專利名稱：具有阻尼元件的風(fēng)輪機(jī)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及抑制風(fēng)輪機(jī)葉片的振動(dòng)。更具體地，本發(fā)明涉及用于抑制風(fēng)輪機(jī)葉片翼展振動(dòng)(edgewise vibration)的元件、包括所述元件的風(fēng)輪機(jī)葉片以及用于通過所述元件抑制翼展振動(dòng)的方法。
背景技術(shù)：
存在與風(fēng)輪機(jī)的葉片相關(guān)聯(lián)的兩種主要類型的固有振動(dòng)(S卩，共振振蕩)。拍打振動(dòng)(flapwise vibration)發(fā)生在與葉片的前緣和后緣垂直的平面內(nèi)。翼展振動(dòng)發(fā)生在經(jīng)過前緣和后緣的平面內(nèi)。這兩類振動(dòng)都在葉片上施加相當(dāng)大的負(fù)載，這些負(fù)載會加劇疲勞損壞并導(dǎo)致失效。因此，避免引發(fā)這種振動(dòng)是重要的。在葉片進(jìn)入被稱作失速的操作條件下時(shí)尤其如此。在失速期間，葉片的上表面上方的空氣流變得愈加紊亂。如果紊流或者其它因素引起葉片的固有振動(dòng)，則氣動(dòng)力趨于增強(qiáng)這些運(yùn)動(dòng)。這是因?yàn)楸环Q作負(fù)氣動(dòng)阻尼的原理而發(fā)生的。在上述情況下存在高損壞風(fēng)險(xiǎn)，在企圖利用失速來控制功率輸出的失速控制渦輪機(jī)中尤為如此。具體地，在操作期間引發(fā)固有振動(dòng)的氣動(dòng)力是葉稍速度的平方的函數(shù)。這些力在失速期間相當(dāng)大，因?yàn)樵撌贄l件發(fā)生在較高的風(fēng)速下。槳距控制渦輪機(jī)發(fā)生上述情況不像失速控制渦輪機(jī)那樣多。這是因?yàn)楫?dāng)檢測到負(fù)氣動(dòng)阻尼時(shí)槳距控制渦輪機(jī)的葉片能夠改變槳距以改變空氣動(dòng)力。然而，上述情況仍有可能短時(shí)期發(fā)生。槳距控制渦輪機(jī)的葉片當(dāng)在伴隨極大風(fēng)的暴風(fēng)期間“駐車”時(shí)也可經(jīng)受固有振動(dòng)的增強(qiáng)。然而，在這種情況下，引發(fā)葉片固有振動(dòng)的氣動(dòng)力是風(fēng)速的平方的函數(shù)。存在兩個(gè)抵消負(fù)氣動(dòng)阻尼的主要原理1)被稱作動(dòng)態(tài)失速的另一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)原理；以及2)結(jié)構(gòu)阻尼。盡管動(dòng)態(tài)失速在降低翼展振動(dòng)方面起著重要作用，但在降低拍打振動(dòng)方面僅具有微小作用。因此，防止翼展振動(dòng)的主要因素是葉片的結(jié)構(gòu)阻尼。已提出幾種方式來提高結(jié)構(gòu)葉片的阻尼。例如，WO 95/21327公開了一種葉片，該葉片具有沿不期望振蕩方向取向的振蕩降低元件。盡管該專利申請首先利用通用術(shù)語描述了振蕩降低元件，并且利用常用符號對其進(jìn)行了圖示，但所公開的大多數(shù)實(shí)施方式是調(diào)頻液體阻尼器。這些阻尼器被具體地設(shè)計(jì)成(即被調(diào)整成)具有與葉片的主要固有頻率基本對應(yīng)的固有頻率。這樣，它們抑制振動(dòng)的效率取決于頻率。它們通常還需要維護(hù)并且可能難以接近和安裝。還已知無源阻尼器。WO 99/43955中公開了無源阻尼器的一個(gè)示例。然而，由于無源阻尼器通常難以設(shè)計(jì)并實(shí)施，因此，所提出的充分解決方案數(shù)量有限。在該方面具有很大的改進(jìn)余地。

發(fā)明內(nèi)容
通過以下公開內(nèi)容提供一種用于風(fēng)輪機(jī)的葉片。所述葉片大體上包括外殼主體； 內(nèi)梁，該內(nèi)梁支撐所述外殼主體的至少一部分；以及阻尼元件，該阻尼元件聯(lián)接到所述外殼主體或所述內(nèi)梁至少其中之一(所述阻尼元件可被聯(lián)接到所外殼主體和/或所述內(nèi)梁)。 所述外殼主體由在前緣和后緣之間延伸的第一外殼和第二外殼限定。所述阻尼元件被構(gòu)造成相對于所述外殼主體運(yùn)動(dòng)以消除所述葉片的振動(dòng)。另選地，所述阻尼元件在所述第一外殼和所述第二外殼之間的拍打方向上比在所述前緣和所述后緣之間的翼展方向上具有更大的自由度。所述阻尼元件的不同實(shí)施方式作為實(shí)施例被公開。術(shù)語“阻尼裝置”是指這些實(shí)施方式中的一些或全部，以及這些實(shí)施方式的等同例。所述阻尼元件例如可包括第一部分，該第一部分聯(lián)接到所述外殼主體和/或所述內(nèi)梁；第二部分，該第二部分聯(lián)接到所述外殼主體和/或所述內(nèi)梁；以及接合材料，所述接合材料聯(lián)接所述第一部分和所述第二部分。 所述接合材料的剛度小于所述第一部分和所述第二部分的剛度，但是阻尼性能大于所述第一部分和所述第二部分的阻尼性能。可以存在位于葉片中的單個(gè)阻尼元件或者聯(lián)接到葉片的多個(gè)阻尼元件。另外，所述阻尼元件可以至少部分地與所述葉片一起形成，或者單獨(dú)地附接到所述葉片。這樣，以下公開內(nèi)容提供一種獨(dú)立的阻尼元件以及結(jié)合該元件的風(fēng)輪機(jī)葉片。所述獨(dú)立的阻尼元件可包括盒，該盒被構(gòu)造成聯(lián)接至所述內(nèi)梁并且相對于所述外殼主體運(yùn)動(dòng)以消除所述葉片的振動(dòng)。與下述的所有阻尼元件一樣，所述盒在所述第一外殼和所述第二外殼之間的拍打方向上比在所述前緣和所述后緣之間的翼展方向上具有更大的自由度。最后，還提供一種結(jié)合有所述葉片和所述阻尼元件的風(fēng)輪機(jī)，以及消除這樣的風(fēng)輪機(jī)葉片中的翼展振動(dòng)的方法。因此，所述方法包括操作所述風(fēng)輪機(jī)，使得所述葉片經(jīng)受翼展振動(dòng)。作為響應(yīng)，所述阻尼元件主要在所述拍打方向上相對于所述外殼主體運(yùn)動(dòng)，以抑制所述翼展振動(dòng)。術(shù)語“主要”在本文中涉及所述阻尼元件的自由度；在所述拍打方向上的相對運(yùn)動(dòng)比在所述翼展方向上的相對運(yùn)動(dòng)大。通過以下的詳細(xì)說明和權(quán)利要求以及通過附圖，這些和其它方面將變得更加清楚。注意，當(dāng)描述相同類型的元件時(shí)，諸如“第一”和“第二”之類的數(shù)字形容詞僅為了清楚而使用。它們被任意地分配并且可以互換。這樣，在權(quán)利要求中這些形容詞的使用與詳細(xì)說明中的同一形容詞的使用可以對應(yīng)或不對應(yīng)(例如，權(quán)利要求中的“第一元件”可以指任何這樣的“元件”，因此不是必然指在以下詳細(xì)說明中被標(biāo)以“第一”的元件)。


圖1是風(fēng)輪機(jī)的一個(gè)實(shí)施方式的立體圖；圖2是圖1的風(fēng)輪機(jī)上的葉片的立體圖；圖3是沿圖2中的線3-3剖取的剖視圖；圖4是與圖3類似的剖視圖，示出了阻尼元件的一個(gè)實(shí)施例；圖5是具有若干個(gè)圖4的阻尼元件的葉片的俯視平面圖；圖6是與圖3類似的剖視圖，示出了阻尼元件的另一個(gè)實(shí)施例；圖7A和7B是具有與圖6的阻尼元件的不同布置的葉片的俯視平面圖；圖8是與圖3類似的剖視圖，示出了阻尼元件的另一個(gè)實(shí)施例；圖9是與圖3類似的剖視圖，示出了阻尼元件的再一個(gè)實(shí)施例；圖10是圖9的阻尼元件的獨(dú)立實(shí)施方式的立體圖11是與圖3類似的剖視圖，示出了阻尼元件的又一個(gè)實(shí)施例；以及圖12是圖11的阻尼元件的實(shí)施方式的立體圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了風(fēng)輪機(jī)10的一個(gè)實(shí)施方式。風(fēng)輪機(jī)10大體上包括塔架12 ；由塔架 12支撐的機(jī)艙14 ；以及附接到機(jī)艙14的轉(zhuǎn)子15。轉(zhuǎn)子15包括可旋轉(zhuǎn)地安裝到機(jī)艙14 的輪轂16 ；以及聯(lián)接到輪轂16的一組葉片18。更具體而言，每個(gè)葉片18包括聯(lián)接到輪轂 16的根部20和與輪轂16間隔開的末梢22。與傳統(tǒng)上一樣，葉片18將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，用于使發(fā)電機(jī)(未示出)的軸旋轉(zhuǎn)。然而，如以下將更加詳細(xì)地描述的，葉片18中的一個(gè)或更多個(gè)被特別地設(shè)計(jì)成降低某些振動(dòng)，這些會振動(dòng)產(chǎn)生負(fù)載并且增加損壞或失效的風(fēng)險(xiǎn)。圖2和3進(jìn)一步詳細(xì)地示意地示出了葉片18中的一個(gè)。葉片18包括外殼主體 30，該外殼主體30由第一外殼32和第二外殼34限定，第一外殼和第二外殼在前緣36和后緣38之間延伸，并且形成機(jī)翼型截面。內(nèi)梁40在第一外殼32和第二外殼34之間從根部 20朝末梢22延伸，以支撐外殼主體30的至少一部分。葉片18可利用適用于風(fēng)輪機(jī)的任何材料和技術(shù)構(gòu)成。例如，第一外殼32和第二外殼34可通過在模具中鋪設(shè)材料并固化樹脂而構(gòu)成。該樹脂基于所使用的技術(shù)可以被預(yù)浸漬在材料中(例如預(yù)浸玻璃纖維)和/或被單獨(dú)地引入(例如利用導(dǎo)入工藝)。某些條件可使葉片18在其旋轉(zhuǎn)平面中經(jīng)受振動(dòng)。在這些振動(dòng)期間，末梢22在前緣36和后緣38之間的翼展方向46上來回運(yùn)動(dòng)。葉片18還可經(jīng)受拍打方向48的振動(dòng)，其中末梢22垂直于旋轉(zhuǎn)平面運(yùn)動(dòng)。抑制翼展振動(dòng)的努力關(guān)注于在與末梢22的運(yùn)動(dòng)相反的方向(即，翼展方向46)施加力。然而，申請人已發(fā)現(xiàn)，葉片18的幾何形狀允許通過以不同的方式施加力來抑制翼展振動(dòng)。更具體而言，當(dāng)末梢22朝向前緣36在翼展方向46上運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一外殼32和第二外殼34由于翼型形狀和根部20與輪轂16之間的連接而趨于向內(nèi)外撓曲。圖3中的箭頭50、 52表示在翼展振動(dòng)期間經(jīng)受的撓曲運(yùn)動(dòng)。為此，葉片18還包括阻尼元件60，該阻尼元件60被構(gòu)造成主要在拍打方向48上相對于葉片18運(yùn)動(dòng)，以消除翼展振動(dòng)。圖3中利用阻尼器所用的常用符號示意地示出了阻尼元件60。該阻尼元件60在外殼主體30內(nèi)被取向成使得其在拍打方向48上比在翼展方向46上具有更大的自由度。盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解存在構(gòu)成阻尼元件60的不同方式， 但以下僅描述若干個(gè)實(shí)施例以闡明這些原理。實(shí)際上，阻尼元件60的取向可以實(shí)現(xiàn)為圖3所示，其中，阻尼元件60具有聯(lián)接到第一外殼32的第一部分62和聯(lián)接到第二外殼34的第二部分64。第一部分62和第二部分 64被構(gòu)造成在外殼主體30的上述撓曲期間相對于彼此運(yùn)動(dòng)。用于抵消該運(yùn)動(dòng)(并因此抵消翼展振動(dòng))的力可以通過第一部分62和第二部分64之間的摩擦接觸來產(chǎn)生。另選地或另外地，阻尼元件60還可包括使第一部分62與第二部分64聯(lián)接的接合材料66 (圖4)。例如，圖4示出了這樣的實(shí)施方式，其中，第一部分62為第一柱狀元件70，第二部分64為第二柱狀元件72。第一柱狀元件70和第二柱狀元件72可以在相應(yīng)的第一外殼32 和第二外殼34被成型時(shí)形成。另選地，第一柱狀元件70和第二柱狀元件72可以被單獨(dú)地
6形成，并且可以在相應(yīng)的第一外殼32和第二外殼34被粘合或以其他方式組裝以限定外殼主體30之前被附接至第一外殼和第二外殼。第一柱狀元件70和第二柱狀元件72中的一個(gè)被構(gòu)造成以伸縮方式至少部分地接納另一個(gè)。在圖4中，第二柱狀元件72是中空的并且被構(gòu)造成接納可以中空或者可以不中空的第一柱狀元件70。第一柱狀元件70和第二柱狀元件72可由復(fù)合纖維、硬塑料、金屬或者其它相對剛硬的材料構(gòu)成。接合材料66在周向上被定位在第一柱狀元件70和第二柱狀元件72之間， 接合材料66的剛度小于第一柱狀元件70和第二柱狀元件72的剛度，但是阻尼性能(每個(gè)應(yīng)力循環(huán)所消耗的能量)大于第一柱狀元件70和第二柱狀元件72的阻尼性能。這種材料的實(shí)施例包括但不限于橡膠(包括泡沫橡膠和纖維增強(qiáng)橡膠)、環(huán)氧樹脂(包括與納米纖維或Kevlar 混合的環(huán)氧樹脂)以及各種熱塑塑料。接合材料66可以被簡單地施加至(例如涂覆于)第一柱狀元件70和/或第二柱狀元件72，或者可被形成為粘合或者以其他方式附接至第一柱狀元件70和/或第二柱狀元件72的單獨(dú)的柱狀構(gòu)件。阻尼元件60在外殼主體30內(nèi)的數(shù)量和位置可以改變。圖5示出了根據(jù)圖4的實(shí)施方式的、靠近葉片18的根部20定位的若干個(gè)阻尼元件60。阻尼元件60可以有策略地被定位在這樣的位置，在這些位置，阻尼元件不僅有效地抑制翼展振動(dòng)，而且在需要時(shí)為外殼主體30有效地提供附加支撐。阻尼元件60還可以被定位在它們較易于被構(gòu)造或安裝的位置。圖6示出了這樣的實(shí)施方式，其中，阻尼元件60的第一部分62 (圖幻是第一板 78，第二部分64是第二板80。第一板78和第二板80類似于第一柱狀元件70和第二柱狀元件72，因此可以利用類似的技術(shù)形成。然而，由于第一板78和第二板80基本上為平坦的，因此它們可沿葉片18的長度延伸。圖7A示出了一種變型，其中，這些阻尼元件60中的若干個(gè)是細(xì)長的并且沿從根部20朝向末梢22的方向延伸。圖7B示出了一種變型，其中， 這些阻尼元件60沿從根部20朝向末梢22的方向沿葉片18延伸較小長度。后一個(gè)變型可以有助于減小葉片18上在葉片沿拍打方向振動(dòng)時(shí)由第一板78和第二板80之間的剪切無意產(chǎn)生的負(fù)載。盡管未示出，但第一板78和第二板80可以另選地被取向成在內(nèi)梁40與后緣38之間沿翼展方向46 (圖2)延伸。接合材料66被定位在第一板78和第二板80之間，并且用于與上述實(shí)施方式相同的功能。因此，接合材料66可以被簡單地施加至(例如涂覆于)第一板78和/或第二板 80，或者被形成為被粘合或者以其他方式附接至第一板78和/或第二板80的單獨(dú)片材。參照圖8，示出了阻尼元件60的再一個(gè)實(shí)施例。阻尼元件60呈在內(nèi)梁40與后緣 38之間從第一外殼32向第二外殼34延伸的附加梁或支架84的形式。有利的是，阻尼元件60包括具有較高阻尼性能的材料86，諸如纖維增強(qiáng)橡膠。材料86可在一側(cè)或更多側(cè)被外殼88圍繞，外殼88由提供一些結(jié)構(gòu)支撐的玻璃纖維或另外的材料構(gòu)成。這類阻尼元件 60可以被設(shè)置為單獨(dú)構(gòu)件，該單獨(dú)構(gòu)件在葉片18的制造過程期間通過膠水等聯(lián)接到第一外殼32和第二外殼34。上述的實(shí)施方式包括將阻尼元件60聯(lián)接到外殼主體30。然而，還可以將阻尼元件 60聯(lián)接到內(nèi)梁40，并且仍舊實(shí)現(xiàn)在拍打方向48上(圖2)的自由度大于在翼展方向46上的自由度。例如，圖9示出了這樣的實(shí)施方式，其中，阻尼元件100包括第一表面102和第二表面104，第一表面和第二表面沿遠(yuǎn)離內(nèi)梁40并朝向后緣38的方向延伸。第一表面102和第二表面104在內(nèi)梁40處間隔開并且在遠(yuǎn)離該內(nèi)梁40的位置處接合。這樣的布置在外殼主體30內(nèi)限定了內(nèi)殼或盒。內(nèi)梁40自身，或者阻尼元件100的在第一表面102和第二表面104之間延伸的第三表面106與第一表面102和第二表面104—起形成盒的部分。如以下將更詳細(xì)地描述，在阻尼元件100為附接于內(nèi)梁40的獨(dú)立構(gòu)件時(shí)，可能期望具有第三表面106。通過限定盒或“殼中殼”，當(dāng)葉片18經(jīng)受翼展振動(dòng)時(shí)，第一表面102和第二表面104 能夠模擬第一外殼32和第二外殼34的一些運(yùn)動(dòng)。具體地，第一表面102和第二表面104 可以被設(shè)計(jì)成與第一外殼32和第二外殼34—樣(參見以上圖3的討論)朝向和遠(yuǎn)離彼此撓曲。這允許阻尼元件100的消除這些運(yùn)動(dòng)(并因此消除翼展振動(dòng))的構(gòu)件被聯(lián)接到第一表面102和第二表面104而不是聯(lián)接到第一外殼32和第二外殼34。這些構(gòu)件在圖9中利用與圖3所示的相同符號示意地示出。從而，在適當(dāng)時(shí)使用相同的附圖標(biāo)記。阻尼元件100仍被取向成使得其在拍打方向48上(圖幻比在翼展方向46上具有更大的自由度。再者，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，存在構(gòu)造具有這種取向的阻尼元件100的不同的方式。實(shí)際上，阻尼元件100可以被構(gòu)造成與上面討論的實(shí)施方式中的任何一個(gè)相似。圖9示出了這樣的實(shí)施方式，其中，阻尼元件100的第一部分62被聯(lián)接到第一表面102并且第二部分64被聯(lián)接到第二表面104。與圖3 —樣，第一部分62和第二部分64 仍被構(gòu)造成相對于彼此運(yùn)動(dòng)，但是這次是因?yàn)榈谝槐砻?02和第二表面104撓曲而不是因?yàn)橥鈿ぶ黧w30撓曲。然而，在圖3和9中，撓曲運(yùn)動(dòng)由與作用在葉片18上的相同力引起。 再一次地，抵消運(yùn)動(dòng)的力可通過第一部分62和第二部分64之間的摩擦接觸、聯(lián)接第一部分 62和第二部分64的接合材料或者其它技術(shù)產(chǎn)生。第一部分62和第二部分64可以是與圖 4的實(shí)施方式相同的柱狀元件、與圖6的實(shí)施方式相同的板狀元件或者具有一些其它形狀。 附加地，應(yīng)理解，阻尼元件100的數(shù)量、尺寸和布置仍可改變。將阻尼元件100的構(gòu)件放置在由第一表面102和第二表面104限定的盒內(nèi)提供若干個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，第一表面102和第二表面104可以被制造成凸起(如圖示)。該幾何形狀可造成第一表面102和第二表面104在翼展振動(dòng)期間比第一外殼32和第二外殼34更加撓曲，由此為阻尼元件100提供更大的機(jī)會來消除振動(dòng)。該撓曲還可以更加對稱，由此使得更容易設(shè)計(jì)和布置阻尼元件100的構(gòu)件(例如第一部分62和第二部分64)。此外，使阻尼元件100與內(nèi)梁40相關(guān)聯(lián)能夠使第一外殼32和第二外殼34的設(shè)計(jì)和制造最佳，而無須考慮阻尼元件100的附接。由阻尼元件100產(chǎn)生的負(fù)載被傳遞到內(nèi)梁 40而不是外殼主體30。沿內(nèi)梁40聯(lián)接阻尼元件100還可以幫助提高葉片18的整體剛度。 結(jié)果，可能設(shè)計(jì)更薄的葉片。如圖10所示，通過將阻尼元件100設(shè)置成獨(dú)立構(gòu)件可以實(shí)現(xiàn)另外的優(yōu)點(diǎn)。這樣的實(shí)施方式可包括第三表面106以便于將阻尼元件100聯(lián)接到內(nèi)梁40。例如，在葉片18的制造過程期間，阻尼元件100可以通過將第三表面106粘合到內(nèi)梁40而被聯(lián)接到內(nèi)梁。這可在相對于第一外殼32或第二外殼34定位內(nèi)梁40之前或者正好在關(guān)閉模具(未示出)之前完成，所述模具在內(nèi)梁40的相對兩側(cè)將第一外殼32和第二外殼34組裝在一起。阻尼元件100的長度可以改變，使得可以存在聯(lián)接到內(nèi)梁40的一個(gè)長阻尼元件100或者多個(gè)阻尼元件100。
圖11示出了這樣的實(shí)施方式，其中，阻尼元件120被聯(lián)接到內(nèi)梁40和外殼主體 30，然而在拍打方向48 (圖幻上仍比在翼展方向46上具有更大的自由度。阻尼元件120包括支架122，該支架122聯(lián)接到第二外殼34并且朝第一外殼32延伸，但是支架122可以另選地或者附加地被聯(lián)接到第一外殼32。盒IM在第一接點(diǎn)1 處被聯(lián)接到內(nèi)梁40，并且在第二接點(diǎn)1 處被聯(lián)接至支架122 (第一接點(diǎn)1 和第二接點(diǎn)1 被示意地示出)。盒124 具有在內(nèi)梁40與支架122之間的厚度，該厚度收斂于第一接點(diǎn)126、第二接點(diǎn)1 處。因此，盒124的最厚部分位于第一接點(diǎn)1 與第二接點(diǎn)1 之間(并且因此，位于內(nèi)梁40與支架122之間)。與前述實(shí)施方式類似，當(dāng)葉片18經(jīng)受翼展振動(dòng)時(shí)，這樣的布置能夠使盒124的表面模擬第一外殼32和第二外殼34的一些運(yùn)動(dòng)。更具體地，與第一外殼32和第二外殼34 一樣(參見以上圖3的討論)，盒124的面向第一外殼32的外表面132和面向第二外殼34 的外表面134可以朝向和遠(yuǎn)離彼此撓曲。而且因此，阻尼元件120的消除這些運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件不必直接聯(lián)接到第一外殼32和第二外殼34。圖11中利用與圖3所示的相同的符號示意地示出這些構(gòu)件，并且在適當(dāng)時(shí)，采用相同的附圖標(biāo)記。該布置有利地限制在周圍結(jié)構(gòu)(例如外殼主體30)上產(chǎn)生的負(fù)載。阻尼元件120可被構(gòu)造成與上述實(shí)施方式的任何一個(gè)相似。因此，阻尼元件120 可包括分別聯(lián)接到外表面132、134的第一部分62和第二部分64，其中第一部分62和第二部分64為柱狀元件、板狀元件或者具有一些其它形狀的元件。與其它實(shí)施方式一樣，使阻尼元件120具有上述取向的其它布置也是可行的。圖12示出了盒IM的實(shí)施方式，其中，第一部分62被聯(lián)接到第一接點(diǎn)1 和第二接點(diǎn)128(圖11)并且包括外表面132，第二部分64被聯(lián)接到第一接點(diǎn)1 和第二接點(diǎn)1 并且包括外表面134。為此，第一部分62和第二部分64表示盒124的蛘殼狀半部或者“半外殼”。它們可以由玻璃纖維或者另一種較剛硬的材料構(gòu)成。在該實(shí)施方式中阻尼元件120 還包括第三部分136，該第三部分在第一接點(diǎn)1 和第二接點(diǎn)1 之間將第一部分62聯(lián)接到第二部分64。第三部分136可以是由以上討論的接合材料形成的片材或板，接合材料的剛度小于第一部分62和第二部分64的剛度，但是阻尼性能大于第一部分62和第二部分64 的阻尼性能。另選地，第三部分136可以是一條或更多條線或線纜(未示出)，該一條或更多條線或線纜被張緊以維持盒124的蛘殼狀形狀。盒IM在圖12中被示出為具有一定長度。與圖10中的獨(dú)立的阻尼元件100相似， 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，該長度可改變。在葉片18中可以存在一個(gè)較長的盒124，或者可以存在多個(gè)阻尼元件120，該多個(gè)阻尼元件沿葉片18間隔開并且均包括具有較短長度的盒 124。另外，在第一接點(diǎn)1 和第二接點(diǎn)1 之間延伸的板狀第三部分136可以與第一部分 62和第二部分64 —起延伸，或者具有不同的長度。圖12示出了在盒124內(nèi)間隔開的多個(gè)第三部分136。第三部分之間的空間可以被填充有具有優(yōu)異阻尼性能(即，較高的阻尼性能)的材料。上述實(shí)施方式僅是由后附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員會清楚基于本說明的另外的實(shí)施例、修改和優(yōu)點(diǎn)。例如，其中阻尼元件60聯(lián)接到外殼主體 30的實(shí)施方式可以不包括內(nèi)梁40。葉片18可代之以設(shè)計(jì)成使外殼主體30提供足夠的承載支撐。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，各個(gè)實(shí)施方式的單獨(dú)特征可以以不同的方式結(jié)合。
9因此，在不脫離總體發(fā)明的理念的范圍或精神的情況下，可以脫離本公開內(nèi)容的細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)輪機(jī)的葉片，該葉片包括外殼主體，該外殼主體由在前緣和后緣之間延伸的第一外殼和第二外殼限定；內(nèi)梁，該內(nèi)梁支撐所述外殼主體的至少一部分；以及阻尼元件，該阻尼元件聯(lián)接到所述外殼主體或所述內(nèi)梁至少其中之一，所述阻尼元件被構(gòu)造成相對于所述外殼主體運(yùn)動(dòng)，以消除所述葉片的振動(dòng)，并且所述阻尼元件在所述第一外殼和所述第二外殼之間的拍打方向上比在所述前緣和所述后緣之間的翼展方向上具有更大的自由度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片，包括第一部分，該第一部分聯(lián)接到所述外殼主體或所述內(nèi)梁；第二部分，該第二部分聯(lián)接到所述外殼主體或所述內(nèi)梁；以及接合材料，所述接合材料將所述第一部分聯(lián)接到所述第二部分，所述接合材料的剛度小于所述第一部分和所述第二部分的剛度，但是阻尼性能大于所述第一部分和所述第二部分的阻尼性能。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片，其中，所述阻尼元件包括第一部分，該第一部分聯(lián)接到所述第一外殼；以及第二部分，該第二部分聯(lián)接到所述第二外殼，所述第一部分和所述第二部分被構(gòu)造成相對于彼此運(yùn)動(dòng)并且在所述運(yùn)動(dòng)期間彼此接觸。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片，其中，所述阻尼元件的所述第一部分包括第一柱狀元件，所述阻尼元件的所述第二部分包括第二柱狀元件；并且其中所述第一柱狀元件至少部分是中空的，并被構(gòu)造成至少部分地接納所述第二柱狀元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的葉片，其中，所述阻尼元件的所述第一部分包括第一板，所述阻尼元件的所述第二部分包括第二板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片，其中，所述阻尼元件被聯(lián)接到所述內(nèi)梁并且包括第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面沿遠(yuǎn)離所述內(nèi)梁并朝向所述后緣的方向延伸，所述第一表面和所述第二表面在所述內(nèi)梁處被間隔開，但是在遠(yuǎn)離所述內(nèi)梁的位置處被接合而限定一盒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的葉片，其中，所述阻尼元件還包括第三表面，該第三表面在所述第一表面和所述第二表面之間延伸，以限定所述盒的一側(cè)，所述第三表面被聯(lián)接至所述內(nèi)梁。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的葉片，其中，所述盒的所述第一表面和所述第二表面是凸起的。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的葉片，其中，所述盒的至少一些部分填充有接合材料，該接合材料聯(lián)接到所述第一表面和所述第二表面，所述接合材料的剛度小于所述第一表面和所述第二表面的剛度，但阻尼性能大于所述第一表面和所述第二表面的阻尼性能。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片，其中，所述阻尼元件包括支架，該支架聯(lián)接到所述第一外殼并且朝向所述第二外殼延伸；以及盒，該盒在第一接點(diǎn)處聯(lián)接到所述內(nèi)梁，并且在第二接點(diǎn)處聯(lián)接到所述支架，所述盒具有在所述內(nèi)梁和所述支架之間的厚度，并且所述厚度收斂于所述第一接點(diǎn)和所述第二接點(diǎn)處。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的葉片，其中，所述盒包括第一部分，該第一部分聯(lián)接至所述第一接點(diǎn)和所述第二接點(diǎn)，并且包括面向所述第一外殼的外表面；第二部分，該第二部分聯(lián)接至所述第一接點(diǎn)和所述第二接點(diǎn)，并且包括面向所述第二外殼的外表面；以及第三部分，該第三部分在所述第一接點(diǎn)和所述第二接點(diǎn)之間將所述第一部分聯(lián)接到所述第二部分，所述第三部分由這樣的材料形成，該材料的剛度小于所述第一部分和所述第二部分的剛度，但是阻尼性能大于所述第一部分和所述第二部分的阻尼性能。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片，該葉片還包括多個(gè)所述阻尼元件，該多個(gè)所述阻尼元件均聯(lián)接到所述外殼主體或所述內(nèi)梁至少其中之一。
13.一種風(fēng)輪機(jī)，該風(fēng)輪機(jī)包括塔架；機(jī)艙，該機(jī)艙由所述塔架支撐；以及轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述機(jī)艙的輪轂；以及根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的葉片，所述葉片聯(lián)接到所述輪轂。
14.一種消除權(quán)利要求13所述的風(fēng)輪機(jī)的葉片的翼展振動(dòng)的方法，該方法包括操作所述風(fēng)輪機(jī)，使得所述葉片經(jīng)受翼展振動(dòng)，其中所述阻尼元件在所述拍打方向上相對于所述外殼主體或者所述內(nèi)梁運(yùn)動(dòng)，以抑制所述翼展振動(dòng)。
15.一種用于風(fēng)輪機(jī)葉片的阻尼元件，所述葉片具有外殼主體，該外殼主體由在前緣和后緣之間延伸的第一外殼和第二外殼限定；以及內(nèi)梁，該內(nèi)梁支撐所述外殼主體的至少一部分，所述阻尼元件包括盒，該盒被構(gòu)造成聯(lián)接至所述內(nèi)梁并且相對于所述外殼運(yùn)動(dòng)，以消除所述葉片的振動(dòng)， 并且所述盒在所述第一外殼和所述第二外殼之間的拍打方向上比在所述前緣和所述后緣之間的翼展方向上具有更大的自由度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的阻尼元件，其中，所述盒由第一表面、第二表面和第三表面限定，所述第三表面被聯(lián)接到所述內(nèi)梁并且在所述第一表面和所述第二表面之間延伸，所述第一表面和所述第二表面沿朝向所述后緣的方向延伸，并且在遠(yuǎn)離所述第三表面的位置處接合。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的阻尼元件，其中，所述盒的所述第一表面和所述第二表面是凸起的。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的阻尼元件，其中，所述盒的至少一些部分填充有聯(lián)接到所述第一表面和所述第二表面二者的接合材料，所述接合材料的剛度小于所述第一表面和所述第二表面的剛度，并且阻尼性能大于所述第一表面和所述第二表面的阻尼性能。
全文摘要
一種用于風(fēng)輪機(jī)(10)的葉片(18)，該葉片大體上包括外殼主體(30)，該外殼主體由在前緣(36)和后緣(38)之間延伸的第一外殼(32)和第二外殼(34)限定；內(nèi)梁(40)，該內(nèi)梁支撐所述外殼主體(30)的至少一部分；以及阻尼元件(60；100；120)，該阻尼元件聯(lián)接到所述外殼主體(30)或所述內(nèi)梁(40)至少其中之一。所述阻尼元件(60；100；120)被構(gòu)造成相對于所述外殼主體(30)運(yùn)動(dòng)，以消除所述葉片(18)的振動(dòng)，并且所述阻尼元件在所述第一外殼(32)和所述第二外殼(34)之間的拍打方向(48)上比在所述前緣(36)和所述后緣(38)之間的翼展方向(46)上具有更大的自由度。
文檔編號F03D11/00GK102348892SQ201080011658
公開日2012年2月8日 申請日期2010年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者卡斯藤·海因·韋斯特加德 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)有限公司