[发明专利]具有端缘流襟翼的风能设备

说明书

一种用于风能设备的转子叶片，所述转子叶片具有空气动力学的轮廓，所述轮廓从叶片根部(201)延伸到叶片尖端(202)并且具有前缘(203)和后缘(204)。可调节的空气动力学的襟翼(211a‑211d)设置在转子叶片上，襟翼可通过襟翼驱动器在移入位置和移出位置之间调节。襟翼驱动器包括无源的调控装置，所述无源的调控装置调控所述襟翼的与转速相关的位置。襟翼驱动器的无源的调控装置是少维护的，并且不会介入风能设备的安全设计。相对于没有襟翼的参考转子叶片，所述转子叶片在风速低时具有增大的升力。

技术领域

本发明涉及一种具有空气动力学的襟翼的转子叶片以及具有这种转子叶片的转子和具有根据本发明的转子的风能设备。此外，本发明涉及一种组件，其具有空气动力学的力学的后缘襟翼和所属的襟翼驱动器。

背景技术

空气动力学的襟翼尤其是端缘流襟翼，其影响转子叶片的后缘处的空气流。因此其在下文中也称为后缘襟翼。在设计用于风能设备的转子叶片时，尤其必须在转子叶片的尽可能大的升力、其空气阻力和转子叶片的稳定性之间进行折衷。因为在风速低时产生高的升力的转子叶片的轮廓通常在风速较高时具有高的空气阻力。此外，除了转子叶片的空气动力学的特性外，设计者也必须保证转子叶片承受得住例如在暴风时出现的风压。借助于厚的转子叶片比借助于细长的转子叶片更容易满足此要求，因为与在细长的轮廓中相比，借助于厚的轮廓可以更少的材料耗费实现预设的稳定性。然而，细长的轮廓通常比厚的轮廓在空气动力学方面要有效得多。另一方面是轮廓的拱起。与较弱的拱起的轮廓相比，具有强的拱起的轮廓在迎流速度低时产生更强大的升力。迎流速度是风速和圆周速度的矢量和，转子叶片上的特定部位通过空气流以所述矢量和运动。在风速低时高的升力是所期望的，因为通常转子叶片的升力越高，风能设备的能量收益就越高。然而，在迎流速度较高时具有强的拱起的轮廓比具有较小的拱起的转子叶片具有更大的空气阻力。在较长的时间段上来看，在特定的位置处，较强的轮廓拱也会对风能设备的能量收益产生负面影响。由于这些原因，考虑到上述设计参数，针对相应的应用情况优化转子叶片。

在致力于提高风能设备在部分负荷范围中的收益时，已经使用了端缘流襟翼，其偏转借助于相关联的测量传感器系统和设备控制装置来调控。在风速低时，端缘流襟翼在转子叶片压力侧上移出并且在风速增大时再次移入。借助于所述端缘襟翼实现：在风速低时，与没有后缘襟翼的参考轮廓相比，在一侧上实现更大的升力，但是在风速较高时的空气阻力不大于在参考轮廓情况下的空气阻力。

在技术上实现下述端缘流襟翼时，关于对于调控端缘流襟翼所需要的电系统的雷电承载能力或相应的过压保护出现困难，端缘流襟翼的偏转有源地借助于相应的测量传感器通过设备控制装置来调控。此外，端缘流襟翼的这种有源的调控系统也很复杂，因为其介入风能设备的安全系统或安全设计理念中。由于这种有源的襟翼调控的大的安全相关性，需要考虑用于襟翼调节装置和所属的传感器的高的维护耗费。

具有端缘流襟翼的转子叶片和邻近的技术上的解决方案例如从US 2014/0356181A1、DE 103 48 060 A1、DE 10 2015 017 127 A1、DE 10 2012 109 171 A1、DE 101 55 014A1、DE 29 08 761 A1、EP 2 634419A1和FR 2863320A1中已知。

发明内容

以此为出发点，本发明的目的是针对上述问题中的一个或多个。

为了实现该目的，本发明提出一种用于风能设备的具有空气动力学的轮廓的转子叶片，所述轮廓从叶片根部延伸至叶片尖端并且所述轮廓具有前缘和后缘。在转子叶片上设置有可调节的空气动力学的襟翼，所述襟翼可借助于襟翼驱动器在移入位置和移出位置之间进行调节。襟翼驱动器包括无源的调控装置，所述无源的调控装置调控襟翼的与转速相关的位置。襟翼驱动器的无源的调控装置需要很少的维护并且不会介入风能设备的安全设计概念中。

尽管在此选择襟翼的所述实例作为附件的形式，但是根据本发明的教导不限于此，并且所有的空气动力学的附件都能够有利地通过根据本发明的无源的调控装置进行调控或操控。