【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及预弯风力涡轮叶片，其中，叶片的纵向路线包括扭结部(kink)。
技术介绍
1、风力被认为是目前可用的最清洁、对环境最友好的能源之一，并且，在这一点上，风力涡轮已得到越来越多的关注。现代的风力涡轮典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及具有可旋转毂的转子，该可旋转毂具有一个或多个风力涡轮叶片。风力涡轮叶片使用已知的翼型原理来捕获风的动能。风力涡轮叶片以旋转能量的形式传送动能，以便使将风力涡轮叶片联接到齿轮箱或在不使用齿轮箱的情况下直接地联接到发电机的轴转动。发电机然后将机械能转换成电能，该电能可以部署到公用电网。
2、风力涡轮叶片大体上包括典型地使用模制过程来形成的吸力侧壳和压力侧壳，吸力侧壳和压力侧壳在沿着叶片的前边缘和后边缘的结合线处结合在一起。而且，压力壳和吸力壳是相对轻质的，并且具有并非构造成承受在操作期间施加于风力涡轮叶片上的弯矩和其他载荷的结构特性(例如，刚度、抗屈曲性以及强度)。因而，为了提高风力涡轮叶片的刚度、抗屈曲性以及强度，主体壳典型地使用接合壳半部的内压力侧表面和内吸力侧表面的一个或多个结构构件(例如相反的翼梁帽，其中抗剪腹板构造在其间)来增强。翼梁帽和/或抗剪腹板可以由包括但不限于玻璃纤维层压复合物和/或碳纤维层压复合物的各种材料构成。
3、风力涡轮叶片典型地沿摆振(flapwise)方向具有预弯，以确保风力涡轮叶片在负载下不接触塔架。在桨距调节的风力涡轮中，在达到额定风速时，风力涡轮叶片变桨。在这些情形下，风力涡轮叶片的末梢有时能够定位成比变桨轴线更远离塔架，这是与在即将
4、进一步的发展是以能够经由一个或多个销接头在现场组装的节段来构造更大的风力涡轮叶片。然而，在预弯风力涡轮叶片的桨距调节期间的前面提到的问题通常在带接头的叶片中更关键，因为接头重并且位于叶片末梢附近。
技术实现思路
1、在此背景下，可以看出，本公开的目标是提供一种预弯风力涡轮叶片，其至少减轻上文提到的缺点中的一些。该目标可以通过如下文中所描述的本公开的方面来满足。
2、本公开的第一方面涉及优选地用于逆风风力涡轮的预弯风力涡轮叶片，预弯风力涡轮叶片沿着纵向路线从根部延伸到末梢，风力涡轮叶片包括根部区域和具有末梢的翼型区域，风力涡轮叶片包括在前边缘与后边缘之间延伸的弦线，风力涡轮叶片包括空气动力学外叶片表面，该空气动力学外叶片表面包括压力侧和吸力侧，其中，翼型区域包括其中风力涡轮叶片沿摆振方向预弯的多个纵向预弯区域，其中，多个纵向预弯区域中的第一预弯区域布置成比第二纵向预弯区域更靠近根部，其中，第二预弯区域中的纵向路线包括扭结部。
3、常规预弯风力涡轮叶片被设计成具有平滑地弯曲的纵向路线，其稳定地增加沿着纵向路线的预弯位移。典型地，这样的常规风力涡轮叶片的预弯区域能够利用二次多项式来近似。另外，这些常规预弯风力涡轮叶片中的一些包括更靠近根部的直区段和更靠近末梢的预弯区段。这可以被称为“曲棍球棍预弯”。形成对照的是，本专利技术人已惊奇地发现，通过设计具有扭结部的风力涡轮叶片的纵向路线，使得纵向路线从平滑曲线转向离开(并且其不能令人满意地利用二次多项式来近似)，在风力涡轮叶片的操作期间，风力涡轮叶片的扭转被修改。因此，能够改进风力涡轮叶片的沿边阻尼。本专利技术人已发现，远离塔架转向的扭结部和朝向塔架转向的扭结部(其在本公开中也可以被称为翻转扭结部)能够改进一些相应的风力涡轮叶片的沿边阻尼。
4、在本公开的上下文中，风力涡轮叶片的预弯被限定为沿摆振方向在风力涡轮叶片的纵向路线与风力涡轮叶片的根部的中心轴线之间的位移。预弯的符号被限定为使得负预弯对应于在安装于风力涡轮上时朝向风力涡轮的塔架(或换而言之，沿顺风方向)弯曲的风力涡轮叶片，并且正预弯对应于在安装于风力涡轮上时远离风力涡轮的塔架(或换而言之，沿逆风方向)弯曲的风力涡轮叶片。因而，预弯风力涡轮叶片的预弯典型地从根部到末梢增加，其中末梢定位成最远离根部的中心轴线。在本公开中，除非另外指定，否则预弯是指无负载状态下的风力涡轮叶片的预弯。
5、风力涡轮叶片可以包括沿着风力涡轮叶片的纵向路线的多个区域。多个区域中的一个或多个可以是直的，其被限定为在风力涡轮叶片的纵向路线与朝向风力涡轮叶片的末梢的根部的中心轴线之间沿摆振方向具有基本上恒定的位移改变(换而言之，预弯的一阶导数是水平的)。形成对照的是，多个区域中的一个或多个可以是预弯的，其被限定为在风力涡轮叶片的纵向路线与朝向风力涡轮叶片的末梢的根部的中心轴线之间沿摆振方向具有基本上非恒定的位移改变(换而言之，预弯的二阶导数是非零的)。
6、附加地或备选地，具有扭结部的纵向路线限定s状。s状理解为纵向路线基本上限定s或反转的s(例如)。
7、已发现，这样的s状允许风力涡轮叶片抵抗上文提到的扭转，同时保持足够的末梢到塔架的间隙以避免塔架碰撞。
8、附加地或备选地，扭结部可以由预弯位移的二阶导数在第二预弯区域中改变符号而提供。换而言之，扭结部可以由预弯位移的二阶导数在第二预弯区域中的第一次符号改变提供。二阶导数的这样的符号改变也可以被称为拐点，其中，二阶导数从正值改变成负值或反之亦然。附加地，扭结部可以进一步由预弯位移的二阶导数在第一预弯区域中的第二次符号改变提供。例如，第二次符号改变可以位于沿着纵向路线的风力涡轮叶片的叶片长度的0％到30％之间，但优选地叶片长度的5％到15％之间。预弯位移的二阶导数的第三次符号改变可以进一步位于叶片长度的50％到65％之间。
9、附加地或备选地，第二预弯区域中的纵向路线的扭结部可以由在第一预弯区域上平均的每纵向单位长度的预弯位移的第一平均变化(换而言之，在第一预弯区域上平均的预弯位移的一阶导数)大于零和由在第二预弯区域上平均的每纵向单位长度的预弯位移的第二平均变化(换而言之，在第二预弯区域上平均的预弯的一阶导数)小于第一平均变化形成。
10、这可以如下地表达：
11、
12、其中，函数p'(x)是预弯位移的一阶导数，x是沿着纵向路线的距根部的纵向距离，ar1是沿着纵向路线的第一预弯区域的起点，br1是沿着纵向路线的第一预弯区域的终点，ar2是沿着纵向路线的第二预弯区域的起点，并且，br2是沿着纵向路线的第二预弯区域的终点。
13、附加地或备选地，第二预弯区域可以布置于第一预弯区域与第三预弯区域之间。第三预弯区域可以包括风力涡轮叶片的末梢。
14、附加地，第三预弯区域上的每纵向单位长度的预弯位移的第三平均变化可以大于第二平均变化并且优选地大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于逆风风力涡轮的预弯风力涡轮叶片，所述预弯风力涡轮叶片沿着纵向路线(L)从根部(16)延伸到末梢(14)，所述风力涡轮叶片(10)包括根部区域(30)和具有所述末梢(14)的翼型区域(34)，所述风力涡轮叶片(10)包括在前边缘(18)与后边缘(20)之间延伸的弦线，所述风力涡轮叶片(10)包括空气动力学外叶片表面(27)，所述空气动力学外叶片表面(27)包括压力侧(28)和吸力侧(29)，其中，所述翼型区域(34)包括多个纵向预弯区域(40、42、44)，其中所述风力涡轮叶片沿摆振方向(F)预弯，其中，所述多个纵向预弯区域中的第一预弯区域(40)布置成比第二纵向预弯区域(42)更靠近所述根部，其中，所述第二预弯区域中的所述纵向路线包括扭结部(43)。
2.根据权利要求1所述的预弯风力涡轮叶片，其中，具有所述扭结部的所述纵向路线限定S状。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述扭结部由预弯位移(P”K，P”K2)的二阶导数在所述第二预弯区域中改变符号来提供。
4.根据权利要求3所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所
5.根据前述权利要求中的任一项所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述第二预弯区域布置于所述第一预弯区域与第三预弯区域(44)之间。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述第二预弯区域中的所述纵向路线的所述扭结部由在所述第一预弯区域上平均的每纵向单位长度的预弯位移的第一平均变化(40P'K)大于零、以及由在所述第二预弯区域上平均的每纵向单位长度的预弯位移的第二平均变化(42P'K)小于所述第一平均变化形成。
7.根据从属于权利要求5的权利要求6所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述第三预弯区域上的每纵向单位长度的预弯位移的第三平均变化(44P'K)大于所述第二平均变化并且优选地大于所述第一平均变化。
8.根据权利要求5所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述第二预弯区域中的所述纵向路线的所述扭结部由在所述第一预弯区域上平均的每纵向单位长度的预弯位移的第一平均变化(40P'K2)大于零、由在所述第二预弯区域上平均的每纵向单位长度的预弯位移的第二平均变化(42P'K2)大于所述第一平均变化以及由所述第三预弯区域上的每纵向单位长度的预弯位移的第三平均变化(44P'K2)小于所述第二平均变化并且优选地大于所述第一平均变化形成。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的预弯风力涡轮叶片，包括优选地布置于所述风力涡轮叶片的所述根部与所述第一预弯区域之间的直区域。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述第二预弯区域位于所述叶片的外侧部分中，优选地沿着所述纵向路线从所述风力涡轮叶片的叶片长度的40％到95％。
11.根据权利要求10所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述第二预弯区域位于沿着所述纵向路线从所述风力涡轮叶片的叶片长度的75％到95％。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述第一预弯区域和/或所述第二预弯区域的纵向范围是沿着所述纵向路线的所述风力涡轮叶片的叶片长度的至少5％。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的预弯风力涡轮叶片，包括从弦向接头(26)沿相反方向延伸的第一叶片节段(22)和第二叶片节段(24)。
14.根据权利要求13所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述弦向接头位于所述第二预弯区域中。
15.根据从属于权利要求5时的前述权利要求中的任一项所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述预弯风力涡轮叶片的空气动力学外表面在整个所述第三预弯区域内一体地和/或连续地形成。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于逆风风力涡轮的预弯风力涡轮叶片，所述预弯风力涡轮叶片沿着纵向路线(l)从根部(16)延伸到末梢(14)，所述风力涡轮叶片(10)包括根部区域(30)和具有所述末梢(14)的翼型区域(34)，所述风力涡轮叶片(10)包括在前边缘(18)与后边缘(20)之间延伸的弦线，所述风力涡轮叶片(10)包括空气动力学外叶片表面(27)，所述空气动力学外叶片表面(27)包括压力侧(28)和吸力侧(29)，其中，所述翼型区域(34)包括多个纵向预弯区域(40、42、44)，其中所述风力涡轮叶片沿摆振方向(f)预弯，其中，所述多个纵向预弯区域中的第一预弯区域(40)布置成比第二纵向预弯区域(42)更靠近所述根部，其中，所述第二预弯区域中的所述纵向路线包括扭结部(43)。
2.根据权利要求1所述的预弯风力涡轮叶片，其中，具有所述扭结部的所述纵向路线限定s状。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述扭结部由预弯位移(p”k，p”k2)的二阶导数在所述第二预弯区域中改变符号来提供。
4.根据权利要求3所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述扭结部由预弯位移(p”k，p”k2)的二阶导数也在所述第一预弯区域中改变符号来提供。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述第二预弯区域布置于所述第一预弯区域与第三预弯区域(44)之间。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述第二预弯区域中的所述纵向路线的所述扭结部由在所述第一预弯区域上平均的每纵向单位长度的预弯位移的第一平均变化(40p'k)大于零、以及由在所述第二预弯区域上平均的每纵向单位长度的预弯位移的第二平均变化(42p'k)小于所述第一平均变化形成。
7.根据从属于权利要求5的权利要求6所述的预弯风力涡轮叶片，其中，所述第三预弯区域上...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·拉文，J·科诺森，A·爱马仕，
申请(专利权)人：LM风力发电公司，
类型：发明
国别省市：
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