用于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，特別是用于附接到風(fēng)力渦輪機(jī)葉片（20）的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)（40）。該系統(tǒng)（40）包括相鄰地附接葉片（20）的后緣（28）的撓曲構(gòu)件（42）以及與該撓曲構(gòu)件（42）相關(guān)聯(lián)的降噪構(gòu)件（44）。所述撓曲構(gòu)件（42）的至少一部分被構(gòu)造成在所述撓曲構(gòu)件（42）的至少一部分上存在空氣壓力的情況下從第一位置（58）變形和取向改變到第二激活位置（60）。
【專利說(shuō)明】用于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)，并且更具體地涉及用于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]本領(lǐng)域已知風(fēng)力渦輪機(jī)用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能。與風(fēng)力渦輪機(jī)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)重要問(wèn)題是在運(yùn)轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的噪聲的量。當(dāng)風(fēng)中的紊流結(jié)構(gòu)(例如隨機(jī)擾動(dòng))行進(jìn)經(jīng)過(guò)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片翼型并且與其后緣相互作用時(shí)產(chǎn)生噪聲。這種現(xiàn)象通常被看作是風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)出的主要噪聲源之一。進(jìn)一步，在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的壓力側(cè)和吸力側(cè)之間的壓力差增加會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生低頻流動(dòng)結(jié)構(gòu)，這也能夠?qū)е螺^高的噪聲水平。
[0003]已經(jīng)研發(fā)出附接包括多根刷毛的后緣刷子作為風(fēng)力渦輪機(jī)噪聲的解決方案。例如，美國(guó)的已公開(kāi)專利申請(qǐng)?zhí)?0080166241和20070077150公開(kāi)了包括多根刷毛的后緣刷子，所述刷毛在后緣附近被附接到對(duì)應(yīng)的葉片主體。通常，刷毛的一端被附接到后緣，背離葉片主體突出。類(lèi)似地，可附接到葉片后緣的鋸齒狀面板也已經(jīng)被用作風(fēng)力渦輪機(jī)噪聲的解決方案。面板各自包括多個(gè)間隔開(kāi)的鋸齒狀齒，所述齒具有預(yù)定大小和形狀。例如，Barone 的名稱為 “Survey of Techniques for Reduction of Wind Turbine BladeTrailing Edge Noise” 的桑迪亞報(bào)告(Sandia Report) SAND2011-5252 (2011 年八月)描述了利用上述后緣刷子的降噪機(jī)構(gòu)將在刷子延伸部上產(chǎn)生更平緩的阻抗變化從而避免后緣處的突然的阻抗失配。替代性解釋是刷子的多孔特性抑制了導(dǎo)致后緣噪聲的邊界層內(nèi)的紊流波動(dòng)。另外，刷子也將筆直后緣(這對(duì)于噪聲生成是非常有效的)斷開(kāi)成多個(gè)較小部位，在此產(chǎn)生大部分噪聲。筆直后緣的這種斷開(kāi)減少了由紊流結(jié)構(gòu)與后緣的相互作用而產(chǎn)生的噪聲。
[0004]不過(guò)，如桑迪亞報(bào)告結(jié)尾處所述，后緣刷子對(duì)于大型風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的降噪效率仍是個(gè)未決問(wèn)題。一個(gè)原因可能是在大持續(xù)風(fēng)或大陣風(fēng)期間，翼型的后緣上的壓力梯度將導(dǎo)致從翼型的高壓力側(cè)到吸力側(cè)的強(qiáng)烈流動(dòng)。這種流動(dòng)將導(dǎo)致圍繞后緣的局部流動(dòng)的流線的方向變化。如果在翼型的后緣處包括刷子或甚至是鋸齒狀面板，則希望圍繞后緣的流動(dòng)符合纖維或鋸齒部，并且希望纖維或鋸齒部被空氣動(dòng)力學(xué)加載，特別是在翼型的硬表面和刷子或鋸齒部之間的接合處。以此方式，當(dāng)后緣處發(fā)生分離時(shí)，不同的噪聲機(jī)制會(huì)支配后緣噪聲，對(duì)此刷子和鋸齒部不會(huì)有很大影響。這些現(xiàn)象使得刷子和鋸齒部的降噪不太有效。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]參考附圖在下文說(shuō)明中解釋了本發(fā)明，附圖示出了:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的具有三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)，每個(gè)葉片具有包括安裝在其上的刷子的噪聲和負(fù)荷降低系統(tǒng)。
[0006]圖2是在線2-2處截取的圖1的轉(zhuǎn)子葉片的橫截面圖。
[0007]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一方面的具有帶鉸鏈的噪聲和負(fù)荷降低系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子葉片的橫截面圖。
[0008]圖4示出了典型的現(xiàn)有技術(shù)葉片上的空氣流動(dòng)。
[0009]圖5A-5B顯示了具有刷子的現(xiàn)有技術(shù)葉片上的空氣流動(dòng)以及刷子的取向改變。
[0010]圖6A-6B顯示了根據(jù)本發(fā)明一方面的完全柔性撓曲構(gòu)件的變形以及相關(guān)聯(lián)的刷子的最終取向。
[0011]圖7A-7B顯示了根據(jù)本發(fā)明一方面的部分柔性撓曲構(gòu)件的變形以及相關(guān)聯(lián)的刷子的最終取向。
[0012]圖8是根據(jù)本發(fā)明另一方面的具有包括安裝在其上的鋸齒部的噪聲和負(fù)荷降低系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子葉片的橫截面圖。
[0013]圖9是具有安裝在其上的圖8的噪聲和負(fù)荷降低系統(tǒng)的葉片的一段的俯視圖。
[0014]圖10A-10B顯示了根據(jù)本發(fā)明一方面的具有包括鋸齒部的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)的葉片上的空氣流動(dòng)以及撓曲構(gòu)件的變形。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明已經(jīng)創(chuàng)新地研發(fā)了噪聲和負(fù)荷緩解系統(tǒng)，其被動(dòng)地緩解在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的負(fù)荷且同時(shí)優(yōu)化降噪。噪聲和負(fù)荷緩解系統(tǒng)包括與風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的邊緣相關(guān)聯(lián)的撓曲構(gòu)件和與該撓曲構(gòu)件相關(guān)聯(lián)的降噪結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件有利地包括在邊緣和降噪結(jié)構(gòu)之間的可變形連接。有利地，在葉片的吸力側(cè)和壓力側(cè)之間的增加的壓力梯度會(huì)導(dǎo)致?lián)锨鷺?gòu)件在空氣流動(dòng)到達(dá)降噪結(jié)構(gòu)之前變形并減少負(fù)載。此外，撓曲構(gòu)件的變形不僅降低在葉片和噪聲緩解結(jié)構(gòu)上的負(fù)荷，而且更好地將降噪結(jié)構(gòu)對(duì)齊于自然無(wú)擾空氣流動(dòng)流向，這提高了降噪結(jié)構(gòu)在降低后緣噪聲方面的效率。
[0016]現(xiàn)在參考附圖，圖1示出了風(fēng)力渦輪機(jī)10，其具有塔12、安裝在塔12上的機(jī)艙14和具有轂18和其上的多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片20的轉(zhuǎn)子16。轉(zhuǎn)子葉片20包括根部區(qū)域22和限定葉片20的最外側(cè)部分的尖端區(qū)域24。轉(zhuǎn)子葉片20還包括前緣26和后緣28。轉(zhuǎn)子葉片20各自在其上包括負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)40，該系統(tǒng)40具有撓曲構(gòu)件42和負(fù)荷緩解裝置44，如下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的。殼體30在前緣26和后緣28之間延伸并且在其間形成橫截面上的翼型形狀(翼型)32，如圖2所示。翼型32包括第一表面34和第二表面36。第一表面34和第二表面36被置于前緣26和后緣28之間并且限定翼型32。通常，第一表面34指的是葉片20的吸力表面，并且第二表面36指的是葉片20的壓力表面。從轉(zhuǎn)子葉片20的前緣26延伸到其后緣28的點(diǎn)劃線代表轉(zhuǎn)子葉片20的翼弦線38，其沿翼弦方向延伸。葉片20的翼展長(zhǎng)度垂直于翼弦方向延伸。
[0017]再次參考圖2，示出了與葉片20相關(guān)聯(lián)的負(fù)荷和噪聲降低系統(tǒng)40，其包括撓曲構(gòu)件42以及噪聲緩解結(jié)構(gòu)44。撓曲構(gòu)件42在被固定到葉片20時(shí)有效地增長(zhǎng)了葉片20的翼弦。以此方式，撓曲構(gòu)件42將至少增加相關(guān)葉片的升力量，這會(huì)增加施加到轉(zhuǎn)子16的扭矩以及風(fēng)力渦輪機(jī)10的輸出。在某些實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42被構(gòu)造成在負(fù)載條件下彎曲，例如在大持續(xù)風(fēng)和/或大陣風(fēng)期間彎曲，并且在正常負(fù)荷條件下將維持其構(gòu)造。有利地，撓曲構(gòu)件42的變形通常被被動(dòng)地實(shí)現(xiàn)，不過(guò)本發(fā)明不限制于此。替代性地，撓曲構(gòu)件的變形可以被主動(dòng)地實(shí)現(xiàn)，例如由本領(lǐng)域已知的氣動(dòng)或機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。通常，由于第一表面34和第二表面36之間的壓力差足以導(dǎo)致?lián)锨鷺?gòu)件42的至少一部分的變形(或彎曲)，因此發(fā)生被動(dòng)變形。有利地，變形減小了第一表面34和第二表面36之間的壓力差，并且因此減小了用于扭曲和彎曲葉片20的力。此外，撓曲構(gòu)件42的變形將通過(guò)使得降噪結(jié)構(gòu)朝自然無(wú)擾空氣流動(dòng)流向?qū)R且在一些實(shí)施例中沿該自然無(wú)擾空氣流動(dòng)流向?qū)R從而改善降噪結(jié)構(gòu)44的效率。
[0018]可以通過(guò)具體風(fēng)力渦輪機(jī)10所需的變形程度來(lái)確定撓曲構(gòu)件42的組成。撓曲構(gòu)件42可以是例如從部分可變形(至少一個(gè)剛性部分)到完全可變形的范圍。撓曲構(gòu)件42越柔性或可變形，則預(yù)期的負(fù)載降低和降噪特性就越大；不過(guò)升力貢獻(xiàn)將預(yù)期減小。用于撓曲構(gòu)件42的示例性柔性且可變形材料包括但不限于，天然橡膠和合成橡膠，例如異戊二烯橡膠、表氯醇橡膠、尿烷橡膠、硅樹(shù)脂橡膠、丙烯酸類(lèi)橡膠、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡膠等等，及其混合物。在一些實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42可以是部分剛性的且部分可變形的，例如沿翼展或翼弦方向在撓曲構(gòu)件42的外部和/或外側(cè)部分處部分可變形。在另外的實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42可以是完全可變形的。撓曲構(gòu)件42可以具有任何合適的厚度以有助于為撓曲構(gòu)件42提供所需程度的硬度或變形性。應(yīng)意識(shí)到，因此，撓曲構(gòu)件的結(jié)構(gòu)(例如，材料、厚度、長(zhǎng)度等等)可以被修改成改變撓曲構(gòu)件42的剛度以便在撓曲構(gòu)件42上呈現(xiàn)所需空氣動(dòng)力學(xué)效果。
[0019]在圖2的實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42被顯示成具有明顯的長(zhǎng)度和寬度。應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于此。如圖3所示，在另一些實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42可以包括鉸鏈43，該鉸鏈43具有被固定于其上的降噪結(jié)構(gòu)44，例如刷子46。在某些實(shí)施例中，鉸鏈43可以進(jìn)一步包括與其相關(guān)聯(lián)的本領(lǐng)域已知的振動(dòng)和/或噪聲阻尼結(jié)構(gòu)以用于減少與鉸鏈43的操作相關(guān)聯(lián)的任意振動(dòng)和/或噪聲。
[0020]撓曲構(gòu)件42可以由本領(lǐng)域已知的任意合適的結(jié)構(gòu)或者方法固定到葉片20。例如，可以通過(guò)粘結(jié)劑、熔融、熱封或者通過(guò)諸如螺母和螺栓等的機(jī)械結(jié)構(gòu)，將撓曲構(gòu)件42固定到葉片20。通常，撓曲構(gòu)件42被固定在葉片的后緣28處或附近。撓曲構(gòu)件42也可以在開(kāi)始于距葉片20的后緣28預(yù)定翼弦長(zhǎng)度的位置處被固定到葉片的表面34或表面36。在一種實(shí)施例中，該預(yù)定長(zhǎng)度是葉片20的總翼弦長(zhǎng)度的5-30%。通常，撓曲構(gòu)件42被固定到葉片20的第二(壓力)表面36的一部分，如圖2所示。2.在替代性實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42的至少一部分可以被固定到葉片20的第一(吸力)表面34。撓曲構(gòu)件42和降噪結(jié)構(gòu)可以沿后緣沿葉片20的所需翼展長(zhǎng)度延伸。在一種實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42和降噪結(jié)構(gòu)44被置于葉片的外側(cè)區(qū)域內(nèi)從葉片20的尖端45 (如圖1所示)或相鄰于該尖端45朝向葉片20的內(nèi)側(cè)區(qū)域。在一種具體實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42和降噪結(jié)構(gòu)44在葉片20的外側(cè)區(qū)域內(nèi)沿翼展的5%到30%設(shè)置。
[0021]降噪結(jié)構(gòu)44可以是本領(lǐng)域已知的降低與風(fēng)力渦輪機(jī)的操作相關(guān)聯(lián)的噪聲的任何合適的結(jié)構(gòu)。根據(jù)一方面，如圖2-3所示，降噪結(jié)構(gòu)44可以包含用于降低與風(fēng)力渦輪機(jī)10相關(guān)的噪聲的后緣刷子46。通常，后緣刷子46包括多根刷毛48。刷毛48可以具有任意適當(dāng)長(zhǎng)度、直徑和柔性。此外，刷毛48可以相對(duì)于葉片20的后緣28具有任何合適的取向。刷毛48可以由本領(lǐng)域已知的任意合適的結(jié)構(gòu)或方法固定到撓曲構(gòu)件42。在一種實(shí)施例中，可以例如通過(guò)使用粘結(jié)劑、熔融、熱封或通過(guò)機(jī)械插入將刷毛48固定到撓曲構(gòu)件42。例如，在一種實(shí)施例中，刷毛48可以被插入到撓曲構(gòu)件42中的對(duì)應(yīng)小孔隙內(nèi)。
[0022]在操作中，如圖4、5A-5B、6A-6B、7A_7B所示，示出了在不同葉片20的主體上的空氣流動(dòng)的流線52。在圖4中，示出了流過(guò)典型風(fēng)力渦輪機(jī)葉片20的主體的空氣流動(dòng)(呈流線52的形式)。在圖5A-5B中，示出了葉片20的現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)造，其具有安裝在其上的刷子46但沒(méi)有撓曲構(gòu)件42。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，流線52將在葉片表面34、36的外側(cè)沿自然無(wú)擾流動(dòng)流向55重新取向。不過(guò)將意識(shí)到，在葉片20的第一表面34和第二表面36之間產(chǎn)生不利壓力梯度的情況下，刷子46可以從圖5A所示的第一位置54彎曲到圖5B所示的第二位置56。以此方式，在存在增大的壓力梯度的情況下，刷子46不處于用于降噪的最佳位置并且經(jīng)歷不良的負(fù)載力。
[0023]然而，有利地，如圖6A-6B的構(gòu)造所示包括撓曲構(gòu)件42提供了用于緩解葉片20的后緣28上的負(fù)載的結(jié)構(gòu)。而且重要的是，撓曲構(gòu)件42不允許表面34、36之間的壓力差或壓力梯度產(chǎn)生的空氣壓力如圖5A-5B所示那樣當(dāng)不存在撓曲構(gòu)件42的情況下傳遞通過(guò)刷子46。實(shí)際上,撓曲構(gòu)件42在刷子46之前將減少第一表面34和第二表面36之間產(chǎn)生的壓力梯度。在一種實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42有效地將壓力梯度減少至少25%。在另一種實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42有效地將壓力梯度減少至少50%。在又一種實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42有效地將壓力梯度減少至少75%。
[0024]如圖6A-6B所示，撓曲構(gòu)件42被構(gòu)造成在撓曲構(gòu)件42的至少一部分上存在空氣壓力的情況下從圖6A所示的第一(停用)位置58彎曲和變形到圖6B所示的第二 (激活)位置60。通常，由大持續(xù)風(fēng)或陣風(fēng)導(dǎo)致這種增加的空氣壓力。當(dāng)撓曲構(gòu)件42變形時(shí)，刷子46不會(huì)顯著地經(jīng)歷該空氣壓力，并且因此將在降噪時(shí)更有效。而且，刷子46將更好地對(duì)齊于自然無(wú)擾流動(dòng)方向55，這將改善降噪結(jié)構(gòu)44在降低后緣噪聲方面的效率。葉片20的外側(cè)部分上的空氣動(dòng)力學(xué)負(fù)載的這種減少也可以有益于降低在渦輪機(jī)10上呈現(xiàn)的附加負(fù)荷。
[0025]在圖6A-6B的實(shí)施例中，負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)40的撓曲構(gòu)件42被示為完全柔性的。應(yīng)意識(shí)到，在另一些實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42a可以僅沿翼展方向或翼弦方向中的任一者或二者是部分柔性的。如圖7A-7B所示，撓曲構(gòu)件42a被示為具有外側(cè)區(qū)域62，其可以響應(yīng)例如大持續(xù)風(fēng)或大陣風(fēng)從圖7A所示的第一位置66彎曲到圖7B所示的第二位置68。同時(shí)，撓曲構(gòu)件42a的內(nèi)側(cè)區(qū)域64在第二位置68保持相對(duì)剛性。還應(yīng)意識(shí)到，在這種實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42a可以包含至少兩種不同材料:一種比另一種具有更大柔性。進(jìn)一步，在這種實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42a可以通過(guò)具有較小柔性程度從而為相關(guān)葉片20提供更大的升力量，不過(guò)可能會(huì)損失一些降噪特性，但是在一些構(gòu)造中這是輕微的。
[0026]根據(jù)另一方面，如圖8-9所示，示出了與葉片20相關(guān)聯(lián)的負(fù)荷和噪聲降低系統(tǒng)40b，其包括撓曲構(gòu)件42以及噪聲緩解結(jié)構(gòu)44。在該實(shí)例中，噪聲緩解結(jié)構(gòu)44包括本領(lǐng)域已知的多個(gè)鋸齒部70以用于降低與風(fēng)力渦輪機(jī)10的操作相關(guān)聯(lián)的噪聲量。鋸齒部70可以如這里所述被固定到柔性構(gòu)件42或者與其一體成形。例如，可以通過(guò)本領(lǐng)域已知的任意合適的結(jié)構(gòu)方法，例如通過(guò)雙側(cè)粘結(jié)帶、其他粘結(jié)結(jié)構(gòu)、熔融、熱封或者通過(guò)諸如螺母和螺栓的機(jī)械結(jié)構(gòu)，將鋸齒部70固定到撓曲構(gòu)件42。在一種實(shí)施例中，如本領(lǐng)域已知的，將鋸齒部70設(shè)置在鋸齒狀面板上。示例性鋸齒狀面板包括那些由相對(duì)柔性的聚合材料(例如2_聚碳酸脂材料)制成的面板。以此方式，負(fù)荷和噪聲降低系統(tǒng)能夠被設(shè)置成具有與商售鋸齒狀面板相關(guān)聯(lián)的撓曲構(gòu)件。
[0027]在一種實(shí)施例中，鋸齒部70是具有預(yù)定高度、長(zhǎng)度和寬度以及具有在相鄰頂點(diǎn)間的預(yù)定角度的鋸齒的形式，例如具有100-1000 mm的長(zhǎng)度、50-150 mm的寬度、50-150 mm的高度。而且，鋸齒部70可以具有諸如V形或U形的任意所需形狀。進(jìn)一步地，鋸齒部70可以具有預(yù)定橫截面形狀，例如平坦、矩形、多邊形或圓形橫截面。甚至進(jìn)一步，鋸齒部70可以具有任何合適的頂角，例如30-60度。
[0028]在一種實(shí)施例中，鋸齒部70可以是相對(duì)剛性的。在另一實(shí)施例中，鋸齒部70可以具有足以確保鋸齒部70響應(yīng)葉片20的后緣28處的空氣流動(dòng)的速度和角度而彎曲的材料和厚度。以此方式，鋸齒部70也可以彎曲到一定范圍內(nèi)的任何其他位置，該范圍由鋸齒部70的剛性特征和風(fēng)力渦輪機(jī)10的工作風(fēng)速范圍中的空氣動(dòng)力學(xué)力的范圍的組合來(lái)限定。這意味著通過(guò)適當(dāng)調(diào)試鋸齒部70以及撓曲構(gòu)件42的硬度特征，負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)40的空氣動(dòng)力學(xué)特性可以適合于實(shí)際風(fēng)力條件，從而改善風(fēng)力渦輪機(jī)10的效率并且降低噪聲。用于這里描述的系統(tǒng)40的具有鋸齒部70的示例性結(jié)構(gòu)被公開(kāi)于美國(guó)專利號(hào)7，059，833中,其全部?jī)?nèi)容以參考形式被并入本文。
[0029]在某些實(shí)施例中，撓曲構(gòu)件42將具有比鋸齒部70更大的柔性程度(較小彈簧常數(shù)k)從而允許撓曲構(gòu)件變形到足以將鋸齒部70放置成更好地對(duì)齊于離開(kāi)葉片的空氣流的程度且同時(shí)鋸齒部70具有足以最佳地降低噪聲的剛性?？梢酝ㄟ^(guò)任意合適的方法，例如通過(guò)利用不同材料、不同厚度、不同長(zhǎng)度等等來(lái)實(shí)現(xiàn)這種柔性的差異。
[0030]圖10A-10B顯示出負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)40b的操作，該系統(tǒng)包括撓曲構(gòu)件42和降噪結(jié)構(gòu)44，其中該降噪結(jié)構(gòu)44包括鋸齒部70。該操作類(lèi)似于在上文針對(duì)包括后緣刷子46作為降噪結(jié)構(gòu)44的實(shí)施例所描述的操作。在低風(fēng)力期間，撓曲構(gòu)件不會(huì)經(jīng)歷在第一表面34和第二表面36之間的強(qiáng)壓差。因此，支架構(gòu)件42在如圖1OA所示的第一(停用)位置74保持基本不變形或筆直。
[0031]如圖1OB所示，撓曲構(gòu)件42被構(gòu)造成在撓曲構(gòu)件42的至少一部分上存在空氣壓力的情況下從圖1OA所示的第一(停用)位置74彎曲和變形到圖1OB所示的第二 (激活)位置76。通常，由大的持續(xù)風(fēng)或陣風(fēng)導(dǎo)致這種增加的空氣壓力。當(dāng)撓曲構(gòu)件42變形時(shí)，鋸齒部70不顯著地經(jīng)歷該空氣壓力，并且因此將在降低噪聲時(shí)更有效。而且，鋸齒部70將更好地對(duì)齊于自然無(wú)擾流動(dòng)方向55，這將改善降噪結(jié)構(gòu)44在降低后緣噪聲方面的效率。葉片20的后側(cè)部分上的空氣動(dòng)力學(xué)負(fù)載的這種減少也可有益于降低在渦輪機(jī)10上呈現(xiàn)的附加負(fù)荷。
[0032]雖然這里已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，不過(guò)顯而易見(jiàn)的是這樣的實(shí)施例僅通過(guò)示例方式被提供。在不背離這里本發(fā)明的情況下可以做出大量修改、改變和替代。因此，旨在僅由所附權(quán)利要求的精神和范圍來(lái)限制本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于附接到具有葉片主體的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，所述負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)包括: 用于相鄰地附接所述葉片主體的后緣的撓曲構(gòu)件；以及 與所述撓曲構(gòu)件相關(guān)聯(lián)的降噪構(gòu)件； 其中所述撓曲構(gòu)件的至少一部分被構(gòu)造成在所述撓曲構(gòu)件的至少一部分上存在空氣壓力的情況下從第一停用位置變形和取向改變到第二激活位置；以及 其中所述撓曲構(gòu)件的取向改變有效地減少所述葉片的相對(duì)側(cè)之間的壓力梯度并且同時(shí)使得所述降噪構(gòu)件朝向自然無(wú)擾流動(dòng)流向取向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述降噪構(gòu)件包括來(lái)自由后緣刷子和鋸齒部構(gòu)成的組的構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)荷緩解系統(tǒng)，其中所述降噪構(gòu)件是后緣刷子，并且其中所述取向改變被設(shè)置成使得所述后緣刷子的大部分刷毛對(duì)齊于所述自然無(wú)擾流動(dòng)流向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述降噪構(gòu)件包括鋸齒狀面板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述撓曲構(gòu)件被構(gòu)造成在取向改變時(shí)將壓力梯度減少至少25%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述撓曲構(gòu)件被構(gòu)造成在取向改變時(shí)將壓力梯度減少至少 50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述撓曲構(gòu)件被構(gòu)造成在取向改變時(shí)將壓力梯度減少至少75%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述撓曲構(gòu)件包括不構(gòu)造成響應(yīng)所述壓力梯度而彎曲的沿翼展方向的剛性內(nèi)側(cè)部分以及被構(gòu)造成響應(yīng)所述壓力梯度而彎曲的沿所述翼展方向的外側(cè)柔性部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述撓曲構(gòu)件包括不構(gòu)造成響應(yīng)所述壓力梯度而彎曲的沿翼弦方向的剛性內(nèi)部部分以及被構(gòu)造成響應(yīng)所述壓力梯度而彎曲的沿所述翼弦方向的外部柔性部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述撓曲構(gòu)件包括鉸鏈。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述撓曲構(gòu)件被構(gòu)造成響應(yīng)所述壓力梯度而完全彎曲。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述撓曲構(gòu)件包括橡膠材料。
13.—種包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。
14.一種用于附接到具有葉片主體的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，所述負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)包括: 用于相鄰地附接所述葉片主體的后緣的撓曲構(gòu)件；以及 附接到所述撓曲構(gòu)件并且包括多根刷毛的后緣刷子； 其中所述撓曲構(gòu)件的至少一部分被構(gòu)造成在所述撓曲構(gòu)件的至少一部分上存在空氣壓力的情況下從第一停用位置變形和取向改變到第二激活位置；以及 其中所述撓曲構(gòu)件的取向改變有效地減少所述葉片的相對(duì)側(cè)之間的壓力梯度并且同時(shí)使得所述刷子的多根刷毛朝向自然無(wú)擾流動(dòng)流向取向。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述撓曲構(gòu)件被構(gòu)造成在取向改變時(shí)將壓力梯度減少至少25%。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述撓曲構(gòu)件被構(gòu)造成在取向改變時(shí)將壓力梯度減少至少50%。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述撓曲構(gòu)件被構(gòu)造成在取向改變時(shí)將壓力梯度減少至少75%。
18.—種包括根據(jù)權(quán)利要求14所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。
19.一種用于附接到具有葉片主體的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，所述負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)包括: 用于相鄰地附接所述葉片主體的后緣的撓曲構(gòu)件；以及 與所述撓曲構(gòu)件相關(guān)聯(lián)的多個(gè)鋸齒部； 其中所述撓曲構(gòu)件的至少一部分被構(gòu)造成在所述撓曲構(gòu)件的至少一部分上存在空氣壓力的情況下從第一停用位置變形和取向改變到第二激活位置；以及 其中所述撓曲構(gòu)件的取向改變有效地減少所述葉片的相對(duì)側(cè)之間的壓力梯度并且同時(shí)使得所述刷子的多個(gè)鋸齒部朝向自然無(wú)擾流動(dòng)流向取向。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的負(fù)荷和噪聲緩解系統(tǒng)，其中所述撓曲構(gòu)件呈現(xiàn)比所述多個(gè)鋸齒部所呈現(xiàn)的柔性程度 更大的柔性程度。
【文檔編號(hào)】F03D1/06GK103670909SQ201310413910
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月12日
【發(fā)明者】M.阿什海姆, M.J.辛格, E.A.梅達(dá) 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司