CN110036196A - 用于风能设施的转子叶片和风能设施 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于风能设施的转子叶片、一种具有塔、吊舱和转子的风能设施以及一种风电厂。转子叶片(108)包括：内部叶片部段(2)，所述内部叶片部段从转子叶片根部(1)开始沿转子叶片(108)的纵向方向延伸；和设置在内部转子部段(2)处的后缘区段(112，112’)，用于沿着转子叶片纵向方向上的一个部段增大转子叶片的轮廓深度。转子叶片(108)具有压力侧的面(4)和吸力侧的面(6)，所述压力侧的面和吸力侧的面分别局部地由内部叶片部段(2)的和后缘区段(112，112’)的一部分构成。在转子叶片(108)的压力侧的和/或吸力侧的面(4，6)上在后缘区段(112，112’)的区域中构成有至少一个基本上沿转子叶片纵向方向延伸的狭缝状的空气入口和/或空气出口(24，24’，26，26’)。转子叶片(108)实现更有效的边界层影响。

Description

用于风能设施的转子叶片和风能设施

技术领域

本发明涉及一种用于风能设施的转子叶片，所述转子叶片具有：内部叶片部段，所述内部叶片部段从转子叶片根部开始沿转子叶片的纵向方向延伸；设置在内部叶片部段处的后缘区段，用于沿着转子叶片纵向方向上的一个部段增大转子叶片的轮廓深度，其中转子叶片具有压力侧的面和吸力侧的面，所述压力侧的面和吸力侧的面分别局部地由内部转子部段的和后缘区段的一部分构成。此外，本发明涉及一种具有塔、吊舱和转子的风能设施以及一种风电厂。

背景技术

在现有技术中已知的是，经由风能设施处的转子叶片的设计来改进风能设施的效率。提高风能设施的效率或性能的可行性是转子叶片的轮廓在转子叶片根部的区域中构成有大的轮廓深度。轮廓深度对此尽可能大地构成，将所述轮廓深度在下文中理解成轮廓的基本上垂直于转子叶片纵向方向的长度，即在转子叶片的轮廓后缘和轮廓凸起之间的间距。转子叶片根部表示转子叶片的如下区域，借助所述区域转子叶片固定在风能设施的转子毂处。通常，在这种转子叶片中的最大轮廓深度非常靠近转子叶片根部。借此，减少涡流产生并且提高风能设施的效率。

提高效率的另一可行性在于边界层影响，所述边界层影响由于轮廓深度增大而越来越有意义。在转子叶片的吸力侧上，由于吸力侧的面的通常凸状的拱曲，空气流在经过最大拱曲之后在转子叶片轮廓的后部区域中与压力梯度相反地伸展。这引起空气流动的减速，由此边界层丧失动能。空气流动的减速可能引起，边界层与转子叶片的表面开始分离。与转子叶片表面分离的流动引起紊流，由此在吸力侧上产生的升力降低从而阻力升高。通过边界层影响，尤其应避免空气流动与转子叶片的表面的分离。

从现有技术中，例如从DE 10 2011 050 661 A1中已知的是，后缘在转子叶片的根部区域中钝地构成。在后缘的区域中，边界层抽吸装置以一列沿着后缘伸展的孔的形式设置。经由在转子叶片内部沿纵向方向伸展的空气引导通道，将吸出的空气从叶片根部朝向叶片尖部的方向运输并且经由在叶片尖部的后缘处的吹出区域输出。所述布置是麻烦的并且需要在后缘处设有技术复杂的空气入口，所述空气入口轻微地损害稳定性，以及需要提供至少一个空气引导通道。此外，边界层影响不在压力侧或吸力侧的出现边界层的分离的点处进行。

WO 2016/045656 A1涉及一种风能设施转子叶片，具有上侧、下侧、前缘、后缘、毂固定装置和叶片尖部，其中风能设施转子叶片分成毂区域、中部区域和叶片尖部区域并且根部区域限定成从毂固定装置直至最大叶片深度(Smax)，其中在风能设施转子叶片之内设有径向向外伸展的空气引导通道，用于将吸出的空气从抽吸区域中引导至设置在叶片尖部区域中的吹出区域，并且进行边界层抽吸，其中空气的吸出在风能设施转子叶片的上侧上进行，并且在毂区域中靠近毂固定装置设有边界层栅栏，用于防止朝向毂固定装置的流动。

EP 2 053 240 A1公开一种风电厂设施，包含具有毂和转子叶片的转子并且此外包含用于转子叶片的边界层控制系统，其中多个压力腔在转子的长度上分布地设置在叶片中，其中每个压力腔通过转子叶片的外表面中的一个或多个相应的开口与叶片的外侧连接，其中此外吸气通道和吹气通道在叶片的内部中伸展，以便为压力腔输送负压或超压，其中每个压力腔与至少一个通道通过空气通道连接，在所述空气通道中设置有可有源操作的阀，所述阀与控制单元连接，以便将压力腔选择性地与一个通道或多个通道连接或与其分开，以便因此通过叶片表面中的(多个)相应的开口从压力腔中吹出空气或者将空气吸入到压力腔中。

WO 2007/035758 A1公开一种叶片(如风力涡轮机叶片)，所述叶片构成为，使得所述叶片以邻接于可转动的毂的方式固定，其中叶片：限定流体入口，所述流体入口以邻接于叶片的近侧部段的方式设置；流体出口，所述流体出口以邻接于叶片的远侧部段的方式设置；和离心流动通道，所述离心流动通道在叶片的内部部分之内在流体入口和流体出口之间延伸。流体入口优选与流体出口经由离心流动通道气态地连接并且叶片配置成，当叶片围绕毂以特定的速度转动时，拉入到流体入口中的流体通过离心流动通道并且从流体出口中流出。流体优选当其运动通过离心流动通道时被压缩。

WO 2009/144356 A1公开了一种在前缘处和/或在后缘处(后者具有高的相对厚度)具有超级承载元件的风力发电机叶片，所述超级承载元件处于根部区中，以便因此改进空气动力学特性从而与传统的具有圆柱形的或卵形的根部区域的叶片相比改进从风中获得的能量的量。

发明内容

本发明基于如下目的，如下改进上述类型的转子叶片，使得实现更有效的边界层影响。

本发明在具有根据权利要求1的特征的用于风能设施的转子叶片中解决其所基于的目的。尤其地，在转子叶片的压力侧的和/或吸力侧的面中在后缘区段的区域中构成有至少一个基本上沿转子叶片纵向方向延伸的狭缝状的空气入口和/或空气出口。

本发明在此利用如下知识，借助于在转子叶片的压力侧的和/或吸力侧的面上的狭缝状的空气入口或空气出口，构成至少一个吸出或吹出区域，借助所述吸出或吹出区域有利地影响沿转子叶片的轮廓深度的方向流动的边界层。与处于后缘区段的后缘的区域中的边界层吸出相比，在转子叶片的区域中的空气流受到影响，在所述区域中所述空气流实现最大效应。此外与已知的孔相比，借助空气入口或空气出口作为狭缝或缝隙的根据本发明的设计方案，引起对于空气流的流过的边界层的增大的抽吸或吹出效果。此外，在内部叶片部段处不需要孔或结构变化，所述孔或结构变化会造成稳定性问题。

将狭缝状的空气入口和/或空气出口理解成在转子叶片的表面中在其压力侧的面或吸力侧的面上的狭缝或缝隙，所述狭缝或缝隙的尺寸沿转子叶片纵向方向比沿轮廓深度的方向更大。优选地，空气入口和/或空气出口沿转子叶片的纵向方向的尺寸比沿轮廓深度的方向大数倍。在一个实施方式中，沿转子叶片径向方向的尺寸是沿轮廓深度的方向的尺寸的至少两倍大。在另一个实施方式中，沿转子叶片纵向方向的尺寸是沿轮廓深度的方向的尺寸的至少10倍大，尤其至少20倍大，尤其优选至少50倍大。

在本发明的一个优选的改进方案中，在转子叶片的压力侧的和吸力侧的面上分别设置有至少一个狭缝状的空气入口和/或空气出口。借此在转子叶片的压力侧的和吸力侧的面上实现边界层影响。空气入口或空气出口的呈在后缘区段的区域中的狭缝或缝隙形式的设计方案是可行的，因为在叶片根部的区域中作用于转子叶片的力主要作用于转子叶片的内部叶片部段，所述内部叶片部段然而不具有由后缘区段中的狭缝或缝隙造成的结构损害。空气入口或空气出口能够由唯一的狭缝或缝隙构成。在另一实施方式中，空气入口或空气出口由在转子叶片的表面上的多个单个狭缝或缝隙构成。所述单个狭缝或缝隙优选以一条线大致沿转子叶片纵向方向伸展地并排设置。

根据本发明的转子叶片的一个改进方案提出，每个空气入口和/或空气出口直接在从内部叶片部段至后缘区段的过渡区域中构成。后缘区段的构成吸力侧的面的区域的上侧和构成转子叶片的压力侧的面的区域的下侧朝向内部叶片部段以简单的方式缩短地构成。由此，在转子叶片的吸力侧的和压力侧的面中通过在后缘区段的上侧和下侧处在内部叶片部段处缩回的棱边产生中断部。在将后缘区段安置在内部叶片部段处时，后缘区段的上侧和下侧的棱边因此与内部叶片部段的分别相关联的区域间隔开地设置。在一个替选的实施方式中，狭缝状的空气入口和/或空气出口在后缘区段的上侧或下侧的任意区域中构成。在另一设计方案中，仅空气入口或空气出口设置在吸力侧的和压力侧的面处。

优选地，空气入口在转子叶片的压力侧的面上设置并且空气出口在转子叶片的吸力侧的面上设置。优选流体导通地彼此耦联的空气入口和空气出口因此设置在转子叶片的彼此背离的侧上。在风能设施运行时，优选出现自动流动的、从压力侧的空气入口至转子叶片的吸力侧的空气出口的空气流动，也称作为补偿流动。空气入口和空气出口在转子叶片处设置成和设计用于，使得在转子转动和借此设定压力比的情况下，产生从空气入口通过后缘区段、也称作为后箱至空气出口的“自然的”补偿流动。将自动的空气流动当前理解成仅由于转子的和设置在其上的转子叶片的离心力或转动运动在没有使用可能的支持强制流动的产生的部件和设备的情况下产生从空气入口至空气出口的空气流动。

优选地，空气入口和/或空气出口基本上在后缘区段的整个长度上延伸。借此优选地，缝隙或狭缝至少在转子叶片的面中沿转子叶片纵向方向构成，后缘区段沿着所述转子叶片纵向方向延伸。这种狭缝状的空气入口和/或空气出口在一个实施方式中由多个沿转子叶片纵向方向并排设置的单个狭缝或缝隙构成。在另一设计方案中，分别直接彼此相邻的狭缝或缝隙具有沿轮廓深度的方向的错位。然而，所有数量的狭缝或缝隙在这种空气入口或空气出口的整个长度上分别基本上沿转子叶片纵向方向伸展。彼此错开地设置的缝隙或狭缝具有彼此重叠的或遮盖的端部区域，各个狭缝或缝隙以一排重合地设置。在其他实施方式中，狭缝的其他设置、例如平行的与转子叶片纵向方向成角度的狭缝是可行的。

优选地，在本发明的一个实施方式中，后缘区段设置在内部叶片部段处，使得在空气入口和/或空气出口处构成有用于定向的空气流动的空气流入或空气流出通道。优选地，在多个单个狭缝的情况下，空气入口和/或空气出口的每个单独的缝隙或狭缝配设有空气流入通道或空气流出通道。在转子叶片处的相应的空气流入和空气流出通道优选地分别经由单独的空气引导通道彼此连接。借助于空气引导通道，朝向转子叶片的吸力侧的面处的空气出口的方向引导在压力侧的面处引出的空气。将空气流入通道和空气流出通道彼此耦联的空气引导通道基本上横向于转子叶片纵向方向伸展。优选地，每个空气流入和/或空气流出通道具有引导元件，如例如在相应的空气入口或空气出口的区域中的引导板，由此进一步地改进定向地引导穿流后缘区段的空气流。

在一个实施方式中，空气引导通道不垂直地在转子叶片的轮廓上或横向于转子叶片纵向方向伸展，而是至少部分地径向向外、即沿从叶片根部至转子叶片尖部的方向伸展。通过沿径向方向的分量，在转子转动期间，离心力作用于在空气引导通道中的空气，所述离心力引起定向地引导处于空气引导通道中的空气。

在根据本发明的转子叶片的一个优选的改进方案中，空气入口通道或空气出口通道设计用于，将空气流在空气入口和/或空气出口的区域中基本上平行于内部叶片部段的分别邻接的外表面转向。在转子叶片的吸力侧的面处优选从沿转子叶片的轮廓深度的方向流动的边界层无紊流地吹出附加的空气流。经由空气流出通道优选在沿着转子叶片的吸力侧的面流动的空气流的方向上优选输出或吹出空气流。借此，边界层在转子叶片的吸力侧的面上以简化的方式受到影响。在本发明的一个实施方式中，在转子叶片的压力侧的面上沿流动方向吸出空气流。

在另一构成方案中，边界层的影响刚好沿相反方向进行，即在吸力侧的面上的在概念中能分离的边界层经由空气流入通道被吸出并且相应地沿着压力侧的面被输出。空气引导在该构成方案中通过适当的机构必须确保与自然的压力降相反。

此外，空气流入通道或空气流出通道优选在空气入口和/或空气出口处沿穿流通道的空气流的流动方向具有扩宽的或缩窄的横截面。在本发明的一个实施方式中，内部叶片部段优选具有大致环形的或椭圆形的横截面。横截面的形状在此优选与内部叶片部段距转子叶片的转子叶片根部的间距相关。在叶片根部的附近区域中，内部叶片部段优选地具有近似环形的横截面。距叶片根部的间距越大，那么内部叶片部段的横截面就越多地朝向椭圆形状改变。

根据本发明的转子叶片的另一设计方案提出，转子叶片具有风扇或压缩机，其中在转子叶片处的空气入口和空气出口与用于强制运动地引导空气至少通过后缘区段的风扇或压缩机引导流体地联通。风扇或压缩机尤其设计用于，支持从压力侧的面朝向吸力侧的面的“自然的”补偿流动或者甚至将空气流动沿相反的方向反转。借助于转子叶片处的风扇或压缩机可行的是，产生从转子叶片的吸力侧的面朝向压力侧的面的空气流动。借助于风扇或压缩机，在后缘区段中基本上平行于转子叶片的轮廓深度强制引导空气流。因此，空气垂直于转子叶片纵向方向流动。在本发明的一个设计方案中提出，在后缘区段之内的空气流替选地或可选地沿转子叶片纵向方向在转子叶片的一个部段上流动。这就是说，空气流至少部段地从叶片根部朝向叶片尖部和/或沿相反反向流动。

在根据本发明的转子叶片的一个设计方案中，风扇或压缩机设置在转子叶片的内部叶片部段中，其中优选地，内部叶片部段在其结构体中具有空气穿流开口和/或空气引导通道，用于在风扇或压缩机和空气入口和/或出口之间的引导流体的连接。尤其地，设置在转子叶片的内部叶片部段中风扇或压缩机能可选地构成用于：除了加热转子叶片之外实现从后缘区段的空气入口朝向空气出口的空气流动，其中借助于风扇或压缩机进行转子叶片的加热。在转子叶片部段处的空气入口优选与风扇或压缩机的吸力侧并且空气出口与风扇或压缩机的压力侧引导流体地、尤其引导空气地连接。为了将设置在内部叶片部段中的风扇或压缩机与在后缘区段处的空气入口和空气出口以引导流体的方式连接，设有一个或多个空气穿流开口或空气引导通道，所述空气穿流开口或空气引导通道借助其优选环形的或椭圆形的横截面穿透内部叶片部段的结构体。当前，转子叶片具有空气引导通道，所述空气引导通道实现沿转子叶片纵向方向和横向于转子叶片纵向方向强制引导流动的空气。

根据本发明的转子叶片的一个设计方案提出，风扇或压缩机设置在转子叶片的后缘区段中。借此内部叶片部段的构造设计方案以及在后缘区段处的空气入口和空气出口之间的空气引导被简化。替代削弱内部叶片部段的结构体的可行的空气穿流开口和/或空气引导通道，仅在结构体中设有相对小的开口用于对设置在转子叶片的后缘区段中的风扇或压缩机进行能量供应。在转子叶片的后缘区段中设置的风扇或压缩机借助其吸力侧与优选转子叶片的吸力侧的面处的空气入口连接。此外，风扇或压缩机借助其压力侧与转子叶片的压力侧的面处的空气出口引导流体地连接。优选地，使用如下风扇或压缩机，所述风扇或压缩机设计用于，沿两个方向在连接于风扇或压缩机的空气引导通道之内产生空气流动。

优选地，使用轴流式风扇或轴流式压缩机。在本发明的另一实施方式中，使用径流式风扇或径流式压缩机。与轴流式风扇或压缩机相反地，借助径流式风扇或径流式压缩机能够补偿在具有较长的通道长度的空气引导通道中的、对于至少在沿转子叶片纵向方向的部段上引导的空气流动的较大的压力损失。对风扇或压缩机替选地，在其他实施方式中也能够设有用于空气引导的其他已知机构。

在本发明的一个实施方案中，在转子叶片的吸力侧的和压力侧的面上经由在转子叶片的因此彼此背离的侧上的狭缝状的空气入口进行边界层的吸出。空气出口处于远离空气入口的区域中，如例如在后缘区段的后缘或叶片尖部的区域中。

优选地，在转子叶片的一个实施方式中，每个后缘区段至少由第一和第二区段部段组成。通过后缘区段划分成多个、优选至少两个、三个或四个区段部段的设计方案，后缘区段在要产生的转子叶片的内部叶片部段处的安装简化。后缘区段的至少一个区段部段例如能够在生产内部叶片部段时设置在内部叶片部段处。在本发明的一个设计方案中，多个区段部段沿转子叶片的纵向方向并排设置，后缘区段、也称作为后箱因此由沿转子叶片的延伸方向相邻地并排设置的区段部段构成。

在一个替选的实施方式中提出，后缘区段划分成可与内部叶片部段连接的区段部段和至少一个具有后缘区段的后缘的另一区段部段。可与内部叶片部段连接的或要连接的区段部段构成底部区段。具有后缘的一个或多个区段部段那么优选构成后缘区段的顶部区段。优选地，构成为底部区段的区段部段实现从工厂交货安装，而不增大内部叶片部段沿轮廓深度的方向的尺寸。

本发明通过如下方式有利地改进：构成为底部区段的区段部段对于每个构成顶部区段的区段部段具有单独的划分平面，在所述划分平面中一个或多个顶部区段可与底部区段耦联。通过提供用于每个顶部区段的单独的划分平面，简化了与底部区段的具有相应的划分平面的区域的关联。

根据一个替选的有利的实施方式，底部区段对于多个或全部顶部区段具有连续的划分平面，在所述划分平面中相应的顶部区段与底部区段可耦联。连续的、在底部区段和顶部区段之间的多个或全部关联区域上延伸的划分平面提供如下优点，多个区段部段能够相继在共同的划分平面上与底部区段耦联，并且在此相互支撑。由此，明显地降低固定多个顶部区段的位置的耗费。

根据本发明的另一优选的实施方式，一个或多个划分平面设置成，使得如果底部区段与转子叶片连接，那么转子叶片的最大轮廓深度为4m或更小。因为选择在上述区域中引起最大轮廓深度的长度分配，所以转子叶片连同后缘区段的之前安置的底部区段的可运输性明显改进。

划分平面优选基本上沿转子叶片轴线的纵向方向定向。优选地在转子叶片轴线和一个或多个划分平面之间展开在30°或更小的范围中的角度。

根据另一优选的实施方式，底部区段和一个或多个顶部区段形状配合地可彼此耦联。

根据本发明的一个优选的改进方案，后缘区段经由至少一个第一和第二固定元件与内部叶片部段连接，其中优选地，固定元件彼此间隔开地沿转子叶片纵向方向设置。优选地，第一固定元件直接靠近叶片根部设置。至少一个另外的、即第二固定元件例如设置在后缘区段的相对置的端部处。与后缘区段是否由多个区段部段构成相关地，每区段部段设有至少一个固定元件或每区段部段优选设有两个固定元件，用于固定在内部叶片部段处。后缘区段的连接不再经由后缘区段的上侧或下侧进行，而是经由固定元件进行，使得在从内部叶片部段至后缘区段的过渡区域中，根据本发明的空气入口和/或空气出口能够以狭缝或缝隙的形式在转子叶片的吸力侧的和压力侧的面上构成。优选地，后缘区段构成由后缘区段的外侧屏蔽的、用于至少一个第一和第二固定元件的容纳空间。因此，保护固定元件免受环境影响并且此外不负面地影响转子叶片的空气动力学。

优选地，在本发明的一个优选的设计方案中，至少一个固定元件具有至少一个加固后缘区段的肋体，其中肋体优选经由至少一个、两个或更多个固定点与内部叶片部段的外面并且与后缘区段的内侧连接。借助于肋体加固后缘区段，使得后缘区段的尤其与转子叶片处的吸力侧相关联的上侧和与转子叶片处的压力侧相关联的下侧优选彼此形状稳定地设置。固定元件的在后缘区段的容纳空间中设置的肋体分别优选经由至少两个固定点与内部叶片部段的外面固定和在后缘区段的上侧和下侧的分别相关联的内面处固定。优选地，肋体借助于力配合连接或材料配合连接与内部叶片部段和后缘区段的相应相关联的面区域连接。

在本发明的一个实施方式中，在肋体处设置有与内部叶片部段和外缘区段的连接面相关联的连接肋或连接接片，借助所述连接肋或连接接片优选增大在固定元件和要与其耦联的构件之间的连接区域。由此，进一步地改进在后缘区段和转子叶片的内部叶片部段之间的结构连接。

在一个优选的实施方式中，第一和第二肋体分别具有连接面或连接棱边，所述连接面或连接棱边例如在后缘区段的整个轮廓深度上延伸和/或固定在后缘区段的上侧和/或下侧处的容纳空间之内。通过相应的加固肋沿着轮廓深度的长度，一方面确保后缘区段的加固并且另一方面确保均匀的负荷传递。所述棱边在后缘区段的内部中的固定保护联接免受外部影响。

在一个尤其优选的实施方式中，第一和第二肋体具有一个或多个横向棱边，所述横向棱边匹配于内部叶片部段的几何形状。横向棱边在此从后缘区段部段的上侧伸展至下侧。通过横向棱边匹配于内部叶片部段的几何形状，确保固定元件与内部叶片部段的精确匹配的接合。横向棱边因此能够进一步地加固内部叶片部段和后缘区段部段的连接。横向棱边或粘接底部与内部叶片部段的固定连接由此同样是可行的。

优选地，第一肋体以及第二肋体借助其连接面经由材料配合的和/或形状配合的连接而固定。在此，肋体和连接面分别在共同的接触面处彼此连接。相应的连接技术在此根据出现的负荷和后缘区段和内部叶片部段的几何构造来调整。通过形状配合的和材料配合的连接的组合来实现尤其固定的连接。

在一个优选的实施方式中，材料配合的连接包括粘接连接，尤其具有双组份粘接剂的粘接连接。这种粘接连接在此具有如下优点：即使在不同材料的情况下也能够进行力导入，如例如从玻璃纤维增强的塑料到铝构件上的力导入。连接面的横截面和肋体不减小并且应力分布均匀地进行。此外，通过粘接连接能够补偿配合精度，所述配合精度可能在生产时出现。

在一个尤其优选的实施方式中，力配合的连接包括铆接连接、螺钉连接、螺栓连接和/或扣圈连接。在连接部位处的负荷高的情况下，这种连接技术在此是有利的。铆接连接、螺钉连接和螺栓连接在此具有如下优点，所述连接能够传递高的负荷并且能够制成具有高质量的所需的连接元件。由此，在连接的区域中实现高的安全性。此外这种连接技术是成本适宜的。在高的点状负荷导入的情况下，在此尤其扣圈连接通过将负荷分配到两个支线中是有利的。

优选地，第一肋体和第一连接面以及第二肋体和第二连接面彼此面平行地设置。通过面平行的设置，提供足够大的面，经由所述面，相应的肋体和连接面建立连接。

本发明此外涉及一种具有塔、吊舱和转子的风能设施。本发明在根据本发明的转子叶片中通过如下方式实现所基于的目的：与转子连接的转子叶片根据本发明的上述优选的实施方式构成。借助这种根据本发明构成的转子叶片，在转子叶片处的分界层影响是可行的，由此能够以简单的方式改进风能设施的效率。

此外，本发明也涉及一种具有多个风能设施的风电厂，所述风能设施根据本发明的上述优选的实施方式之一构成。

针对根据本发明的转子叶片描述的优选的实施方式或改进方案同时也是根据本发明的风能设施以及根据本发明的风电厂的优选的实施方式。

附图说明

下面根据可行的实施例参照附图详细描述本发明。在此示出：

图1示出根据本发明的风能设施；

图2示出根据第一实施例的根据本发明的转子叶片的一个部段的立体图；

图3示出在第二实施例中的根据本发明的转子叶片的一个部段的立体图；

图4示出根据图3的转子叶片的剖面的在自然的空气流动情况下的视图，

图5示出在借助于风扇或压缩机产生的强制的空气流动情况下的根据图3的转子叶片的视图，和

图6a至6c示出在转子叶片的吸力侧的或压力侧的面上的空气入口或空气出口的可行的样式的视图。

尽管优选的实施方式的特定的特征仅关于各个实施例描述，本发明也扩展为不同的实施例的各个特征的相互组合。

具体实施方式

图1示出具有塔102和吊舱104的风能设施100。在吊舱104处设置有具有三个转子叶片108和整流罩110的转子106。转子106在运行中通过风置于转动运动从而驱动吊舱104中的(未示出的)发电机。

转子叶片108分别具有后缘区段112、112’，借助于所述后缘区段，所述转子叶片构成为紧密配合的转子叶片。后缘区段112、112’被划分成多个区段部段，如从下面的附图2和3中详细地可见的那样。

在图2中示出根据第一实施例的具有后缘区段112的转子叶片108。在图2中示出的转子叶片108在连接于转子叶片根部1的内部叶片部段2中具有延长转子叶片的轮廓深度的后缘区段112。后缘区段112具有吸力侧的面4和压力侧的面6，所述吸力侧的面和压力侧的面通过后缘区段112处的后缘8彼此分开。

与后缘8相对地设置有后缘区段112与转子叶片108的内部叶片部段2的连接侧。第一棱边10a和第二棱边10b在连接侧上伸展(参见图4)，所述第一棱边和第二棱边对后缘区段112的吸力侧的面和压力侧的面4、6限界。棱边10a、10b匹配于转子叶片108的曲率并且基本上沿转子叶片纵向方向伸展。后缘区段112的后缘8在安装状态下对准转子叶片108的连接于内部叶片部段2的区域的后缘12并且平滑地过渡到其中。

在本实施方式中，后缘区段112具有构成为底部区段的区段部段14，所述区段部段具有至内部叶片部段2的连接侧。后缘区段112具有带有连接侧的底部区段14和两个与底部区段14耦联的、构成顶部区段的区段部段16、18。两个顶部区段16、18分别形成后缘区段112的后缘8的一部分。顶部区段16、18在大致平行于转子叶片纵轴线伸展的划分平面20、20’中与底部区段14分开。

在示出的实施方式中，棱边10a与内部叶片部段2的外面或外部轮廓间隔开地终止在后缘区段112的底部区段14处，由此在后缘区段112的和内部叶片部段2的压力侧的面6之间构成缝隙22。经由在从内部叶片部段2到后缘区段112的过渡区域中构成的缝隙22，在转子叶片108的压力侧的面6上吸出或吹出边界层是可行的。优选地，经由缝隙22构成进入后缘区段112的内部中的空气入口24或从后缘区段112的内部离开的空气出口26。

在本发明的未精确示出的实施方式中，替选地或可选地在转子叶片108的吸力侧的面4上同样与内部叶片部段2的外部结构间隔开地设置棱边10b从而存在缝隙22’。借助缝隙22’替选地构成空气入口24’或者可选地构成空气入口24’或空气出口26。经由空气入口24’或空气出口26’同样实现在转子叶片108的吸力侧的面4上对流过的空气流的影响。

图3示出转子叶片108的第二实施方式，其中在转子叶片的根部区域中后缘区段112’设置在转子叶片108的内部叶片部段2处。与后缘区段112相反地，后缘区段112’由多个区段部段28、28’、28”构成，所述区段部段沿转子叶片纵向方向彼此相邻地并且并排地设置在内部叶片部段2处。由区段部段28、28’组成的后缘区段112’具有棱边10a、10b，所述棱边与内部叶片部段2的外部结构间隔开地设置。

因此，在一个优选的实施方式中，在图3中示出的转子叶片108的吸力侧的面4和压力侧的面6上构成呈缝隙22、22’的形式的狭缝状的空气入口和/或空气出口24、24’、26、26’。相应的在转子叶片108处构成的缝隙22、22’能够在一个实施方式中在后缘区段112、112’处是连续的。当前，缝隙22在内部叶片部段2和后缘区段112’之间的过渡区域中构成。在另一实施方式中，缝隙22、22’具有多个单个缝隙，所述单个缝隙基本上在一排中相继地设置并且大致平行于转子叶片纵轴线伸展。空气入口24、24’或空气出口26、26’在转子叶片108的吸力侧的面4和压力侧的面6上在内部叶片部段和后缘区段112’之间的过渡区域中构成。

图4以剖面示出图3中的转子叶片108的实施方式。后缘区段112’借助于多个固定元件30、30’设置在内部叶片部段2处。内部叶片部段2在示出的实施方式中具有大致环形的或椭圆形的横截面，其中内部叶片部段2的横截面形状与内部叶片部段距叶片根部的间距相关地改变。在后缘区段112’的在图3中示出的实施方式中，每个区段部段28、28’、28”经由至少两个固定元件30、30’固定在转子叶片108的内部叶片部段处。

图4尤其说明本发明的如下实施方式，在所述实施方式中沿着转子叶片108的两侧流动的空气流的分界层影响在没有通过附加的措施有针对地影响的情况下进行。由于与转子叶片108的吸力侧的面4和在转子叶片108的压力侧和吸力侧之间得出的压力差相比在压力侧的面6上的静态更高的压力，经由缝隙22、22’通过后缘区段112’出现自然产生的从转子叶片的压力侧到转子叶片的吸力侧的空气流(补偿流)。在示出的实施方案中，缝隙22形成压力侧上的空气入口24并且缝隙22’形成吸力侧上的空气出口26。借此，将空气流在转子叶片108的压力侧的面上吸出并且在转子叶片108的吸力侧的面4上吹出。借助在转子叶片的吸力侧的面4上吹出空气流，在那里流过的空气流应稳定并且尤其在转子叶片108的后部区域中、即在后缘区段中应避免紊流。在图4中示出的实施方案中，空气流在吸力侧上与沿着叶片轮廓流过的空气的真正的流动方向相反地吹出。

在一个未示出的实施方式中，空气出口26设置成，使得经由空气出口从后缘区段112’吹出的空气大致在沿着叶片轮廓流动的空气的方向上流出。

在图5中又以剖面示出转子叶片108，所述转子叶片具有其内部叶片部段2和其设置在所述内部叶片部段上的后缘区段112’。与在图4中示出的实施方式相反地，转子叶片108在图5中包括未详细示出的风扇或压缩机，所述风扇或压缩机设置在后缘区段112’之内。借助风扇或压缩机在后缘区段112’之内产生强制的空气流动，其中与之前描述的实施方式相反地，现在空气入口24’位于转子叶片108的吸力侧的面4上并且空气出口26’位于转子叶片108的压力侧的面6上。借助于在转子叶片108的吸力侧上经由空气入口24’吸出空气流，抑制在转子叶片的后缘区段112’的区域中的边界层的加厚。在吸力侧上吸出的空气流经由风扇或压缩机在后缘区段112’中经由转子叶片的压力侧的面6上的空气出口26’吹出。吸出在图5中示出的实施方式中在流过转子叶片的空气的方向上进行，并且吹出与流过转子叶片的空气的流动方向相反地进行。在未详细示出的实施方式中，在后缘区段中设置有与空气入口24’连接的空气流入通道。在另一实施方式中，在后缘区段中设有与空气出口26’连接的空气流出通道。在本发明的未详细示出的另一实施方式中，在后缘区段112’之内设置有空气引导通道，所述空气引导通道建立空气入口和空气出口之间的连接并且至少部段地平行于转子叶片纵向方向伸展。

图6a至6c示出优选在从内部叶片部段2至后缘区段112、112’的过渡区域中在转子叶片108的吸力侧的面4和/或压力侧的面6中构成的空气入口24、24’和/或空气出口26、26’的可行的实施方式。空气入口或空气出口24、24’、26、26’具有狭缝或缝隙22、22’的形状。缝隙22、22’由多个单个缝隙32、32’构成，所述单个缝隙在图6a中示出的实施方案中在一排中相继地设置，其中单个缝隙32、32’基本上平行于转子叶片纵向方向伸展。

在图6b中示出的实施方式中，缝隙22、22’由多个单个缝隙32、32’构成，所述单个缝隙同样基本上沿转子叶片纵向方向伸展。与在图6a中示出的实施方式相反地，直接彼此相邻的单个缝隙横向于转子叶片纵向方向、即沿轮廓深度彼此错开地设置并且在其端部区域中具有重叠。重叠例如对应于大致单个缝隙32、32’的长度的五分之一的量值。其他的重叠比例是可行的。借助在图6b中示出的实施方式，在内部叶片部段2和后缘区段112、112’之间的过渡区域中在缝隙22、22’的总长度相同的情况下在转子叶片的吸力侧的或压力侧的面4、6上实现空气入口和/或空气出口24、24’、26、26’的增大的横截面。

图6c示出转子叶片108的一个部段的示意图。转子叶片108在吸力侧的和压力侧的面4、6上具有连续的缝隙22，所述缝隙在当前示出的实施方式中在后缘区段112’的整个长度上延伸。如图6c说明的，用于空气入口或空气出口的缝隙22直接在后缘区段112’的表面中构成。替代连续的缝隙22，也能够在转子叶片处设置在图6a和6b中示出的缝隙22’，所述缝隙具有其多个单个缝隙32、32’。

附图标记列表：

1 叶片根部

2 内部叶片部段

4 吸力侧的面

6 压力侧的面

8 后缘

10a，b 棱边

12 后缘

14 底部区段

16，18 顶部区段

20，20’ 划分平面

22，22’ 缝隙

24，24’ 空气入口

26，26’ 空气出口

28，28’，28” 区段部段

30，30’ 固定元件

32，32’ 单个缝隙

100 风能设施

102 塔

104 吊舱

106 转子

108 转子叶片

110 整流罩

112，112’ 后缘区段

Claims (15)

1.一种用于风能设施的转子叶片(108)，所述转子叶片具有：

内部叶片部段(2)，所述内部叶片部段从转子叶片根部(1)开始沿转子叶片(108)的纵向方向延伸；

设置在所述内部叶片部段(2)处的后缘区段(112，112’)，用于沿着转子叶片纵向方向上的一个部段增大所述转子叶片的轮廓深度，

其中所述转子叶片(108)具有压力侧的面(4)和吸力侧的面(6)，所述压力侧的面和吸力侧的面分别局部地由所述内部叶片部段(2)的和所述后缘区段(112，112’)的一部分构成，

其特征在于，

在所述转子叶片(108)的所述压力侧的和/或所述吸力侧的面(4，6)上在所述后缘区段(112，112’)的区域中构成有至少一个基本上沿转子叶片纵向方向延伸的狭缝状的空气入口和/或空气出口(24，24’，26，26’)。

2.根据权利要求1所述的转子叶片，

其特征在于，

在所述转子叶片(108)的所述压力侧的面和吸力侧的面(4，6)上分别设置有至少一个狭缝状的空气入口和/或空气出口(24，24’，26，26’)。

3.根据权利要求1或2所述的转子叶片，

其特征在于，

每个空气入口和/或空气出口(24，24’，26，26’)直接在从所述内部叶片部段(2)至所述后缘区段(112，112’)的过渡区域中构成。

4.根据权利要求2或3所述的转子叶片，

其特征在于，

所述空气入口(24)设置在所述转子叶片(108)的所述压力侧的面(6)上，并且所述空气出口(26)设置在所述转子叶片的所述吸力侧的面(4)上。

5.根据权利要求1至4中至少一项所述的转子叶片，

其特征在于，

所述空气入口和/或空气出口(24，24’，26，26’)基本上在所述后缘区段(112，112’)的整个长度上延伸。

6.根据权利要求1至5中至少一项所述的转子叶片，

其特征在于，

所述后缘区段(112，112’)设置在所述内部叶片部段上，使得在所述空气入口和/或空气出口(24，24’，26，26’)上构成有用于定向的空气流动的空气流入通道或空气流出通道。

7.根据权利要求6所述的转子叶片，

其特征在于，

所述空气流入通道或所述空气流出通道设计用于，空气流动在所述空气入口和/或所述空气出口(24，24’，26，26’)的区域中基本上平行于所述内部叶片部段(2)的相应邻接的外部表面转向。

8.根据权利要求1至7中至少一项所述的转子叶片，

其特征在于，

所述转子叶片(108)具有风扇或压缩机，其中所述空气入口和空气出口(24，24’，26，26’)以引导流体的方式与所述风扇或压缩机联通，用于强制运动地引导空气通过至少所述后缘区段(112，112’)。

9.根据权利要求8所述的转子叶片，

其特征在于，

所述风扇或压缩机设置在所述转子叶片(108)的所述内部叶片部段(2)中，其中优选地所述内部叶片部段(2)在其结构体中具有空气穿流开口和/或空气引导通道，用于在所述风扇或压缩机和所述空气入口和/或空气出口(24，24’，26，26’)之间的引导流体的连接。

10.根据权利要求8所述的转子叶片，

其特征在于，

所述风扇或压缩机设置在所述转子叶片(108)的所述后缘区段(112，112’)中。

11.根据权利要求1至10中至少一项所述的转子叶片，

其特征在于，

每个后缘区段(112，112’)至少由第一和第二区段部段(14，16，18，28，28’，28”)组成。

12.根据权利要求1至11中至少一项所述的转子叶片，

其特征在于，

所述后缘区段(112，112’)经由至少一个第一和第二固定元件(30，30’)与所述内部叶片部段(2)连接，其中优选地所述固定元件(30，30’)彼此间隔开地沿转子叶片纵向方向设置。

13.根据权利要求12所述的转子叶片，

其特征在于，

至少一个固定元件(30，30’)具有至少一个加固所述后缘区段(112，112’)的肋体，其中所述肋体优选经由至少一个、两个或更多个固定点与所述内部叶片部段(2)的外面并且与所述后缘区段(112，112’)的内侧连接。

14.一种风能设施(100)，所述风能设施具有塔(102)、吊舱(104)和转子(106)，

其特征在于，

设有至少一个与转子(106)连接的根据权利要求1至13中任一项所述的转子叶片(108)。

15.一种具有多个根据权利要求14所述的风能设施的风电厂。