具有漏風(fēng)保護(hù)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括:
[0002]-風(fēng)力渦輪機(jī)塔架，其具有頂端；
[0003]-機(jī)艙，設(shè)置于風(fēng)力渦輪機(jī)塔架頂端；
[0004]-轉(zhuǎn)子輪轂，可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接至機(jī)艙；
[0005]-至少一片風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其連接至轉(zhuǎn)子輪轂，該至少一片風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有確定壓力側(cè)的第一側(cè)表面以及確定吸力側(cè)的第二側(cè)表面，其中該至少一片風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包括內(nèi)葉片部分，其通過變槳距連接裝置連接至外葉片部分，外葉片部分設(shè)置為利用變槳距軸承系統(tǒng)，相對于內(nèi)葉片部分變槳距，并且其中變槳距連接裝置包括位于內(nèi)葉片部分上的第一端，該第一端朝向位于外葉片部分上的第二端。
[0006]本發(fā)明還涉及一種用于操作上述風(fēng)力渦輪機(jī)的方法，其包括以下步驟:當(dāng)風(fēng)速超過正常運(yùn)行時(shí)的第一標(biāo)稱風(fēng)速時(shí)，外葉片部分相對于內(nèi)葉片部分變槳距。
【背景技術(shù)】
[0007]已知部分變槳距風(fēng)力渦輪機(jī)的變槳距連接裝置包括氣隙，該氣隙位于葉片延展部/內(nèi)葉片部分與外葉片部分之間。氣隙由變槳距軸承系統(tǒng)形成，該變槳距軸承系統(tǒng)具有安裝至各個(gè)葉片部分的第一軸承件/環(huán)和第二軸承件/環(huán)，使得外葉片部分能夠相對于內(nèi)葉片部分變槳距。氣隙引起從壓力側(cè)向吸力側(cè)的漏風(fēng)，尤其是在運(yùn)行期間，因此將變槳距連接裝置附近的空氣吸離壓力側(cè)的型面，并吹送至吸力側(cè)上。這隨即降低了風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的效率，并因此降低風(fēng)力渦輪機(jī)的電力生產(chǎn)。
[0008]美國專利US 8403642 BI公開了一種傳統(tǒng)的全跨度風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其中一個(gè)或兩個(gè)附加的空氣動(dòng)力學(xué)邊緣延展部安裝至該葉片的葉根。連續(xù)成一行的刷子沿葉根和邊緣延展部的結(jié)合型面外邊緣設(shè)置。刷子的鬃毛使得空氣通過風(fēng)力渦輪機(jī)葉片與轉(zhuǎn)子輪轂之間的氣隙，從壓力側(cè)流到吸力側(cè)。此外，如果使用等長度的鬃毛，由于轉(zhuǎn)子輪轂的外部輪廓，刷子不能沿風(fēng)力渦輪機(jī)葉片翼弦充分地封閉氣隙。在運(yùn)行期間，由于壓力側(cè)的氣壓以及氣流從葉根向尖端漸增，這意味著鬃毛會(huì)更大程度地彎曲，由此使得更多空氣穿過氣隙，因此鬃毛沒有提供有效的方案，以降低兩個(gè)葉片部分之間進(jìn)一步向風(fēng)力渦輪機(jī)葉片漏風(fēng)。
[0009]丹麥專利DK 177305 BI公開了另一種方案，其中一個(gè)或兩個(gè)橋接元件設(shè)置在氣隙內(nèi)，用于封閉內(nèi)葉片部分與外葉片部分之間的氣隙。橋接元件構(gòu)成同時(shí)沿壓力側(cè)和吸力側(cè)延伸的固體元件或外殼元件。如果單個(gè)橋接元件同時(shí)連接至兩個(gè)葉片部分，那么橋接元件在變槳距時(shí)其后緣必須顯著地伸展/變形，或者包括足夠的額外材料以適應(yīng)變槳距。當(dāng)受到來風(fēng)的影響時(shí)，這種額外材料或高彈性材料將會(huì)傾向于不可控地彎曲。兩個(gè)橋接元件的使用增加了兩個(gè)橋接元件之間的潛在接觸面積，這由此增加了橋接元件上的潛在磨耗，以及其中一個(gè)元件被迫脫離與各自葉片部分的接合的風(fēng)險(xiǎn)。
[0010]國際公告專利WO 2010/046760 A2也公開了另一種方案，其中在內(nèi)葉片部分和外葉片部分之間的變槳距連接裝置處設(shè)置有凸起的領(lǐng)圈。領(lǐng)圈包括空氣動(dòng)力學(xué)整流罩，該整流罩延伸覆蓋大部分的氣隙以及錨定板，位于各個(gè)領(lǐng)圈之間并相互連接的導(dǎo)線連接在該錨板上。然而，由于這種錨定，這種領(lǐng)圈無法與葉片部分一起變槳距，由此在領(lǐng)圈與任意一個(gè)葉片部分之間需要有氣隙，以允許葉片部分相對于整流罩變槳距。
[0011]還已知在變槳距連接裝置上或附近設(shè)置一個(gè)或多個(gè)失速柵欄。然而，這種失速柵欄特別設(shè)計(jì)為在標(biāo)準(zhǔn)變槳距范圍之外，并且在很高的風(fēng)速下起作用。
[0012]丹麥專利申請DK 201370434 Al公開了一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其具有主葉片元件和多個(gè)安裝至主葉片元件后緣區(qū)域的翼型元件。所述翼型元件相互間隔開以形成間隙，其中沿壓力側(cè)和吸力側(cè)設(shè)置橡膠邊緣，以封閉間隙從而防止灰塵和水分進(jìn)入該間隙。
[0013]發(fā)明目的
[0014]本發(fā)明目的在于，提供一種具有可選方案的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其能夠減少內(nèi)葉片部分與外葉片部分之間的漏風(fēng)。
[0015]本發(fā)明的目的在于，提供一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其能夠在標(biāo)準(zhǔn)槳距范圍內(nèi)減少漏風(fēng)。
[0016]本發(fā)明的目的在于，提供一種簡單快捷的方法，用于在標(biāo)準(zhǔn)槳距范圍內(nèi)保持風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的氣動(dòng)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的目的通過這樣一種風(fēng)力渦輪機(jī)來實(shí)現(xiàn)，該風(fēng)力渦輪機(jī)其特別之處在于，僅在內(nèi)葉片部分和外葉片部分至少其中之一的其中一個(gè)側(cè)表面上，例如壓力側(cè)上，設(shè)置至少一個(gè)第一密封元件，該至少一個(gè)第一密封元件延伸覆蓋變槳距連接裝置，并接觸另一個(gè)葉片部分，例如其同側(cè)表面，其中該至少一個(gè)第一密封元件大體為不透氣的。
[0018]術(shù)語“設(shè)置”定義為各個(gè)元件直接放置在側(cè)表面或端表面上，并距離該端與側(cè)表面之間的鄰接邊緣不超過150毫米。術(shù)語“不透氣的”意味著各個(gè)元件能夠基本阻止空氣/風(fēng)穿過該元件。
[0019]當(dāng)外葉片部分相對于內(nèi)葉片部分變槳距時(shí)，這種結(jié)構(gòu)減少了從壓力側(cè)向吸力側(cè)的漏風(fēng)量，從而增大了風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的效率，并提高電力生產(chǎn)。第一密封元件組僅沿壓力側(cè)設(shè)置，并可選地，進(jìn)一步沿風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的后緣或前緣設(shè)置，而不同于傳統(tǒng)的外皮或外罩，這些傳統(tǒng)的外皮或外罩沿葉片的整個(gè)外邊緣延伸，即同時(shí)沿壓力側(cè)和吸力側(cè)延伸。這減少了所需材料量，并簡化了裝配工序。這還使得即使外葉片部分超過標(biāo)準(zhǔn)變槳距范圍變槳距，第一密封元件能夠重新恢復(fù)到其原有形狀；對于傳統(tǒng)外皮或外罩來說，這是不可能的。
[0020]第一密封元件可安裝至或整合到其中一個(gè)葉片部分，例如內(nèi)葉片部分，并延伸覆蓋整個(gè)變槳距連接裝置/氣隙。第一密封元件進(jìn)一步接觸另一個(gè)葉片部分，例如外葉片部分的壓力側(cè)和/或端部，從而有效地封閉氣隙并減少漏風(fēng)。比起使用設(shè)置在氣隙內(nèi)的橋接元件，這種結(jié)構(gòu)使得密封元件與葉片部分之間的總接觸面積減小，因此磨耗更小。
[0021]當(dāng)葉片部分相互對齊時(shí)，即外葉片部分槳距角為O時(shí)，第一密封元件與另一個(gè)葉片部分之間的接觸面積沿壓力側(cè)大致相等。隨著外葉片部分開始在標(biāo)準(zhǔn)變槳距范圍內(nèi)變槳距，這個(gè)接觸面積隨著外葉片部分繞變槳距軸承系統(tǒng)的中心槳距點(diǎn)的角轉(zhuǎn)動(dòng)/位移，沿弦向逐漸減小。如果持續(xù)變槳距，在任一方向上超過了標(biāo)準(zhǔn)槳距范圍，第一密封元件將會(huì)逐漸脫離與另一個(gè)葉片部分的接觸，這種接觸始于后緣并終于前緣。當(dāng)外葉片部分變槳距返回至O度時(shí)，第一密封元件逐漸再次與另一個(gè)葉片部分接觸。外葉片部分可沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向變槳距，標(biāo)準(zhǔn)變槳距范圍可由兩個(gè)終端值/槳距角來確定。
[0022]根據(jù)一實(shí)施例，進(jìn)一步在內(nèi)葉片部分和外葉片部分至少其中之一的另一側(cè)表面上，例如吸力側(cè)上，設(shè)置至少一個(gè)第二密封元件，該至少一個(gè)第二密封元件至少延伸向另一個(gè)葉片部分。
[0023]可通過至少將第二密封元件組放置在各個(gè)葉片部分的另一側(cè)表面，進(jìn)一步減少漏風(fēng)。第二密封元件組僅沿吸力側(cè)設(shè)置，并可選地，進(jìn)一步沿風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的后緣或前緣設(shè)置。第二密封元件可安裝至或整合到其中一個(gè)葉片部分，例如內(nèi)葉片部分，由此使得其自由端相對于另一個(gè)葉片部分，例如外葉片部分，自由移動(dòng)。當(dāng)?shù)谝幻芊庠捎谧儤?，逐漸脫離與另一個(gè)葉片部分的接觸時(shí)，第二密封元件用于減少進(jìn)入氣隙并流至吸力側(cè)的空氣量。由此，部分通過第一密封元件，并且部分通過第二密封元件，防止空氣從壓力側(cè)向吸力側(cè)泄漏。
[0024]當(dāng)外葉片部分在穩(wěn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)變槳距范圍內(nèi)變槳距時(shí)，例如在O度與正或負(fù)槳距角之間，或者在正槳距角與負(fù)槳距角之間，第一密封元件和第二密封元件可減少漏風(fēng)。變槳距范圍可以為5-15度之間，例如8度或10度。
[0025]兩行或多行第二密封元件可設(shè)置在一個(gè)葉片部分的吸力側(cè)和/或端表面。至少其中一行可設(shè)置在端表面上，使得當(dāng)外葉片部分位于預(yù)設(shè)槳距角時(shí)，這一行大致貼合另一個(gè)葉片部分的壓力側(cè)。這能夠更好地減少漏風(fēng)。
[0026]根據(jù)一特定實(shí)施例，內(nèi)葉片部分和外葉片部分至少其中之一包括截頭后緣型面，其中至少一個(gè)第一密封元件或第二密封元件進(jìn)一步設(shè)置在該截頭后緣型面上。
[0027]—個(gè)或兩個(gè)葉片部分可具有截頭后緣型面，第一密封元件或第二密封元件進(jìn)一步設(shè)置在該截頭后緣型面上?；蛘撸粋€(gè)或兩個(gè)葉片部分可具有鋒利的界限清楚的后緣型面。這防止空氣通過后緣的間隙進(jìn)入氣隙。
[0028]另一種密封裝置，例如一個(gè)或多個(gè)可變形邊緣或失速柵欄，可設(shè)置在變槳距軸承系統(tǒng)周圍。第一密封