具有漏風保護的風力渦輪機葉片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種風力渦輪機，其包括:
[0002]-風力渦輪機塔架，其具有頂端；
[0003]-機艙，設置于風力渦輪機塔架頂端；
[0004]-轉子輪轂，可轉動地連接至機艙；
[0005]-至少一片風力渦輪機葉片，其連接至轉子輪轂，該至少一片風力渦輪機葉片具有確定壓力側的第一側表面以及確定吸力側的第二側表面，其中該至少一片風力渦輪機葉片包括內葉片部分，其通過變槳距連接裝置連接至外葉片部分，外葉片部分設置為利用變槳距軸承系統，相對于內葉片部分變槳距，并且其中變槳距連接裝置包括位于內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]本發明還涉及一種用于操作上述風力渦輪機的方法，其包括以下步驟:當風速超過正常運行時的第一標稱風速時，外葉片部分相對于內葉片部分變槳距。
【背景技術】
[0007]已知部分變槳距風力渦輪機的變槳距連接裝置包括氣隙，該氣隙位于葉片延展部/內葉片部分與外葉片部分之間。氣隙由變槳距軸承系統形成，該變槳距軸承系統具有安裝至各個葉片部分的第一軸承件/環和第二軸承件/環，使得外葉片部分能夠相對于內葉片部分變槳距。氣隙引起從壓力側向吸力側的漏風，尤其是在運行期間，因此將變槳距連接裝置附近的空氣吸離壓力側的型面，并吹送至吸力側上。這隨即降低了風力渦輪機葉片的效率，并因此降低風力渦輪機的電力生產。
[0008]美國專利US 8403642 BI公開了一種傳統的全跨度風力渦輪機葉片，其中一個或兩個附加的空氣動力學邊緣延展部安裝至該葉片的葉根。連續成一行的刷子沿葉根和邊緣延展部的結合型面外邊緣設置。刷子的鬃毛使得空氣通過風力渦輪機葉片與轉子輪轂之間的氣隙，從壓力側流到吸力側。此外，如果使用等長度的鬃毛，由于轉子輪轂的外部輪廓，刷子不能沿風力渦輪機葉片翼弦充分地封閉氣隙。在運行期間，由于壓力側的氣壓以及氣流從葉根向尖端漸增，這意味著鬃毛會更大程度地彎曲，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，以降低兩個葉片部分之間進一步向風力渦輪機葉片漏風。
[0009]丹麥專利DK 177305 BI公開了另一種方案，其中一個或兩個橋接元件設置在氣隙內，用于封閉內葉片部分與外葉片部分之間的氣隙。橋接元件構成同時沿壓力側和吸力側延伸的固體元件或外殼元件。如果單個橋接元件同時連接至兩個葉片部分，那么橋接元件在變槳距時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變槳距。當受到來風的影響時，這種額外材料或高彈性材料將會傾向于不可控地彎曲。兩個橋接元件的使用增加了兩個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，以及其中一個元件被迫脫離與各自葉片部分的接合的風險。
[0010]國際公告專利WO 2010/046760 A2也公開了另一種方案，其中在內葉片部分和外葉片部分之間的變槳距連接裝置處設置有凸起的領圈。領圈包括空氣動力學整流罩，該整流罩延伸覆蓋大部分的氣隙以及錨定板，位于各個領圈之間并相互連接的導線連接在該錨板上。然而，由于這種錨定，這種領圈無法與葉片部分一起變槳距，由此在領圈與任意一個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置一個或多個失速柵欄。然而，這種失速柵欄特別設計為在標準變槳距范圍之外，并且在很高的風速下起作用。
[0012]丹麥專利申請DK 201370434 Al公開了一種風力渦輪機葉片，其具有主葉片元件和多個安裝至主葉片元件后緣區域的翼型元件。所述翼型元件相互間隔開以形成間隙，其中沿壓力側和吸力側設置橡膠邊緣，以封閉間隙從而防止灰塵和水分進入該間隙。
[0013]發明目的
[0014]本發明目的在于，提供一種具有可選方案的風力渦輪機葉片，其能夠減少內葉片部分與外葉片部分之間的漏風。
[0015]本發明的目的在于，提供一種風力渦輪機葉片，其能夠在標準槳距范圍內減少漏風。
[0016]本發明的目的在于，提供一種簡單快捷的方法，用于在標準槳距范圍內保持風力渦輪機葉片的氣動效率。
【發明內容】
[0017]本發明的目的通過這樣一種風力渦輪機來實現，該風力渦輪機其特別之處在于，僅在內葉片部分和外葉片部分至少其中之一的其中一個側表面上，例如壓力側上，設置至少一個第一密封元件，該至少一個第一密封元件延伸覆蓋變槳距連接裝置，并接觸另一個葉片部分，例如其同側表面，其中該至少一個第一密封元件大體為不透氣的。
[0018]術語“設置”定義為各個元件直接放置在側表面或端表面上，并距離該端與側表面之間的鄰接邊緣不超過150毫米。術語“不透氣的”意味著各個元件能夠基本阻止空氣/風穿過該元件。
[0019]當外葉片部分相對于內葉片部分變槳距時，這種結構減少了從壓力側向吸力側的漏風量，從而增大了風力渦輪機葉片的效率，并提高電力生產。第一密封元件組僅沿壓力側設置，并可選地，進一步沿風力渦輪機葉片的后緣或前緣設置，而不同于傳統的外皮或外罩，這些傳統的外皮或外罩沿葉片的整個外邊緣延伸，即同時沿壓力側和吸力側延伸。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準變槳距范圍變槳距，第一密封元件能夠重新恢復到其原有形狀；對于傳統外皮或外罩來說，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葉片部分，例如內葉片部分，并延伸覆蓋整個變槳距連接裝置/氣隙。第一密封元件進一步接觸另一個葉片部分，例如外葉片部分的壓力側和/或端部，從而有效地封閉氣隙并減少漏風。比起使用設置在氣隙內的橋接元件，這種結構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]當葉片部分相互對齊時，即外葉片部分槳距角為O時，第一密封元件與另一個葉片部分之間的接觸面積沿壓力側大致相等。隨著外葉片部分開始在標準變槳距范圍內變槳距，這個接觸面積隨著外葉片部分繞變槳距軸承系統的中心槳距點的角轉動/位移，沿弦向逐漸減小。如果持續變槳距，在任一方向上超過了標準槳距范圍，第一密封元件將會逐漸脫離與另一個葉片部分的接觸，這種接觸始于后緣并終于前緣。當外葉片部分變槳距返回至O度時，第一密封元件逐漸再次與另一個葉片部分接觸。外葉片部分可沿順時針或逆時針方向變槳距，標準變槳距范圍可由兩個終端值/槳距角來確定。
[0022]根據一實施例，進一步在內葉片部分和外葉片部分至少其中之一的另一側表面上，例如吸力側上，設置至少一個第二密封元件，該至少一個第二密封元件至少延伸向另一個葉片部分。
[0023]可通過至少將第二密封元件組放置在各個葉片部分的另一側表面，進一步減少漏風。第二密封元件組僅沿吸力側設置，并可選地，進一步沿風力渦輪機葉片的后緣或前緣設置。第二密封元件可安裝至或整合到其中一個葉片部分，例如內葉片部分，由此使得其自由端相對于另一個葉片部分，例如外葉片部分，自由移動。當第一密封元件由于變槳距，逐漸脫離與另一個葉片部分的接觸時，第二密封元件用于減少進入氣隙并流至吸力側的空氣量。由此，部分通過第一密封元件，并且部分通過第二密封元件，防止空氣從壓力側向吸力側泄漏。
[0024]當外葉片部分在穩態標準變槳距范圍內變槳距時，例如在O度與正或負槳距角之間，或者在正槳距角與負槳距角之間，第一密封元件和第二密封元件可減少漏風。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置在一個葉片部分的吸力側和/或端表面。至少其中一行可設置在端表面上，使得當外葉片部分位于預設槳距角時，這一行大致貼合另一個葉片部分的壓力側。這能夠更好地減少漏風。
[0026]根據一特定實施例，內葉片部分和外葉片部分至少其中之一包括截頭后緣型面，其中至少一個第一密封元件或第二密封元件進一步設置在該截頭后緣型面上。
[0027]—個或兩個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一步設置在該截頭后緣型面上。或者，一個或兩個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入氣隙。
[0028]另一種密封裝置，例如一個或多個可變形邊緣或失速柵欄，可設置在變槳距軸承系統周圍。第一密封