风力涡轮机的流偏转装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包括用于影响流过转子叶片的气流的流偏转装置的风力涡轮机的转子叶片。此外，本发明涉及一种降低在风力涡轮机的转子叶片上的载荷的方法。
【背景技术】
[0002]风力涡轮机的大型转子叶片的设计受限于诸多因素。对于细长的转子叶片，最重要的设计挑战之一是在极端载荷的情况期间在转子叶片的顶端部分与风力涡轮机的塔架的表面之间的间隙。这是为了避免在转子叶片与塔架之间的碰撞，这是由于转子叶片通常具有一定弹性。维持足够的转子叶片塔架间隙的问题通常从结构设计的角度解决。特别地，这涉及通过增加转子叶片的主梁的硬度而导致的转子叶片的硬度的增加。
[0003]然而，这是一个纯结构解决方案，导致转子叶片质量更高，由此导致转子叶片成本更高以及使风力涡轮机的转子叶片和轮毂部件的疲劳载荷更高。
[0004]从空气动力学上讲，高顶端偏转的问题已经通过以下方式得以解决:
I)增加叶片的细长度。该解决方案的缺点在于，在风力涡轮机的正常操作期间，空气动力学性能也将受到影响并且风力涡轮机的结构建筑高度可能显著减小。
[0005]2)降低转子叶片朝向顶端部分的气动扭曲。该解决方案的缺点是损失了正常操作期间的性能。
[0006]3)使用活动挡片。该解决方案的缺点在于，需要在转子叶片中采用活动元件。SP，例如，问题在于，由于转子叶片的寿命可以轻易超过20或者25年，这些活动元件的维修可能复杂且昂贵。
【发明内容】
[0007]由此，需要提供降低风力涡轮机的转子叶片的偏转的方法，从而保持在风力涡轮机的转子叶片与塔架之间的足够的间隙并且避免在转子叶片与塔架之间的碰撞。
[0008]该目的通过独立权利要求实现。从属权利要求描述了本发明的有利发展和修改。
[0009]根据本发明，提供了一种风力涡轮机的转子叶片，其中，转子叶片包括用于影响气流的流偏转装置，气流从转子叶片的前缘部分流动到转子叶片的后缘部分。流偏转装置根据转子叶片的弯曲被动地改变其构型。气流受到影响，从而使在转子叶片上的载荷降低。
[0010]换言之，风力涡轮机的转子叶片经受弯曲。这可以，例如，由作用在转子叶片上的风载荷引起。转子叶片的弯曲被动地引发流偏转装置的构型的改变。因此，气流受到影响，从而使在转子叶片上的载荷降低。
[0011]风力涡轮机涉及一种可以将风能(即来自风的动能)转换为机械能(其随后用于发电)的装置。风力涡轮机还表示为风力发电站。
[0012]转子叶片包括顶端部分和根部分。
[0013]顶端部分称为转子叶片围绕转子叶片的顶端的部分。特别地，顶端部分的体积至多包括整个转子叶片的体积的10%的部分。
[0014]同样，根部分称为转子叶片围绕转子叶片的根部的部分。特别地，根部分的体积至多包括整个转子叶片的体积的10%。
[0015]此外，转子叶片包括具有前缘的前缘部分以及具有后缘的后缘部分。
[0016]此外，前缘部分称为转子叶片围绕前缘的部分。同样，后缘部分称为转子叶片围绕后缘的部分。
[0017]此外，将转子叶片的弦限定为在转子叶片的每一展向位置处在前缘与后缘之间的直线。后缘的各自的弦具有最大长度的点表示为转子叶片的肩部。
[0018]也表示为转子叶片的中心线的翼展从顶端部分延伸至根部分。如果转子叶片为直转子叶片，则翼展为直线。作为替代实施方式，如果转子叶片具有弯曲的即扫掠形状，则翼展也是弯曲的，由此沿循转子叶片的形状。
[0019]此外，可以将转子叶片分为过渡部分和翼面部分。过渡部分称为转子叶片在根部与肩部之间的展向部分。翼面部分称为转子叶片在肩部与顶端部分之间的展向部分。过渡部分与翼面部分相邻。
[0020]最后，抽吸侧和压力侧可以归属于转子叶片。抽吸侧也称为转子叶片的上表面，而压力侧也称为转子叶片的下侧。
[0021]本发明的一个重要方面在于，转子叶片包括影响流过转子叶片的气流的流偏转装置。
[0022]第一组常规流偏转装置在风力涡轮机不同的操作条件下维持其形状、其取向和其构型。换言之，不论风力涡轮机处于闲置状态还是处于极端载荷下(例如由于阵风影响风力涡轮机，尤其是影响转子叶片)，它们的外观和它们的结构均保持不变。
[0023]第二组常规流偏转装置根据阈值(其是预定的并且取决于风力涡轮机的某些参数)来改变其形状和/或其取向和/或其构型。要注意的是，这些参数不包括，例如转子叶片的弯曲度，即弯曲。换言之，常规的流偏转装置由某种外部调节，即外部机构启动。
[0024]本发明的流偏转装置根据转子叶片的弯曲被动地改变其构型。转子叶片的弯曲是指转子叶片沿其纵向轴线的弯曲度，即沿其从转子叶片的根部分到顶端部分延伸的翼展的弯曲度。
[0025]要注意的是，流偏转装置的构型被动地发生改变。为了引发构型的改变，不向流偏转装置施加诸如电信号、气动信号、水力信号和/或机械信号的外部刺激。
[0026]特别地，转子叶片在转子叶片的卸载状态下在展向方向上可以包括小弯曲度。在转子叶片例如由作用在转子叶片上的风力导致的的载荷状态下，转子叶片弯曲，即，朝风力涡轮机的塔架弯曲。流偏转装置根据弯曲度程度改变其构型。由于流偏转装置构型的改变，从转子叶片的前缘部分流动到后缘部分的气流受到影响，尤其是被偏转，从而使在转子叶片上的载荷并由此使总体在风力涡轮机上的载荷降低。
[0027]因此，转子叶片的弯曲降低。由此，在转子叶片的顶端部分与塔架之间维持了足够的间隙以便避免在转子叶片与塔架之间的碰撞。气流的偏转可以例如使得气流朝转子叶片的抽吸侧偏转。作为替代实施方式，气流还可能被偏转远离抽吸侧。一个重要的方面在于，通过气流的偏转，风力涡轮机的载荷降低。
[0028]流偏转装置的被动启动的优势在于，不需要用于流偏转装置的启动的外部能源供应。
[0029]为解决在转子叶片与塔架之间维持足够间隙的问题提供纯空气动力的解决方案的另一优势在于，不需要显著改变叶片结构和转子叶片的质量。
[0030]流偏转装置通过转子叶片的弯曲启动这一事实的另一优势在于，它可以设计为使流偏转装置仅在极端载荷下对气流的方向作用并且在风力涡轮机的正常操作下不对气流作用或影响。
[0031]流偏转装置的进一步优势在于，它相对便宜和耐用，由此维护流偏转装置的需要低。
[0032]具有流偏转装置的转子叶片的另一优势在于，转子叶片的顶端部分的偏转减小，由此可能进行转子叶片和风力涡轮机作为整体的更积极的操作。这导致风力涡轮机产能的增加。
[0033]在第一替代实施方式中，流偏转装置的构型的改变在转子叶片的特殊弯曲程度下开始。
[0034]转子叶片的该特殊弯曲程度的特征可以在于转子叶片的弯曲阈值。换言之，存在用于低于阈值的转子叶片的弯曲的流偏转装置的第一构型和用于超出阈值的转子叶片的弯曲的流偏转装置的第二构型。
[0035]对于超出阈值的转子叶片的弯曲，流偏转装置可以逐渐改变其构型。
[0036]作为替代实施方式，构型的改变还可以通过在阈值下的一种快动作启动。在这种情况下，对于增加的超出阈值的转子叶片的弯曲，可能不会进一步改变流偏转装置的构型。
[0037]在第二个替代实施方式中，流偏转装置根据转子叶片的弯曲连续地改变其构型。
[0038]换言之，不存在在转子叶片的弯曲的特定阈值下启动的快动作。由此，流偏转装置的构型相对于或者根据转子叶片的弯曲连续改变，而不是具有用于低于阈值的转子叶片的弯曲的流偏转装置的第一构型和用于超出阈值的转子叶片的弯曲的流偏转装置的第二构型。
[0039]连续改变构型的优势在于，用于流偏转装置的启动的预定阈值并不是必须指定的，而是流偏转装置在广泛的转子叶片的弯曲范围内启动。
[0040]在另一有利实施例中，流偏转装置包括至少一个盖子，并且该盖子在转子叶片的卸载状态下与基板齐平。由此，防止气流在盖子与基板之间流动。在转子叶片的加载状态下，盖子向外折叠，由此在盖子与基板之间为气流打开流通道。
[0041]这类偏转装置的优势在于，其易于制造并且当流通道打开时其在偏转气流时是有效的。
[0042]特别地，流偏转装置可以包括第一盖子和第二盖子。两个盖子都具有相似的形状并且可以彼此相对设置。流偏转装置可以相对于剩余的转子叶片这样设置，从而使盖子的上表面大体上平行于转子叶片的后缘部分的表面。
[0043]转子叶片的加载状态必须被理解，从而使转子叶片的弯曲发生。如果转子叶片弯曲，则流通道在流偏转装置处打开。因此，从前缘