专利名称：一种内部设有收集装置的风力发电机叶片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于风力发电机的叶片，所述叶片由至少两个叶片部分构成，所述叶片包括一腔。
背景技术：
叶片常常是由两片或两片以上的叶片部分、壳或者叶片半部的强化纤维薄板彼此相互粘合、或者与一个或多个内部支撑柱粘合构成。从而在这样的叶片中形成一个或多个的腔。在将这些叶片部分彼此粘合在一起时，胶或填充物要用的足够多以保证填满胶缝。厚块堆积在胶缝周围或者掉落在模具内的那些多余的胶会被刮掉，并且移到尽可能远的地方去；但不可避免地，还是有相当多的胶不可避免地残留在叶片上，特别是残留在叶片最外且最窄部分上的胶缝处。在叶片被使用时，叶片动态地弯曲和变形，因此在胶缝处的胶块会作为结块脱落下来掉落在叶片内。理论上，可以想象到在粘合时或随后的维护过程中，工具、工作手套、壳的残余物等都会被无意地拉在叶片中。如上所述，胶块残余物、工具以及类似物在以下的内容中将被称为术语“松动物体”。
出于以下几个原因，不希望在叶片内出现这样的松动物体。第一、也是最重要的原因是，当叶片旋转时，它们会在叶片内部到处碰撞，并且重复撞击叶片的内部结构，从而可能会损坏叶片。此外，由这些物体引起的噪声也是相当大的。在涡轮机启动或关闭时，噪声会特别的大，这样的噪声可能会让在风力涡轮机附近的人或动物对风力涡轮机感到不适，因此让人们产生成见，从而反对建立更多的风力发电机。同时，这些松动物体也会带来额外的、不必要的重量，进而不利地影响风力发电机的性能。最后，还存在这样相当大的风险，就是这些物体会戳破或牢固地锲在叶片内的某些不合适的地方，例如在叶片根部，并因此使得叶片结构不能如预期那样地变形和运行。这样会使得叶片的强度和刚性变差。
经过一段时间后，在叶片内部到处碰撞的这些残余胶块有可能会变成粉末，从而成为灰尘或者比灰尘大点的微粒。即使叶片在装配前被仔细冲洗过，在一段时间后它还是不可避免地会有在相当数量的灰尘。由于灰尘或微粒在吸收水分后会凝结成牢固坚硬的大块，接着会出现前面提及的那些问题，因此，在叶片内也不希望有灰尘或者微粒。在这里以及在接下来的部分内提到的水分，可以理解为各种液相或气相物质或具有两相的物质，例如水或水蒸汽。
另一个方面是关于叶片中的腔，即，水分总是能够进入叶片。一方面，雨水通过连接处和孔渗入叶片；另一方面，通过冷凝作用。为了确保即使是在使用时也能够让湿气离开叶片，通常在叶片上的不同位置上设有多个排水孔。排水孔可以以多种方式获得，最简单的就是在叶片上钻一个其典型直径为3-6mm的孔。这样的排水孔的孔径要足够大，使得能保证湿气被排出，却又不至于大到会让过多的雨水进来叶片。但是当排水孔直径大到某一值时，那么在叶片旋转时就开始会发出噪音，这种情况当然也是不希望发生的。此外，如果排水孔有大的孔径，松动物体可能会从孔中甩出。虽然在这种方案下叶片内松动物体的问题得到了解决，但是由于松动物体被高速甩出且能飞过一段较长的距离，就有可能会对附近的人或动物造成伤害，因此，这种方案也是不合适的。相反地，如果排水孔较小的话，那么就有可能被叶片内部的松动物体或凝结成块的微粒和灰尘堵住。
发明内容
本发明的目的是解决上面提到的由风力发电机叶片内部的一个或多个腔内的松动物体、微粒或者灰尘带来的问题。
本发明涉及一种用于风力发电机的叶片，所述叶片由至少两个叶片部分构成，从而所述叶片包括一个腔，其中，在腔内设置装置用于收集来自腔体内的例如灰尘、微粒或者松动物体。据此，解决由这些松动物体引起的碰撞冲击和噪音问题。此外，也能够防止排水孔被堵住，从而不需要对排水孔进行维护；同时，由于松动物体通过叶片排水孔甩到外面而危及周围环境的问题也得到了解决。同时，松动物体、微粒和灰尘带来的额外的重量也被集中到对于叶片结构最合适的地方；收集装置可以是任意地构造成能将收集到的物质完全地从叶片中移走以保证叶片重量不变的结构。而且有利地是，本发明还使得在将各部件粘合成叶片过程中和之后不再需要针对于胶残余物和灰尘所进行的耗时且工作强度大的收集和移除工作。
此外，本发明还涉及了一种如前所述的叶片，其中，所述收集装置包含至少一个容器，所述容器具有至少一个用于收集松动物体的开口。除了前面提到的这些优点外，这样的容器还有利的是，它可被构造成能将收集到的物质倒出、或者是可更换、或者是可随意整体移动，由此保证叶片重量不变的结构。此外，容器可以由柔性材料制成，或者采用与叶片结构相配的形状。
此外，还涉及一种具有至少一个如前所述的容器的叶片，其中所述容器还包括固定物，例如粘合剂，或者所述容器的开口包括至少一块活动盖。所述实施例的优点在于制造简单、便宜，并且能够有效保证收集在容器中的物质留在该容器中。
本发明还涉及一种具有至少一个如前所述的容器的叶片，其中所述容器包括至少一部分是漏斗形状的开口，或者包括多个彼此连续布置的至少一部分是漏斗形状的开口。简单来讲，这种漏斗形状的开口能够保证收集在容器中的物体不能再轻易离开；通过像袋网结构样的连续布置地多个漏斗形状的开口可以进一步保证获得这种效果。
根据本发明又一实施例，叶片上设有至少一个如前所述的容器，其中所述容器设置在叶片根部附近。因此，容器和收集到的物体的重量就集中在叶片根部附近，进而叶片的惯性矩变小。
根据一个实施例，叶片上设有至少一个如前所述的容器，其中所述容器设置在室内，所述室与叶片的其它部分至少保持部分地隔离。
此外，还涉及一种如前所述的叶片，其中所述收集装置包括至少一个过滤装置。据此，灰尘和微粒被收集在该过滤装置中，即意味着排水孔将不会被堵塞。相对于在装配叶片之前用水冲洗或者用真空吸尘器打扫灰尘和微粒而言，这种收集灰尘和微粒的方式显得更加容易和节约时间。
本发明还涉及一种在前面公开的叶片，其中所述收集装置在叶片中设置在两个至少部分地隔离的室之间。该收集装置可以包括例如细网、过滤器或者某种滤网。因此，松动物体的运动限于在室中，松动物体的运动限于在它们所位于的室中，从而产生的碰撞冲击和由此引起的噪声都显著减弱；同时，叶片中的湿气仍然能够在整个叶片中流动并通过排水孔排出。
接下来将结合图对本发明进行描述，其中图1描述了一种用于风力发电机的叶片，其中在叶片尖端和在排水孔的前面设置有过滤器；图2描述了一种用于收集松动物体的收集容器，所述收集容器设置在风力涡轮机叶片的根部；图3描述了一种具有漏斗形状开口的收集容器的透视图和剖面图；图4描述了一种由网状材料构成的具有漏斗形状开口的盒状收集容器的透视图和剖面图；图5描述了一种带有活动盖的收集容器；图6描述了一种带有柔性舌状活动盖的收集容器；图7描述了一个用于收集松动物体的收集容器的实施例，所述收集容器设置在风力涡轮机的叶片内，且设置在该叶片根部；图8描述了一种具有多个室的用于风力涡轮机的叶片，所述室之间由滤网隔开并在不同的位置上设有收集容器；图9描述了一种具有由管状部件构成的过滤器的用于风力涡轮机的叶片。
具体实施例方式
图1是用于风力发电机的叶片101的横截面图。典型地，一个叶片由两个叶片壳和一些内部支撑柱105装配而成，从而叶片包括一个或多个腔。为了在使用时也能允许湿气流出叶片，在叶片上设有多个排水孔102。在给出的实施例中，所述排水孔102设置在叶片尖端103、以及在叶片的后部边缘104的最靠外部分的右后方。根据本发明的一个实施例，在叶片101内部设置多个过滤器106。有利地，它们位于每个排水孔102的前方，因此那些比过滤器的网孔大的物体或微粒不能进入排水孔102中，相应地也不会将排水孔堵住。较小的微粒或穿过过滤器或被其捕获。根据本发明的另一实施例，过滤器设置成在其用坏或被堵住的时候能够被清洗或更换。例如可以经由排水孔102将过滤器106旋出、或将过滤器106布置为紧挨着盖子附近(通过该盖子能够对过滤器进行维护)以进行清洗或更换工作。此外，过滤器还能够设计成与叶片的闪电接收器一体，例如可以是如丹麦专利No.DK174232中描述的那种结构。如图所示，过滤器106可以横向放置在叶片中。最有利地是，面对着叶片尖端103且远离地放置，从而使得尽可能多的灰尘或微粒被该过滤器捕获并阻断灰尘或微粒通向排水孔102的道路。
图2描述了叶片101在叶片根部201附近的剖面图，在那里叶片被安装在轮轴上。为了能够捕获和收集在叶片内部到处动的松动物体，如本发明所述设置容器202，使得松动物体203掉落其中。在给出的实施例中，容器202带有开口204，该开口具有使这些物体不能轻易离开容器的结构。用于收集的容器202设置在叶片根部201附近是有利的，因为在叶片旋转运动时物体很有可能会被抛掷穿过它。此外，最好尽可能将额外的重量聚集到靠近风力涡轮机旋转轴的位置处，由此减小叶片的惯性力矩。这样设置收集容器202的另一个优点在于人员易于接近该容器。如图所示，如果叶片101在叶片内一段距离处形成工作台205，最普遍的做法就是再提供检修孔206作为进入叶片101的通道。从而可根据需要，将收集容器202中捕获到的物体清空、或更换容器、或将容器整体随意移动。按照本发明，收集容器202可以是独立单元，或者是建在叶片101或支撑柱105的一部分上、或者是与叶片101或支撑柱105一体的结构。按照本发明，收集容器还可以用来收集渗入叶片中的水分。在其它松动物体的情况下，这样结构的收集容器能起到这样的作用，就是一旦有一定量的水进入容器时，这些水将很难再离开容器。在这种情况下，收集到的水可以连续或间断性排出、或者一次性地随着其它收集到的物体倒出。不同的实施例将在下面的图中说明。
根据本发明的一个实施例，收集装置被构造成如图3中描画的带着一个或多个用于接受松动物体的开口301的容器202。在该图中，分别给出了容器202的透视图和剖面图。在给出的实施例中，容器202是圆柱形的，但是其形状对本发明来说意义不大，例如还可以采用方形或不规则形状。根据又一实施例，开口301可以是带有倾斜且逐渐变窄的侧面302的漏斗形，因此进入容器的物体不易掉出。如透视图所示的，在容器202的内侧303和底面304的部分上施加例如粘合剂或其它固定物305 ，以用于固定捕获到的物质306。根据另一个实施例，容器可以是由几个逐渐变窄的漏斗状的开口301接连地形成的袋网结构。
图4描述了一种箱状或盒状的收集容器202。两个不同实施例的容器分别在透视图和横截面图中示出。所述箱子具有允许松动物体通过的一个或多个开口301。在给出的实施例中，容器202上构造有从开口301向内逐渐变窄的侧面302，使得物体能够被捕获在容器中并且难以从容器中掉出。该逐渐变窄的侧面302可以设在容器的开口或侧面上或其附近，还可以是柔性可弯曲的。所述逐渐变窄的面还可以具有不同于横截面图中的尺寸和角度401。想象到收集容器还可以由很多其它材料制成，但是优选轻质材料，例如塑料、橡胶或织物。此外，所述容器还可以由厚重的材料制成，或者在另一实施例中由网状多孔材料402制成(如图4的底部所示)。图4中描述的收集容器202的优点在于，易于制造，例如可以通过单张材料板折叠或弯曲得到。如图中所示，收集容器202的侧面不必是直的；可以是弯曲的或者是不规则形状。
图5描述了按照本发明的收集装置的又一实施例，其中所述容器202具有一个完全或部分盖住容器开口301的活动盖501。活动盖501是这样的类型，即，当受到外界(例如松动物体)作用时，它会朝容器内运动一段距离，在作用消失时，活动盖501会回复起始位置(在该位置，它挡住开口301)。活动盖501可以通过例如弹簧铰链502装配，或者具有柔性的有回弹力的铰。最后，活动盖被构造成具有可在重力作用下运动的结构，并且在每次叶片旋转时打开一次。由于收集装置具有这样的位置和结构，使得活动盖能够根据需要打开和关闭。
图6描述了按照本发明的收集装置的另一实施例，其中，一方面描绘出箱形容器601，另一方面描绘出袋网状的容器。对于这两种容器，在其开口301上或附近都设有活动盖501，其中活动盖朝着容器内部方向变窄。活动盖501由一块材料制成，其中切口可以是通过切开或剪切或其它方法得到，使得该活动盖形成具有很多连续舌片603的梳状。有利地，活动盖501可以由柔性材料制成，例如软塑料材料(一方面它有利于抵抗进入物体的冲击，另一方面，无论容器侧面是直的还是弯曲的，都能够保证活动盖501与之相适应)。
用于收集松动物体的容器可以构造成风力涡轮机叶片的一体部分。即意味该容器由装配在叶片壳内部的部件、一个内部支撑柱或者其它部件构成。图7描述了一个实施例，其中收集容器202始终绕着叶片壳701的内表面周围安置，并且向下延伸到叶片根部201或其附近。在图中，以透视视角给出了叶片的最低部分(从离叶片一定距离的位置上看过去)，并且紧挨着该透视图，还给出了其的横截面图。在给出的实施例中，收集容器202构造有圆柱形套管702，其一端703位于叶片壳701的内侧面上。在套管702的第二末端704上或附近安装另一套管或套箍705，因此松动物体306将在圆柱形套管702和叶片壳701之间的腔内被捕获。当然，容器不必绕着整个叶片内部设置，并且，同样地，它也能以其它方式与叶片或柱部分一体制造。
此外，本发明涉及叶片101，该叶片被分隔成彼此之间完全或充分隔开的多个室801。如图8所示，叶片被多个隔断壁802分隔开，隔断壁802相对于叶片纵向扩张区域横向延伸。有关叶片如何被分隔的细节与本发明没有关系，例如还可以构造有与叶片纵向扩张区域成对角线的隔断壁802。隔断壁802至少一部分是由滤网803(例如是细网)构成，因此允许湿气和细微粒通过为此目的的排水孔离开叶片。通过分隔成如前所述的多个室801，处于室中的松动物体的运动就被限制在它们所在的室中。由于叶片旋转而引起的松动物体的动能也因此受到限制，因此由这些松动物体撞击叶片所造成的冲击作用也相应地减弱了。根据本发明的另一实施例，在每个室801中放置有一个或多个如前所述的收集容器202，用于收集每个室中的松动物体。此外，还可以通过在叶片内部的区域、在一个或多个室801内施加粘合剂或其它固定物305实现收集，这些粘合剂用于捕获松动物体。这是一个非常简单的实施例，在主要目的是收集这些松动物体而不必处理它们的情况下是有优势的。
根据又一实施例，如图9所示，过滤器106布置在一个或多个排水孔102的端部，过滤器或滤网由在沿着其长度方向上的几个位置上布有孔902的管状部件(如排水管)901形成。在这种情况下，排水管状的过滤器901从排水孔设置并向叶片101内部延伸一段距离，因此即使在位于排水孔附近的最低部分被灰尘盖住或堵住的时候，仍然能够保证一条让水分流出叶片的通道。可选地是，该过滤器的一端可以被塞子903或其它类似物封闭。
应理解可以对本说明书和图中描述的发明进行改进或改变，这些改进或改变应落入以下权利要求限定的保护范围内。
权利要求
1.一种用于风力发电机的叶片，其由至少两个叶片部分构成，从而该叶片中包含有腔，其特征在于，在所述腔内有用于收集所述腔内的灰尘、微粒或者松动物体的装置。
2.如权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述收集装置包括至少一个容器，所述容器具有至少一个用于接收松动物体的开口。
3.如权利要求2所述的带有至少一个容器的叶片，其特征在于，所述容器还包括固定物，例如粘合剂。
4.如权利要求2-3中的一项或多项所述的带有至少一个容器的叶片，其特征在于，所述容器的开口包括至少一个活动盖。
5.如权利要求2-4中的一项或多项所述的带有至少一个容器的叶片，其特征在于，所述容器的开口至少一部分是漏斗形状。
6.如权利要求2-5中的一项或多项所述的带有至少一个容器的叶片，其特征在于，所述容器包括至少两个连续设置的开口，所述开口至少一部分是漏斗形状。
7.如权利要求2-6中的一项或多项所述的带有至少一个容器的叶片，其特征在于，所述容器设置在叶片根部附近。
8.如权利要求2-7中的一项或多项所述的带有至少一个容器的叶片，其特征在于，所述容器设置在一个室内，所述室与叶片的其它部分至少部分地隔离。
9.如权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述收集装置包括至少一个过滤装置。
10.如权利要求1-9中的一项或多项所述的叶片，其特征在于，所述收集装置在叶片内设置在两个至少部分隔离的室之间。
全文摘要
本发明涉及一种用于风力发电机的叶片，所述叶片由至少两个叶片部分组成，从而所述叶片包含一个腔，所述腔中包含有用于收集来自腔中的例如灰尘、微粒或松动物体的装置。所述收集装置包含有多个容器，所述容器具有漏斗状的开口、以及活动盖，或内侧面上有粘合剂。而且，所述收集装置可以是布置在叶片内部的多个室之间的过滤器或滤网。
文档编号F03D11/00GK101091055SQ200580045218
公开日2007年12月19日 申请日期2005年11月4日 优先权日2004年12月29日
发明者M·莫尔岑, K·L·马森, R·范登贝尔赫 申请人:Lm玻璃纤维有限公司