[发明专利]风轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括具有特殊空气动力学轮廓和翼型设计的风轮机叶片的风轮机。更特别地，本发明涉及一种包含具有空气动力学轮廓的风轮机叶片的风轮机，该叶片已经被调节以减小相对于叶片的表面不规则性例如灰尘、划痕和制造变动的敏感性。

背景技术

风轮机叶片的横截面通常称为轮廓。该叶片连接到放置在转子中心的轴毂。如图1所示，该轮廓具有弦c和厚度t。轮廓的形状例如弦和厚度的尺寸以及厚度与弦的比例随着半径r即转子中心到叶片横截面的距离改变。

通常，风轮机叶片翼面通过多个轮廓之间的插值形成。该叶片以及因此各轮廓在操作期间相对于转子平面旋转。来风基本上垂直于转子平面，但是由于叶片在运动，所以来风的有效角和速度(即，与稳定叶片相对应的)依赖于叶片的转速。如图2所示，有效角也称为迎角α。如图2所示，轮廓受到的有效风速也称为相对风速w。

风轮机叶片可能易于在使用寿命期间出现永久性和暂时性的表面不规则。暂时性的表面不规则可以是例如鸟的粪便、昆虫、尘粒、雨、雪、冰、盐等。永久性的不规则可以例如源自没有被清除的暂时性的表面不规则，或者在制造或处理期间例如经由刮蹭、模具不精确、油漆缺陷等发生。

表面不规则的存在通常会导致一个或多个以下结果：提升力减小、阻力增加和声发射增加，这些改变都是现代风轮机的叶片应用所不希望的。

在风轮机叶片的使用寿命期间不可避免地存在一定数量和尺寸的表面不规则。因此，需要一种其中空气动力性能受表面不规则的影响较小的风轮机叶片和轮廓。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的空气动力学轮廓(剖面)和包含该轮廓的风轮机叶片。

该目的通过一种用于风轮机叶片的空气动力学轮廓实现，该轮廓具有吸力侧和压力侧，这两侧在前缘和后缘处连接。这限定了轮廓的连续外表面。该轮廓还具有室(chamber)，该室偏离弦线。该前缘具有弄圆(倒圆)的形状，并且在2％-弦处的厚度t_2％C为：弦的7％＜t_2％C＜弦的9％。在优选实施例中，在2％-弦处的厚度t_2％C为：弦的7.5％＜t_2％C＜弦的8.5％。

在本发明的另一个方面，根据本发明的并且适合于风轮机叶片的空气动力学轮廓具有吸力侧和压力侧，这两侧在前缘和后缘处连接。这限定了轮廓的连续外表面。该轮廓还具有室，该室偏离弦线。该前缘具有弄圆的形状，并且对于在轮廓的50％-弦和80％-弦之间的至少一个位置，轮廓的吸力侧的斜率处于第一线性插值和第二线性插值之间，该第一线性插值在50％-弦处的-9％到80％-弦处的-16％之间，该第二线性插值在50％-弦处的-4.5％到80％-弦处的-8％之间。在优选实施例中，所述轮廓的在50％-弦到80％-弦的范围的一个或多个部分，例如该范围的四分之一、一半或者最优选地基本全部范围位于所述第一线性插值和所述第二线性插值之间。

本发明的另一方面涉及一种风轮机叶片，该风轮机叶片包含至少一个根据本发明的其它方面的轮廓。

本发明的还一方面涉及一种风轮机，该风轮机包含具有至少一个根据本发明的其它方面的轮廓的风轮机叶片。

附图说明

下面将参照示例性实施例以及附图更充分地说明本发明，在附图中：

图1示出风轮机叶片的轮廓；

图2示出在来风下的轮廓；

图3示出轮廓前缘的设计准则；

图4示出轮廓吸力侧的设计准则，以及

图5示出轮廓的弦线和室线。

所有附图是高度示意性的并且不一定按比例绘制，它们仅示出解释本发明所必需的部件，其它部件被省略或仅被提及。

具体实施方式

如图1所示的空气动力学轮廓6具有根据来风(见图2)和轮廓的形状定义的吸力侧8和压力侧10。轮廓的前部被指定为前缘12，并且轮廓的远离该前缘的端部被指定为后缘14。

定义

半径％在文中是指对应于叶片的纵向长度的相同百分比的叶片部分。该部分不需要是连续的，而是可由轮廓的几个局部构成。例如，当转子半径为50米时，50半径％相当于叶片的25米，并且50半径％可例如由5米的叶片根部以及叶片尖端的最外面5米以及叶片中部的15米构成。

％-弦在此是指距轮廓前缘的距离。例如，在50％-弦到80％-弦之间的范围的一半或50％对应于总的弦长度的15％，并且该范围的50％可例如由50％-弦到55％-弦以及65％-弦到75％-弦构成。