上的高载荷的常用手段。特别是，通过在飞机机翼上移出可伸缩襟翼，起飞和降落时的升力被最大化；而在巡航期间，气动阻力通过缩回襟翼而减小。缩回功能通常通过包括电、液压和/或机械致动器的机构来实现。可伸缩襟翼通常受到飞行计算机系统和/或飞行员控制。在风力涡轮机中，应用在正常操作期间最大化升力但在极端载荷期间减小它的相似概念也将是有利的。然而，如从飞机已知的这种致动和控制系统具有相对高成本、高耐用性要求以及对维修系统而言难以接近的缺点。因此，对于风力涡轮机的转子叶片，被动或半被动的系统，即，被动地或半被动地响应于作用在转子叶片上的载荷和力的系统，似乎是有希望的和高效的解决方案。美国专利申请2011/0042524 A1提出了用于风力涡轮机的转子叶片的被动自适应结构。特别是，它公开了在极端载荷施加在转子叶片上的情况下如何实现被动地改变其形状的转子叶片的不同的概念和实施例。例如，可通过屈曲区域来提供建立转子叶片的腹板（web）并且支撑转子叶片的壳体的结构元件。替代性地，所述壳体自身可以包括屈曲区域。所提出的被动自适应结构的缺点在于它需要显著地改变并且重新设计转子叶片。因此，不可能通过所提出的概念来改装现有的转子叶片。此外，实施所提出的概念的新的转子叶片的设计似乎还暗示着相当大的成本和努力。要注意的是，国际专利申请WO 2011/088834 A2和国际专利申请WO 2014/049330 A1二者都公开了自适应元件，然而，所述自适应元件未解决挥舞向力（flapwise force），而是旨在补偿转子叶片的摆振变形（edgewise deformation）。因此，将期望提供一种减小风力涡轮机的转子叶片上的载荷的替代性概念。特别是，应当缓解作用在转子叶片上的极端载荷、即最大载荷的发生和/或影响。该目标通过独立权利要求来解决。有利的改进方案和修改在从属权利要求中描述。根据本专利技术，提供了一种用于风力涡轮机的转子叶片，其中，所述转子叶片包括主体，所述主体限定了转子叶片的压力侧和吸力侧。此外，所述转子叶片还包括气动装置，其中，所述气动装置包括：附接部段，其用于将气动装置附接到所述主体的主体后缘部段；气动部段，其用于影响转子叶片的气动特性；以及屈曲部段，其用于控制气动部段相对于主体的构造。所述气动装置被构造成使得：- 对于沿挥舞方向作用在所述屈曲部段上的力分量，所述气动装置弹性变形；- 如果大约为所述屈曲部段的稳定极限的大小的力分量沿挥舞方向作用在所述屈曲部段上，则所述气动装置急剧变形；- 如果所述屈曲部段急剧变形，则所述气动部段相对于所述主体的构造被改变；以及- 所述转子叶片上的载荷由于所述气动部段的构造的改变而减轻。所述转子叶片适于用在风力涡轮机中。特别地，它是风力涡轮机的转子叶片。风力涡轮机指的是将来自风的动能转换成旋转能的装置。所述旋转能随后被用于产生电。风力涡轮机还被称为风力发电站。所述主体构建成转子叶片的主要部分。所述主体原则上构建成用于风力涡轮机的完全可操作和完全工作的转子叶片。本专利技术示出了可如何修改这样的主体，使得获得改进的转子叶片。所述主体限定了转子叶片的外表面，即形状，除了转子叶片的通过气动装置实现的部分。所述形状特别是涉及转子叶片的气动形状，对于转子叶片的气动效率，并且因此，对于包括这样的转子叶片的风力涡轮机的性能，所述转子叶片的气动形状具有显著的重要性。所述主体包括主体后缘部段，所述气动装置被附接在所述主体后缘部段处。在气动装置未附接到的转子叶片的这些翼展向区域中，所述主体后缘部段就表示转子叶片的后缘部段。同样，前缘部段能够被归于所述主体，所述前缘部段被称为主体前缘部段。所述主体前缘部段表示整个转子叶片的前缘部段。所述气动装置被细分成三个部段：附接部段、屈曲部段和气动部段。所述气动装置可以被构建为一个单件。替代性地，它也可由若干分离件制成，所述若干分离件被连接到彼此，以便形成气动装置。所述附接部段的目的在于实现气动装置到主体的可靠和持久的附接。所述气动装置可以被附接在主体后缘部段的压力侧处或主体后缘部段的吸力侧处。它甚至可以被附接到压力侧和吸力侧二者。在气动装置附接到主体之后，在主体和气动装置之间可能存在间隔，即，狭缝。优选地，这两个部分被紧密地连接到彼此，使得提供从主体到气动装置的平滑过渡。这具有如下优点，即：通过例如减少主体和气动装置之间的界面处的涡流和漩涡，改进了气动特性。所述气动装置的气动部段的功能是有利地影响转子叶片的气动特性。例如，这涵盖了增加转子叶片的升力。替代性地或附加地，它还可以降低在风力涡轮机的操作期间转子叶片所发出的噪声。其他功能也是可能的，例如，加强转子叶片的结构。所述气动装置的屈曲部段的功能是控制气动部段相对于主体的构造。术语“构造”在此背景下涉及气动部段相对于主体的定向和/或形状。因此，也可以说，所述屈曲部段旨在控制气动部段相对于主体的定向和/或形状。所述气动装置被构造成使得它满足以下特性：如果力分量沿挥舞方向作用在屈曲部段上，它以可逆的方式变形。应当理解的是，任何力都由力分量构成。举例来说，在笛卡尔坐标系中，力由沿x轴方向的第一力分量、沿y轴方向的第二力分量以及沿z轴方向的第三力分量构成。在转子叶片的惯性参照系中，能够限定沿转子叶片的挥舞方向的第一力分量、沿转子叶片的摆振方向的第二力分量以及沿垂直于挥舞方向和摆振方向的方向的第三力分量。在本申请的背景下，“沿挥舞方向作用的力分量”指的是作用在转子叶片上的力的沿挥舞方向的力分量。所述挥舞方向被限定为从吸力侧到压力侧或者相反的方向。换言之，所述挥舞方向垂直于翼展并且垂直于弦。因此，本专利技术提供了屈曲部段，其在力沿挥舞方向作用在屈曲部段上的情况下屈曲。所述屈曲部段不旨在当例如单纯沿摆振方向作用的力作用在它上时屈曲。此外，应当理解的是，所述屈曲部段的变形的弹性和可逆的行为仅对于对屈曲部段施加的力的相关范围是有效的。因此，除了稳定极限，还存在屈曲部段的弹性极限。对于超过所述弹性极限的力，屈曲部段可永久变形，换言之，非弹性变形。所述气动装置的另一特征在于，它在大约为屈曲部段的稳定极限的大小的力沿基本上挥舞方向作用在屈曲部段上的情况下急剧变形（deform abruptly）。在此背景下，概念“大约”包括多达20%的偏差。换言之，能够给屈曲部段指定预定的力。该预定的力也被称为稳定极限，在所述稳定极限处，所述屈曲部段突然并且强烈地变形。要注意的是，这还通过选择概念“屈曲”来表达。对于处于稳定极限和弹性极限之间的力，如果另一力或载荷被施加于所述屈曲部段，则进一步变形的增加可能不同。换言之，对于处于稳定极限和弹性极限之间的载荷，存在若干可能性。作为屈曲部段变形的结果，气动部段的构造、本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于风力涡轮机的转子叶片（20），其中，‑ 所述转子叶片（20）包括主体（29），所述主体（29）限定了所述转子叶片（20）的压力侧（252）和吸力侧（251），‑ 所述主体（29）包括主体后缘部段（291），‑ 所述转子叶片（20）包括气动装置（30），‑ 所述气动装置（30）包括：附接部段（31），其用于将所述气动装置（30）附接到所述主体后缘部段（291）；气动部段（33），其用于影响所述转子叶片（20）的气动特性；以及屈曲部段（32），其控制所述气动部段（33）相对于所述主体（29）的构造，以及‑ 所述气动装置（30）被构造成使得：‑ 对于沿挥舞方向（41）作用在所述屈曲部段（32）上的力分量（51），所述气动装置（30）弹性变形，‑ 如果大约为所述屈曲部段（32）的稳定极限（53）的大小的力分量（51）沿挥舞方向（41）作用在所述屈曲部段（32）上，则所述气动装置（30）急剧变形，‑ 如果所述屈曲部段（32）急剧变形，则所述气动部段（33）相对于所述主体（29）的构造被改变，以及‑ 所述转子叶片（20）上的载荷由于所述气动部段（33）的构造的改变而减轻。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.12 EP 14154895.81.用于风力涡轮机的转子叶片（20），其中，- 所述转子叶片（20）包括主体（29），所述主体（29）限定了所述转子叶片（20）的压力侧（252）和吸力侧（251），- 所述主体（29）包括主体后缘部段（291），- 所述转子叶片（20）包括气动装置（30），- 所述气动装置（30）包括：附接部段（31），其用于将所述气动装置（30）附接到所述主体后缘部段（291）；气动部段（33），其用于影响所述转子叶片（20）的气动特性；以及屈曲部段（32），其控制所述气动部段（33）相对于所述主体（29）的构造，以及- 所述气动装置（30）被构造成使得：- 对于沿挥舞方向（41）作用在所述屈曲部段（32）上的力分量（51），所述气动装置（30）弹性变形，- 如果大约为所述屈曲部段（32）的稳定极限（53）的大小的力分量（51）沿挥舞方向（41）作用在所述屈曲部段（32）上，则所述气动装置（30）急剧变形，- 如果所述屈曲部段（32）急剧变形，则所述气动部段（33）相对于所述主体（29）的构造被改变，以及- 所述转子叶片（20）上的载荷由于所述气动部段（33）的构造的改变而减轻。2.根据权利要求1所述的转子叶片（20），其特征在于，所述气动装置（30）被成形为襟翼。3.根据前述权利要求中任一项所述的转子叶片（20），其特征在于，所述气动装置（30）的气动部段（33）包括多个锯齿（38），以减少噪声的发射。4.根据前述权利要求中任一项所述的转子叶片（20），其特征在于，所述气动装置（30）的至少屈曲部段（32）由橡胶和/或硅胶制成，以在大约为所述屈曲部段（32）的稳定极限（53）的大小的力分量（51）沿挥舞方向（41）作用在所述屈曲部段上的情况下，实现急剧变形。5.根据前述权利要求中任一项所述的转子叶片（20），其特征在于，所述气动装置（30）的附接部段（31）和/或气动部段（33）相对于沿挥舞方向（41）作用在所述气动装置（30）上的力分量（51）是基本上刚性的。6.根据前述权利要求中任一项所述的转子叶片（20），其特征在于：- 所述气动装置（30）包括装置前缘部段（301）和装置后缘部段（302），- 所述装置前缘部段（301）被附接到所述主体后缘部段（291），以及- 所述装置后缘部段（302）构建成所述转子叶片（20）的后缘部段（23）。7.根据前述权利要求中任一项所述的转子叶片（20），其特征在于，所述气动装置（30）包括至少一个稳定器（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：AG冈扎雷兹，A洛埃文，SW托加尔德，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE