用于風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片的升力影響裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改變轉(zhuǎn)子葉片的空氣動力學(xué)特性的方式。具體而言，本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片，其中，所述轉(zhuǎn)子葉片包括升力修改裝置，并且涉及一種修改風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片的升力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片通常包括:根部段，其被布置和準備用于附接到風(fēng)力渦輪機的輪轂；以及翼型部段，其被布置和準備用于產(chǎn)生升力。關(guān)于所述翼型部段，壓力側(cè)、吸力側(cè)、前緣和后緣能夠被認為屬于它。
[0003]在轉(zhuǎn)子葉片的每個翼展位置處，能夠確定弦線，所述弦線是連接后緣和前緣的直線。弦線和在前緣處沖擊轉(zhuǎn)子葉片的氣流的方向之間的角度被稱為攻角。如果實際的攻角等于預(yù)定的設(shè)計攻角，則能夠從沖擊轉(zhuǎn)子葉片的氣流提取最佳的功率。轉(zhuǎn)子葉片被設(shè)計成使得對轉(zhuǎn)子葉片的正常操作條件而言，翼型的形狀和結(jié)構(gòu)特性是最佳的。
[0004]然而，各種情況能夠?qū)е聦嶋H的攻角相對于設(shè)計攻角的偏差。這些偏差的原因是例如:氣流中的湍流變化，因此風(fēng)速突然增大或減??；風(fēng)速突然改變方向的陣風(fēng)；由于葉片的扭轉(zhuǎn)而引起的攻角的改變；由于風(fēng)切變和風(fēng)順轉(zhuǎn)而引起的攻角的改變；具有偏航誤差的風(fēng)力渦輪機的操作。當轉(zhuǎn)子葉片操作的攻角偏離最佳的攻角，即設(shè)計攻角時，轉(zhuǎn)子葉片所產(chǎn)生的升力可偏離其最佳值。
[0005]此偏差一般而言能夠?qū)︼L(fēng)力渦輪機具有兩個作用:
第一，由于可通過風(fēng)力渦輪機引起氣流的高阻塞的高負載，或由于低負載并且因此導(dǎo)致低扭矩，有可能發(fā)生非最佳的功率提取。
[0006]第二，例如，由于風(fēng)速和攻角的同時極端增加，有可能發(fā)生與部件設(shè)計針對的負載相比的部件的更高負載。
[0007]兩個作用在原則上都是不希望的作用，這是因為它們降低了風(fēng)力渦輪機的能量輸出，減少了風(fēng)力渦輪機的壽命，和/或引起風(fēng)力渦輪機的主要部件的設(shè)計過于保守。
[0008]因此，需要優(yōu)化轉(zhuǎn)子葉片所產(chǎn)生的升力。
[0009]對于增加或減少轉(zhuǎn)子葉片的升力，幾種解決方案是已知的。
[0010]第一選擇是提供格尼襟翼(Gurney flap)，其通常是附接在轉(zhuǎn)子葉片的壓力側(cè)處的后緣處的附件。歐洲專利申請EP 2 004 989 A1中給出了這樣的修改的示例，其也可以結(jié)合在翼型的設(shè)計中，使得不需要附接分離件。
[0011]用于影響轉(zhuǎn)子葉片的升力的第二選擇是提供連接到轉(zhuǎn)子葉片的后緣部段或結(jié)合到所述后緣部段中的襟翼。丹麥實用新型DK 95 00009 U3中給出了這樣的襟翼的示例。在此文檔中，提出在后緣之后或后緣的上游的后緣部段處的壓力側(cè)處添加剛性或柔性的襟翼。
[0012]影響轉(zhuǎn)子葉片的升力的再一種選擇是提供安裝到轉(zhuǎn)子葉片的前緣部段的縫翼或其他附件。這種思想的概念和一些具體實施例例如公開在歐洲專利申請EP 2 078 852 A2中。
[0013]這些空氣動力學(xué)附件可以是外部促動的。換言之，存在能夠通過其來外部促動這些空氣動力學(xué)裝置的機構(gòu)。促動可以通過機械機構(gòu)、壓電機構(gòu)或液壓機構(gòu)來實施。例如，修改轉(zhuǎn)子葉片的后緣部段的壓電促動的升力的示例在歐洲專利申請EP 2 233 735 A2中公開。
[0014]然而，用于影響轉(zhuǎn)子葉片的升力、特別是用于優(yōu)化轉(zhuǎn)子葉片的升力以使風(fēng)力渦輪機能夠產(chǎn)生的能量輸出最大化的常規(guī)的方法和裝置具有幾個缺點。
[0015]—方面，可能需要外部促動器機構(gòu)，這些外部促動器機構(gòu)可能是實施非常昂貴，并且服務(wù)非常高價的。
[0016]此外，可能難以局部地影響轉(zhuǎn)子葉片的升力。關(guān)于這點，重要的是理解可能發(fā)生如下情況，即:在轉(zhuǎn)子葉片的第一部段處，實際的攻角很好地接近了設(shè)計攻角，而在轉(zhuǎn)子葉片的不同的第二部段處，設(shè)計角度和實際的攻角不同。換言之，如果需要，能夠局部地影響升力可能是有益的?，F(xiàn)有的升力影響裝置的另一個缺點在于通常它們能夠或者增加升力或者減少升力。
[0017]因此，需要提供替代裝置以影響轉(zhuǎn)子葉片、特別是轉(zhuǎn)子葉片的翼型部段的升力特性。優(yōu)選地，這些替代裝置克服所提到的現(xiàn)有的升力影響裝置的缺點中的至少一些。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]此目標通過獨立權(quán)利要求實現(xiàn)。有利的實施例通過從屬權(quán)利要求描述。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具有升力修改裝置的風(fēng)力渦輪機的轉(zhuǎn)子葉片。所述轉(zhuǎn)子葉片包括具有前緣的前緣部段和具有后緣的后緣部段。所述升力修改裝置是后緣部段的一部分。所述升力修改裝置被構(gòu)造成使得在處于后緣部段的預(yù)定負載的情況下，空氣通道打開從壓力側(cè)到吸力側(cè)的流動路徑，并且在后緣部段中反之亦然。因此，從前緣部段流動到后緣部段的氣流至少部分地通過開放的空氣通道偏轉(zhuǎn)。這導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片的升力的修改。
[0020]所述轉(zhuǎn)子葉片包括翼型部段。由于翼型部段的空氣動力學(xué)設(shè)計，即空氣動力學(xué)形狀，轉(zhuǎn)子葉片能夠產(chǎn)生升力。所述升力轉(zhuǎn)化成基本上垂直于轉(zhuǎn)子葉片的弦平面的力，并且所述力遠離吸力側(cè)(即與壓力側(cè)相對)引導(dǎo)。所述升力修改裝置被結(jié)合(或集成)到后緣部段中。
[0021]所述后緣部段圍繞后緣。后緣部段具有小于弦長的20%的弦向延伸部。換言之，從前緣測量，后緣部段至多從弦長的80%延伸直到弦長的100%。長度稱為弦長的弦線被限定為將前緣與后緣連接的直線，并且所述弦線基本上垂直于轉(zhuǎn)子葉片的跨距(span)。
[0022]注意，在后緣部段包括與剩余的后緣部段分離的延伸部分的情況下，后緣需要被理解為是延伸部分的最遠地下游的部段。這甚至適用于延伸部分和剩余的后緣部段被間隙分開的情況。此外，則后緣不需要被理解為剩余的后緣部段的最遠地下游的部段，而是理解為延伸部分的最遠地下游的部段。
[0023]在處于后緣部段的無負載或處于小于預(yù)定負載的負載的情況下，升力修改裝置處于關(guān)閉狀態(tài)。這意味著基本上沒有氣流經(jīng)由升力修改裝置從壓力側(cè)流動到吸力側(cè)或相反。因此，從前緣流動到后緣部段的氣流以兩個單獨的氣流沿升力修改裝置流動，一個處于壓力側(cè)處，并且一個處于吸力側(cè)處。如果達到或超過預(yù)定負載，則升力修改裝置打開空氣通道，使得氣流至少部分地通過開放的空氣通道偏轉(zhuǎn)。因此，升力修改裝置突出到氣流中，并且實現(xiàn)從壓力側(cè)到吸力側(cè)或相反的至少小的流量。
[0024]預(yù)定負載需要被理解為作用在后緣部段上的特定的負載或壓力或力。例如，預(yù)定負載可以被理解為特定閾值。如果達到或超過所述閾值，則開放的空氣通道打開。
[0025]注意，空氣通道的打開可以主動地或被動地發(fā)生。
[0026]主動機構(gòu)被稱為外部機構(gòu)，例如機械機構(gòu)、液壓機構(gòu)或壓電機構(gòu)等，其需要被促動以便在處于預(yù)定負載的情況下執(zhí)行升力修改裝置的構(gòu)造改變。
[0027]被動機構(gòu)被稱為一種概念，其中，材料的選擇和升力修改裝置的設(shè)計允許其構(gòu)造取決于升力修改裝置上的負載而可逆地改變。
[0028]升力修改裝置如何可被具體地構(gòu)造的示例將在下文中更詳細地描述。一般而言，材料的選擇和升力修改裝置如何連接到轉(zhuǎn)子葉片的剩余部分的方式是確?？諝馔ǖ涝谔幱陬A(yù)定負載的情況下而不是在處于小于或大于預(yù)定負載的負載的情況下打開的重要方面。
[0029]作為示例，升力修改裝置可以由具有給定范圍的彈性模量的彈性材料(例如，橡膠)制成。合適的材料的其他示例是薄的塑料層或薄的韌性金屬層。一般而言，具有足夠高的延展性的金屬材料和提供電氣隔離的涂層可以很好地適于升力修改裝置。
[0030]整個轉(zhuǎn)子葉片的負載為升力修改裝置的激活發(fā)揮作用。然而，特別是后緣部段的負載對于在后緣部段處打開或關(guān)閉空氣通道的事實是關(guān)鍵的和決定性的。
[0031 ] 后緣部段也可以被表示為轉(zhuǎn)子葉片的尾部。
[0032]通過仔細和合適地設(shè)計升力修改裝置，能夠