风能设备转子叶片制造技术

本发明专利技术涉及一种风能设备转子叶片(1)，该风能设备转子叶片具有上侧(13)、下侧(14)、前缘(16)、后缘(15)、毂紧固部(17)和叶片尖部(12)，其中，风能设备转子叶片(1)分成毂区域(111)、中间区域(112)和叶片尖部区域(113)并且根部区域(11)由毂紧固部(17)直至最大叶片深度(Smax)限定，其中，在风能设备转子叶片(1)的内部设置有径向向外延伸的空气引导通道(23)，用以将从抽吸区域(21)抽吸的空气引导到设置在叶片尖部区域(113)中的吹出区域(22)并且进行边界层抽吸，其中，空气的抽吸在风能设备转子叶片(1)的上侧(13)上进行，并且边界层围栏(28)在毂区域(111)中靠近毂紧固部(17)地设置，用以阻止朝毂紧固部(17)方向的流动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种风能设备转子叶片，该风能设备转子叶片具有上侧、下侧、前缘、后缘、毂紧固部和叶片尖部，其中，风能设备转子叶片分成毂区域、中间区域和叶片尖部区域并且根部区域由毂紧固部直至最大叶片深度限定，其中，在风能设备转子叶片的内部设置有径向向外延伸的空气引导通道，用以将从抽吸区域抽吸的空气引导到设置在叶片尖部区域中的吹出区域并且进行边界层抽吸，其中，空气的抽吸在风能设备转子叶片的上侧上进行，并且边界层围栏在毂区域中靠近毂紧固部地设置，用以阻止朝毂紧固部方向的流动。
技术介绍
由现有技术已知不同的风能设备转子叶片，其中，设置有关于空气动力学轮廓以及关于通过边界层抽吸的空气动力学影响的不同修改方案，其中，优化风能设备转子叶片的目的总是改进风能设备的总功率。下面详细考察已知的现有技术：文献DE102008052858B9说明一种风能设备的转子叶片的轮廓，该风能设备包括上侧(吸入侧)和下侧(压出侧)，该下侧包括骨架线和在轮廓的前缘与后缘之间的弦，其中，相对的轮廓厚度大于49％，后缘构造成钝的，骨架线具有S形弯转(S-Schlag)并且在轮廓的轮廓深度的0％至60％之间的区段中在弦的下方延伸，并且轮廓的吸入侧和压出侧在后面的区域中分别具有凹形轮廓。文献EP2182203B1说明一种用于风能设备的转子叶片，该转子叶片包括原有的转子叶片和与此连接的叶片尖部延长部，其特征在于，叶片尖部延长部具有两个玻璃纤维加强的半壳，这两个半壳相互粘接并且与原有的转子叶片的端部区域粘接。文献EP2292926A1公开一种风能设备的转子叶片，其中，优化的转子叶片的根部区域优化地构造在前缘和/或后缘上，从而获得转子主要区域的不断进步。在文献EP2527642中说明一种风能设备的转子叶片，在该转子叶片中设置有大致径向向外延伸的空气引导通道，用以将抽吸的空气从设置在根部区域中的抽吸区域引导到吹出区域，其中，边界层影响、特别是边界层抽吸应仅在后缘的区域中进行。文献DE102008003411A1说明一系列用于风力涡轮机叶片的叶片轮廓。每个叶片轮廓可以包含钝的后缘、基本上椭圆形的吸入侧和基本上S形的压出侧。此外，由文献WO2007/035758A1已知一种包括边界层抽吸系统的转子叶片并且其如下限定：设置有处于叶片的根部区域中的空气入口，叶片尖部区域中的空气出口和流动通道，该流动通道设置在叶片的内部中并且将空气入口以及空气出口相互连接。借助于通过旋转运动主导的离心力优选在空气入口处抽吸空气并且将其运输到空气出口。在空气由于离心力运动通过流动通道期间，空气优选被压缩。边界层的抽吸在转子叶片的表面上进行，其中，抽吸基本上靠近后缘或更可能以无计划的方式进行。在文献DE102012111195A1中说明一种用于风力设备的转子叶片布置结构，其中，转子叶片布置结构具有：包括外表面的转子叶片，所述外表面限定压出侧、吸入侧、前缘和后缘，所述外表面分别基本上沿张紧方向在尖端和底部之间延伸；和包括第一嵌板和对置的第二嵌板的叶片扩大装置，其中，不仅第一嵌板、而且第二嵌板具有分别在近端和远端之间延伸的内表面和外表面，其中，不仅第一嵌板的远端、而且第二嵌板的远端在标准运行位置中与转子叶片基本上沿弦方向间隔开。由文献CH209491已知一种螺旋桨，其中，进行独立的边界层影响。在螺旋桨的内部区域的表面上，通过狭缝设置一个或多个抽吸区域，所述抽吸区域通过至少一个径向向外引导的在螺旋桨内部延伸的空气引导通道与螺旋桨尖端处的吹出区域连接。通过旋转，抽吸的空气借助于离心力被动地运输到螺旋桨尖端并且在那里吹出。此外，对所输送的空气量的影响能通过调节阀和节气门实现。文献EP1760310A1公开一种风能设备的转子叶片，其中，转子叶片面在根部区域中明显扩大并且因此提高整个系统的功率。转子叶片轮廓在根部区域中构造成长的和渐收的，由此，构成根部区域中的窄的后缘。在这里，根部区域中的转子叶片的总面积相对于转子叶片的常规的根部区域提高很多倍。此外，由文献EP2204577A2已知一种转子叶片附装部件，该转子叶片附装部件可以在转子叶片的后缘上设置在根部区域的附近用于效率提高，从而设置有相应构造的转子叶片风能设备的功率能够较有效率地运行，其中，附装部件连同转子叶片能以大升程轮廓的型式构造。关于一般的现有技术，特别是也指出之前提及的文献中的关于风能设备转子叶片的流体力学的就内容而言的实施方案。在风能设备转子叶片中的最大问题在于空气流的流动与风能设备转子叶片的上侧的适配。通过优化空气流，可以明显提高风能设备的效率。然而，在现有技术中已知的风能设备转子叶片不能实现效率的进一步提高，从而还存在用于进一步改进新的亦或特别是现有的风能设备的功率的操作需求。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，风能设备转子叶片在其功率方面这样改进，使得在风能设备转子叶片的上侧上的否则在现有技术中通常的并且可接受的层状的转变成紊流的流动明显或者甚至减少到将近零并且同时所述效率通过改变风能设备转子叶片几何形状来改进，其中，至少层状流动转变成紊流流动的转变点应尽可能远地朝后缘移动。该任务提高按照权利要求1所述的风能设备转子叶片得以解决。已认识到：风能设备转子叶片在多年的使用之后在其上侧上具有特定的和与转子叶片几何形状相关的污染区，这些污染区由环境影响引起，并且其中，这些污染区在某一区域中才开始。该区域被详细研究并且在这里被确定：经过现有技术中已知的风能设备转子叶片的流动在污染物的起点中具有经过上侧的表面的流动空气的流动中的转变。在污染物的该起点中，流动从层状转变成紊流，其中，形成使污物颗粒沉积在风能设备转子叶片的上侧上的涡流。从该起始位置和认识出发，之前提及的任务通过风能设备转子叶片的以下特征得以解决，其中，同时可以减少的风能设备转子叶片的上侧的污染物：后缘在毂区域中并且至少在中间区域的连接于该中间区域的第一区段中构造成钝的、宽的和/或切面式的并且朝叶片尖部区域的方向渐收，其中，该后缘通过根部区域朝叶片尖部的方向继续引导。此外，抽吸区域设置在层状空气流从上侧以转子叶片几何形状特定的方式分离的区域中，从而层状空气流施加和继续引导到上侧的其他表面上，并且抽吸区域在毂区域中在边界层围栏处或附近开始延伸直至中间区域，其中，抽吸区域通过根部区域朝叶片尖部方向在中间区域中继续引导。通过该构造方案，边界层抽吸由此准确地在层状流动的分离点中进行。分离大约已经在风能设备转子叶片的中心中开始，但沿径向向外不同地延伸，本文档来自技高网...

【技术保护点】
风能设备转子叶片(1)，该风能设备转子叶片具有上侧(13)、下侧(14)、前缘(16)、后缘(15)、毂紧固部(17)和叶片尖部(12)，其中，风能设备转子叶片(1)分成毂区域(111)、中间区域(112)和叶片尖部区域(113)并且根部区域(11)由毂紧固部(17)直至最大叶片深度(Smax)限定，其中，在风能设备转子叶片(1)的内部设置有径向向外延伸的空气引导通道(23)，用以将从抽吸区域(21)抽吸的空气引导到设置在叶片尖部区域(113)中的吹出区域(22)并且进行边界层抽吸，其中，空气的抽吸在风能设备转子叶片(1)的上侧(13)上进行，并且边界层围栏(28)在毂区域(111)中靠近毂紧固部(17)地设置，用以阻止朝毂紧固部(17)方向的流动，其特征在于，后缘(15)在毂区域(111)中并且至少在中间区域(112)的连接于该中间区域的第一区段中构造成钝的、宽的和/或切面式的并且朝叶片尖部区域(113)的方向渐收，其中，该后缘通过根部区域(11)朝叶片尖部(12)的方向继续引导，抽吸区域(21)设置在层状空气流从上侧(13)以转子叶片几何形状特定的方式分离的区域中，从而层状空气流施加和继续引导到上侧(13)的其他表面上，并且抽吸区域(21)在毂区域(111)中在边界层围栏(28)处或附近开始延伸直至中间区域(112)中，其中，抽吸区域(21)通过根部区域(11)朝叶片尖部(12)方向在中间区域(112)中继续引导。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.22 EP 14185815.91.风能设备转子叶片(1)，该风能设备转子叶片具有上侧(13)、下侧(14)、前缘(16)、后
缘(15)、毂紧固部(17)和叶片尖部(12)，其中，风能设备转子叶片(1)分成毂区域(111)、中
间区域(112)和叶片尖部区域(113)并且根部区域(11)由毂紧固部(17)直至最大叶片深度
(Smax)限定，
其中，
在风能设备转子叶片(1)的内部设置有径向向外延伸的空气引导通道(23)，用以将从
抽吸区域(21)抽吸的空气引导到设置在叶片尖部区域(113)中的吹出区域(22)并且进行边
界层抽吸，其中，空气的抽吸在风能设备转子叶片(1)的上侧(13)上进行，
并且边界层围栏(28)在毂区域(111)中靠近毂紧固部(17)地设置，用以阻止朝毂紧固
部(17)方向的流动，
其特征在于，
后缘(15)在毂区域(111)中并且至少在中间区域(112)的连接于该中间区域的第一区
段中构造成钝的、宽的和/或切面式的并且朝叶片尖部区域(113)的方向渐收，其中，该后缘
通过根部区域(11)朝叶片尖部(12)的方向继续引导，
抽吸区域(21)设置在层状空气流从上侧(13)以转子叶片几何形状特定的方式分离的
区域中，从而层状空气流施加和继续引导到上侧(13)的其他表面上，
并且
抽吸区域(21)在毂区域(111)中在边界层围栏(28)处或附近开始延伸直至中间区域
(112)中，其中，抽吸区域(21)通过根部区域(11)朝叶片尖部(12)方向在中间区域(112)中
继续引导。
2.按照权利要求1所述的风能设备转子叶片(1)，
其特征在于，
抽吸区域(21)具有多个可打开和可闭合的抽吸部段，各抽吸部段根据由转子叶片在毂
上的用以适配转子叶片与风的定位角的扭转引起地游动的转变点(X)打开和/或闭合，在所
述转变点中，层状空气流从上侧(13)以转子叶片几何形状特定的方式分离，其中，构成可改
变的抽吸线。
3.按照权利要求1或2所述的风能设备转子叶片(1)，
其特征在于，
风能设备转子叶片(1)的最大叶片深度(Smax)设置在毂区域(111)中或中间区域(112)
的第一区段中并且叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·施皮茨纳，
申请(专利权)人：最优叶片有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE