[发明专利]具有颗粒阻尼装置的风力涡轮机的转子叶片及其制造方法

说明书

本发明涉及一种风力涡轮机的转子叶片，所述转子叶片具有至少一个颗粒阻尼装置，所述至少一个颗粒阻尼装置具有至少一个腔(3)，所述腔(3)具有限定内部空间的内壁(4)并且具有相对于所述内壁(4)可移动地布置在所述内部空间中的介质。

技术领域

本发明涉及风力涡轮机的转子叶片。本发明还涉及一种用于制造风力涡轮机的转子叶片的方法。

背景技术

风力涡轮机的转子叶片当然在现有技术中是众所周知的。

现代风力涡轮机的转子叶片越来越长和越来越薄。这尤其是在其振动行为上产生问题；因为转子叶片越长，振动效果就越关键。振动对转子叶片的尺寸产生影响，因为例如负载变化会导致材料疲劳甚至疲劳断裂。为了达到预定的使用寿命，转子叶片的承重结构必须相应地将尺寸确定成更坚固和更重。

与沿转子叶片的襟翼方向的气动阻尼相比较，沿边缘方向的气动阻尼由于垂直于边缘方向的横截面面积较小而较低。因此，期望的是，尤其是沿边缘方向存在较高的结构阻尼。

通常，通过使用结构材料来减少由于振动引起的转子叶片的负载。

通过使用稳定结构材料而增加了转子叶片质量，由此又增加了转子叶片本身和风力涡轮机的负载。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有振动阻尼机构的转子叶片，并提供一种用于制造这种转子叶片的方法。

该目的在其第一方面通过开头提到的一种具有权利要求1的特征的转子叶片来实现。

本发明基于以下思想，即在转子叶片中设置颗粒阻尼装置的原理，所述转子叶片具有至少一个腔，所述腔具有界定内部空间的内壁，其中，在所述内部空间中相对于所述内壁可移动地布置有介质。

所述介质可以是单独的颗粒。在这种情况下，所述颗粒优选是可以单独移动的球。

然而，所述介质也可以是被引入到例如1Pa·s的粘度的高粘性介质中的颗粒。也可以设想其他介质。

腔在此应理解为优选完全由内壁包围、至少主要由内壁包围的空腔。所述内壁可以是封闭的或筛状的表面。所述腔的内壁和内部空间如此构成，使得所述介质在运行期间以及在转子叶片静止期间都不会从所述腔中跑出或掉出，而是永久地储存所述介质。

转子叶片的振动能量通过根据本发明的颗粒阻尼装置转换成热量。转换过程在此称为耗散。耗散不仅包括通过使颗粒在高粘性介质中移动而将振动能量转换为热能，而且还包括通过颗粒在内壁上的摩擦和/或通过在内壁上或彼此之间的非弹性碰撞而将转子叶片的振动能量转换成热量的情况。

已经表明，转子叶片的振动可以高达转子叶片长度的20％或者甚至超过它。

原则上，可以通过选择颗粒和内壁来控制待阻尼的振动频率。由不同材料制成的颗粒也可以用于阻尼宽频带。也可以设想将颗粒阻尼与高粘度介质结合以及无需高粘度介质。

优选地，所述颗粒阻尼装置具有多个腔，所述多个腔均具有内壁，在所述多个腔中均布置有所述介质，所述介质均相对于所述内壁可移动地布置。

所述腔或所述多个腔可以布置在所述转子叶片上的不同位置处并且彼此不同地成形。在所述转子叶片旋转期间，所述颗粒通过所述腔中的离心力被按压在所述腔的径向外内壁上，其中，“径向”是指由转子的旋转描述的圆的半径。

在本发明的一个实施方式中，所述腔沿着所述转子叶片的宽度从前缘到后缘延伸，并且所述腔优选地沿着转子叶片厚度彼此相邻地布置。所述腔可以沿着纵向方向具有几厘米到几米的长度。所述腔可以优选地布置在距转子叶片根部的转子叶片长度的三分之二的距离处。在这里，所述腔中的所述颗粒可以在前缘和后缘之间自由移动，并且可以特别有利地耗散沿边缘方向的振动的振动能量。在这里，所述颗粒通过在径向外内壁上的摩擦吸收振动能量。但是，耗散也由于所述颗粒彼此之间的粘性和碰撞而产生。