降低噪聲排放的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種降低噪聲排放的設(shè)備，該噪聲排放由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生。該設(shè)備包括風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和降噪裝置，降噪裝置被附接到風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片包括轉(zhuǎn)子葉片吸力側(cè)、轉(zhuǎn)子葉片壓力側(cè)、轉(zhuǎn)子葉片前緣部和具有轉(zhuǎn)子葉片后緣的轉(zhuǎn)子葉片后緣部。降噪裝置包括面向轉(zhuǎn)子葉片后緣部的內(nèi)表面以及與內(nèi)表面相對(duì)的外表面。降噪裝置包括前緣和后緣，兩者都連接內(nèi)表面和外表面。降噪裝置被連接裝置連接在轉(zhuǎn)子葉片后緣部。由此，內(nèi)表面示出了到風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的至少一側(cè)的預(yù)定距離。最后，預(yù)定距離以這樣的方式被選擇，即在轉(zhuǎn)子葉片后緣部處產(chǎn)生的聲波被內(nèi)表面反射，使得由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生的噪聲排放得以降低。
【專利說明】降低噪聲排放的設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及降低噪聲排放的設(shè)備，噪聲排放由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生。具體地，該設(shè)備包括降噪裝置，降噪裝置在風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子葉片后緣部被連接到風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。此外，本發(fā)明涉及制造這種設(shè)備的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]低噪聲排放水平的實(shí)現(xiàn)在風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和風(fēng)力渦輪機(jī)的研發(fā)中是關(guān)鍵和非常重要的設(shè)計(jì)參數(shù)。這是由于這樣的事實(shí)，即風(fēng)力渦輪機(jī)的噪聲排放水平設(shè)置了對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)是否允許被建造和風(fēng)力渦輪機(jī)被允許多么靠近地建造在居住區(qū)域附近的限制。因此，由于上述限制，噪聲排放水平可設(shè)置對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)頻率的限制。此外，轉(zhuǎn)子直徑也可能受噪聲約束所限制。
[0003]通過旋轉(zhuǎn)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片而產(chǎn)生的噪聲排放代表著由風(fēng)力渦輪機(jī)在工作中產(chǎn)生的總噪聲排放的顯著一部分。因此，已經(jīng)做了顯著的努力以研發(fā)減輕并降低由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生的噪聲的解決方案。在歐洲專利申請(qǐng)EP 2309119A1中已經(jīng)公開了被附接到風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片或與風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片成為一體的鋸齒狀板在某種程度上可具有對(duì)于噪聲排放水平的有利效果。
[0004]然而，存在迫切的需要以提供降低由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生的噪聲排放的改進(jìn)措施。具體地，該措施應(yīng)當(dāng)可以替換和補(bǔ)充用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的現(xiàn)有噪聲排放裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]該目標(biāo)由獨(dú)立權(quán)利要求實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的有利的改進(jìn)和修改。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種降低由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生的噪聲排放的設(shè)備。該設(shè)備包括風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和降噪裝置，該降噪裝置被附接到風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片包括轉(zhuǎn)子葉片吸力側(cè)、轉(zhuǎn)子葉片壓力側(cè)、轉(zhuǎn)子葉片前緣部和具有轉(zhuǎn)子葉片后緣的轉(zhuǎn)子葉片后緣部。降噪裝置包括內(nèi)表面和外表面，內(nèi)表面面向轉(zhuǎn)子葉片后緣部，夕卜表面與內(nèi)表面相對(duì)。降噪裝置包括前緣和后緣，兩者都連接內(nèi)表面和外表面。降噪裝置被連接裝置連接在轉(zhuǎn)子葉片后緣部。由此，內(nèi)表面示出了到風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的至少一側(cè)的預(yù)定距離。最后，預(yù)定距離以這樣的方式被選擇，即在轉(zhuǎn)子葉片后緣部處產(chǎn)生的聲波被內(nèi)表面反射，使得由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片產(chǎn)生的噪聲排放得以降低。
[0007]風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片被布置和制備成作為風(fēng)力渦輪機(jī)的一部分。風(fēng)力渦輪機(jī)是能夠?qū)L(fēng)能(即來自風(fēng)的動(dòng)能)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備。有利地，機(jī)械能隨后被用以發(fā)電。風(fēng)力渦輪機(jī)也指的是風(fēng)力發(fā)電廠或風(fēng)力充電機(jī)。此外，風(fēng)力渦輪機(jī)也可指風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0008]轉(zhuǎn)子葉片后緣應(yīng)該理解為位于轉(zhuǎn)子葉片后緣部的外圍的棱邊或邊緣。轉(zhuǎn)子葉片后緣部是風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的包括轉(zhuǎn)子葉片后緣和鄰近區(qū)域的那個(gè)區(qū)域或部分。示例性地，對(duì)于整個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的區(qū)域，轉(zhuǎn)子葉片后緣部可占據(jù)20%，特別是10%的區(qū)域。類似地，轉(zhuǎn)子葉片前緣部也應(yīng)理解為轉(zhuǎn)子葉片前緣周圍的部分或區(qū)域。
[0009]降噪裝置可大體上平行于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的至少一側(cè)。然而，其也可以傾斜于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的至少一側(cè)。因此，重要的是，降噪裝置與風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片之間的距離保持恒定或機(jī)械穩(wěn)定，這由概念“預(yù)定”表示。
[0010]由上述降噪裝置減輕和降低的噪聲可原則上來自于或產(chǎn)生于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的任何區(qū)域。然而具體地，導(dǎo)致噪聲的聲波在轉(zhuǎn)子葉片后緣部處產(chǎn)生。甚至更具體地，聲波在轉(zhuǎn)子葉片后緣處產(chǎn)生。
[0011 ] 預(yù)定距離和由此的降噪裝置關(guān)于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的位置可被選擇在風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的邊界層的內(nèi)側(cè)或邊界層的外側(cè)。
[0012]邊界層是靠近風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片表面的區(qū)域，在那里，風(fēng)的平均流動(dòng)速度比該區(qū)域的外側(cè)更小。邊界層可以是層流的和湍流的。有利地，邊界層在轉(zhuǎn)子葉片前緣部處以層流開始，隨后過渡成為湍流邊界層。該過渡可例如在轉(zhuǎn)子葉片前緣部和轉(zhuǎn)子葉片后緣之間的弦線的三分之一后。有利地，在轉(zhuǎn)子葉片前緣部處，邊界層的厚度在幾毫米的范圍內(nèi)，而在轉(zhuǎn)子葉片后緣部處，邊界層的厚度在幾厘米的范圍內(nèi)。如果風(fēng)流從風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的表面分離，這被稱為脫流(Stal I)。
[0013]將降噪裝置定位在邊界層內(nèi)側(cè)的優(yōu)點(diǎn)是阻力更低，并且來自降噪裝置的可能的自身噪聲由于降低的平均流動(dòng)速度而被降低。
[0014]將降噪罩(shield)定位在邊界層外側(cè)的優(yōu)點(diǎn)是全部的邊界層被保護(hù)，并且來自降噪裝置可能的自身噪聲由于邊界層外側(cè)更低的湍流而被降低。
[0015]降噪裝置的一般優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)邊界層薄時(shí)，在低風(fēng)速時(shí)，降噪裝置可作為附加的翼型。這是由于降噪裝置在邊界層外側(cè)延伸的事實(shí)，在邊界層外側(cè)，降噪裝置是起空氣動(dòng)力學(xué)作用的(aerodynamicalIy active)。因此,相比于沒有降噪裝置的風(fēng)力潤(rùn)輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片,風(fēng)力渦輪機(jī)在低風(fēng)速時(shí)工作可以產(chǎn)生更大的功率。
[0016]降噪裝置可包括聚氨酯和/或三維打印塑料。
[0017]在有利的實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片包括尖端、根部和肩部。此外，轉(zhuǎn)子葉片后緣部在肩部和尖端之間延伸，并且轉(zhuǎn)子葉片后緣部被分為鄰近肩部的內(nèi)半部和鄰近尖端的外半部。有利地，降噪裝置位于外半部中。
[0018]在根部，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片有利地被附接到風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂。尖端的特征在于其是風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的距離根部最遠(yuǎn)的那部分。
[0019]肩部鄰近轉(zhuǎn)子葉片后緣部。特別地，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的弦線在肩部所在的位置是最大或最長(zhǎng)的。
[0020]內(nèi)半部和外半部的概念應(yīng)該這樣理解，即轉(zhuǎn)子葉片后緣部的50%位于內(nèi)半部中并且轉(zhuǎn)子葉片后緣部的50%位于外半部中。換句話說，轉(zhuǎn)子葉片后緣部實(shí)際上通過內(nèi)半部和外半部而被切為兩個(gè)相等的部分。
[0021]在替代實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片后緣部被分為三個(gè)相等的部分，即內(nèi)三分之一、中間三分之一和外三分之一。內(nèi)三分之一鄰近肩部，外三分之一鄰近尖端，中間三分之一位于內(nèi)三分之一和外三分之一之間。有利地，降噪裝置位于外三分之一中。
[0022]降噪裝置位于外半部或者外三分之一中是有利的，其原因在于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)速度朝著尖端是最高的。因此，噪聲排放也可能朝著尖端是最高的。由此，把降噪裝置朝著尖端放置是有利的。
[0023]在另一個(gè)有利實(shí)施例中，在垂直于轉(zhuǎn)子葉片后緣的平面中，第一線從轉(zhuǎn)子葉片后緣延伸至內(nèi)表面的第一點(diǎn)。該第一點(diǎn)距離轉(zhuǎn)子葉片前緣部最近。類似地，在這個(gè)平面中，第二線從轉(zhuǎn)子葉片后緣延伸至內(nèi)表面的第二點(diǎn)。該第二點(diǎn)距離轉(zhuǎn)子葉片前緣部最遠(yuǎn)。有利的是，降噪裝置以這樣的方式和轉(zhuǎn)子葉片后緣部連接，即在第一線和第二線之間的角度大于70度，具體地大于100度。
[0024]換句話說，有利的是，把降噪裝置關(guān)于轉(zhuǎn)子葉片后緣放置或布置使得足夠大的角度區(qū)域被降噪裝置覆蓋。因此，在轉(zhuǎn)子葉片后緣部(特別是轉(zhuǎn)子葉片后緣)處產(chǎn)生的聲波被內(nèi)表面反射。角度區(qū)域應(yīng)該理解為中心在后緣處。
[0025]在另一個(gè)有利實(shí)施例中，在垂直于轉(zhuǎn)子葉片后緣的平面中，第三線可從轉(zhuǎn)子葉片后緣畫到內(nèi)表面，其中，第三線大體上垂直于轉(zhuǎn)子葉片后緣部的面向內(nèi)表面的那個(gè)表面。
[0026]于是,在第一替代方案中，第一點(diǎn)和第二點(diǎn)關(guān)于第三線和內(nèi)表面的交點(diǎn)位于不同偵U。描述性地說明，第一點(diǎn)位于轉(zhuǎn)子葉片后緣“前面”，從而前緣位于轉(zhuǎn)子葉片后緣“前面”，并且第二點(diǎn)位于轉(zhuǎn)子葉片后緣“后面”，從而后緣位于轉(zhuǎn)子葉片后緣“后面”。這個(gè)替代方案的優(yōu)點(diǎn)在于由降噪裝置覆蓋的盡量大的角度區(qū)域，這意味著聲波可以大程度地被反射。
[0027]在第二替代方案中，第一點(diǎn)和第二點(diǎn)都位于轉(zhuǎn)子葉片后緣的“前面”，從而前緣和后緣都位于轉(zhuǎn)子葉片后緣的“前面”。降噪裝置關(guān)于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的這種布置方式可能是足夠的，因?yàn)榇蟛糠值穆暡赡茉谏嫌畏较虮惠椛洌闯D(zhuǎn)子葉片前緣部的方向。
[0028]一般地，有利的是，降噪裝置關(guān)于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的位置以及具體地第一線和第二線之間的角度被如此選擇，使得它們與風(fēng)的局部流動(dòng)方向?qū)?zhǔn)。
[0029]在另一個(gè)有利實(shí)施例中，降噪裝置包括尖側(cè)和根側(cè)，尖側(cè)面向風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的尖端，根側(cè)面向風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的根部。此外，降噪裝置連續(xù)地通過尖側(cè)和/或通過根側(cè)與轉(zhuǎn)子葉片后緣部連接。
[0030]換句話說，降噪裝置可以以這種方式設(shè)計(jì)，即其逐漸過渡到已有的轉(zhuǎn)子葉片后緣部。由此避免了可能發(fā)展或泄露噪聲的降噪裝置的端部。另外或替代地，可通過用多孔金屬泡沫(例如retimet或recemat)來代替降噪裝置的順翼展方向的邊緣而降低噪聲。通過這種方式，尖部旋渦散開，已經(jīng)表明這樣會(huì)有效地減輕或甚至消除邊緣噪聲。
[0031]在另一個(gè)有利的實(shí)施例中，內(nèi)表面和/或轉(zhuǎn)子葉片后緣部的面向內(nèi)表面的那個(gè)表面包括吸聲材料，使得聲波被至少部分地吸收。
[0032]換句話說，用吸收材料處理內(nèi)表面和/或轉(zhuǎn)子葉片后緣部的面向內(nèi)表面的那個(gè)表面，以增強(qiáng)聲波在經(jīng)處理的表面處的吸收。一方面，在轉(zhuǎn)子葉片后緣部處產(chǎn)生的聲波可直接被經(jīng)處理的表面至少部分地吸收。另一方面，聲波可首先被反射，并隨后至少部分地被處理表面吸收。
[0033]吸聲材料可包括穿孔的和/或網(wǎng)狀的面板。例如，穿孔板可包括沖壓鋁、機(jī)械打孔碳纖維復(fù)合材料、激光打孔或微開孔板。作為塊狀材料，氈纖維、陶瓷泡沫、陶瓷纖維或金屬殼陶瓷空心球也是有利的。
[0034]具體地，吸聲材料可作為單層或雙層出現(xiàn)。它們也可被稱為吸聲襯墊。
[0035]在另一個(gè)有利實(shí)施例中，內(nèi)表面大體上平行于轉(zhuǎn)子葉片后緣部的面向內(nèi)表面的那個(gè)表面。
[0036]平行表面的優(yōu)點(diǎn)是制造起來簡(jiǎn)單。
[0037]在另一個(gè)有利實(shí)施例中,后緣包括鋸齒,并且/或者前緣包括鋸齒,并且/或者轉(zhuǎn)子葉片后緣部包括鋸齒。具體地，該鋸齒是周期性鋸齒。
[0038]鋸齒狀的轉(zhuǎn)子葉片后緣部因?yàn)榻翟氲淖饔枚恢獣?如在例如歐洲專利申請(qǐng)EP0652367A1中所公開的。此外，所知曉的是，如在例如歐洲專利EP 1314885B1中所公開的，鋸齒狀的轉(zhuǎn)子葉片后緣部可改善風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的效率。因此，有利的是，對(duì)于降噪裝置的后緣和前緣也使用鋸齒，并且替代地把這些鋸齒與鋸齒狀的轉(zhuǎn)子葉片后緣部結(jié)合。換句話說，降噪裝置可以被添加到已有的鋸齒狀轉(zhuǎn)子葉片后緣部，該鋸齒狀轉(zhuǎn)子葉片后緣部出于降噪目的等等已經(jīng)帶有鋸齒。也可以用降噪裝置來替換鋸齒狀的轉(zhuǎn)子葉片后緣部。
[0039]因而，降噪裝置所附接到的轉(zhuǎn)子葉片后緣部可以是平面或鋸齒狀的。
[0040]在另一個(gè)有利實(shí)施例中，連接裝置被附接到支撐結(jié)構(gòu)。該支撐結(jié)構(gòu)被附接到轉(zhuǎn)子葉片后緣部，該支撐結(jié)構(gòu)具體地包括平板形狀。
[0041]該支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是降噪裝置可簡(jiǎn)單高效地與風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片分開地制造，并可隨后被附接到風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。
[0042]在另一個(gè)有利實(shí)施例中，該設(shè)備包括第一降噪裝置和/或第二降噪罩，該第一降噪裝置與轉(zhuǎn)子葉片吸力側(cè)連接，該第二降噪罩與轉(zhuǎn)子葉片壓力側(cè)連接。
[0043]情況可能是這樣，即對(duì)于在工作噪聲下的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，在轉(zhuǎn)子葉片吸力側(cè)的噪聲排放相比于在轉(zhuǎn)子葉片壓力側(cè)的噪聲輻射更加顯著。于是有利的是，至少(在吸力偵D安裝第一降噪裝置；第二個(gè)降噪裝置是可選的。
[0044]此外，本發(fā)明涉及制造這種降低噪聲排放的設(shè)備的方法。
[0045]該方法有利地包括以下步驟:
a)鑄造風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，
b)將預(yù)制的降噪裝置作為加裝件附接到風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，和/或在該設(shè)備的制造期間將預(yù)制的降噪裝置附接到風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。
[0046]如果降噪裝置在制造期間被附接到風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，則有利的是，降噪裝置是風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的一體化部分，降噪裝置與風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片一起鑄造。
[0047]本發(fā)明的上述限定方面和進(jìn)一步方面從下文將要描述的實(shí)施例的示例是明顯的，并參考實(shí)施例的示例進(jìn)行解釋。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]現(xiàn)在參考附圖僅以示例的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，附圖如下:
圖1示出了降低噪聲排放的設(shè)備，其包括風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片和降噪裝置，
圖2以透視圖示出了這樣的設(shè)備的一部分，
圖3示出了源自于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子葉片后緣的聲波，
圖4示出了被降噪裝置覆蓋的角度區(qū)域，以及降噪裝置的內(nèi)表面相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片一側(cè)的預(yù)定距離，
圖5示出了在邊界層內(nèi)側(cè)的第一降噪裝置和第二降噪裝置，
圖6示出了具有封閉尖側(cè)和封閉根側(cè)的降噪裝置，
圖7以第一視圖示出了具有封閉根側(cè)的降噪裝置，
圖8以第二視圖示出了具有封閉根側(cè)的降噪裝置， 圖9示出了鋸齒狀降噪裝置的第一實(shí)施例，
圖10示出了鋸齒狀降噪裝置的第二實(shí)施例，并且圖11示出了鋸齒狀降噪裝置的第三實(shí)施例。

【具體實(shí)施方式】
[0049]圖1示出了降低由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11產(chǎn)生的噪聲排放的設(shè)備10。設(shè)備10包括風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11和降噪裝置20。風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11包括根部17和尖端16。根部17和尖端16實(shí)際上被轉(zhuǎn)子葉片縱向軸線19連接。此外，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11包括轉(zhuǎn)子葉片前緣部12和轉(zhuǎn)子葉片后緣部13。轉(zhuǎn)子葉片后緣部13包括轉(zhuǎn)子葉片后緣35。轉(zhuǎn)子葉片后緣35應(yīng)該理解為棱邊或邊緣或線，而轉(zhuǎn)子葉片后緣部13和轉(zhuǎn)子葉片前緣部12的每者應(yīng)該理解為風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11的區(qū)段或區(qū)域或部分。轉(zhuǎn)子葉片后緣35從風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11的肩部18延伸至尖端16。此外，轉(zhuǎn)子葉片后緣部13被另外分為內(nèi)半部32和外半部33，內(nèi)半部32鄰近肩部18，外半部33鄰近尖端16。由此，轉(zhuǎn)子葉片后緣部13的50%包括內(nèi)半部32，并且轉(zhuǎn)子葉片后緣部13的50%包括外半部33。在圖1所示的本發(fā)明的具體示例中，降噪裝置20在轉(zhuǎn)子葉片后緣部13的外半部33中被附接到轉(zhuǎn)子葉片后緣部13。
[0050]圖2以透視圖示出了圖1中所示的設(shè)備10的一部分。此外，圖1的設(shè)備10沿著切割線A至A’在圖2中示出。在這個(gè)視圖中，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11的轉(zhuǎn)子葉片吸力側(cè)14和轉(zhuǎn)子葉片壓力側(cè)15變得明顯。在圖2中，降噪裝置20大體上包括平板形狀，并包括兩個(gè)連接裝置22。
[0051]在圖3中，具有轉(zhuǎn)子葉片前緣部12和轉(zhuǎn)子葉片后緣35的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11再次被示出。此外，可以看到聲波31產(chǎn)生或者來自于轉(zhuǎn)子葉片后緣35處。
[0052]在圖4中，示出了轉(zhuǎn)子葉片后緣部13以及被連接裝置22附接或連接到轉(zhuǎn)子葉片后緣部13的降噪裝置20。降噪裝置20包括內(nèi)表面23，內(nèi)表面23面向轉(zhuǎn)子葉片后緣部13的表面。此外，降噪裝置20包括與內(nèi)表面23相對(duì)的外表面24。此外，降噪裝置20包括前緣27，前緣27面向風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11的轉(zhuǎn)子葉片前緣部12。此外，降噪裝置20包括與前緣27相對(duì)的后緣28。
[0053]由于降噪裝置20以機(jī)械穩(wěn)定的方式被連接到轉(zhuǎn)子葉片后緣部13，內(nèi)表面23的特征在于到轉(zhuǎn)子葉片后緣部13的表面的預(yù)定距離21。在圖4示出的示例中，內(nèi)表面23大體上平行于內(nèi)表面23所面向的轉(zhuǎn)子葉片后緣部13的那個(gè)表面。然而，在替代實(shí)施例中，降噪裝置20 (即其內(nèi)表面23)也可關(guān)于轉(zhuǎn)子葉片后緣部13的面向平面是傾斜的。
[0054]本發(fā)明的重要方面是:在內(nèi)表面23和轉(zhuǎn)子葉片后緣部13之間的預(yù)定距離21被以這樣的方式選擇，即聲波31被內(nèi)表面23反射，該聲波31在轉(zhuǎn)子葉片后緣部13處產(chǎn)生，具體在轉(zhuǎn)子葉片后緣部13的轉(zhuǎn)子葉片后緣35處產(chǎn)生。這樣的好處是由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11產(chǎn)生的噪聲排放被減輕和降低。
[0055]本發(fā)明的設(shè)備10的重要設(shè)計(jì)參數(shù)是由降噪裝置20覆蓋且中心在轉(zhuǎn)子葉片后緣35處的角度區(qū)域。這個(gè)角度區(qū)域被如下限定:
第一點(diǎn)371和第二點(diǎn)381被分配給內(nèi)表面23。第一點(diǎn)371被定義為在垂直于轉(zhuǎn)子葉片后緣35的平面上距離轉(zhuǎn)子葉片前緣部12最近的點(diǎn)。第二點(diǎn)381距離轉(zhuǎn)子葉片前緣部12最遠(yuǎn)。然后，第一線372從轉(zhuǎn)子葉片后緣35延伸至第一點(diǎn)371。類似地，第二線382從轉(zhuǎn)子葉片后緣35延伸至第二點(diǎn)381。給定這些定義，可以確定在第一線372和第二線382之間的角36，其中，角36的中心在第一線372和第二線382的交點(diǎn)處，即在轉(zhuǎn)子葉片后緣35處。在圖4所示的有利實(shí)施例中，角36是95度。
[0056]在圖5中，示出了具有轉(zhuǎn)子葉片吸力側(cè)14和轉(zhuǎn)子葉片壓力側(cè)15的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11。此外，示出了風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11的邊界層34。邊界層34可被理解為靠近風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11的表面的區(qū)域，在那里，風(fēng)的平均流動(dòng)速度顯著地小于遠(yuǎn)離風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11的表面的外部區(qū)域。注意到吸力側(cè)14的邊界層34和壓力側(cè)15的邊界層34在轉(zhuǎn)子葉片后緣處合并，并繼續(xù)向下游延續(xù)。吸力側(cè)14和壓力側(cè)15處的邊界層厚度在下游輕微增加。
[0057]將降噪裝置20布置在邊界層34內(nèi)是有利的。此外，有利的是，關(guān)于轉(zhuǎn)子葉片吸力側(cè)14來布置第一降噪裝置41并且關(guān)于壓力側(cè)15來布置第二降噪裝置42。
[0058]圖6示出了具有轉(zhuǎn)子葉片后緣35的轉(zhuǎn)子葉片后緣部13。此外，其示出了具有前緣27、后緣28、尖側(cè)43和根側(cè)44的降噪裝置20。尖側(cè)43被定義為面向風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11的尖端16，并且根側(cè)44被定義為面向風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11的根部17。
[0059]在圖6示出的有利實(shí)施例中，可以看到降噪裝置20在尖側(cè)43和根側(cè)44是封閉的。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是邊緣噪聲可以被高效且顯著地減輕。注意到降噪裝置20在前緣27和后緣28處卻是打開的。這是重要的，因?yàn)轱L(fēng)應(yīng)當(dāng)能夠在降噪裝置20和風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片11的轉(zhuǎn)子葉片后緣部13之間流動(dòng)。
[0060]圖7和圖8從兩種不同的角度示出了風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子葉片后緣部13。特別地，風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子葉片吸力側(cè)14被示出。降噪裝置20通過多個(gè)連接裝置22被附接到轉(zhuǎn)子葉片后緣部13。面向轉(zhuǎn)子葉片前緣的前緣27、與前緣27相對(duì)的后緣28、面向風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的尖部的尖側(cè)43以及面向風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的根部的根側(cè)44可屬于降噪裝置20。
[0061]在圖7和圖8中應(yīng)該說明的特定特征是過渡根側(cè)44。換句話說，降噪裝置20在根側(cè)44處連續(xù)地與后緣部13連接。
[0062]圖9、圖10和圖11示出了鋸齒狀的降噪裝置20的有利實(shí)施例。在每幅圖中，降噪裝置20被安裝在支撐結(jié)構(gòu)25上，支撐結(jié)構(gòu)25包括平板形狀。支撐結(jié)構(gòu)25的優(yōu)點(diǎn)是更好的機(jī)械穩(wěn)定性和制造的容易性。具體地，不是將預(yù)制的降噪裝置20直接安裝或附接到轉(zhuǎn)子葉片后緣部13 (這在實(shí)踐中可能是棘手和困難的)，而是可以事先(即單獨(dú)地)通過連接裝置22將降噪裝置20附接到支撐結(jié)構(gòu)25，并且隨后將具有降噪裝置20的支撐結(jié)構(gòu)25直接地連接或附接到風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片后緣部13。如果支撐結(jié)構(gòu)25具有例如在圖9至11中所示的平板形狀，則將支撐結(jié)構(gòu)25附接到轉(zhuǎn)子葉片后緣部13是容易執(zhí)行的。
[0063]在圖9中，降噪裝置20包括位于降噪裝置20的前緣27處的鋸齒29。圖10中，降噪裝置20包括位于降噪裝置20的后緣28處的鋸齒。在圖11中，降噪裝置20在前緣27和后緣28兩處都包括鋸齒。鋸齒29可具有任意的形狀或輪廓。然而,有利的是,鋸齒29包括大體周期性的結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.用以降低由風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(11)產(chǎn)生的噪聲排放的設(shè)備(10),其中， -所述設(shè)備(10)包括所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(11)和降噪裝置(20),所述降噪裝置(20)被附接到所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(11)； -所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(11)包括轉(zhuǎn)子葉片吸力側(cè)(“)、轉(zhuǎn)子葉片壓力側(cè)(15〉、轉(zhuǎn)子葉片前緣部(12)和具有轉(zhuǎn)子葉片后緣(35)的轉(zhuǎn)子葉片后緣部(13)； -所述降噪裝置(20)包括內(nèi)表面(23)和外表面(24),所述內(nèi)表面(23)面向所述轉(zhuǎn)子葉片后緣部(13),所述外表面(24)與所述內(nèi)表面(23)相對(duì)； -所述降噪裝置(20 )包括前緣(27)^^^(28),兩者都連接所述內(nèi)表面(23 )和所述外表面(24)； -所述降噪裝置(20)被連接裝置(22)連接在所述轉(zhuǎn)子葉片后緣部(13),由此所述內(nèi)表面(23)示出了到所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(11)的至少一側(cè)的預(yù)定距離(21)；并且 -所述預(yù)定距離(21)以這樣的方式被選擇，即在所述轉(zhuǎn)子葉片后緣部(13)處產(chǎn)生的聲波(31)被所述內(nèi)表面(23)反射，使得由所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(11)產(chǎn)生的噪聲排放得以降低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(10),其中， 所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(11)包括尖端(16)4^^(17)^^^(18), 所述轉(zhuǎn)子葉片后緣部(13)在所述肩部(18)和所述尖端(16)之間延伸， 所述轉(zhuǎn)子葉片后緣部(13)被分為鄰近所述肩部(18)的內(nèi)半部(32)和鄰近所述尖端(16)的外半部(33),并且 所述降噪裝置(20 )位于所述外半部(33 )中。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求的一個(gè)所述的設(shè)備(10),其中， 在垂直于所述轉(zhuǎn)子葉片后緣(35)的平面中，第一線(372)從所述轉(zhuǎn)子葉片后緣(35)延伸至所述內(nèi)表面(23)的第一點(diǎn)(371),而所述第一點(diǎn)(371)距離所述轉(zhuǎn)子葉片前緣部(12)最近， 在垂直于所述轉(zhuǎn)子葉片后緣(35)的所述平面中，第二線(382)從所述轉(zhuǎn)子葉片后緣(35)延伸至所述內(nèi)表面(23)的第二點(diǎn)(381),而所述第二點(diǎn)(381)距離所述轉(zhuǎn)子葉片前緣部(12)最遠(yuǎn)，并且 所述降噪裝置(20)以這樣的方式與所述轉(zhuǎn)子葉片后緣部(13)連接，即在所述第一線(372)和所述第二線(382)之間的角度(36)大于70度，具體地大于100度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的一個(gè)所述的設(shè)備(10),其中， 所述降噪裝置(20)包括尖側(cè)(43)和根側(cè)(44),所述尖側(cè)(43)面向所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(11)的尖端(16),所述根側(cè)(44)面向所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(11)的根部(17),并且 所述降噪裝置(20)連續(xù)地通過所述尖側(cè)(43)和/或通過所述根側(cè)(44)與所述轉(zhuǎn)子葉片后緣部(13)連接。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的一個(gè)所述的設(shè)備(10),其中，所述內(nèi)表面(23)和/或所述轉(zhuǎn)子葉片后緣部(13)的面向所述內(nèi)表面(23)的那個(gè)表面包括吸聲材料，使得所述聲波(31)被至少部分地吸收。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的一個(gè)所述的設(shè)備(10),其中，所述內(nèi)表面(23)大體上平行于所述轉(zhuǎn)子葉片后緣部(13)的面向所述內(nèi)表面(23)的那個(gè)表面。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的一個(gè)所述的設(shè)備(10), 其中，所述后緣(28)包括鋸齒(29),并且/或者 其中，所述前緣(27 )包括鋸齒(29 )，并且/或者 其中，所述轉(zhuǎn)子葉片后緣部(13)包括鋸齒(29),并且 其中，所述鋸齒(29)具體地是大體上周期性的鋸齒。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求的一個(gè)所述的設(shè)備(10),其中， 所述連接裝置(22)被附接到支撐結(jié)構(gòu)(25 )，并且 所述支撐結(jié)構(gòu)(25)被附接到所述轉(zhuǎn)子葉片后緣部(13),所述支撐結(jié)構(gòu)(25)具體地包括平板形狀。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的一個(gè)所述的設(shè)備(10),其中，所述設(shè)備(10)包括 第一降噪裝置(41),所述第一降噪裝置(41)與所述轉(zhuǎn)子葉片吸力側(cè)(14)連接，和/或 第二降噪裝置(42),所述第二降噪裝置(42)與所述轉(zhuǎn)子葉片壓力側(cè)(15)連接。
10.制造根據(jù)前述權(quán)利要求的一個(gè)所述的降低噪聲排放的設(shè)備(10)的方法。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法， 其中，所述方法包括以下步驟: 3)鑄造所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(11), 0將預(yù)制的降噪裝置(20)作為加裝件附接到所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(11),和/或在所述設(shè)備(10)的制造期間將預(yù)制的降噪裝置(20)附接到所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片〔10。
【文檔編號(hào)】F03D11/00GK104454378SQ201410476604
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】P.B.埃內(nèi)沃爾德森, S.奧埃勒曼斯 申請(qǐng)人:西門子公司