包括渦流發(fā)生器的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片以及制造葉片的方法。根據(jù)本發(fā)明，風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片包括至少一個(gè)渦流發(fā)生器。渦流發(fā)生器被構(gòu)造和配置在葉片處使得它有助于葉片的空氣動力學(xué)特性。葉片包含凹部，其被構(gòu)造和配置成接收所述渦流發(fā)生器的至少一部分。渦流發(fā)生器被固定在凹部中。凹部被至少部分地配置在和至少部分地嵌埋在葉片表面的涂料層中。所述凹部由模型板形成，所述模型板在所述葉片表面被涂覆之前被配置在所述葉片的表面上，并且在涂覆完成之后通過移除所述模型板而形成所述凹部。
【專利說明】包括渦流發(fā)生器的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片，其包括渦流發(fā)生器。
[0002]已知的是使用成形裝置來在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片旁邊生成有益的渦流。這些裝置被稱作“渦流發(fā)生器”。
[0003]渦流被使用來影響沿著風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的表面的空氣流。例如，渦流發(fā)生器被使用來抵消沿著葉片的空氣的失速。因此，葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過發(fā)生器得到改善。
[0004]WO 0015961 Al公開了一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其設(shè)置有多個(gè)渦流發(fā)生器。它們從葉片的背風(fēng)表面突出，并被使用來控制所謂的“邊界層分離”。
[0005]WO 2008113350公開了一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的有利設(shè)計(jì)。葉片顯示一行或多行平行的次邊界層渦流發(fā)生器。所得葉片抗失速，并且對于所得葉片獲得高的最大升力系數(shù)。
[0006]圖5示出了葉片15，其包括一行渦流發(fā)生器25。對于截面A-A’，參考圖6。
[0007]已知的是例如通過膠合劑將這行渦流發(fā)生器25附接至葉片15。
[0008]該情況甚至在圖6中示出。渦流發(fā)生器66包含平臺(或基座或基底)46和延伸部分36，其可以形成為類似例如翅片。
[0009]渦流發(fā)生器66通過膠合連接部56與風(fēng)力渦輪機(jī)葉片16連接，這時(shí)膠合劑被施加在葉片16的表面與平臺46之間。延伸部分36從膠合連接部56以及從葉片16延伸，并且還負(fù)責(zé)渦流的生成。
[0010]由于對海上風(fēng)力渦輪機(jī)所要求的多于20年的壽命，通過膠合劑確保持久的連接可能是個(gè)問題，所述膠合劑被施加即在葉片的表面與渦流發(fā)生器之間。
[0011]圖7示出了葉片17的表面與渦流發(fā)生器67之間的另一連接。
[0012]渦流發(fā)生器67包括平臺47和延伸部分37，其優(yōu)選形成或成形為類似翅片。延伸部分37延伸到空氣流中，因此是主要的空氣動力學(xué)特性部分。
[0013]平臺47被用作延伸部分37的基座或基底。
[0014]渦流發(fā)生器67的平臺47被配置在凹部77內(nèi)。凹部77是葉片17的一體化部分。
[0015]凹部77可以在制造葉片17的同時(shí)被形成或成形到葉片17中。
[0016]還有可能在以后即在葉片制造工藝完成時(shí)將四部77統(tǒng)制到葉片17的表面中。因此，可以在例如風(fēng)力渦輪機(jī)現(xiàn)場將凹部77銑制到完成的葉片表面中。因此，如有必要，可容易地改造已經(jīng)安裝了的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。
[0017]連接部57被提供來將平臺47固定到凹部77中。該連接可以通過使用粘合劑、膠合劑、硅樹脂或者甚至是雙面膠帶來完成。
[0018]意圖是通過延伸部分來影響葉片的空氣動力學(xué)性能。
[0019]但是以上示出的葉片解決方案的空氣動力學(xué)性能甚至?xí)艿狡脚_的高度的影響。由于制造公差和/或由于平臺公差，平臺的至少一部分可以延伸在葉片表面之上。
[0020]以上示出的葉片解決方案的空氣動力學(xué)性能甚至?xí)艿奖皇┘拥桨疾恐械恼澈蟿┝康挠绊?。如果粘合劑量過多，則平臺甚至可以延伸在葉片表面之上，從而可能甚至有助于葉片特性。
[0021]因此，需要由有經(jīng)驗(yàn)的工人來完成仔細(xì)和時(shí)間昂貴的工作，以將渦流發(fā)生器固定在上述葉片之處或之中。
[0022]因此，所得葉片渦流發(fā)生器配置甚至以及固定方法在時(shí)間上以及成本上是相當(dāng)昂貴的。
[0023]因此本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種改善的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，其包括渦流發(fā)生器，甚至是提供一種改善的葉片制造方法。
[0024]該目標(biāo)通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征達(dá)成。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)選構(gòu)造在從屬權(quán)利要求中處理。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片包括至少一個(gè)渦流發(fā)生器。
[0027]渦流發(fā)生器被構(gòu)造和配置在葉片處使得它有助于葉片的空氣動力學(xué)特性。
[0028]葉片包含凹部，其被構(gòu)造和配置成接收所述渦流發(fā)生器的至少一部分。渦流發(fā)生器被固定在凹部中。
[0029]凹部被至少部分地配置在和至少部分地嵌埋在葉片表面的涂料層中。所述凹部由模型板形成，所述模型板在所述葉片表面被涂覆之前被配置在所述葉片的表面上，并且在涂覆完成之后通過移除所述模型板而形成所述凹部。
[0030]因此，通過使用葉片表面的涂覆工藝來形成凹部。所述模型板成形為所需凹部的形狀的配對物或陰模。在涂料層已干燥之后移除模型板。因此，在模型板被移除之后，作為陽模在涂料層中形成凹部。
[0031]因此，模型板在葉片的表面被涂覆之前定位在葉片的表面上。它被定位在今后需要渦流發(fā)生器的葉片表面位置處。
[0032]必須指出的是:至少一個(gè)涂料層被形成在葉片的表面上，以形成如所述的凹部。在一優(yōu)選構(gòu)造中，至少一個(gè)附加的填充材料層也被形成在葉片表面上。
[0033]因此，組合層被使用來以完全嵌埋方式或者甚至以部分嵌埋方式嵌埋模型板從而嵌埋渦流發(fā)生器。
[0034]組合填料和涂料層的使用允許穩(wěn)定地定位和嵌埋渦流發(fā)生器。
[0035]組合層的使用甚至允許改造已經(jīng)存在的葉片。在該情況下，根據(jù)如以上所描述的發(fā)明，填料層與模型板一起被置于葉片表面的相關(guān)部分。一個(gè)或多個(gè)涂料層被噴射在填料和或也被噴射在其余葉片表面上。至少將模型板移除填料和涂料的疊層之外，從而形成凹部。
[0036]在一優(yōu)選構(gòu)造中，在葉片的主葉片制造工藝完成時(shí)，形成凹部。凹部被配置和嵌埋到涂料層和/或填料層中。
[0037]可以通過所謂的“真空協(xié)助樹脂傳遞模塑VARTM”方法的幫助來制造葉片。VARTM方法被使用來鑄造單個(gè)葉片。該方法在例如文獻(xiàn)EP I 310 351 Al中有詳細(xì)描述。相應(yīng)地在鑄造葉片復(fù)合結(jié)構(gòu)上建立模型板。
[0038]在一優(yōu)選構(gòu)造中，一條或者甚至是多條層疊的膠帶被用作模型板。
[0039]渦流發(fā)生器優(yōu)選包括平臺和延伸部分，而所述平臺被至少部分地固定在所述凹部內(nèi)。
[0040]延伸部分被配置到風(fēng)流中，其沿著葉片的表面被引導(dǎo)。因此，延伸部分有助于葉片的空氣動力學(xué)特性。
[0041]在一優(yōu)選構(gòu)造中，凹部作為最終葉片制造涂覆工藝的一部分被形成到葉片的表面中。以后在例如風(fēng)力渦輪機(jī)的場所處調(diào)節(jié)、配置和定位渦流發(fā)生器自身。
[0042]在一優(yōu)選構(gòu)造中，多個(gè)渦流發(fā)生器被綜合和成形為導(dǎo)致所謂的渦流發(fā)生器載體單
J Li ο
[0043]載體單元可以作為一條或作為一片金屬或作為一片塑料或類似物而形成，因此整個(gè)載體單元通過鑄造方法的幫助或通過沖盂(cupping)方法的幫助或通過熱成型方法的幫助而由相同材料制成。渦流發(fā)生器載體單元根據(jù)如以上所描述的發(fā)明被連接。
[0044]在一優(yōu)選構(gòu)造中，附加的涂料層被使用來保護(hù)渦流發(fā)生器和葉片表面免受鹽、冰和污物等周圍環(huán)境影響。
[0045]本發(fā)明允許以便宜且可靠的方式調(diào)節(jié)具有渦流發(fā)生器的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片。凹部簡單而有成本效益地形成。整個(gè)工藝不需要專用機(jī)械設(shè)備，只需要一種模型板或編輯格式。
[0046]甚至在葉片生產(chǎn)工藝內(nèi)不需要進(jìn)一步的步驟，因?yàn)榘疾啃纬晒に囀侨~片涂覆工藝的一部分(經(jīng)常是強(qiáng)制性的)。
[0047]對葉片(如以上所描述的)的空氣動力學(xué)性能的非需公差貢獻(xiàn)得到減少。有可能以簡單方式通過眾所周知的和引入的方法通過層來調(diào)節(jié)涂料的厚度。
[0048]因此，能相當(dāng)簡單地且以可預(yù)測的方式實(shí)現(xiàn)凹部的深度，甚至是考慮到所需公差。
[0049]成形為條狀的渦流發(fā)生器載體單元增加葉片與條之間的總粘附表面。因此，該條以牢固方式被附接至葉片。
[0050]成形為條狀的渦流發(fā)生器載體單元允許綜合渦流發(fā)生器的相當(dāng)精確的定位。
[0051]本發(fā)明允許更換損壞的渦流發(fā)生器。凹部相當(dāng)穩(wěn)定，因此可被使用數(shù)次。
[0052]本發(fā)明通過一些附圖的幫助被更詳細(xì)地示出。
[0053]附圖示出優(yōu)選構(gòu)造，因此不限制本發(fā)明的范圍。
[0054]圖1-4以方法步驟示出了如何根據(jù)本發(fā)明制備凹部以及渦流發(fā)生器是如何被固定在其中的，
圖5示出了如在本申請的引言中描述的具有一行渦流發(fā)生器的現(xiàn)有技術(shù)葉片，
圖6示出了參考圖6的一行渦流發(fā)生器，并且 圖7示出了被定位在葉片處的渦流發(fā)生器的一種公知固定方式。
[0055]圖1-圖4以方法步驟示出了如何根據(jù)本發(fā)明制備凹部以及渦流發(fā)生器最后是如何被固定在其中的。
[0056]圖1示出了葉片11的側(cè)視圖和俯視圖。模型板(former plate) 91被放置在葉片11的表面之上。
[0057]在該優(yōu)選構(gòu)造中，膠帶91被用作模型板91。膠帶91的高度H和寬度W對應(yīng)于凹部的尺寸，所述凹部被需要來在那里固定渦流發(fā)生器。這在后面在圖4中示出。
[0058]圖2示出了涂料71，其在不同層中被施加至葉片11的表面。
[0059]在一優(yōu)選構(gòu)造中，加熱配置(即風(fēng)扇)被使用來加速涂料71的固化。
[0060]圖3示出了膠帶91的移除。它只是在涂料71足夠固化之后被拉離，以允許在不損壞涂料71的情況下進(jìn)行該動作。
[0061]膠帶91如箭頭所指示那樣被拉離。
[0062]如該簡化三維圖3中示出的，凹部RE保持在該位置處，具有與被移除的膠帶91完全相同的寬度W和高度H(請與圖1進(jìn)行比較)。[0063]圖4現(xiàn)在示出了所發(fā)明方法的最終步驟一將渦流發(fā)生器64放置在凹部RE (參考圖3)中。
[0064]渦流發(fā)生器64包括平臺44和延伸部分34，其優(yōu)選形成或成形為類似翅片。延伸部分34延伸到空氣流中，因此是主要的空氣動力學(xué)特性部分。
[0065]平臺44被用作延伸部分34的基座或基底。渦流發(fā)生器64的平臺44被配置在凹部RE內(nèi)。
[0066]在一優(yōu)選構(gòu)造中，在那里通過粘合劑或通過硅樹脂或者甚至是通過使用雙面膠帶，來使平臺44與葉片11的表面固定。
[0067]如有必要，渦流發(fā)生器64與涂料71之間的間隙被所謂的“填充材料”40填充。
[0068]葉片的所得表面被后加工，以獲得葉片的平滑且空氣動力學(xué)的表面。
[0069]作為這些步驟的益處，葉片和所附接渦流發(fā)生器的耐久性得到提高。由于被填充間隙，污物、風(fēng)、裂紋和磨損不可能到達(dá)渦流發(fā)生器的附接表面。
[0070]甚至是被使用來將渦流發(fā)生器固定在凹部中的粘合劑也不被腐蝕。
[0071]如圖3中示出的，凹部RE成形為類似溝槽。
[0072]因此，在一優(yōu)選構(gòu)造中，多個(gè)渦流發(fā)生器64被綜合以導(dǎo)致所謂的渦流發(fā)生器載體單元(這里未詳細(xì)示出)。
[0073]該載體單元顯示結(jié)合平臺44，其沿著凹部RE延伸，并被設(shè)計(jì)成在凹部RE滑移。
[0074]結(jié)合平臺44承載多個(gè)延伸部分34。
[0075]在另一優(yōu)選構(gòu)造中，平臺44的表面和凹部RE的內(nèi)表面被成形為使得它們彼此交互作用以達(dá)成機(jī)械連接。
[0076]一種結(jié)構(gòu)性或機(jī)械性構(gòu)造可以是眾所周知的“燕尾構(gòu)造”，其被使用來將平臺連接在凹部內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片， -其中所述葉片包括至少一個(gè)渦流發(fā)生器，而所述渦流發(fā)生器被構(gòu)造和配置在所述葉片處使得它有助于所述葉片的空氣動力學(xué)特性， -其中所述葉片包含凹部，其被構(gòu)造和配置成接收所述渦流發(fā)生器的至少一部分， -其中所述渦流發(fā)生器被固定在所述凹部中， -其中所述凹部被至少部分地配置和至少部分地嵌埋在葉片表面的涂料層中， -而所述凹部由模型板形成，所述模型板在所述葉片表面被涂覆之前配置在所述葉片的表面上，并且在涂覆完成之后通過移除所述模型板而形成所述凹部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片，其中，所述模型板成形為所需凹部的配對物或陰模。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的葉片，其中，所述模型板是膠帶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片， -其中所述渦流發(fā)生器包括平臺和延伸部分， -其中所述平臺被制備成至少部分地固定在所述凹部內(nèi)，并且 -其中所述延伸部分被制備成有助于所述葉片的空氣動力學(xué)特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片， -其中多個(gè)渦流發(fā)生器被組合以形成渦流發(fā)生器載體單元， -其中所述載體單元包括結(jié)合平臺，其被制備成固定在所述凹部中，并且-其中所述結(jié)合平臺承載多個(gè)延伸部分，它們被制備成有助于所述葉片的空氣動力學(xué)特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的葉片，其中，所述平臺通過膠合劑、通過粘合劑、通過硅樹脂或者通過帶有粘合劑的雙面帶與所述凹部連接和/或固定在所述凹部內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的葉片，其中，所述平臺通過燕尾形表面結(jié)構(gòu)與所述凹部連接和/或固定在所述凹部內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片，其中，用于嵌埋所述凹部的涂料層包含至少一個(gè)涂料層和附加的填充材料層。
9.用以制造具有至少一個(gè)渦流發(fā)生器的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方法， -其中所述渦流發(fā)生器通過其位置有助于所述葉片的空氣動力學(xué)特性， -其中被至少部分地配置在和至少部分地嵌埋在葉片表面的涂料層中的凹部用于固定所述渦流發(fā)生器的至少一部分， -其中所述凹部由模型板形成，所述模型板在所述葉片表面被涂覆之前被配置在所述葉片的表面上，并且其中在涂覆完成之后通過移除所述模型板而形成所述凹部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，膠帶被用作成型板。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的方法，其中，將至少一個(gè)涂料層和附加的填充材料層形成在所述葉片的表面上，從而通過這些層至少部分地嵌埋所述凹部。
【文檔編號】F03D1/06GK103890382SQ201280052954
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月28日
【發(fā)明者】J.J.O.克里斯滕森, C.蘭博恩, K.坦加格, C.特魯 申請人:西門子公司