專利名稱：具有錐形部段的渦流發(fā)生器裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于安裝在風力渦輪機葉片上的渦流發(fā)生器裝置，其包括底座，底座具有內(nèi)側與外側，當安裝在風力渦輪機葉片的外部上時，該內(nèi)側用于附連在諸如風力渦輪機葉片的外部等表面上，該外側背離風力渦輪機葉片的外部，該渦流發(fā)生器裝置設置有至少一個第一翼片(vane),所述至少一個第一翼片基本垂直于底座地從外側突出，其中該翼片包括前緣側和后緣側，前緣側用于最接近風力渦輪機葉片的前緣地設置，后緣側用于最接近風力渦輪機葉片的后緣地設置，并且其中翼片包括離翼片的前緣側最近地設置的前緣部分，其朝向翼片的前緣側成錐形。本發(fā)明還涉及一種設置有這樣的渦流發(fā)生器裝置的風力渦輪機葉片，以及一種將這樣的渦流發(fā)生器裝置加裝至風力渦輪機葉片的表面上的方法。
背景技術：
通常地，當在風力渦輪機葉片上安置諸如VG(渦流發(fā)生器)條等渦流發(fā)生器裝置時，在葉片中銑出或以其它方式切削出凹部，渦流發(fā)生器條的底座板被嵌入凹部中，使得底座板的頂部表面基本上與葉片表面齊平。因此，所述條的底座板不從葉片表面突出，由此，降低了在風力渦輪機葉片的正常使用期間條被撕開松動的風險。而且，降低了底座板對流體產(chǎn)生不希望的影響或者引起噪音的風險。然而，這種附連方法進展緩慢，并且出于結構的原因可能也不希望在葉片的表面銑出凹部。因此，在許多方面，期望將渦流發(fā)生器條直接安裝在風力渦輪機葉片表面上。這樣的翼片通常由成形為直角三角形的翼片形成，其具有垂直于底座或底部延伸且具有統(tǒng)一厚度的后緣。然而，具有這樣翼片的渦流發(fā)生器裝置難以作為單一元件來制造。W02007/140771描述了一種方案，其中渦流發(fā)生器條例如通過使用粘合膜被直接地安裝在風力渦輪機葉片的表面上。渦流發(fā)生器條的接合區(qū)域完全或部分地被密封裝置覆蓋，從而防止使用期間渦流發(fā)生器條從葉片上被撕掉。在該文獻中，接合區(qū)域被限定為條的周緣接合該表面的區(qū)域以及在條和葉片表面、環(huán)繞部分之間所形成的或多或少可視的間隙的區(qū)域?？梢庾R到，該方案包括在將條安裝在葉片表面上之后對渦流發(fā)生器條的周緣進行密封的附加步驟。人們期望在將渦流發(fā)生器裝置加裝到風力渦輪機葉片表面上時略去該步驟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是獲得一種渦流發(fā)生器裝置以及一種新的風力渦輪機葉片，其克服或者改進現(xiàn)有技術的至少一個缺點，或者其提供有用的替換物。本發(fā)明的目的是獲得一種渦流發(fā)生器裝置以及一種新的風力渦輪機葉片，其克服或者改進現(xiàn)有技術的至少一個缺點，或者其提供有用的替換物。根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種渦流發(fā)生器裝置，其中翼片還包括位于離翼片的后緣側最近的后緣部分，其為朝向翼片的后緣側的錐形，和/或翼片為朝向翼片頂部部分、的錐形。因此，顯然，翼片具有后緣部分，在其中翼片的高度朝向后緣側降低，且/或翼片厚度(即翼片的第一側和第二側之間的距離)朝向翼片的頂部部分降低。因此，可以通過模制來制造渦流發(fā)生器裝置，并且確?？梢詮哪＞咧兴砷_所模制的渦流發(fā)生器裝置，而不必拆散渦流發(fā)生器裝置的部件。同時，與常規(guī)的具有三角形翼片(三角形翼片含有非錐形后緣和非錐形厚度)的渦流發(fā)生器裝置相比，渦流發(fā)生器裝置的功能不會削弱。相應地，渦流發(fā)生器裝置可以根據(jù)有利實施方式被模制。根據(jù)有利的實施方式，渦流發(fā)生器裝置由金屬制成，諸如鋁或不銹鋼等；或者由聚合材料制成，諸如TPU、PBT、PET或LDPE、聚碳酸酯(PC)、或PBT和PC的組合物等。根據(jù)另一個有利的實施方式，后緣部分相對底座的表面法線形成有區(qū)間在I至20度之間、或者I至15度之間、或者I至10度之間的平均后緣錐角。有利地，平均后緣錐角在4至8度之間，例如大約6度。當然，當安裝在風力渦輪機葉片表面上時，后緣部分也應 形成有相對風力渦輪機葉片表面法線的相同角度。因為后緣部分可以被稍微地彎曲，所以使用了術語“平均角”。根據(jù)一個實施方式，后緣部分基本是直的。因此，整個后緣部分成帶錐角的錐形，該錐角形成相對表面法線的后緣錐角。根據(jù)另一個有利的實施方式，翼片的兩側形成有在O. 5和5度之間、或者O. 5和
3.5度之間、或者O. 5和2度之間的厚度-錐角。因此，翼片成基本錐形朝向翼片的頂部部分。又根據(jù)另一實施方式，渦流發(fā)生器裝置還包括第二翼片。第一翼片和第二翼片可有利地被定向使得它們形成10至70度、或15至60度、或20至50度的相互角度。又在另一個有利的實施方式中，第一翼片和第二翼片朝向彼此傾斜，每個翼片相對表面法線形成有O. 5和3度之間的傾斜角。因此，第一翼片和第二翼片朝向彼此稍微地傾斜。有利地，前緣部分沿著翼片的總長的至少50%、或至少60%、或至少70%，或至少75 %延伸。前緣部分甚至可以沿著翼片總長的至少80 %或85 %延伸。根據(jù)另一個有利的實施方式，翼片(即第一翼片和/或第二翼片)包括修平的頂部部分。翼片例如可以具有中間部分，其中翼片的高度基本恒定。然而，此部分也可以稍微地倒圓或類似的形狀。本發(fā)明還提供一種渦流發(fā)生器裝置，其中底座成梯形具有第一端和第二端以及第一側和第二側，其中第一側長于第二側，并且其中第一翼片設置在底座的第一端處且基本平行于底座的第一端，第二翼片設置在底座的第二端處且基本平行于底座的第二端。因此，本發(fā)明提供了翼片渦流發(fā)生器對，其相互預先布置，但是其中，與現(xiàn)有技術相比底座的表面區(qū)域減低了，因此盡可能少地阻礙了自由流體穿過風力渦輪機葉片。在一個特別有利的實施方式中，底座的內(nèi)側被設置有凹部或底切部(undercut)用于獲得粘合劑(adhesive)。因此，粘合劑(例如以粘合帶的形式)可以被嵌入凹部或底切部中，使得一旦渦流發(fā)生器裝置被安裝在風力渦輪機葉片的表面上時，由于環(huán)繞部分可接觸葉片，底座的內(nèi)側的環(huán)繞部分就可以保護粘合劑。因此，隨后不需要將渦流發(fā)生器條的底座的邊緣密封。
根據(jù)一個有利的實施方式，粘合膜或條(諸如雙粘合帶或條)被設置在內(nèi)側的凹部之內(nèi)。這提供一種特別簡單的方案，其中粘合劑可以被預應用于渦流發(fā)生器裝置。在一個實施方式中，粘合膜或條包括可壓縮材料層，諸如泡沫聚合物層或泡沫單元層。因此，粘合膜或?qū)痈玫剡m于符合風力渦輪機葉片的表面。有利地，粘合膜或條由剝離層覆蓋。因此，可以保護粘合膜或條，以便保持膜的粘合性，直到帶被安裝在風力渦輪機葉片上。在一個有利的實施方式中,粘合劑是丙烯酸基粘合劑(acrylic based)。粘合劑可以例如是壓力敏感型的，因此當將渦流發(fā)生器裝置裝配到風力渦輪機葉片的表面時，提供了簡單的方案，因為 工人僅需對渦流發(fā)生器裝置的底座施加壓力。在另一個有利的實施方式中，渦流產(chǎn)生裝置從底座的外側突出。渦流產(chǎn)生裝置可以例如是翼片渦流發(fā)生器，即從外側突出的翅片。又在另一個有利的實施方式中，底座包括第一周緣，并且其中凹部包括第二周緣，第二周緣具有到第一周緣的間距。因此整個凹部上環(huán)繞有小壁，由此保護凹部中的粘合劑。第一周緣可以基本平行于第二周緣。在一個有利的實施方式中，第一翼片和/或第二翼片的高度至少沿著所述翼片的一部分從第二側朝向第一側增加。第一翼片和/或第二翼片的形狀可以例如為基本的三角形或楔形。然而，形狀可能與此形式(例如具有某種程度修平的頂部)有所偏離，高度的導數(shù)可以例如從第二側朝向第一側增加或降低。然而，總體上說，翼片在第二側(或等同于前緣側)將具有最小高度并且在靠近底座的第一側(或等同于后緣側)處具有最大高度。翼片(多片翼片)可以與底座形成一體?？商鎿Q地，底座和翼片可以制造成分離的部件，其隨后被彼此耦聯(lián)或粘合。底座的周緣或邊緣可以是錐形的或圓形的，以便獲得風力渦輪機葉片的表面的逐漸過渡。原則上，當然可以向底座的邊緣加入另外的密封劑。然而，凹部或底切部去除了這種必須性。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種成套部件，該成套部件包括如前述實施方式中任一項所述且具有不同尺寸(例如兩個或三個尺寸)的渦流發(fā)生器裝置。成套部件例如可以包括具有兩個不同高度的渦流發(fā)生器、具有第一高度的一組渦流發(fā)生器、和具有第二高度的第二組渦流發(fā)生器。第二高度可以大約是第一高度的I. 5或2倍。相似地，成套部件可以包括具有第三高度的第三組渦流發(fā)生器。第三高度可以大約是第一高度的3倍。在有利的實施方式中，底座的內(nèi)側在第一側和第二側之間為凹的。因此，渦流發(fā)生器裝置適于符合彎曲的表面，諸如風力渦輪機葉片的表面。整個底座(即無論是內(nèi)側還是外側)當然可以是彎曲的，但是兩側不需具有相同的曲率。曲率可以被設為葉片部段的曲率的平均數(shù)，裝置被期望為這樣以便其被預彎曲以配合大量不同的葉片和/或葉片部段。粘合膜或條包括一層被用于補償變化的可壓縮材料，以便精確地配合葉片的曲率。根據(jù)第三方面，本發(fā)明提供了一種用于風力渦輪機轉(zhuǎn)子的葉片，風力渦輪機具有基本水平的轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子包括輪轂，當被安裝到輪轂時葉片從輪轂基本沿徑向方向延伸，葉片具有縱向方向以及橫向方向，縱向方向上具有末端和根端，葉片還包括成型輪廓，成型輪廓包括壓力側和吸力側、以及前緣和后緣，成型輪廓具有翼弦，翼弦具有在其間延伸的翼弦長，當受到入射(incident)氣流沖擊時成型輪廓產(chǎn)生升力，其中成型輪廓分為根部區(qū)域，其具有基本上圓形或橢圓形的輪廓并且離輪轂最近；翼型(airfoil)區(qū)域，其具有升力產(chǎn)生輪廓并且離輪轂最遠；以及可選地過渡區(qū)域，其在根部區(qū)域和翼型區(qū)域之間，過渡區(qū)域的輪廓沿徑向方向從根部區(qū)域的圓形或橢圓形輪廓逐漸變化到翼型區(qū)域的升力產(chǎn)生輪廓，并且其中葉片設置有如前述實施方式中任一項所述的渦流發(fā)生器，并且其中渦流發(fā)生器的底座的內(nèi)側附連于風力渦輪機葉片的表面。因此，外側和渦流產(chǎn)生裝置從風力渦輪機葉片的表面延伸或突出。通常，在過渡區(qū)域和翼型區(qū)域之間的邊界處設置有具有肩寬的肩部。有利地，渦流發(fā)生器的底座基本上沿葉片的縱向方向延伸?？商鎿Q地，底座可以相對于葉片的縱向方向或俯仰軸線(Pitch axis)成角度或者被彎曲。然而，渦流發(fā)生器裝置至少沿葉片的縱向范圍設置，例如，沿葉片長度的至少10 %、15 %、20 %或25 %。 相應地，渦流發(fā)生器被有利地設置為底座的第一端離葉片的根部最近并且第二端離葉片的末端最近。然后可以并列地設置第二渦流發(fā)生器裝置，并且第二渦流發(fā)生器裝置的第一端基本面向第一渦流發(fā)生器裝置的第二端。在一個有利的實施方式中，底座的第二側位于離葉片的前緣最近處。有利地，渦流發(fā)生器被設置在葉片的翼型區(qū)域中，優(yōu)選地在葉片的吸力側上。在另一個實施方式中，渦流發(fā)生器被設置在根部區(qū)域和/或過渡區(qū)域中。渦流發(fā)生器也可以設置成使得它們在過渡區(qū)域上從一部分根部區(qū)域處延伸到一部分過渡區(qū)域。在一個實施方式中，渦流發(fā)生器被設置在葉片的外側(outboard)部段，即，離末端最近的葉片的縱向部段。在另一個有利實施方式中，從葉片的前緣處看，渦流發(fā)生器被設置在翼弦長的5-85%、或10-75%、或15-60%的區(qū)間中的翼弦位置處。
又在另一個實施方式中，葉片分為離根部最近的第一縱向部段、以及離末端最近的第二縱向部段，其中第一縱向部段包括具有第一高度的渦流發(fā)生器，且第二縱向部段包括具有第二高度的渦流發(fā)生器，并且其中第一高度大于第二高度。葉片當然也可以具有第三縱向部段，第三縱向部段包括具有第三高度的渦流發(fā)生器?？傮w上說，由于葉片的相對厚度和絕對厚度通常朝向末端降低，所以渦流發(fā)生器的高度應該朝向葉片的末端降低。前述成套部件也可以用于這些區(qū)域。根據(jù)第四方面，本發(fā)明提供一種包括多個(優(yōu)選兩個或三個)如前述實施方式中任一項所述的葉片的風力渦輪機。根據(jù)第五方面，本發(fā)明提供一種將如前述實施方式中任一項所述的渦流發(fā)生器裝置加裝至風力渦輪機葉片的表面的方法。
根據(jù)第六方面，本發(fā)明提供一種通過模制工藝來制造如前述實施方式中任一項所述的渦流發(fā)生器裝置的方法。


參考附圖中示出的實施方式，下面將詳細地解釋本發(fā)明，在附圖中圖I示出了風力渦輪機的示意圖，圖2示出了風力渦輪機葉片的示意圖，
圖3示出了翼型(airfoil)輪廓的示意圖，圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流發(fā)生器裝置的示意性俯視圖，圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流發(fā)生器裝置的示意性仰視圖，圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流發(fā)生器裝置的橫截面圖，圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流發(fā)生器裝置的另一個側視圖，圖8a_h示出了根據(jù)本發(fā)明的用于渦流發(fā)生器裝置的不同形狀的翼片， 圖9示出了加裝有根據(jù)本發(fā)明的渦流發(fā)生器裝置的風力渦輪機葉片，圖10示出了根據(jù)本發(fā)明設置有掩蔽膜(masking film)的風力渦輪機葉片部段，圖11示出了根據(jù)本發(fā)明、設置有渦流發(fā)生器裝置的安裝板的立體圖，圖12示出了渦流發(fā)生器裝置裝配至風力渦輪機葉片的表面之后的風力渦輪機葉片部段，以及圖13示出了對準繩(alignment string)的使用。
具體實施例方式圖I圖示了根據(jù)所謂的“丹麥概念(Danish concept) ”的常規(guī)的現(xiàn)代的逆風風力渦輪機，其具有塔架4、機艙6和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子具有基本水平的轉(zhuǎn)子軸。轉(zhuǎn)子包括輪轂8和從輪轂8徑向延伸的三個葉片10，每個葉片具有離輪轂最近的葉片根部16和離輪轂8最遠的葉片末端14。轉(zhuǎn)子具有用R表示的半徑。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的風力渦輪機葉片10的第一實施方式的示意圖。風力渦輪機葉片10具有常規(guī)的風力渦輪機葉片的形狀，并且包括離輪轂最近的根部區(qū)域30、離輪轂最遠的成型區(qū)域或翼型區(qū)域34、以及在根部區(qū)域30和翼型區(qū)域34之間的過渡區(qū)域32。葉片10包括前緣18和后緣20，當葉片安裝在輪轂上時，前緣18面向葉片10的旋轉(zhuǎn)方向，后緣20面向前緣18的相反方向。翼型區(qū)域34 (也稱為成型區(qū)域)具有對于產(chǎn)生升力而言理想或幾乎理想的葉片形狀，而出于對結構的考慮，根部區(qū)域30具有基本圓形或橢圓的橫截面，例如，其使得將葉片10安裝到輪轂更容易且更安全。根部區(qū)域30的直徑(或者翼弦)沿著整個根部區(qū)域30通常是恒定的。過渡區(qū)域32具有過渡輪廓42，過渡輪廓42逐漸從根部區(qū)域30的圓形或者橢圓形形狀40改變成翼型區(qū)域34的翼型輪廓50。過渡區(qū)域32的翼弦長通常隨著離輪轂的距離r的增加而大致線性地增加。翼型區(qū)域34具有翼型輪廓50，該翼型輪廓50具有在葉片10的前緣18和后緣20之間延伸的翼弦。翼弦的寬度隨著離輪轂的距離r的增加而減小。應注意的是，葉片的不同部段的翼弦通常不位于一個公共平面中，由于葉片可以被扭轉(zhuǎn)和/或彎曲(即預折彎)而為翼弦平面提供了相應的扭轉(zhuǎn)和/或彎曲的路線，這是最通常的情況，從而補償取決于離輪轂的半徑的葉片的局部速度。圖3示出了用各種參數(shù)所描述的風力渦輪機的典型葉片的翼型輪廓50的示意圖，這些參數(shù)通常用來限定翼型的幾何形狀。翼型輪廓50具有壓力側52和吸力側54，在使用期間——即在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間——通常分別面向迎風(或逆風)側和背風(或順風)側。翼型50具有翼弦60，翼弦60具有在葉片的前緣56和后緣58之間延伸的翼弦長C。翼型50具有厚度t，其被限定為在壓力側52和吸力側54之間的距離。翼型的厚度t沿著翼弦60而變化?；?camber)線62給出了對稱輪廓的偏離，其為通過翼型輪廓50的中線。通過從前緣56到后緣58畫出的內(nèi)切圓能夠找到中線。中線依循這些內(nèi)切圓的中心，并且距翼弦60的偏離或距離被稱為弧高f。通過使用被稱為上弧(或吸力側弧)和下弧(或壓力側弧)的參數(shù)也能夠限定不對稱，其被分別地被限定為從翼弦60到吸力側54和壓力側52的距離。翼型輪廓常常特征在于由下列參數(shù)表示翼弦長C、最大弧高f、最大弧高f的位置df、最大翼型厚度t (其為沿著中間弧線62的內(nèi)切圓的最大直徑)、最大厚度t的位置dt、以及翼尖半徑(nose radius)(未示出)。這些參數(shù)通常被限定為相對翼弦長c的比率。因·此，局部相對葉片厚度t/c被給定為局部最大厚度t和局部翼弦長c之間的比率。而且，最大壓力側弧高的位置dp可以用來作為設計參數(shù)，并且當然也可以是最大吸力側弧高的位置。圖4-7示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流發(fā)生器裝置70的不同視圖，其中圖4和5示出了兩個立體圖，圖6示出了 VG裝置70的橫截面，且圖7示出了從渦流發(fā)生器裝置的后緣側所見的側視圖。如圖4可見，在有利的實施方式中，渦流發(fā)生器裝置70形成為翼片VG裝置，翼片VG裝置包括底座71，底座71具有內(nèi)側72和外側73，(當安裝到風力渦輪機葉片的外部時)內(nèi)側72用于附連至風力渦輪機葉片的外部，外側73背離風力渦輪機葉片的外部。底座71還包括第一側77 (或后緣側)和第二側78 (或前緣側)，以及第一端75和第二端76。底座71成梯形使得第一側77平行于第二側78，且使得底座71的第二側78的長度小于底座71的第一側77的長度。在有利的實施方式中，第一端75和第二端76被定向，使得它們形成大約38度的相互錐角。底座可以有利地形成倒圓的周緣，如圖6中進一步所示出。VG裝置70包括翼片對，該翼片對包括第一翼片79和第二翼片80，也稱為翅片，它們從底座71的外側73突出。第一翼片79在底座71的第一側75上被定向且平行于底座71的第一側75，且第二翼片80在底座71的第二側76上被定向且平行于底座71的第二側W。圖5示出了 VG裝置70的立體圖，其中可見底座71的內(nèi)側72。底座71的內(nèi)側72設置有凹部74或底切部。凹部74具有周緣，該周緣平行于底座71的周緣。因此，凹部74的周緣也是具有側邊的梯形，這些側邊平行于底座的第一端75、第二端76、第一側77和第二側78。凹部74因此由環(huán)繞壁82環(huán)繞。環(huán)繞壁82適于保護設置在凹部74內(nèi)的粘合劑，使得當安裝在風力渦輪機葉片的外部上時，VG裝置70不會從風力渦輪機葉片的外部變得撕開松動。圖6示出了 VG裝置70的橫截面，其中可見第一翼片79。VG裝置被描述為具有置于在凹部74內(nèi)的粘合條81或帶?？梢砸姷?，底座71是彎曲的，使得底座71的內(nèi)側72在底座71的第一側77和第二側78之間是凹的，并且具有曲率半徑R。該曲率半徑被選定為葉片部段的曲率的平均值，具體的VG裝置70被期望為這樣以便其被預彎曲以配合大量不同的葉片和/或葉片部段。有利地，粘合條81至少包括用于安裝在風力渦輪機葉片的外部上的粘合外層以及可壓縮材料層，諸如泡沫聚合物層或泡沫單元層。粘合條81因此適應于補償變化，以便精確地配合或符合葉片的外部的曲率。底座71的內(nèi)側72的曲率和底座71的外側73的曲率不必相同。
而且，圖6示出了翼片的形狀?？梢砸姷?，翼片包括前緣部分83，其中翼片的高度從底座71的第二側78朝向底座71的第一側77增加；中間部分或者頂部部分84，其中翼片的高度基本恒定；以及后緣部分85，其中翼片的高度朝向底座71的第一側77降低。在所描述的實施方式中，翼片包括基本上直的后緣部分85，S卩，使得翼片的高度沿著該部分線性地降低。因此，后緣部分85成錐形使得翼片與底座71 (以及風力渦輪機葉片的外部)平面的表面法線形成后緣錐角α。后緣錐角α有利地為約6度。圖7示出了從底座71的第一側77所看的 VG裝置的側視圖。可以看見，翼片成錐形，使得翼片的第一側88和第二側89朝向翼片的頂部部分成厚度錐角Θ的錐形。厚度錐角Θ可以例如在I和2度之間。而且，第一翼片79和80可以朝向彼此傾斜，使得第一翼片79的第一傾斜軸86和第二翼片80的第二傾斜軸都相對其間的表面法線形成例如在O. 5和I度之間傾斜角Φ。然而，翼片79、80可以有利地從底座71 (以及風力渦輪機葉片的外部)垂直地突出。VG裝置設置有厚度錐角Θ和后緣錐角α以及可選的傾斜角Φ,使得VG裝置70可以以單件形式模制，并且仍然可以從模具中被松開而不必拆散VG裝置70的部件。同時，VG裝置70的功能與常規(guī)的VG裝置相比沒有被削弱。在有利的實施方式中，VG裝置被模制為由PBT和聚碳酸酯的結合物制成的整體元件。這里實施方式被示為在梯形底座上的單個VG翼片對。然而，可以認識到，VG裝置包含幾個發(fā)明概念，例如使用凹部、錐角和傾斜角從而能夠模制VG裝置，以及使用梯形底座。因此，可以了解，能夠設想到利用這些發(fā)明概念的其它實施方式。關于所模制的VG裝置，例如不必使裝置精確地包括一組VG翼片對。所模制的VG裝置例如可以替代地形成為包括多個VG翼片對的條，或者形成為僅被設置在底部上的單個翼片。對于在底座內(nèi)側上具有凹部的VG裝置來說也是如此，其中，可以了解，該裝置可以形成為包括多組VG對的條。而且，可認識到，該理念可被用于其它具有從條/底座的外側突出的部件的流體弓I導裝置，例如擾流板、Gurney襟翼或類似物。而且，可認識到，翼片可以具有各種形狀。因此，翼片例如可以具有如圖8a中示出的直角三角形的形狀，或者它可以包括如圖8b中示出的、具有修平的頂部的錐形后緣部分，或者如圖Sc中的沒有修平頂部的錐形后緣部分。翼片也可以包括中間部段，該中間部段具有如圖8d中示出的不同的錐角或如圖Se中示出的倒圓的頂部部分。翼片的前緣部分可以包括如圖8a_e中示出的直的頂部部分、或如圖8f中所示出的凹的頂部部分或者如圖8g中示出的凸的頂部部分。該后緣部分也可以是凹的或如圖8h中示出的凸的。再次，該形狀可以采取如圖8的實施方式中所示出的所述部段的任意結合。圖9圖示了風力渦輪機102，其包括塔架104、機艙106和具有基本水平的轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子包括輪轂108和從輪轂108徑向延伸的三個葉片110。轉(zhuǎn)子被停止在位，其中，葉片110之一被基本豎向地定位并且末端114指向地面。而且，風力渦輪機葉片110被定(pitch)在暫停(break)位置。工人185在風力渦輪機葉片110上作業(yè)，并且通過工作平臺187和提升設備186沿著葉片110的后緣下降。提升設備186包括線纜，該線纜連接(未示出)在風力渦輪機葉片110的根部附近處，例如連接至風力渦輪機102的輪轂108。根據(jù)其它實施方式，工人能夠使用車載升降臺來接近葉片。再次，工人可以沿著葉片從應用區(qū)域上方的位置繞繩下降。接下來，參考圖10-13解釋了根據(jù)本發(fā)明的用于將VG裝置70加裝到風力渦輪機葉片的外部的方法和工具。圖10示出了葉片部段10’，其將被加裝以根據(jù)本發(fā)明VG裝置70。在所示出的實施方式中，VG裝置70被設置在靠近葉片部段10’的前緣處。在第一實施方式中，為了仔細地對準并且將VG裝置70設置在葉片部段10’上的正確位置處而使用了掩蔽膜40。掩蔽膜40包括很多開口 41、覆蓋開口 41的剝離層42和內(nèi)部移除膜。加裝方法從工人在應用區(qū)域處將掩蔽膜40應用到葉片部段10’的外部開始。然后，工人移除剝離層42，這樣暴露出掩蔽膜的開口 41。接著準備葉片的外部以用于附連VG裝置70。這可以通過研磨、拋光、砂紙打磨等執(zhí)行，然后可選地清潔葉片部段。由于對應于VG裝置70的預期位置的開口 41的使用，可以僅準備其中將設置或定位VG裝置70的區(qū)域。因此，表面的研磨、砂紙打磨或拋光將不會意外損壞葉片的外表面上的環(huán)繞區(qū)域。而且， 可以在將流體改變裝置粘合到葉片表面之前檢查葉片的表面，以便確保VG裝置70將被設置在正確位置。在葉片部段10’的外部的準備之后，除去內(nèi)部移除膜43。因此，確保了 VG裝置70將不會意外地粘合到掩蔽膜40而是粘合到風力渦輪機葉片的外表面上。而且，掩蔽膜40的剩余部分44可以作為標識來指示用于應用安裝板90的正確區(qū)域，其如圖11所示。安裝板90由例如開孔泡沫(open-celled foam)或者另一種泡沫聚合物制成。根據(jù)本發(fā)明的很多VG裝置70被嵌入安裝板的第一側91中，以這樣的方式VG裝置70的翼片被嵌入安裝板90中，并且VG裝置的內(nèi)側從安裝板90的第一側91被暴露。安裝板90可以設置有切口或者槽口 93，或者模制出用于嵌入VG裝置70的翼片的孔。然而，安裝板可以例如由兩個分開的板部件組成，這兩個分開的板部件被組裝以便配合圍繞VG裝置70的翼片。安裝板90還包括剝離層92，該剝離層92在將VG裝置70加裝到葉片部段10’的外部之前被移除。接著通過將安裝板90的第一側91應用在葉片部段10’的外部上的應用區(qū)域上，用VG裝置70的內(nèi)側將VG裝置70粘合到葉片部段10’的外部，然后移除安裝板90，因此——如圖12所示——由于使用在VG裝置70的凹部中的粘合條而將VG裝置70留在葉片部段10’的外部上。通過對安裝板90施加壓力，VG裝置70可以簡單地粘合到葉片部段10’的外部。通過重復上述步驟，可以將另外的VG裝置70粘合到葉片的外部。在有利實施方式中，安裝板上用于嵌入VG裝置70的最外面的切口或者孔93可以留空，如圖11所示。由此，這些槽93可被嵌入一個以上的、已經(jīng)被加裝的VG裝置。因此可以預設在最外面的已經(jīng)被加裝的VG裝置和鄰近的之后被加裝的VG裝置之間的間距。因此，提供了在已經(jīng)被加裝VG裝置的直接延伸部分中加裝另外的VG裝置的簡單方法。實際上，由于強風等可能很難控制掩蔽膜，所以可能很難將掩蔽膜40應用到葉片部段10’的外部，尤其在VG裝置70被就地加裝在風力渦輪機時更是如此。因此，根據(jù)圖13中示出的另一個實施方式，可以替換地利用使用安裝參考繩(多根參考繩)240、240’的簡單設置。安裝參考繩240、240’可以對準葉片外部上的預定位置從而與應用區(qū)域245齊平用于粘合VG裝置。安裝參考繩240、240’可以通過使用帶248被應用于葉片的表面。然后VG裝置70以與前所描述的實施方式中類似方式被粘合到葉片的外部。
葉片可以包括離葉片根部最近的第一縱向部段250、離葉片末端最近的第三縱向部段252、以及在第一縱向部段250和第三縱向部段252之間的中間第二縱向部段251。三個縱向部段250、251、252可以設置有不同尺寸的VG裝置。在圖13所描述的實施方式中，三個縱向部段250、251、252沿著葉片的根部的部段的部分、葉片過渡區(qū)域以及翼型部段的最內(nèi)部分延伸。然而，可以容易意識到，包括不同的VG裝置的縱向部段可以不同地被定位，并且縱向部段的范圍將根據(jù)葉片類型變化。也可能僅使用兩個縱向部段，并且由此只有兩種類型的VG裝置。再次，還可能使用四個、或者甚至五個縱向部段，以及相應數(shù)量的不同VG裝置。實際上，可以看出，僅使用三種不同類型的用于加裝的VG裝置便足以覆蓋很多不同的葉片部段以及葉片類型，即
權利要求
1.一種用于安裝在風力渦輪機葉片(10)上的渦流發(fā)生器裝置(70)，其包括 -底座(71)，當被安裝在所述風力渦輪機葉片(10)的外部上時，所述底座(71)具有 -內(nèi)側(72)，其用于附連在諸如所述風力渦輪機葉片(10)的外部等表面上，以及 -外側(73)，其背離所述風力渦輪機葉片(10)的外部， -所述渦流發(fā)生器裝置(70)設置有基本垂直于所述底座(71)從所述外側(73)突出的至少一個第一翼片(79、80)，其中 -所述翼片(79、80)包括前緣側(78)和后緣側(77)，所述前緣側(78)用于最接近所述風力渦輪機葉片(10)的前緣地設置，所述后緣側(77)用于最接近所述風力渦輪機葉片(10)的后緣地設置，并且其中 -所述翼片(79、80)包括離所述翼片(79、80)的所述前緣側(78)最近地設置的前緣部 分(83)，其朝向所述翼片(79、80)的所述前緣側(78)成錐形，其特征在于 -所述翼片(79、80)還包括離所述翼片(79、80)的所述后緣側(77)最近地設置的后緣部分(85)，其朝向所述翼片(79、80)的所述后緣側(77)成錐形，以及-所述翼片(79、80)朝向所述翼片(79、80)的頂部部分成錐形。
2.如權利要求I所述的渦流發(fā)生器，其中所述渦流發(fā)生器裝置是模制而成的。
3.如權利要求I或2所述的渦流發(fā)生器，其中所述渦流發(fā)生器裝置由金屬制成，諸如鋁或不銹鋼等；或由聚合物材料制成，諸如TPU、PBT、PET或LDPE、聚碳酸酯(PC)、或PBT和PC的組合物等。
4.如前述權利要求中任一項所述的渦流發(fā)生器裝置，其中所述后緣部分(85)相對所述底座的表面法線形成在I至20度之間、或者I至15度之間、或者I至10度之間的區(qū)間內(nèi)的平均后緣錐角U)。
5.如權利要求4所述的渦流發(fā)生器裝置，其中所述平均后緣錐角(α)在4至8度之間。
6.如前述權利要求中任一項所述的渦流發(fā)生器裝置，其中所述后緣部分(85)基本是直的。
7.如前述權利要求中任一項所述的渦流發(fā)生器裝置，其中翼片的側(88、89)形成在O.5至5度之間、或者O. 5至3. 5度之間、或者O. 5至2. 5度之間的厚度-錐角。
8.如前述權利要求中任一項所述的渦流發(fā)生器裝置，其中所述渦流發(fā)生器裝置還包括笛一習皆~■異/I ο
9.如權利要求8所述的渦流發(fā)生器裝置，其中所述第一翼片和所述第二翼片被定向使得它們形成10至70度、或15至60度、或20至50度的相互角度。
10.如權利要求8或9所述的渦流發(fā)生器裝置，其中所述第一翼片和所述第二翼片朝向彼此傾斜，每個所述翼片相對于表面法線形成在O. 5至3度之間的傾斜角。
11.如前述權利要求中任一項所述的渦流發(fā)生器裝置，其中所述前緣部分沿著所述翼片的總長的至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少75%延伸。
12.如前述權利要求中任一項所述的渦流發(fā)生器，其中所述翼片包括修平的頂部部分(84)。
13.一種用于風力渦輪機(2)的轉(zhuǎn)子的葉片(10)，所述風力渦輪機⑵具有基本水平的轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子包括輪轂(8)，當被安裝到所述輪轂(8)時所述葉片(10)從所述輪轂(8)基本沿徑向方向延伸，所述葉片具有縱向方向(r)以及橫向方向，所述縱向方向(r)上具有末端(16)和根端(14)，所述葉片還包括 -成型輪廓(40、42、50)，其包括壓力側和吸力側、以及前緣(18)和后緣(20)，所述成型輪廓(40、42、50)具有翼弦，所述翼弦具有在其間延伸的翼弦長，當受到入射氣流沖擊時所述成型輪廓產(chǎn)生升力，其中所述成型輪廓分為 -根部區(qū)域(30)，其具有基本上圓形或橢圓形的輪廓并且離所述輪轂最近， -翼型區(qū)域(34)，其具有升力產(chǎn)生輪廓并且離所述輪轂最遠，以及可選地 -過渡區(qū)域(32)，其在所述根部區(qū)域(30)和所述翼型區(qū)域(34)之間，所述過渡區(qū)域(32)的輪廓沿徑向方向從所述根部區(qū)域的圓形或橢圓形輪廓逐漸變化到所述翼型區(qū)域的升力產(chǎn)生輪廓，并且其中 -所述葉片被設置有如前述權利要求中任一項所述的渦流發(fā)生器，并且其中所述渦流發(fā)生器的所述底座的所述內(nèi)側附連于所述風力渦輪機葉片的表面。
14.一種風力渦輪機，其包括多個如權利要求13所述的葉片，優(yōu)選為兩個或三個。
15.一種將如權利要求I至11中任一項所述的渦流發(fā)生器裝置加裝到風力渦輪機葉片的表面上的方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于安裝在風力渦輪機葉片(10)上的渦流發(fā)生器裝置(70)。該裝置包括底座(71)，底座(71)具有內(nèi)側(72)與外側(73)，當安裝在風力渦輪機葉片(10)的外部上時，內(nèi)側(72)用于附連在諸如風力渦輪機葉片(10)的外部等表面上，且外側(73)背離風力渦輪機葉片(10)的外部。該渦流發(fā)生器裝置設置有至少一個第一翼片(79、80)，其基本垂直于底座(71)地從外側(73)突出，其中翼片(79、80)包括前緣側(78)和后緣側(77)，前緣側(78)用于最接近風力渦輪機葉片(10)的前緣地設置，后緣側(77)用于最接近風力渦輪機葉片(10)的后緣地設置，并且其中翼片(79、80)包括離翼片(79、80)的前緣側(78)最接近地設置的前緣部分(83)，其朝向翼片(79、80)的前緣側(78)成錐形。翼片(79、80)還包括離翼片(79、80)的后緣側(77)最接近地設置的后緣部分(85)，其朝向翼片(79、80)的后緣側(77)成錐形，且/或翼片(79、80)朝向翼片(79、80)的頂部部分成錐形。
文檔編號F03D1/06GK102720631SQ20121010321
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月3日 優(yōu)先權日2011年2月4日
發(fā)明者H·T·克努德森, J·馬德森, L·E·詹森 申請人:Lm風力發(fā)電公司