專利名稱：具有氣動輪廓的多元件葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及這樣的機(jī)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域，該機(jī)構(gòu)將自然風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化成有用的機(jī)械能以用于生成電能的目的，更具體地涉及應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片上的結(jié)構(gòu)布置。

背景技術(shù)：
近些年來有最大發(fā)展的可再生能源的其中之一就是利用風(fēng)能發(fā)電。這種增長是由于當(dāng)主要考慮到生態(tài)效益時這種能源具有吸引人的特性，諸如環(huán)境影響低、沒有氣體、放射性粒子或殘留物的排放。進(jìn)一步，風(fēng)能發(fā)電廠中采用的裝置使得在能量需求增加的情況下額外的組件迅速增加。此外，由于用于風(fēng)力渦輪機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)的地基(base)占據(jù)的區(qū)域減小，因此相鄰的區(qū)域可以用于其他目的，例如農(nóng)業(yè)。
除了發(fā)電機(jī)自身(該發(fā)電機(jī)位于被稱為短艙的容器中)、以及傳動裝置和控制機(jī)構(gòu)以外，所述的風(fēng)力渦輪機(jī)基本上由支撐結(jié)構(gòu)(諸如塔)以及轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子通常由連接至中心圓盤的三個葉片組成。
作為對潔凈、安全且可再生的電能源的需求增加的結(jié)果，存在優(yōu)化風(fēng)力渦輪機(jī)的全部結(jié)構(gòu)方面的強(qiáng)烈需求，從而提供更高的電源生成量。存在對經(jīng)濟(jì)上可行的解決方案的傾向，以停止導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的尺度越來越大。然而，這些改進(jìn)在物流過程中造成了若干難題，這些難題中尤其被強(qiáng)調(diào)的就是通過陸地、海運(yùn)或空運(yùn)來搬運(yùn)、存儲并運(yùn)輸這些結(jié)構(gòu)。
更特別地，增大轉(zhuǎn)子尺度的一個原因是為了增加風(fēng)力渦輪機(jī)的效率，除了增加縱向尺度之外，優(yōu)選地，風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片被設(shè)計成在葉片根部(即，靠近轉(zhuǎn)子中心的區(qū)域)中的葉弦(chord)(即，葉片輪廓的寬度)具有大的尺度。通過這種方式，這些葉片由于獨(dú)特的幾何外形(具有大的縱向和橫向尺度)而具有高的運(yùn)輸成本，并需要專門的保養(yǎng)以防止物流過程中的破壞。對于陸地運(yùn)輸，例如，具有大于三(3)米的橫向尺度的葉片就不可以在多個國家的公路系統(tǒng)中被自由地運(yùn)輸。目前，具有較大尺度的葉片已經(jīng)超過了這個限制并且要受到很多限制才到達(dá)風(fēng)力渦輪機(jī)的安裝地點(diǎn)。進(jìn)一步，葉片越大則使用標(biāo)準(zhǔn)搬運(yùn)設(shè)備(諸如起重機(jī))以及標(biāo)準(zhǔn)存儲和運(yùn)輸包裝的問題就越顯著。另一方面，當(dāng)僅根據(jù)物流過程中的問題而不考慮性能和氣動控制的問題對葉片進(jìn)行改變時，風(fēng)力渦輪機(jī)的能量生成的最大生產(chǎn)量和通用性就存在巨大損失。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，存在目的在于獲得方便運(yùn)輸、存儲和搬運(yùn)的葉片的多種結(jié)構(gòu)布置；而其他的布置目的在于僅實(shí)現(xiàn)性能和氣動控制的改善。然而，少數(shù)解決方案同時關(guān)注上述兩個方面。
例如，已公開的第US2004/0105752號專利申請描述了用于風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，其中該轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)的工作面具有可變的面積。所述表面通過由可變形或可移動部分構(gòu)成的葉片獲得，因此安裝負(fù)荷更小且運(yùn)輸更方便。在本申請中描述的更好的執(zhí)行方式中，該表面的一部分可以由形成封閉容器的可變形材料制成。在這種情況下，該容器可以被具有預(yù)定壓力的氣態(tài)介質(zhì)填充。通過這種方式，該可膨脹表面在運(yùn)輸過程中或在極端的風(fēng)力情況下可以被排空，從而減小風(fēng)的操作面積。作為結(jié)果，可以減小其他零件上的負(fù)荷，包括塔上的負(fù)荷。已公開的第DE10233102A1號專利申請中采用了類似的解決方案。
然而，現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的其他類型的布置(更具體地針對性能和氣控控制的問題)考慮使用固定的或轉(zhuǎn)動的飛機(jī)機(jī)翼中以及風(fēng)力渦輪機(jī)中的高升程裝置(諸如翼板)，諸如已公開的第EP1524431A1號專利申請中的裝置，該裝置與第US5527151號和第US5570859號專利中以及已公開的第ES2035118T號專利申請中所采用的解決方案具有其他的相似之處。第US5527151號專利描述了用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的副翼實(shí)施例，所述副翼具有使其不會在氣流中突出的底表面。運(yùn)動圍繞位于副翼的包絡(luò)面(envelope)內(nèi)的轉(zhuǎn)動中心進(jìn)行，以允許對轉(zhuǎn)動進(jìn)行正向(positive)控制。副翼的這種運(yùn)動容許對該副翼進(jìn)行定位，以使得副翼產(chǎn)生足夠的阻力以停止轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動。第US5570859號專利描述了用于風(fēng)力渦輪機(jī)或機(jī)翼的葉片擾流器，該葉片擾流器控制或影響葉片或機(jī)翼表面上方的氣流。該擾流器可以以這樣的方式轉(zhuǎn)向，它的前端突出到低壓區(qū)的上方而與此同時它的后端突出到高壓區(qū)的上方。當(dāng)擾流器完全樞轉(zhuǎn)時(正交于葉片或機(jī)翼的縱向平面)，它作為制動器工作，而當(dāng)擾流器部分樞轉(zhuǎn)時，它作為動力調(diào)節(jié)器工作。與此同時，第ES2035118T號專利描述了具有可變輪廓的流線型體，該流線型體的表面上具有伸長的膜，從而使得膨脹的或充滿水的結(jié)構(gòu)改變輪廓。所述流線型體具有類似于飛機(jī)機(jī)翼的外形，包括副翼和小鑲板。通過這種方式，該流線型體容許更大的輪廓曲率，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)升程的增加。在第US4423333號專利中、在已公開的第US2003/0091436A1號專利申請中以及在第WO2004/099608A1號、第WO03/076802A1號和第WO2005/040559A1號國際公開中也預(yù)見了葉片中的高升程裝置布置的其他變形。
已公開的第CA2425447A1號專利申請描述了諸如應(yīng)用在風(fēng)力渦輪機(jī)中的葉片，該葉片由主機(jī)翼和較小的副機(jī)翼構(gòu)成，優(yōu)選地為鴨式結(jié)構(gòu)。機(jī)翼通過至少兩個結(jié)構(gòu)元件相連，該結(jié)構(gòu)元件可抵抗振動并具有垂直于機(jī)翼的縱向軸線的氣動輪廓，并且沿著副機(jī)翼分布。為了確保氣動穩(wěn)定性，葉片通過相對于縱向軸線的轉(zhuǎn)動來進(jìn)行平衡。
在第LV12775(WO02053908A1)號、第LV12972號以及第LV13095號專利中發(fā)現(xiàn)了采用了鄰近葉片的元件的其他裝置，在這些專利中使用了具有階流式輪廓的葉片，以增大能量使用并減少起動風(fēng)力。而在第LV12775號和第LV12972號文件中，該布置適合于垂直軸線風(fēng)力渦輪機(jī)，在第LV13095號文件中使用了類似于第LV12972號文件的結(jié)構(gòu)，但是該結(jié)構(gòu)具有水平的旋轉(zhuǎn)軸線。然而，盡管所擁有的旋轉(zhuǎn)軸線是水平的，但是所采用的解決方案的階流式輪廓的旋轉(zhuǎn)平行于旋轉(zhuǎn)軸線。已公開的第JP2005-90332號專利申請中采用了類似的解決方案。
最后，在已公開的第DE4428731號專利申請中預(yù)見了其他的結(jié)構(gòu)，該專利申請描述了具有可變長度的葉片，該葉片通過具有中空輪廓的外部葉片實(shí)現(xiàn)，在該外部葉片中具有覆蓋了延伸范圍的至少一部分的伸縮葉片區(qū)段，該伸縮葉片區(qū)段可移動越過外部葉片外部的固定軌道。因此，通過改變?nèi)~片的長度，能夠滿足不同的運(yùn)輸條件，以及變化的風(fēng)力條件。在第WO2006/008327A1號國際公開中和已公開的第EP1375911A1號專利申請中可以獲得相似的結(jié)果。
然而，上述文獻(xiàn)中引用的解決方案以及現(xiàn)有技術(shù)中存在的其他解決方案無法便利地且有效地解決現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片中存在的一些問題。
例如，第US2004/0105752號和第DE10233102A1號文獻(xiàn)描述了一種解決方案，盡管該解決方案有助于葉片的運(yùn)輸，但是它沒有呈現(xiàn)出對風(fēng)能的有效使用。這是因?yàn)轱L(fēng)與其上的可變區(qū)域相作用的表面被限制成復(fù)制了普通葉片會具有的氣動輪廓。因此，最大能量效率被限制成普通葉片會獲得的效率。在這些情況中，需要繼續(xù)使用具有復(fù)雜表面(high surface)的葉片以達(dá)到所需的能量使用。
與此同時，盡管第EP0375382號文獻(xiàn)描述了一種用于包括附加元件(諸如折翼)的結(jié)構(gòu)中的噪音產(chǎn)生問題的解決方案，但是該方案采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的折翼和致動器，由于額外的負(fù)荷會被施加在結(jié)構(gòu)組件上以利用風(fēng)能，因此上述折翼和致動器難以應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中。以另外的方式，第US5570859號和第US5527151號文獻(xiàn)描述了用于風(fēng)力渦輪機(jī)的制動器；然而，由于附加元件的安裝位置中的較大的彎曲力，所述結(jié)構(gòu)也具有抵抗力較低的結(jié)構(gòu)，上述附加元件構(gòu)成了更容易疲勞的位置。進(jìn)一步，致動機(jī)構(gòu)的存在表示該結(jié)構(gòu)應(yīng)該承擔(dān)的負(fù)荷增加了。第EP1524431A1號和第US2003/0091436號和第WO2004/099608號文獻(xiàn)中提出的布置也存在相同的情況，上述文獻(xiàn)描述了用于風(fēng)力渦輪機(jī)的折翼或高升程裝置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)僅在控制圍繞葉片的氣動流動時起作用，當(dāng)在低起動風(fēng)力條件下操作時該系統(tǒng)具有氣動缺陷，并且從物流過程的角度來看該系統(tǒng)沒有呈現(xiàn)出優(yōu)勢。在第ES2035118T號文獻(xiàn)中描述的解決方案中也發(fā)現(xiàn)了同樣的問題，這是由于所使用的幾何外形相對于物流過程也是沒有效果的。
在前提及的第CA2425447號文獻(xiàn)描述了一種解決方案，其中兩個機(jī)翼處在防止相互之間的氣動干擾的距離處，這改善了對葉片的控制，但是在能量使用方面沒有提高。進(jìn)一步，通過位于沿著結(jié)構(gòu)的某些點(diǎn)處的一些元件而提出的緊固系統(tǒng)當(dāng)被應(yīng)用于大的零件中時會提供更大的應(yīng)力集中，從而需要加強(qiáng)葉片結(jié)構(gòu)。
另一方面，如果與具有水平軸線的那些布置相比，第LV12775號和第LV12972號文獻(xiàn)中提出的具有垂直旋轉(zhuǎn)軸線的階流式布置已經(jīng)限制了動力生成的最大生產(chǎn)量；然而就階流式輪廓平行于需要兩個支撐點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)軸線的方面而言，具有水平旋轉(zhuǎn)軸線的一種布置(LV13095)具有完全無法用于大尺寸風(fēng)力渦輪機(jī)的結(jié)構(gòu)布置。通過這種方式，所述布置更適合于低效率的小尺寸風(fēng)力渦輪機(jī)。
最后，第DE4428731號文獻(xiàn)描述了相對于傳統(tǒng)葉片易于運(yùn)輸?shù)纳炜s結(jié)構(gòu)；然而，由于當(dāng)移動伸縮區(qū)段以增加縱向尺度時，具有加大翼弦的區(qū)域就從轉(zhuǎn)子基座收回，因此所述設(shè)想實(shí)質(zhì)上削弱了葉片的氣動性能。進(jìn)一步，所述結(jié)構(gòu)需要復(fù)雜的系統(tǒng)以移動伸縮區(qū)段，除此之外該伸縮區(qū)段還易于疲勞，所述結(jié)構(gòu)導(dǎo)致設(shè)置極其昂貴，并且沒有呈現(xiàn)成比例的效率增加。
因此，如人們所見的那樣，背景技術(shù)中的解決方案沒有適當(dāng)?shù)亟鉀Q現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，尤其是對于獲得具有高效氣動特征且同時易于運(yùn)輸、存儲和搬運(yùn)的葉片而言。


發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是獲得用于大尺寸水平軸線風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，該葉片容許方便的運(yùn)輸、搬運(yùn)和存儲，與此同時保證更高的風(fēng)能使用效率。
除了具有用于物流過程的通用布置并且同時導(dǎo)致更高效的風(fēng)能使用的葉片以外，本發(fā)明的另一目的是所述更高效的使用包括弱風(fēng)的使用，并降低起動扭矩。
本發(fā)明的另一目的是針對不同的風(fēng)分布參數(shù)使年度能量生產(chǎn)率最大化。
本發(fā)明的另一目的是增加葉片對極端負(fù)荷和疲勞的抵抗力。
本發(fā)明的又一目的是降低葉片的總體成本，不僅考慮所述葉片的生產(chǎn)成本，還考慮葉片的運(yùn)輸和安裝成本。
為了達(dá)到上述目的和其他目的，本發(fā)明基本上具有所述葉片的其中之一，該葉片配備有并行地布置并通過緊固件相連的至少兩個元件，其中對主元件進(jìn)行補(bǔ)充的元件安置在靠近葉片根部的區(qū)域中，并形成相互之間穩(wěn)固的輪廓，其目的是在于所述輪廓之間的氣動干擾，從而增加氣動性能和弱風(fēng)條件下的起動，并同時根據(jù)分離地存儲、運(yùn)輸以及搬運(yùn)這些元件的可能性來促進(jìn)物流過程。
優(yōu)選地，所述輪廓包括主元件，該主元件具有普通風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的外形但是在根部處具有較小的翼弦；而增補(bǔ)的氣動輪廓補(bǔ)充主元件的減小區(qū)域。各個補(bǔ)充元件均可以具有與主元件的減小區(qū)域相同的幾何外形；或者順序地，各個補(bǔ)充元件均可以具有與在前的補(bǔ)充元件的減小形式相同的幾何外形。根據(jù)風(fēng)力發(fā)動機(jī)將被安裝的區(qū)域的風(fēng)，為了更好的控制和更高的氣動效率，這些元件可以采用不同的外形。從整體觀點(diǎn)來看，同時考慮控制和效率以及物流和結(jié)構(gòu)問題，每個葉片使用兩個或三個元件獲得了最好的結(jié)果。
所述元件可以通過兩個或多個穩(wěn)固的氣動結(jié)構(gòu)相互固定，優(yōu)選地，所述元件也這樣的方式接合，它們分配沿著所述元件表面的負(fù)荷并且沒有樞轉(zhuǎn)點(diǎn)。
有益效果 使用劃分成兩個或多個元件的葉片容許較大的主元件由具有相對小的翼弦的輪廓構(gòu)成。通過這種方式，可以將補(bǔ)充氣動輪廓分離而運(yùn)輸、搬運(yùn)和存儲多元件葉片組件，這減小了所述葉片的尺度并顯著地促進(jìn)了物流過程。例如，還可能以運(yùn)輸主元件的相同的卡車來運(yùn)輸補(bǔ)充元件，其中將補(bǔ)充元件與主元件并行地放置，然而使第一補(bǔ)充元件的根部靠近主元件的邊緣。其他的補(bǔ)充元件也可以類似地布置，每一個補(bǔ)充元件均沿著與前一個補(bǔ)充元件相對的方向。
在較大的翼弦區(qū)域中使用兩個和多個并行的氣動輪廓還具有增加葉片的氣動效率的額外效果。就元件的連接作用增大了最大升程系數(shù)和沖角而不會引起前期失速(stall)的方面而言，最佳的性能通過輪廓元件之間產(chǎn)生的氣動干擾提供。此外，集中在葉片根部區(qū)域中的輪廓布置在這個區(qū)域中產(chǎn)生了更大的升程系數(shù)，在此區(qū)域中切向速度較低，因此同時在這個部分中保證弱風(fēng)的更好的能量使用(切入)。
此外，作為緊固系統(tǒng)，它容易在現(xiàn)場安裝，并允許在風(fēng)能發(fā)電廠中快速的組裝和安裝，因?yàn)閮?yōu)選地，它不具有可樞轉(zhuǎn)的零件。進(jìn)一步，緊固系統(tǒng)自身可以與補(bǔ)充氣動輪廓一起構(gòu)成一個輪廓，從而消除來自元件邊緣的渦流。



為了使本發(fā)明的理解和執(zhí)行更容易，針對說明的目的給出如下的附圖并且這些附圖不限制本發(fā)明的結(jié)構(gòu)變化的最終形式。所示的每個部件和相同/相似的零件通過相應(yīng)的標(biāo)號表示。
圖1示出了傳統(tǒng)葉片的縱向平面視圖； 圖2示出了傳統(tǒng)葉片的縱向平面視圖，其中確定了可以被減去的截面； 圖3示出了多元件葉片的縱向平面視圖，其中為了物流的目的將副元件與主元件分離。
圖4示出了多元件葉片的縱向平面視圖，其中補(bǔ)充元件處于主元件的壓力側(cè)中的后緣區(qū)中。
圖5示出了多元件葉片的縱向平面視圖，其中補(bǔ)充元件處于主元件的吸入側(cè)中的前緣區(qū)中。
圖6示出了具有三個元件的多元件葉片的縱向平面視圖，其中兩個補(bǔ)充元件處于主元件的壓力側(cè)中的后緣區(qū)中。
圖7示出了具有三個元件的多元件葉片的縱向平面視圖，其中一個補(bǔ)充元件處于主元件的壓力側(cè)中的后緣區(qū)中而另一個補(bǔ)充元件處于主元件的吸入側(cè)中的前緣區(qū)中。
圖8示出了多元件葉片的橫截面視圖，其中補(bǔ)充元件處于主元件的壓力側(cè)中的后緣區(qū)中。
圖9示出了具有三個元件的多元件葉片的橫截面視圖，其中兩個補(bǔ)充元件處于主元件的壓力側(cè)中的后緣區(qū)中。
圖10示出了傳統(tǒng)葉片與根據(jù)本發(fā)明的多元件葉片相比較的升力系數(shù)(CL)與沖角(α)的關(guān)系曲線圖。

具體實(shí)施例方式 最佳方式 本發(fā)明的最佳實(shí)施方式基本上由應(yīng)用在水平軸線風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子中且具有垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的三個葉片的多元件葉片構(gòu)成，所述葉片的每一個均由彼此之間固定的輪廓組成，且采用兩個元件形成每個葉片，補(bǔ)充元件定位于靠近葉片根部的區(qū)域中，處于主元件的壓力側(cè)中的后緣區(qū)中。
本發(fā)明的方式 本發(fā)明的各種實(shí)施方式不限于本描述和附圖中解釋的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，本發(fā)明可以通過其他同等結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
因此，本發(fā)明基本上包括應(yīng)用于水平旋轉(zhuǎn)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子中的葉片，且葉片垂直于旋轉(zhuǎn)軸線，其中所述葉片的每一個均由形成氣動輪廓的不同元件組成，氣動輪廓之間通過緊固元件固定，形成輪廓的元件定位于靠近葉片根部的區(qū)域中。
圖1示出了傳統(tǒng)葉片1的縱向平面視圖。如圖中所見，根部中的翼弦相對地大于葉片邊緣處翼弦，且在某個平直截面中具有最大的翼弦Cmax。針對具體應(yīng)用，可以使用不同的幾何外形、尺寸、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原材料來獲得具體的葉片，因此獲得變化的Cmax；以及沿著葉片的翼弦分布Cdis。每種應(yīng)用類型的一搬參數(shù)Cmax和Cdis在現(xiàn)有技術(shù)中已知。例如，目前以商業(yè)規(guī)模出售的長度為50米的典型的傳統(tǒng)葉片具有在3至5米的范圍內(nèi)變化的Cmax，而最小翼弦Cmin在0.5至1米的范圍內(nèi)；并且將葉片根部連接至轉(zhuǎn)子的中心圓盤的凸緣2的直徑D大約在1與2米之間。如之前解釋的，大于3米的Cmax使得葉片在多個國家中的公路運(yùn)輸都不可能。
因此，圖2示出了在傳統(tǒng)葉片1中可減去的突出區(qū)3的區(qū)段，因而減小了Cmax從而使Cmax接近凸緣2的直徑D。
因此，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的多元件葉片4的縱向視圖，其中為了運(yùn)輸、搬運(yùn)和存儲的目的，將主元件5與補(bǔ)充元件6分離。由于主元件5的Cmax變得非常接近甚至等于凸緣7的直徑D，因此凸緣7的直徑D大于傳統(tǒng)葉片1的凸緣2的直徑D的多元件葉片4可以被運(yùn)輸；或者從另一個角度，多元件葉片4的Cmax大于傳統(tǒng)葉片1的Cmax。根據(jù)之前在本描述中提及的實(shí)例，主元件5會具有大約在1與2米之間的Cmax，這會容許該多元件葉片的公路運(yùn)輸。然而，依據(jù)所需要的應(yīng)用，可能使主元件5的Cmax的剖面法線不要太接近凸緣7的直徑D，而是足以使主元件5的運(yùn)輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，根據(jù)上述實(shí)例，Cmax此時會小于和等于3米。
因此，如從圖4至9中可見的，取代將補(bǔ)充元件6、8和/或9定位在突出區(qū)3中，或者像不會干擾在前元件的氣流的機(jī)翼那樣定位上述補(bǔ)充元件；所述元件并行地定位，這在所述輪廓之間產(chǎn)生氣動干擾，且達(dá)到元件的連接作用增大最大升力系數(shù)CL和沖角α而不會引起前期失速的程度。此外，集中在葉片根部區(qū)域中的輪廓布置在該區(qū)域(此處的切向速度較低)中產(chǎn)生了更大的升力系數(shù)，因此還保證在該部分中更好地使用弱風(fēng)(切入)的能量。在這些方法中，圖10示出了傳統(tǒng)葉片與根據(jù)本發(fā)明的多元件葉片相比較的升力系數(shù)CL與沖角α的關(guān)系曲線圖。從該圖中可見，在具有與傳統(tǒng)葉片相同的沖角α的情況下，根據(jù)本發(fā)明的多元件葉片具有大于傳統(tǒng)葉片的CL，并且達(dá)到失速點(diǎn)的沖角α大于傳統(tǒng)葉片的沖角。
補(bǔ)充元件的數(shù)目取決于一系列因素，諸如葉片的數(shù)目(其可以是兩個、三個和四個)；期望的性能；將會安裝塔的地理區(qū)域中的年度風(fēng)力分布等。多余三葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子(這種轉(zhuǎn)子是目前被大規(guī)模使用的一種轉(zhuǎn)子)，可能使用多達(dá)5個元件，在多數(shù)情況下，具有2個或3個元件可獲得最佳結(jié)果，并且達(dá)到葉片之間必須保持某一徑向距離并且所述葉片之間不具有氣動干擾的程度。在雙葉片風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的情況下，也可能使用多個補(bǔ)充元件，因?yàn)閺囊粋€葉片的根部到另一個葉片的根部的徑向距離更大。
此外，還可能的是，被分離的多元件葉片4的面積(該面積相對等同于傳統(tǒng)葉片1的突出區(qū)3)具有類似于傳統(tǒng)葉片的幾何外形，然而，多元件葉片的翼弦分布Cdis從主元件5的邊緣到最大翼弦Cmax點(diǎn)并且具有的增長系數(shù)略低于通常所用的系數(shù)。因此，增加了主元件根部中的氣動利用率。
根據(jù)需要和目的，例如，對于更好的控制和更好的性能的需要，補(bǔ)充元件可以相對于主元件被安裝在不同位置中。例如，如從圖4以及相應(yīng)地在圖8中可見，補(bǔ)充元件6定位于處在高壓區(qū)中的主元件5的壓力側(cè)中的后緣區(qū)中，這增加了最大升力系數(shù)和沖角而不會有前期失速。圖5示出了補(bǔ)充元件8定位于吸入側(cè)中的前緣區(qū)中的實(shí)施方式。在圖7中所示的另一實(shí)施方式中，一個補(bǔ)充元件6定位于主元件5的壓力側(cè)中的后緣區(qū)中，而第二個補(bǔ)充元件8定位于主元件的吸入側(cè)中的前緣區(qū)中。根據(jù)具體的應(yīng)用需要，其他的組合也是可能的。
示出了多元件葉片4的橫截面視圖的圖8和9也示出了可以被用來連接元件的緊固件10和11的實(shí)例。由于緊固件沒有樞轉(zhuǎn)點(diǎn)，因此系統(tǒng)的復(fù)雜性和疲勞的風(fēng)險就降低了。此外，緊固系統(tǒng)自身可以構(gòu)成具有氣動功能的輪廓，消除來自元件邊緣的渦流。緊固件10和11可以通過在主元件和補(bǔ)充元件的預(yù)定點(diǎn)處的鎖定系統(tǒng)而接合至主元件5和補(bǔ)充元件6和/或9；或者利用具有縱向或橫向擋桿(bar)的鎖定系統(tǒng)；或者利用粘附性樹脂連接接觸點(diǎn)；或者通過上述元件的組合；或者通過連接該些元件的外部格柵；或者通過其他等同手段。因此，就緊固件10和11允許將主元件5連接至補(bǔ)充元件6的方面而言，或者就緊固件允許將一個補(bǔ)充元件6連接至另一個補(bǔ)充元件9的方面而言，當(dāng)將葉片4組裝在轉(zhuǎn)子中時，所述緊固可以在現(xiàn)場進(jìn)行。
工業(yè)應(yīng)用性 從上述實(shí)例可見，本發(fā)明在風(fēng)能產(chǎn)生領(lǐng)域具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用，并且可以利用必需的工具和適當(dāng)?shù)募夹g(shù)在任何發(fā)電廠中再制造以生產(chǎn)用于大尺寸風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的葉片，本發(fā)明特別應(yīng)用于具有水平旋轉(zhuǎn)軸線和垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線的三個葉片的大尺寸風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子中。
權(quán)利要求
1.一種具有氣動輪廓的多元件葉片，所述葉片用于具有水平旋轉(zhuǎn)軸線的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子，且所述葉片垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線，其特征在于，至少一個所述葉片由并行地布置且通過緊固件相連的至少兩個元件組成，其中，補(bǔ)充主元件的元件在將凸緣連接至所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子之前沿縱向方向定位于靠近葉片根部的區(qū)域中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有氣動輪廓的多元件葉片，其特征在于，兩個或多個元件包括主元件和“n”個補(bǔ)充元件，其中“n”是補(bǔ)充元件的數(shù)目，所述補(bǔ)充元件能夠接合至葉片的所述主元件并且所形成的所述多元件葉片不會導(dǎo)致對其它的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的氣動干擾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有氣動輪廓的多元件葉片，其特征在于，至少一個所述補(bǔ)充元件定位于所述主元件的吸入側(cè)中的前緣區(qū)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有氣動輪廓的多元件葉片，其特征在于，至少一個所述補(bǔ)充元件定位于所述主元件的壓力側(cè)中的后緣區(qū)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有氣動輪廓的多元件葉片，其特征在于，所述緊固件的幾何外形補(bǔ)充被緊固的主元件和補(bǔ)充元件的氣動輪廓。
全文摘要
本發(fā)明的目的是獲得用于大尺寸的水平軸線風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片，該葉片容許方便的運(yùn)輸、搬運(yùn)和存儲且與此同時保證風(fēng)能使用的更高效率。本發(fā)明產(chǎn)生了由兩個或多個元件(5、6、9)組成的葉片(4)，這些元件并行地布置且優(yōu)選地彼此之間固定，以使得在所述元件之間引起氣動干擾。
文檔編號F03D1/06GK101400891SQ200780008956
公開日2009年4月1日 申請日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月14日
發(fā)明者本托·馬薩希科·科伊克 申請人:泰克西斯先進(jìn)技術(shù)及體系有限公司