CN110637158A - 风能设施转子叶片 - Google Patents

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Abstract

因此本发明提出一种风能设施转子叶片(200)，其具有：转子叶片根部区域(200a)；转子叶片尖端区域(200b)；压力侧(200c)；吸入侧(200d)；前缘(201)；后缘(202)；和沿着所述转子叶片(200)的纵向方向(L)的至少一个腹板(210、211、212)。此外提出一种偏转单元(250)，所述偏转单元设置在至少一个所述腹板(210、211、212)的端部与所述转子叶片尖端区域之间。在所述腹板(212)上设有至少一个导气罩(270)，其中所述导气罩(270)伸入位于第一和第二腹板(211、212)之间的区域中。

Description

风能设施转子叶片
技术领域
本发明涉及一种风能设施转子叶片以及一种具有相应的转子叶片的风能设施。
背景技术
因为风能设施的转子叶片不受保护地暴露于所有气候条件下，因此在一定的温度下会引起转子叶片结冰。为了防止这种情况，能够使用转子叶片加热装置。在此，能够将加热装置设置在转子叶片外部处，或者能够在转子叶片内部设置经加热的空气。
WO 2017/021350 A1示出一种具有转子叶片根部区域和转子叶片尖端区域的风能设施转子叶片。此外，沿着转子叶片的纵向方向设有至少一个腹板。在所述腹板上，能够设有呈腹板悬垂部形式的偏转单元，以便减少在偏转时空气的湍流。
发明内容
本发明的目的是，设有一种风能设施转子叶片，所述风能设施转子叶片能够实现对转子叶片的改进的加热。
所述目的通过根据权利要求1所述的风能设施转子叶片来实现。
因此设有一种风能设施转子叶片，所述风能设施转子叶片具有转子叶片根部区域、转子叶片尖端区域、压力侧、吸入侧、前缘、后缘和在压力侧和吸入侧之间以及沿着转子叶片的纵向方向的至少一个腹板。此外，在至少一个腹板的端部与转子叶片尖端区域之间设有偏转单元。在腹板上设有至少一个导气罩，其中所述导气罩伸入位于第一和第二腹板之间的区域中。
根据本发明的一个方面，所述转子叶片具有边界层抽吸单元，所述边界层抽吸单元连接于第一和第二腹板的转子叶片尖端侧的端部。所述边界层抽吸单元用于抽吸空气流的(湍流的)边界层。
根据本发明的另一方面，所述边界层抽吸单元具有多个留空部。
根据本发明的另一方面，所述边界层抽吸单元的第一端部连接于第一腹板，并且所述边界层抽吸单元的第二端部连接于第二腹板的一个端部。
根据本发明的一个方面，所述转子叶片尖端区域具有至少部分中空的转子叶片尖端。所述偏转单元基本上封闭转子叶片尖端区域，其中在偏转单元的一个端部与端罩之间设有第一通风通道，并且在偏转单元的一个端部与后缘之间设有第二空气通道。
此外，本发明涉及一种具有至少一个上述风能设施转子叶片的风能设施。
根据本发明的一个方面，能够将热的或已加热的空气引入或流入转子叶片根部区域中，以加热转子叶片。根据本发明的一个方面，优选将已加热的空气引入到位于前缘和腹板之间的区域中，并且沿着前缘和腹板从转子叶片根部区域流至转子叶片尖端区域。在此，穿过导气罩的空气流的一部分能够至少部分地引出，或者空气流的一部分穿过导气罩偏转到位于两个腹板之间的区域中并且朝向转子叶片根部区域的方向流动，其中所述导气罩设置在腹板中。替选于此，被加热的空气能够从根叶片根部区域朝向转子叶片尖端区域流入位于后缘和另一腹板之间的区域中。
因此，风能设施转子叶片设有转子叶片根部区域、转子叶片尖端区域、压力侧、吸入侧、至少一个腹板，该至少一个腹板沿着转子叶片的纵向方向延伸。在常规的转子叶片中，所述转子叶片尖端虽然典型地设计为中空的，但是用填充材料填充泡沫。借此阻碍了对转子叶片尖端的有效加热。这能导致结冰，尤其在转子叶片尖端的区域中结冰，并且由于转子叶片尖端的高的速度会导致冰块的危险掉落。此外，可加热的叶片尖端在转子叶片尖端区域中设有合适的偏转件。此外，可选地，能够设有腹板隔板。为了进一步改进，能够设有旁通导气罩，所述旁通导气罩对偏转区域中的流动进行优化，在所述偏转区域中在腹板端部处的边界层流被抽吸，进而能够减少流动分离和湍流。
根据本发明的一个方面，在转子叶片尖端的区域中设有例如呈泡沫楔形式的偏转单元。所述偏转单元用于使在前缘处的空气流偏转，从而也能够借助已加热的空气加热后缘。能够设有泡沫楔，使得在所述泡沫楔旁经过的空气流的一部分能够流入转子叶片尖端中并且再次流出，以便加热所述转子叶片尖端。借助根据本发明的转子叶片可行的是，主流能够通过集成的偏转件朝向叶片凸缘的方向引导，而在端罩区域中的次流沿着偏转件被传导至转子叶片尖端。
根据本发明的一个方面，能够在转子叶片尖端中设有钻孔，以便能够确保转子叶片尖端的排水。可选地，能够在转子叶片尖端的进气口之前设有格栅，以便防止排水的堵塞。
根据本发明的一个方面，能够在腹板之一的区域中设有导气罩，以便能够实现旁通。这会在尖端侧的扭转通道中引起负压。
根据本发明，能够增加叶片加热装置的体积流。借助根据本发明的转子叶片可行的是，在任意流动速度下使空气流最佳地偏转并且减小压力损失。借助根据本发明的转子叶片，能够减少在偏转区域中的流动分离和湍流。所述转子叶片或转子叶片尖端能够被除冰，以便减少冰的掉落。
借助根据本发明的转子叶片，以简单和不复杂的方式改进转子叶片加热装置的空气流，在此不会不利地影响防雷击保护。通过导气罩在位于第一和第二腹板之间的区域中产生负压。因此，导气罩用于辅助流动。
附加地或替选于此能够设有偏转元件，所述偏转元件具有尽可能最小的横截面面积变化，其中在安装偏转单元之后，所述流动通道具有小的横截面面积变化。
根据本发明，设有风能设施转子叶片，所述风能设施转子叶片沿着转子叶片的纵向方向具有至少一个、优选两个腹板。为了加热所述转子叶片，能够沿着腹板提供空气流。所述空气流在转子叶片根部区域中开始，并且优选被加热的空气沿着第一和/或第二腹板流动，并且必须在转子叶片尖端区域中偏转。为了改进空气流动，在腹板之一中至少设有至少一个导气罩，其中在腹板中在导气罩的位置处设有孔，使得能够借助于所述导气罩优选在位于第一腹板和第二腹板之间的区域中提供负压。为了进一步改进空气流动，能够可选地在第一和第二腹板的自由端部处设置例如呈边界抽吸板形式的边界抽吸单元。在所述边界层抽吸单元和所述导气罩之间存在协同效应，因为在腹板中的导气罩能够在位于第一腹板和第二腹板之间的区域中产生负压，因此借助于边界层抽吸单元改进所述边界层抽吸。
可选地，能够设有中空的转子叶片尖端，在所述转子叶片尖端之前设有偏转单元，所述偏转单元能够在偏转单元与转子叶片的外壳之间留有第一和第二空气通道，使得中空的转子叶片尖端能够被加热或被暖的空气穿流。
根据本发明的一个方面，在第一腹板上以及在第一腹板和第二腹板之间设有至少一个导气罩。在所述导气罩的区域中，在腹板中必须存在孔，从而能够使空气穿过所述孔和导气罩流入位于第一和第二腹板之间的区域中。一方面，所述导气罩具有下述功能：空气流能够在位于第一腹板和转子叶片的前缘之间的区域中在位于第一腹板和第二腹板之间的区域中偏转，其中所述流然后朝向转子叶片根部的方向继续流动。所述导气罩还与边界层抽吸单元一起具有如下功能：对在边界层抽吸单元的区域中的尤其湍流的边界层进行抽吸。所述导气罩连同边界层抽吸单元一起如喷射泵一样起作用，并且引起：在位于第一和第二腹板之间的区域中产生负压。
根据本发明的一个替选的方面，如果空气在位于第二腹板与端部边缘之间的区域中从转子叶片根部区域朝向转子叶片尖端区域流动，那么导气罩也能够设置在第二腹板上。
替选于此，如果空气流沿着前缘和后缘从转子叶片根部区域朝向转子叶片尖端区域引导，那么导气罩能够设置在第一和第二腹板中。
根据本发明的一个方面，在边界层抽吸板中的狭缝281具有<＝5mm的宽度。
本发明的其它设计方案是从属权利要求的主题。
附图说明
下面参考附图详细阐述本发明的优点和实施例。
图1示出根据本发明的风能设施的示意图；
图2示出图1的风能设施的转子叶片的示意性和部分视图；
图3示出根据本发明的转子叶片的转子叶片尖端区域的示意图；
图4示出根据本发明的转子叶片的部段的示意图；
图5示出根据本发明的转子叶片的另一部段的示意图解；
图6示出根据本发明的转子叶片的转子叶片尖端侧的区域的示意图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的风能设施的示意图。所述风能设施100具有塔102和在塔102上的吊舱104。在吊舱104处设有空气动力学转子106，所述空气动力学转子具有三个转子叶片200和整流罩110。空气动力学转子106在风能设施运行中通过风置于转动运动中，进而也驱动发电机的转子或转动件，转子或转动件直接或间接地与空气动力学转子106耦联。发电机设置在吊舱104中并且产生电能。转子叶片200的桨距角能够通过在相应的转子叶片200的转子叶片根部上的桨距马达来改变。
图2示出图1的风能设施的转子叶片的示意和部分视图。所述转子叶片200具有转子叶片根部区域200a、转子叶片尖端区域200b、转子叶片尖端240、前缘201、后缘202、压力侧200c和吸入侧200d。至少一个腹板210沿着转子叶片200的纵向方向L在转子叶片内延伸。例如，能够设有两个腹板211、212，所述腹板首先能够构造为平行的并且在转子叶片尖端240的区域中彼此会聚。在此，第一腹板211的长度能够小于第二腹板212的长度。所述转子叶片尖端240能够构造为单独的部分，并且固定在转子叶片200的其余部分上。
经加热的空气能够沿着腹板朝向转子叶片尖端240的方向被引导并且然后偏转。可选地，所述转子叶片尖端能够至少部分地构造为中空的，使得已加热的空气的一部分能够流动穿过转子叶片尖端240，以便使转子叶片尖端240除冰。
根据本发明的一个方面，能够在转子叶片根部区域中产生加热的空气，在所述转子叶片根部区域中，借助于加热单元300加热空气，或者将加热的空气输送给在转子叶片根部区域中的转子叶片。
图3示出根据本发明的转子叶片的转子叶片尖端区域的示意图。空气流(例如，由加热单元300加热的空气)从转子叶片根部区域200a沿着前缘200c流至转子叶片尖端区域200b，并且在该处撞到偏转单元250上，所述偏转单元能够例如构造为泡沫楔。在转子叶片尖端区域200b中能够设有转子叶片端罩260。偏转单元250具有第一端部251和第二端部252。在第二端部252和转子叶片端罩260之间设有间隙253，使得所述空气流的一部分能够穿过该间隙流入转子叶片尖端240中。所述转子叶片尖端240能够至少部分地具有空腔241，使得空气流能够流入空腔241并且再次流出。在偏转单元的第一端部251和后缘200d之间还存在另一穿通部254，使得空气在此能够穿流。然后，空气流的大部分通过偏转单元250偏转，使得所述空气然后能够在第一腹板211和后缘之间再次向回流动到转子叶片根部200a。
图4示出根据本发明的转子叶片的部段的示意图。为了进一步改进空气流动，能够在第一腹板212中设有导气罩270。所述导气罩270于是延伸到位于第一和第二腹板211、212之间的区域中。
根据本发明的一个方面，能够将具有导气罩的转子叶片设置在第二腹板212上，而无需设置偏转单元250。此外，转子叶片不必具有中空的叶片尖端。
为了进一步改进空气流在转子叶片尖端的区域中的偏转，能够设有边界层抽吸单元280，所述边界层抽吸单元能够设置在第一和第二腹板的端部的区域中。
图5示出根据本发明的转子叶片的另一部段的示意图解。所述边界层抽吸单元280能够构造为边界层抽吸板并且能够具有第一端部282和第二端部283。所述第二端部283与第一腹板212的一个端部耦连，而第一端部282与腹板211的一个端部耦连。此外设有多个长形的留空部281。
图6示出根据本发明的转子叶片的转子叶片尖端侧的区域的示意图。在图6中尤其示出转子叶片尖端240、泡沫楔250、导气罩270以及边界层抽吸单元280，所述边界层抽吸单元280例如呈边界层抽吸板的形式。
导气罩270设置在腹板212的区域处或区域中并且用作旁通导气罩。通过该导气罩270能够优化在偏转区域中的流动，在偏转区域中所述边界层流在腹板端部处被抽吸，并且能够减少流动分离和湍流。为了进一步改进在偏转区域中的流动，设有边界层抽吸单元280，所述边界层抽吸单元在偏转区域中具有长形的留空部。所述偏转单元250能够实现为泡沫楔并且用作为空气流的偏转件。所述偏转单元250设置在转子叶片尖端240的区域中。所述偏转单元250在此能够用作为腹板延长部并且确保将空气改进地引入叶片尖端中。在此，撞击到偏转单元上的主流能够相应地偏转，使得所述主流例如在第一和第二腹板211、212之间或者在腹板211和后缘之间再次向回流动到转子叶片根部。部分流在两个腹板之间向回流动到转子叶片根部，并且所述流的一部分在腹板211和后缘之间向回流到转子叶片根部。

Claims (7)

1.一种风能设施转子叶片(200)，具有：
转子叶片根部区域(200a)；
转子叶片尖端区域(200b)；
压力侧(200c)；
吸入侧(200d)；
前缘(201)；
后缘(202)；
至少一个腹板(210、211、212)，所述腹板在所述压力侧(200c)和所述吸入侧(200d)之间以及沿着所述转子叶片(200)的纵向方向(L)延伸；
偏转单元(250)，所述偏转单元设置在至少一个所述腹板(210、211、212)的端部与所述转子叶片尖端区域之间，并且所述偏转单元构造为用于，使加热的空气偏转，所述加热的空气从所述转子叶片根部区域(200a)沿着至少一个所述腹板(210-212)流动；和
至少一个导气罩(270)，所述导气罩位于至少一个所述腹板(212)之一上。
2.根据权利要求1所述的风能设施转子叶片(200)，其中
设有至少一个第一和第二腹板(211、212)，其中
所述导气罩(270)伸入位于第一和第二腹板(211、212)之间的区域中，并且所述导气罩用于在位于所述第一和第二腹板(211、212)之间的区域中产生负压。
3.根据权利要求1或2所述的风能设施转子叶片(200)，所述风能设施转子叶片还具有
边界层抽吸单元(280)，所述边界层抽吸单元连接于所述第一和第二腹板(211、212)的转子叶片尖端侧的端部，以抽吸空气流的湍流的边界层或开口。
4.根据权利要求3所述的风能设施转子叶片(200)，其中
所述边界层抽吸单元(280)具有多个留空部(281)。
5.根据权利要求3或4所述的风能设施转子叶片(200)，其中
所述边界层抽吸单元(280)的第一端部(282)连接于第一腹板(211)，并且第二端部(283)连接于第二腹板(212)的一个端部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的风能设施转子叶片，其中
所述转子叶片尖端区域(200b)具有至少部分中空的转子叶片尖端(240)，
其中所述偏转单元(250)基本上封闭所述转子叶片尖端区域(200b)，
其中第一通风通道设置在所述偏转单元(250)的一个端部(252)与所述端罩(260)之间，而第二空气通道设置在所述偏转单元(250)的一个端部(251)与后缘(202)之间。
7.一种风能设施，所述风能设施具有根据权利要求1至5中任一项所述的风能设施转子叶片。
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