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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberCN104204510 A
Publication typeApplication
Application numberCN 201280067089
PCT numberPCT/EP2012/073651
Publication date10 Dec 2014
Filing date26 Nov 2012
Priority date25 Nov 2011
Also published asUS9670902, US20140286787, WO2013076313A2, WO2013076313A3
Publication number201280067089.2, CN 104204510 A, CN 104204510A, CN 201280067089, CN-A-104204510, CN104204510 A, CN104204510A, CN201280067089, CN201280067089.2, PCT/2012/73651, PCT/EP/12/073651, PCT/EP/12/73651, PCT/EP/2012/073651, PCT/EP/2012/73651, PCT/EP12/073651, PCT/EP12/73651, PCT/EP12073651, PCT/EP1273651, PCT/EP2012/073651, PCT/EP2012/73651, PCT/EP2012073651, PCT/EP201273651
InventorsI飞利浦森
ApplicantSe刀片技术有限公司
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: SIPO, Espacenet
具有导片的用于风力涡轮机的叶片
CN 104204510 A
Abstract
一种用于风力涡轮机的叶片(1)包括用于连接至毂的根段(12)和在纵向从根段向叶片的末端延伸的型段(10)。本发明的目的是提供一种具有有利于产生升力的根段的叶片。叶片在吸力侧包括至少一个导片(20),导片具有导片前缘(22)和导片后缘(23)。导片前缘(22)朝叶片前缘取向,以及导片后缘(23)看起来在叶片后缘的方向。该导片布置为使得导片大致设置在叶片表面上方,并至少部分地沿根段表面在纵向延伸。
Claims(11)
1.一种用于风力涡轮机(I)的叶片, -包括纵轴(5)、具有用于将所述叶片(I)与风力涡轮机(I)的转子(44)的毂(43)连接起来的凸缘的根段(12)、以及在纵向(5)从所述根段(12)向所述叶片⑴的末端(9)延伸的型段(10), -所述型段(10)具有升力产生型面(11)和垂直于所述纵轴(5)并大致从所述型面(11)的前缘(6)延伸至后缘(7)的弦(3), -所述根段(12)具有与所述型段(10)邻接的型面部分(15)、与所述凸缘邻接的平坦部分(13)、以及位于所述型面部分(15)与所述平坦部分(13)之间的过渡部分(14), -所述型面部分(15)具有基本上构成型面的截面(C-C),而所述平坦部分(13)具有大致圆形截面(A-A),以及 -所述根段(12)的所有部分(13,14,15)具有弦(3),所述弦(3)彼此平行,并且大致平行于所述型段(10)中与所述根段(12)的型面部分(15)邻接的部分的弦(3), 其特征在于: -至少一个导片(20),其具有导片前缘(22)和导片后缘(23), -布置为使得所述导片(20)大致设置在所述叶片⑴的吸力侧(16)的叶片表面(8)上方,并至少部分地沿所述根段(12)的表面(8)在纵向(5)延伸, -在所述导片前缘(22)与所述叶片⑴纵轴(5)之间的线与所述弦(3)形成开始角(β),以及 -其中,所述过渡部分(14)中的开始角(βπ)大于所述平坦部分(13)中的开始角(D,并小于所述型面部分(15)中的开始角(βΠΙ)。
2.根据权利要求1所述的叶片(I),其特征在于,所述导片(20)至少部分地沿所述叶片⑴的型段(10)的表面⑶在纵向(5)延伸,并且所述型段(10)中的开始角(βιν)大于所述根段(12)的型面部分(15)中的开始角(βΠΙ)。
3.根据权利要求1或2所述的叶片(I),其特征在于,所述导片后缘(23)与所述叶片(I)的纵轴(5)之间的线与所述弦⑶形成结束角U),其小于20度,优选小于10度,更优选小于5度。
4.根据权利要求1或2所述的叶片(I),其特征在于,所述导片后缘(23)至少部分地遵循所述叶片⑴的后缘(7)轮廓。
5.根据前述权利要求中任意一项所述的叶片(1),其特征在于,通过部分在弦向方向(4)延伸的至少两个翼刀(24),所述导片(20)连接至所述叶片(I)。
6.根据权利要求5所述的叶片(I),其特征在于,所述翼刀(24)在所述导片前缘(22)附近的上游区域大致在弦向方向(4)延伸,以及在所述导片后缘(23)附近的下游区域在弦向方向⑷和纵向(5)延伸。
7.根据权利要求5或6所述的叶片(I),其特征在于,多个翼刀(24)将所述导片(20)连接至所述叶片(I),所述翼刀(24)大致平行于彼此延伸并在纵向(5)间隔开。
8.根据前述权利要求中任意一项所述的叶片(I),其特征在于,所述导片(20)和翼刀(24)与所述叶片(I)整体形成。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的叶片(I),其特征在于,所述导片(20)延伸至不超过所述叶片长度的40%,并优选不超过30%。
10.根据前述权利要求中任意一项所述的叶片(I),其特征在于,所述导片后缘(23)比所述导片前缘(22)更靠近所述叶片(I)的相邻表面(8)。
11.一种风力涡轮机(40),其包括塔(41)、以可旋转方式安装在所述塔(41)的顶部处或顶部附近的毂(43)、以及安装在所述毂(43)上的前述权利要求中任意一项所述的至少一个叶片⑴。
Description
具有导片的用于风力涡轮机的叶片

背景技术

[0001] 本发明涉及用于风力涡轮机的叶片,其包括用于连接至毂的根段和在纵向从根段朝叶片末端延伸的型段。这种叶片为通常公知的。风力涡轮机叶片周围的流动状况沿叶片跨距很大程度地变化。这对于局部冲角尤其正确,局部冲角被限定为在给定纵向位置的气流和该位置的叶片的局部弦之间的角度。为了调整叶片以适应这些变化的流动状况,设计师通常改变局部入射角,该局部入射角被限定为局部弦与叶片在其旋转期间运动所处的平面之间的角度。如果入射角沿叶片跨距保持恒定,由于有效流动速度是风速和叶片转速的矢量和,叶片各段的局部冲角随着至旋转轴距离的增加而减小,即,从根部向外朝末端减小。因此,为了防止有效冲角沿叶片长度具有大变化,风力涡轮机叶片通常设计为具有从根部到末端的显著扭曲量。该扭曲是通过设计而使局部入射角变化的结果,以将局部冲角保持在期望范围内。以此方式,叶片的各部分提供最大量的“升力”和最小量的阻力。然而,由于理论上叶片的最里面部分实质平行于叶片的旋转轴,高度扭曲的根段可导致叶片与塔之间的间隙的问题。而且,由于负载构件的大曲率,这会导致制造上的问题。

[0002] 在实际应用中,叶片根段通常具有整体圆形截面。这是因为根部是叶片的高度负载段,此处的结构设计考虑优先于空气动力学考虑。典型的风力涡轮机叶片承受弯曲负载、扭力负载和离心负载,所有这些必须通过根段传送至毂和支撑结构,在此这些负载也到达其峰值。因此风力涡轮机叶片的根段通常不会产生任何升力或有助于风力涡轮机的发电。事实上,根段仅有助于风力涡轮机叶片的总阻力。

[0003] 即使风力本身包含的能量是免费的,但风力涡轮机代表不断增加的高投资,因此其效率为主要关心的问题。当努力增加风力涡轮机叶片的总空气动力学效率时,仅产生阻力而不产生升力的根段构成障碍。

发明内容

[0004] 本发明的一个目的是提供一种新型并改进的风力涡轮机叶片,其能避免上述缺陷,即,将叶片设置为具有有助于产生升力的根段。

[0005] 根据本发明,通过具有权利要求1所述限定特征的风力涡轮机叶片来实现该目的。该带有纵轴的叶片包括:根段,其具有用于将所述叶片与风力涡轮机的转子的毂连接起来的凸缘;以及型段,其在纵向从所述根段向所述叶片的末端延伸。该型段定义为叶片中具有合格最佳空气动力学型面的截面的区域,其产生最大升力并且对该领域技术人员为公知。

[0006] 此外,所述型段具有升力产生型面和垂直于所述纵轴并大致从所述型面前缘延伸至后缘的弦。取决于型面尺寸,弦在叶片纵向长度上改变其长度,但一直保持垂直于纵轴。纵轴限定为叶片内假想的线,从叶片根部延伸至末端并与在叶片具有最大厚度或高度的位置的弦相交。垂直于弦测量叶片的厚度或高度。

[0007] 根段显示与型段邻接的型面部分、与所述凸缘邻接的平坦部分、以及位于所述型面部分与所述平坦部分之间的过渡部分。所述型面部分具有基本上构成型面的截面,因此其产生升力,但不像型段中的合格型面那样高效。所述平坦部分示出大致圆形截面。

[0008] 经定义,所述根段的所有部分具有彼此平行的弦。此外,所有部分的这些弦布置为大致平行于所述型段中与所述根段的型面部分邻接的弦。该定义支持本发明后面的描述,但不应该对其构成限制。如果叶片的实施例包括在根段中另外定义的弦,该弦不平行于型段中的弦,那么,根据该发明定义的弦应该增加至叶片的实施例中,以理解该受保护权利的保护程度。

[0009] 当将权利要求1的其余限定特征应用于所述的这些限定特征时,通过具有叶片根段一或相邻段一来解决了最初的问题,叶片根段或相邻段产生升力并因此增加风力涡轮机的转子扭矩,并因此增加产能。为此,叶片在吸力侧包括具有导片前缘和导片后缘的至少一个导片。可以理解导片前缘取向为朝向叶片前缘,导片后缘看起来在叶片后缘方向。该导片布置为使得所述导片大致设置在叶片表面上方,并至少部分地沿所述根段的表面在纵向延伸。换句话说,导片部分地遮盖叶片表面并在叶片表面和导片之间形成通道。

[0010] 导片迫使空气跟随根段的轮廓,因此防止过早流动分离和产生额外阻力。由于在毂附近最大的问题是空气动力学最佳和结构最佳之间的不匹配问题,导片在根段最有效,即在其平坦部分中最有效。

[0011] 为了描述本发明,开始角β限定导片的“开始点”或叶片上的导片前缘的位置。叶片的弦和纵轴作为坐标系统。从所述导片前缘到所述叶片纵轴的线与弦之间限定开始角β。

[0012] 根据一个解决方案,导片实现为使得导片前缘和/或后缘位置在纵向变化。由此可调整局部入射角的变化。因此,型面部分中的开始角βΙΠ大于平坦部分中的开始角βρ为获得最好结果,导片位于叶片下游区域上方。由于风力“下游”区域依靠风力朝叶片的冲角的事实,通过选择导片变化的位置,确保导片精确位于所需位置。

[0013] 此外,所述过渡部分中的开始角β„大于所述平坦部分中的开始角P1,并小于所述型面部分中的开始角βΠΙ。换句话说,在其从毂至型段向外的路线上,导片的开始角β增加,即连续增加,例如β 在非常靠近毂的位置,导片位于叶片前方或上游区域。随着至毂距离的增加,导片开始越来越位于叶片根段的下游区域。

[0014] 当从直接到由弦形成的平面的角度观察时,或者换句话说,当从垂直于弦的方向到叶片吸力侧上观察时,导片或其导片前缘实现为:平坦区域的导片至少部分地遮盖叶片前缘处的上游区域。当沿根段纵向继续行进时,导片经过未被遮盖的叶片表面上游区域的某一部分。这意味着导片以如下方式布置在叶片吸力侧的表面上:i)恰好在靠近凸缘的最圆的区域中,导片布置在非常上游的位置并且也遮盖前缘,以及ii)随后当沿叶片轴运动时其遮盖表面的下游区域。

[0015] 本发明的一个改进的实施例披露了导片还至少部分地沿叶片型段的表面在纵向延伸。特别地,导片在叶片型段上的开始角βιν大于在根段型面部分上的开始角βΙΠ。这又有助于该导片在根段和型段上的最佳使用。

[0016] 当平坦部分的开始角P1大于5度、优选大于10度、最优选大于15度时,获得对于上述实施例的最好结果。

[0017] 如果过渡部分中的开始角β π大于20度、优选大于25度、最优选大于35度时,示出有益效果。对于型面部分的开始角β ΠΙ,推荐大于40度、优选大于45度、最优选大于55度。型段中的开始角βιν大于50度、优选大于60度、最优选大于90度。这些开始角βρβ π、β ΙΠ能够彼此独立地实施,并且只要其连续增加或至少部分停滞,则这些开始角就是代表自身。

[0018] 当从直接到由弦形成的平面的角度观察时,或者换句话说,当从垂直于弦的方向到叶片吸力侧上观察时,导片或其导片前缘以与叶片前缘很小的距离开始并朝向叶片后缘延伸。因此,导片遮盖叶片吸力侧表面的中心区域。即,导片留下与前缘相邻的叶片表面的至少15%、优选至少10%、最优选至少5%未被遮盖。在向下游行进时,导片遮盖叶片其余表面的至少另50%、优选70%、最优选80%。进一步朝后缘向下游行进,导片再次留下剩余表面未被遮盖。本发明该独立方面的一个实施例包括导片遮盖叶片表面的其余部分。

[0019] 另一实施例披露了如下选择开始角:注意这些角彼此独立并能够独立应用:平坦部分的开始角P1大于30度、优选大于40度、最优选大于50度。过渡部分的开始角βπ大于50度、优选大于60度、最优选大于70度。型面部分的开始角βΙΠ大于70度、优选大于80度、最优选大于90度。如果可行,型段中的开始角βιν大于90度、优选大于110度、最优选大于120度。根据叶片型面类型或根段和/或安装具有本发明叶片的风力涡轮机的当地风力状况,进行角度的选择。

[0020] 为了与前述实施例的一些方面或整体结合,限定用于描述导片在叶片下游方向位置、即其结束位置的结束角Y。由导片后缘与叶片纵轴之间的线与弦形成结束角Y,并且是小于20度、优选小于10度、更优选小于5度的结束角Y。

[0021 ] 以此方式,导片有效地弓I导气流并防止流动分离。

[0022] 另一实施例示出结束角Y的不同特定方面,其能够以有利的方式结合:i)型面部分中的结束角Ym等于或小于平坦部分中的结束角YI;ii)型段中的结束角Yiv等于或小于平坦部分中的结束角YlII,iii)过渡部分中的结束角Y11等于或小于平坦部分中的结束角Y1,并等于或大于型面部分中的结束角Ym。这进一步增加了导片在确保气流跟随叶片轮廓方面的效率。

[0023] 当叶片具有前缘以及叶片前缘与导片之间的距离在纵向从根部朝外增加时,实现了与叶片扭曲类似的效果。

[0024] 对于叶片改进的空气动力学性能,至少在导片的向内端和向外端附近,导片后缘可位于与叶片后缘大致相同的垂直于气流方向的平面内。

[0025] 本发明的一个独立方面披露了导片在叶片根段上的用途,其具有导片前缘和导片后缘,并布置为使得导片大致设置在叶片表面上方并至少部分地沿根段表面在纵向延伸。导片前缘和叶片纵轴之间假想的线与弦形成开始角β,其中,在导片前缘各个位置的开始角β大于15度,优选大于20度,最优选大于30度。

[0026] 除此之外一还与其他实施例结合,导片后缘与叶片纵轴之间的线与弦形成结束角Y,其小于20度,优选小于10度,更优选小于5度。

[0027] 当从直接到由弦形成的平面的角度观察时,或者换句话说,当从垂直于弦的方向到叶片吸力侧上观察时,导片或其导片前缘以与叶片前缘很小的距离开始并朝向叶片后缘延伸。因此,导片遮盖叶片吸力侧表面的中心区域,即,导片留下与前缘相邻的叶片表面的15%、优选10%、最优选5%未被遮盖,同时向下游行进,导片遮盖叶片其余表面的至少另50%、优选70%、最优选80%。进一步朝后缘向下游行进,导片再次留下剩余表面未被遮盖。本发明该独立方面的一个实施例包括导片遮盖叶片表面的其余部分。

[0028] 为了确保具有和不具有导片的叶片各部分之间的光滑过渡,导片的向外端可以朝叶片相邻表面倾斜并与其相交。

[0029] 导片可通过至少两个大致在弦向方向延伸的翼刀连接至叶片,以防止在纵向产生横流。

[0030] 一个特定实施例教导在导片前缘附近的上游区域大致在弦向方向设置翼刀,以及此外在导片后缘附近的下游区域在弦向方向和纵向设置翼刀。因此,翼刀也在纵向引导叶片表面和导片之间的气流。这增加了导片的空气动力学性能。

[0031] 在一个实施例中,叶片设置有多个将导片连接至叶片的翼刀,翼刀大致平行于彼此延伸并在纵向间隔开。以此方式,形成多个并排的管路,用于引导叶片上方的气流。

[0032] 为实现最佳效果,各翼刀可在弦向方向在导片的大致整个局部弦上方延伸。

[0033] 当导片和翼刀连接至叶片诸如以形成负载承受结构件时,叶片的高度负载的根段由设置的导片增强。同时,导片和翼刀可形成盒状负载承受结构。

[0034] 导片和/或翼刀可与叶片整体形成。这确保了最佳强度和刚度,同时最小化生产工作。

[0035] 在另一实施例中,导片延伸至不超过叶片从根部朝末端测量的跨距的40%,优选不超过30%,且更优选延伸至根段和型段之间的过渡位置。以此方式,导片仅用于其优势超过额外的阻力和结构复杂性的区域。

[0036] 在一个实施例中,导片后缘比导片前缘更靠近叶片的相邻表面。这导致在导片和叶片之间形成收敛管路,其在防止过早流动分离和建立更好的升力对阻力比率L/D方面有优势。

[0037] 本发明还涉及风力涡轮发电机,其包括塔、以可旋转方式安装在塔顶部处或顶部附近的毂、以及安装在毂上的前述类型的至少一个叶片。

附图说明

[0038] 下面参照附图通过示例实施例对本发明进行说明,在附图中,相应的元件具有相同的附图标记,其中:

[0039] 图1是能够使用本发明叶片的风力涡轮机的立体图;

[0040] 图2是示出根段和型段的风力涡轮机叶片的立体图;

[0041] 图3A-图3C是在图2指示的A、B、和C位置处的局部冲角和入射角矢量的示意代表;

[0042] 图4是具有导片的风力涡轮机叶片的根段和型段的一个实施例的立体图;

[0043] 图5是根据图4的根段的平坦部分的截面I ;

[0044] 图6示出根据图4的根段的过渡部分的截面II ;

[0045] 图7不出根据图4的根段的型面部分的截面III ;

[0046] 图8不出根据图4的型段的截面IV ;

[0047] 图9是叶片的第二实施例的立体图;

[0048] 图10是通过根据图9的叶片根段的平坦部分X截取的截面;

[0049] 图11是当考虑气流方向时图9的叶片的正视图;以及

[0050] 图12是图9的叶片的俯视图。

具体实施方式

[0051] 风力涡轮机40包括支撑吊舱42的塔41,在吊舱42中容纳有发电机(未示出)。包括毂43和三个叶片I的真正风力涡轮机40安装在吊舱43的轴承上,以围绕水平轴线2可旋转。风力涡轮机I直接或者通过变速器连接至发电机。包括风力涡轮机I的转子44的吊舱43可在塔41上围绕竖直轴线旋转,以将转子44设置为垂直于当前风力方向Vw。

[0052] 风力涡轮机40的各叶片I包括连接至毂43的根段12和从根段12朝叶片末端8在纵向5延伸的型段10。根段12在其与毂43的附接点处具有大致圆形截面A-A。与该附接点相隔一定距离处,截面开始朝型段10的空气动力学、合格的型面12逐渐转变。在根段12的过渡部分14中,叶片I的截面具有各种不同形状,范围从圆形A-A和椭圆形B-B之间某处的形状至相对厚且钝的翼型C-C。

[0053] 如果叶片I的入射角在其整个跨距上为恒定的(“不扭曲的叶片”),叶片I周围气流的局部冲角α在叶片I旋转时将变化。这是由于气流的局部风速V是风速Vw和旋转叶片I的局部周向速度Vk的矢量和的事实。后面的局部风速V是到旋转轴A的截面距离的线性函数。为了将局部冲角α保持在实用极限内,叶片I从末端9向内朝根段12扭曲。通过“扭曲”,意味着局部弦3与叶片I旋转时所处的平面之间的局部入射、几何角在叶片I的纵向5变化。

[0054] 然而,可实现的扭曲量受到叶片I与塔41之间必须保持足够间隙事实的限制。而且,过度扭曲导致在生产高度弯曲的负载元件方面的问题。因此,由于叶片I在毂43附近不能足够扭曲,叶片I的根段12周围的流动特征是不利的。局部冲角α将很高,以至于发生流动分离。该流动分离将导致阻力增加并因此降低风力涡轮机I的效率。

[0055] 此外,由于结构上的原因,根段12的最高负载部分具有圆形截面Α-Α。通过限定,在所有情况下,该圆形型面周围的气流是对称的。因此,根段12的该圆柱形部分根本不会产生任何升力,而是其型面产生阻力。结果,叶片I的根段12不会以任何有意义的程度有利于风力发电(“产能”),但其却有利于产生叶片I的总阻力(“损失”),因此降低叶片I的空气动力学效率。

[0056] 根据图4至图8的本发明,叶片I设置有导片20,其沿根段12在纵向5延伸。该导片20大致平行于叶片I伸展。在图示的实施例中,导片20自始至终从根段12中与毂43的连接点延伸至具有第一空气动力学、合格的型面11的型段10。与型段10相邻的根段12包括:具有凸缘(未示出)的平坦部分13,用于将叶片I连接至风力涡轮机40的毂43;与平坦部分13邻接并与型面部分15相邻的过渡部分14,型面部分15将根段12连接至型段10。

[0057] 图5是经根段12的平坦部分13截取的截面Α_Α。虚线代表当生产电能时的风力涡轮机40正常工作状况中的气流21。导片20的导片前缘22与平坦部分13的弦3形成5度的开始角β”由于操作期间气流21朝弦3严重倾斜,开始角P1应该选择得非常小。

[0058] 由导片后缘23和弦3限定的结束角Y I为大约55度。

[0059] 在根段12中,所谓的过渡部分14布置为与平坦部分13相邻(图6)。该部分标记为这样的区域,叶片I的初始平坦并优选为圆形的部分13经由根段12的所谓型面部分15朝叶片I的型段10转变。该定义仅代表叶片I具有主要有利于产生升力的空气动力学的优化段10、和其中叶片I的适当型面形状得以转变以安装至毂43( S卩,安装至将叶片I连接至毂43的转动件轴承上)的根段12。与型段10相比,整个根段12的特征在于不具有适当的空气动力学型面,因此至少部分地不包括清楚定义的弦。由此有动机将根段12的弦3定义为平行于型段10中的第一合格空气动力学型面11的弦3。

[0060] 图6示出经过渡部分14截取的一个截面B-B。由于该部分相对于风力涡轮机I转子44的旋转轴2具有更大的半径,气流21关于弦3没有平坦部分13中那样倾斜,过渡部分14中的开始角β„大于平坦部分13中的开始角β”即,开始角βπ为约25度至30度,注意该开始角β随着到旋转轴2的距离而恒定增加。

[0061] 根据该实施例,结束角Y11为约25度,因此导片20外的气流在气流21的局部方向水平下方经过导片20。替代地,结束角Y π可选择为更大,因此导片20外的气流在气流21的局部方向上方离开导片20。

[0062] 由图4中截面C-C显示的根段12的型面部分10 (图7)已产生真正的升力量,但其仍没有如图8所示(图4中截面D-D)的型段10中叶片I形状那样精确的合格空气动力学型面。根据本实施例,型面部分15的开始角βΙΠ为约40度至45度,并且型段的开始角βιν为约50度。

[0063] 两个型面类似,因此型面部分15的结束角Y111与型段10的结束角Yiv非常相似,但稍小一点。在两种情况中,导片20外的气流21在气流21的局部方向下方离开导片20。替代地,结束角Yiv可选择得更大。

[0064] 图9至图12提供本发明叶片I的另一实施例。导片20经由多个互相平行的翼刀24安装在叶片I上。各翼刀24大致从导片20前缘22向其后缘23延伸,从而遮盖导片20的整个局部弦。翼刀24、叶片I的表面8和导片20的向内的表面25 —起限定一系列平行管路26。

[0065] 此外,导片20的存在保持气流21附着在叶片I的表面13上,从而防止流动分离。通过这样增加升力并降低阻力,导片20允许根段12有利于提高风力涡轮机I的产能,而不是仅造成效率损失。

[0066] 其他的优点是以这种方式纵向升力分配变得更加一致。在没有导片的情况下,根段12的两个表面上的压力大致相等,而在叶片I型段10的两侧之间存在很大的压力差。这导致型段10与根段12之间压力很大程度的几乎为阶梯式的变化,这进而引起大量横流。

[0067] 导片20相对于叶片I的位置可在纵向5变化。以此方式,叶片I各段周围的气流以特定方式受到影响,以优化各翼展方向位置处的气流21。在示出的实施例中,导片20或多或少遵循叶片I后缘7轮廓。因此,导片20的导片前缘16与叶片I的前缘6之间的距离从与毂43的连接位置朝型段10增加。以此方式可获得与进一步扭曲根段相同的效果,而不伴有在结构和空气动力学效率及塔间隙方面损失的缺陷。

[0068] 导片20在叶片I上于弦向方向3和纵向4的最佳位置可凭试验确定和/或通过计算机模拟确定。在示出的实施例中,导片前缘22位于弦的40%附近(从前缘6观察),同时当在平面图中考虑时导片后缘23与叶片I后缘7大致一致。

[0069] 外部端29朝叶片I倾斜并最终与叶片I的表面8相交,以提供光滑的过渡。

[0070] —个实施例披露了在导片20下游侧的导片后缘23处的管路26截面积28小于上游侧的截面积27,因此产生收敛形状。通过将导片后缘23设置为比其导片前缘22更靠近叶片I的表面8而实现该收敛,该收敛使得管路26中气流21加速。该加速和相关联的压力降低导致产生升力,甚至通过圆柱形根段12产生升力。

[0071] 在图12中,由虚线30示出导片20的另一独立实施例,虚线30代表大致沿弦向方向4在导片前缘22附近的上游区域和沿弦向方向4和纵向5在导片后缘23附近的下游区域延伸的翼刀24。这对于能够进行一定量的横流是有利的。

[0072] 增加导片20不仅从空气动力学的角度考虑是有利的,而且也用于良好地实现为高度负载的根段12减压。当导片20和翼刀24形成为负载承受件时,它们有利于根段12的总强度和刚度,从而减少局部应力。由于导片20与通常负载的叶片表皮相比更远离叶片I中心,由导片20和翼刀24形成的导片“盒”在这方面非常有效。因此,与表皮相比,导片20可更加有利于根段12的抗弯刚度和抗扭刚度。

[0073] 因此,可减少根段12的壁厚,使得重量降低,其至少部分地可抵消导片20和翼刀24的额外重量。对于最大的结构效率,导片20和/或翼刀24可与叶片I整体形成,其典型地由诸如玻纤增强塑料(GFRP)或碳纤维增强塑料(CFRP)等的纤维增强复合材料制成。

[0074] 虽然本文通过示例实施例示出本发明,很明显对于本领域技术人员可进行很多变化和变形。例如,可变化导片的平面图和型面,以及变化翼刀的数量。一些翼刀可由诸如支柱的其他附接装置代替。导片和叶片之间的距离也可变化,并且叶片可具有多于一个的导片20。因此,本发明的范围仅由下述权利要求限定。

[0075] 上述实施例的不同各个方面可以有利的方式结合,例如,在根据图4至图8的实施例中,上述在弦向和纵向布置的翼刀也是适用的。

[0076] 附图标记列表

[0077] I叶片 25向内的表面

[0078] 2水平轴线 26管路

[0079] 3弦 27截面积

[0080] 4弦向方向 28截面积

[0081] 5纵向/轴线 29外部端

[0082] 6前缘 30虚线

[0083] 7后缘 40风力涡轮机

[0084] 8 叶片表面 41塔

[0085] 9叶片末端 42吊舱

[0086] 10 型段 43 毂

[0087] 11空气动力学的合格型面 44转子

[0088] 12根段 α 冲角

[0089] 13平坦部分 β 开始角

[0090] 14过渡部分 Y 结束角

[0091] 15型面部分 V局部风速

[0092] 16吸力侧 Vw风速

[0093] 20导片 Vk周向速度

[0094] 21 气流

[0095] 22导片前缘

[0096] 23导片后缘

[0097] 24 翼刀

Patent Citations
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Classifications
International ClassificationF03D1/06
Cooperative ClassificationY02E10/721, Y02E10/726, F03D1/0675, F03D1/0633
Legal Events
DateCodeEventDescription
10 Dec 2014C06Publication
7 Jan 2015C10Entry into substantive examination