[发明专利]一种风力涡轮机的转子叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机的转子叶片，其包括叶片梢、叶片根、前缘、后缘、压力侧、吸力侧以及从叶片梢变化至叶片根的横截面，其中在转子叶片中部形成具有空气动力学轮廓的横截面，所述横截面在叶片根处大体为圆形。这种转子叶片特别用于带有具有水平轴线的两片或三片叶片式转子的风力涡轮机系统。它们在叶片根处连接至转子毂。组装法兰可被设计在转子叶片的叶片根处，叶片倾角可以设计成能够在倾角驱动装置的帮助下进行调节。

背景技术

已知的转子叶片代表着在最佳空气动力学形状、强度设计要求以及建立经济型制造技术方面的尝试之间的折中方案。具体而言，必须基于强度方面的考虑来选择采用的空气动力学轮廓的相对厚度。在对于空气动力性能而言特别重要的转子叶片的外侧区域上可以使用相对较小的叶片厚度，该较小厚度要小于轮廓深度的30％，通常介于该深度的18-15％之间。更靠近毂的转子叶片的内侧区域在空气动力性能方面起到较小的决定性作用，使得为了获得足够的刚性可以接受相对较大的叶片厚度和允许偏离空气动力性能最优值更多些。空气动力学轮廓然后朝向叶片根没入大体呈圆形的横截面中。为了改善转子叶片在内侧的空气动力性能，在现有技术中存在不同的方法。

在文献WO 02/08600A1中公开了使用沿转子叶片后缘纵向延伸的鳍片式附件。该附件主要位于转子叶片的圆柱形连接区域上，其将另外设在外侧且具有空气动力学轮廓的转子叶片部分与毂相连。通过这种方式，原本在空气动力学方面将不起作用的连接区域也有助于转子性能。

在文献DE 102006017897B4中公开了一种用于风力涡轮机的转子叶片，其在叶片根附近的压力侧上具有附连设备。已知的这种附连设备大体沿着转子叶片的纵向方向延伸。已知的这种附连设备的所谓附连设备流动表面在压力侧起始于轮廓的某一点处，在所述轮廓的某一点上，该轮廓上的切线沿着关于设计的流动方向成-20°至+20°角延伸。该附连设备的流动表面近似按照此切线角度延伸，直至该附连设备的与转子叶片后缘不同的后缘，其中该附加设备的后表面与所述转子叶片的后缘相连，所述后表面往回通向轮廓的压力侧。文献EP 2138714A1和EP 2141358A1中也公开了类似的附连设备。

在文献WO 2004/097215A1中公开了一种特别设计用于无齿轮式风力涡轮机的风力涡轮机转子叶片。这种风力涡轮机具有直径相对较大的毂。对于这种已知的转子叶片，转子叶片的空气动力学轮廓大体延续至毂，这会因为出于刚性方面的原因需要在毂附近具有较大轮廓厚度而形成非常大的轮廓深度。为了实现这些，轮廓的后部区域由一附件形成。

在文献EP 1845258A1中已知一种风力涡轮机的转子叶片，其横截面具有在圆形叶片根和空气动力学轮廓之间的过渡区域中的凹入压力侧附加部分。该压力侧附加部分的后端通过笔直部分与后缘相连，该笔直部分垂直于轮廓弦并且还属于压力侧。已知的转子叶片的吸力侧由在前缘和后缘之间的凸起部分形成，凸起部分在后缘上没入笔直部分由此形成向外指向的扭结(kink)。

发明内容

本发明的目标是提供一种风力涡轮机的转子叶片，其能够容易制造并且实现更好的性能，特别是在转子的内侧区域。

根据本发明的风力涡轮机的转子叶片，其具有叶片梢、叶片根、前缘、后缘、压力侧、吸力侧和从叶片梢变化至叶片根的横截面，其中所述横截面在转子叶片的中部处由空气动力学轮廓形成并且在叶片根处大体为圆形。在转子叶片的纵向部分中，所述纵向部分布置在转子叶片的叶片根和所述中部之间，所述纵向部分具有横截面并且包括：

凸起的压力侧部分，其从前缘延伸直至压力侧拐点；

凹入的压力侧附加部分，其以连续弯曲的方式与压力侧拐点相连并且延伸直至后缘；

凸起弯曲的吸力侧部分，其从前缘延伸直至吸力侧扭结或拐点；以及

吸力侧附加部分，其从吸力侧扭结或拐点延伸直至后缘。