[发明专利]风力涡轮机叶片的负荷减轻装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力涡轮机，并且更具体地涉及在风力涡轮机中使用的负荷减轻装置。

背景技术

通常，风力涡轮机包括具有安装在其上的多个转子叶片的转子；被装纳在机舱内的传动系和发电机；以及塔。机舱和转子通常被安装在塔的顶部上。叶片各自包括迎风侧和顺风侧。在优化操作期间，在叶片的顺风侧上形成低压气穴。低压气穴将叶片向其拉动，从而导致转子转动。这被称为“升力”。升力实际上比抵抗运动的风力摩擦力（其被称为“阻力”）显著更大。升力将总是与风呈直角，而阻力将沿着风向。升力和阻力的组合导致转子使得转子叶片自旋。当风力涡轮机的攻角变化时升力和阻力都会突然改变。冲击到转子叶片上的风的攻角是转子叶片的参考线（例如翼型形状的翼弦线）和空气入流之间的角度。在运转期间，风力涡轮机不时地接收阵风以及攻角变成负值的其他极端风况。在这种情况下，风力涡轮机叶片产生的升力非常不利于叶片的性能和寿命并且会导致严重损坏。

附图说明

参考附图在下述说明中解释本发明，附图示出：

图1示出了根据本发明方面的具有三个转子叶片的风力涡轮机。

图2是根据本发明方面的图1的风力涡轮机的转子叶片的侧视图。

图3是根据本发明方面的沿线1-1截取的图2的转子叶片的截面图（截面中的翼型形状）。

图4描绘了用于描述转子叶片20的特征的尺寸和关于转子叶片的风况。

图5A-5C示出了当具有不同攻角的风撞击转子叶片时横截面上的翼型形状的位置。

图6A-6B示出了根据本发明方面的处于停用位置和激活位置的被置于转子叶片上的负荷减轻装置。

图7A-7B示出了根据本发明另一方面的具有刚性板的负荷减轻装置。

图8A-8B示出了根据本发明另一方面的处于停用位置和激活位置二者的被置于转子叶片上的负荷减轻装置。

图9示出了根据本发明另一方面的具有铰链和铰链止动件的负荷减轻装置。

图10示出了根据本发明另一方面的负荷减轻装置。

图11A-11B示出了根据本发明方面的处于停用位置和激活位置的负荷减轻装置。

图12是示出根据本发明另一方面的负荷减轻装置的升力-阻力曲线的曲线图。

具体实施方式

本发明已经创新性地研发了用于风力涡轮机叶片的负荷减轻装置以及包括该装置的风力涡轮机叶片。当被激活时，负荷减轻装置将减少风力涡轮机叶片所产生的有害力。例如，当撞击在风力涡轮机叶片上的风的攻角是负值时，风力涡轮机叶片的相对表面之间的压力差激活负荷减轻装置，其将改变形状来减小叶片产生的升力且同时增加产生的阻力。通常，升力损失显著大于阻力增益。风力涡轮机叶片上的负荷的减轻会导致现有叶片和新制造的叶片的使用寿命增加。

现在参考附图，图1示出了风力涡轮机10，其具有塔12、安装在塔12上的机舱14以及转子16，转子16在其上具有毂18和多个转子叶片20。图2示出了示例性转子叶片20，其具有通常具有圆筒形外形的根部区域22和限定叶片20的最外部分的尖端区域24。转子叶片20还包括前缘26和后缘28。壳体30在前缘26和后缘28之间延伸并且在其间形成横截面上的翼型形状。

图3具体地示出了横截面32上的翼型形状（沿图2的线1-1截取），其包括第一表面34和第二表面36。第一表面34和第二表面36被置于前缘26和后缘28之间，并且限定横截面上的翼型形状32（之后称为翼型形状32或翼型横截面32）。在正常和最佳操作期间，第一表面34可以被称为叶片20的吸力表面，并且第二表面36可以被称为叶片20的压力表面。从转子叶片20的前缘26延伸到其后缘28的点划线代表转子叶片20的翼弦线38。如图3所示，示例性转子叶片20包括被置于通路42的端部处的负荷减轻装置40，该通路42在转子叶片20的第一表面34和第二表面36之间延伸，如下面将进一步描述的。