风能设施转子叶片的制作方法

1.本发明涉及一种风能设施转子叶片。


背景技术：

2.因为风能设施的转子叶片未经保护地承受所有天气条件，所以在特定温度下会造成转子叶片结冰。为了防止这种情况，可以使用转子叶片加热装置。在此，加热装置可以从外部设置在转子叶片上或加热的空气可以设置在转子叶片之内。
3.为了避免转子叶片结冰通常使用转子叶片加热装置。在此，通常将加热的空气在转子叶片根部的区域中导入转子叶片内部。加热的空气还加热转子叶片外壳，例如在转子叶片凸出部的区域中加热，使得可以实现转子叶片的解冻。
4.wo 2017/021350 a1示出具有转子叶片根部区域和转子叶片尖部区域的风能设施转子叶片。此外，至少一个接片沿着转子叶片的纵向方向设置。在接片上可以设有转向单元用于空气的转向。
5.wo 2018/211055示出具有转子叶片的风能设施的转子叶片，所述转子叶片具有接片和在转子叶片尖部上的转向单元，用于将加热的空气转向。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的是，提出具有改进的转子叶片加热装置的风能设施转子叶片。
7.所述目的通过本发明的风能设施转子叶片实现。
8.由此，提出具有转子叶片外壳的风能设施转子叶片，所述转子叶片外壳包围内部容积，并且具有至少一个横截面缩窄部，用于缩窄内部容积的自由横截面。通过缩窄可以提高流速，这造成改善的热传递从而造成对转子叶片的更好的加热。
9.根据本发明的一个方面，转子叶片具有沿着转子叶片的纵向方向的至少一个接片。至少一个横截面缩窄部设置在至少一个接片上或与接片固定。
10.根据本发明的另一方面，转子叶片具有沿着转子叶片的纵向方向的至少第一和第二接片。此外，第一空气通道设置在转子叶片的前缘和第一接片之间，其中至少一个第一横截面缩窄部设置在第一空气通道中。
11.根据本发明的另一方面，转子叶片具有在接片和转子叶片后缘之间的第二空气通道。第二横截面缩窄部至少部分地沿着转子叶片的纵向方向设置在第二空气通道中。
12.根据本发明的另一方面，转子叶片具有在第一和第二接片之间的第三空气通道中的至少一个第三横截面缩窄部。
13.根据本发明的另一方面，转子叶片具有在转子叶片的根部中或根部上的转子叶片加热系统。转子叶片加热系统产生热空气，所述热空气传送到转子叶片的内部容积中。
14.本发明同样涉及具有至少一个上述风能设施转子叶片的风能设施。
15.由此，风能设施转子叶片设有(两件式的)叶片外壳，所述叶片外壳包围内部容积。转子叶片还具有叶片根部和叶片尖部。在两个叶片外壳之间沿着转子叶片的纵向方向可以
至少部段地设有至少一个接片，使得转子叶片的内部容积划分为至少两个部段。转子叶片还具有转子叶片加热装置，所述转子叶片加热装置例如设置在转子叶片根部的区域中并且热空气传送到转子叶片的内部容积中。为了改善叶片加热装置的效率，在内部容积中设有至少一个横截面缩窄部，使得在内部容积中的空出的空气体积减少。自由横截面的减小引起流速提高，因为转子叶片加热装置提供基本上恒定的空气体积流。随着流速提高造成到转子叶片外壳上的改善的热传递，使得可以通过设置横截面缩窄部实现改善的转子叶片加热装置。
16.由此，根据本发明造成自由横截面面积的减小，热空气可以通过所述自由横截面面积传送。
17.根据本发明的一个方面，设有在两个叶片外壳(压力侧、吸力侧)之间的接片，使得在转子叶片前缘的区域中产生空气通道，由转子叶片加热装置加热的空气可以沿着空气通道流动。至少一个第一横截面缩窄部在第一通道的区域中至少部分地沿着转子叶片的纵轴线设置。
18.根据本发明的另一方面，设有在两个转子叶片外壳之间的第二接片，使得在转子叶片后缘的区域中产生第二通道。可选的第二横截面缩窄部可以设置在所述第二通道中，使得第二通道的用于空气流的自由横截面减小。
19.根据本发明的一个方面，第三通道至少部分地设置在第一和第二接片之间。可选地，在第三通道中设有第三横截面缩窄部，以便减小自由横截面面积。
20.根据本发明的一个方面，在第一通道中在20m至30m的转子叶片长度的区域中设有第一横截面缩窄部。
21.根据本发明的另一方面，沿着转子叶片的纵轴线在第一通道中设有三个第一横截面缩窄部，其中在10m和15m之间的转子叶片长度处设有第一横截面缩窄部，在20m至25m的转子叶片长度的区域中设有第二横截面缩窄部和/或在30m至35m的转子叶片长度的区域中设有第三横截面缩窄部。
22.根据本发明，通过减小在空气通道中的自由横截面面积提高流速(由体积流和横截面得出)。随着流速提高，热传递系数α也提高。
23.根据本发明，实现叶片内部流的改变，以改善被加热的空气从叶片加热装置到转子叶片外壳的热传递。
24.横截面缩窄部是提高流速的被动的可能性。
25.根据本发明的一个方面，可以后补地装入横截面缩窄部。
26.本发明的其他设计方案是下文的主题。
27.下面参照附图详细阐述本发明的优点和实施例。
附图说明
28.图1示出根据本发明的风能设施的示意图；
29.图2a和图2b示出根据现有技术的转子叶片的示意横截面和示意纵剖面；
30.图3a示出根据本发明的一个方面的转子叶片的示意横截面；
31.图3b示出根据图3a的转子叶片的示意纵剖面；
32.图4a示出转子叶片的第一部段的示意横截面；
33.图4b示出根据本发明的一个方面的转子叶片的部段的示意横截面以及根据本发明的一个方面的转子叶片的示意纵剖面；
34.图4c示出根据本发明的一个方面的转子叶片的部段的示意横截面和转子叶片的纵剖面；
35.图5a示出用于图解说明在图4a、4b和4c中示出的实施例的转子叶片的表面温度的图形；
36.图5b示出用于图解说明图4a、4b和4c的三个实施例的作为函数的热传递系数α的图形；
37.图5c示出用于图解说明图4a、4b和4c的实施例的加热功率l的图形；以及
38.图6示出用于图解说明图4a、4b和4c的实施例的流体温度的图形。
具体实施方式
39.图1示出根据本发明的风能设施的示意图。风能设施100具有塔102和在塔102上的吊舱104。在吊舱104上设有空气动力学的转子106，其具有三个转子叶片200和导流罩110。空气动力学的转子106在风能设施的运行中由风置于旋转运动中从而发电机的转子和工作轮也旋转，其与空气动力学的转子106直接或间接地耦合。发电机设置在吊舱104中并且产生电能。转子叶片200的桨距角可以通过在相应的转子叶片200的转子叶片根部上的变桨马达改变。
40.为了转子叶片解冻，转子叶片加热装置500可以设置在转子叶片根部的区域中。对此替代地，转子叶片加热装置500设置在转子毂的区域中或设置在转子叶片接口上。转子叶片加热装置500产生热空气并且随后将所述热空气导入转子叶片内部，以使转子叶片解冻或防止结冰。
41.图2a示出转子叶片的横截面并且图2b示出转子叶片的纵剖面。转子叶片200具有两个转子叶片外壳210、220，所述转子叶片外壳包围内部容积203。转子叶片200还具有转子叶片前缘230和转子叶片后缘240。在叶片外壳210、220之间可以设有接片231、232，使得内部容积203可以划分为不同的部段或通道250、260和270(前缘230和第一接片231之间的第一通道250，后缘240和第二接片232之间的第二通道260和第一和第二接片231、232之间的第三通道270)。接片231例如可以比接片232更长。
42.图3a和3b示出根据本发明的一个实施例的转子叶片的相应的横截面和转子叶片的纵剖面。在根据图2a和2b的转子叶片中通道250、260和270不变地示出，而在根据图3a和3b的通道中至少部段地在第一通道250中设有横截面缩窄部310，在第二通道260中的第二横截面缩窄部320和/或可选地在第三通道270中设有第三横截面缩窄部330。在图3b中示出横截面缩窄部310、320、330沿着转子叶片的纵轴线的分布。
43.横截面缩窄部的横截面及其沿着转子叶片的纵轴线的分布根据本发明可以与图3a和3b中示出的横截面和纵向分布不同。
44.通过横截面缩窄部造成穿过转子叶片加热装置500流入转子叶片内部(进入通道250、260、270)中的空气的更高的流速。
45.图4a示出图3a的第一通道的示意横截面。在第一通道250中不设有横截面缩窄部。
46.在图4b中根据本发明的一个实施例的第一通道250中设有横截面缩窄部。横截面
缩窄部的分布同样在图4b中以示意纵剖面示出。在此，横截面缩窄部310例如可以设置在转子叶片长度或20m至30m的半径之间。
47.在图4c中示出第一通道的示意横截面以及第一通道的示意纵剖面。横截面缩窄部310可以根据图4c沿着转子叶片纵轴线设置在三个部位处，即在例如10m至15m，20m至25m和30m至35m的转子叶片半径处。
48.由此，在图4a中示出没有横截面缩窄部的情况，在图4b中示出具有一个横截面缩窄部的情况而在图4c中示出具有三个横截面缩窄部的情况。
49.在图5a中示出图形，所述图形示出图4a(s1)、图4b(s2)和图4c(s3)的实施例的表面温度与转子叶片的半径r的相关性。在图4a的实施例中能确定表面温度沿着转子叶片的半径r的线性减小。在图4b和图4c的第二和第三实施例中，在横截面缩窄部的区域中存在温度提高。
50.在图5b中示出热传递系数α与半径r的相关性。在图4a的实施例s1中没有变化可见。在图4b的实施例s2和图4c的实施例s3中分别可见在横截面缩窄部的区域中的热传递系数α的提高。
51.在图5c中示出上面三个实施例s1、s2和s3的加热功率l。从图4中可见，加热功率随着横截面缩窄部的应用增加而升高。
52.在图6中示出流体温度与半径r的相关性。针对图4a的第一实施例s1存在流体温度的线性减小。在实施例s2和s3中示出流体温度的更强的减小，其中尤其在横截面缩窄部的区域中还存在流体温度的更强的降低。
53.根据本发明的一个方面，例如在面积为30000mm2至100000mm2的面积的通道横截面处可以使用横截面缩窄部。
54.附图标记列表
55.100
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风能设施
56.102
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塔
57.104
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吊舱
58.106
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转子
59.110
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导流罩
60.200
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转子叶片
61.203
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内部容积
62.210
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叶片外壳
63.220
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叶片外壳
64.230
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转子叶片前缘
65.231
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接片
66.232
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接片
67.240
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转子叶片后缘
68.250
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通道
69.260
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通道
70.270
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通道
71.310
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横截面缩窄部
72.320
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横截面缩窄部
73.330
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横截面缩窄部
74.500
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转子叶片加热装置

技术特征：
1.一种风能设施转子叶片(200)，具有转子叶片外壳(210、220)，其包围内部容积(203)，和至少一个横截面缩窄部(300、310、320、330)，用于缩窄所述内部容积(203)的自由横截面。2.根据权利要求1所述的风能设施转子叶片(200)，还具有沿着所述转子叶片(200)的纵向方向(l)的至少一个接片(231、232)，其中所述至少一个横截面缩窄部(300、310、320、330)设置在所述至少一个接片(231、232)上。3.根据权利要求1或2所述的风能设施转子叶片(200)，具有沿着所述转子叶片(200)的纵轴线(l)的至少第一和第二接片(231、232)，在所述转子叶片(200)的前缘(230)和第一接片(231)之间的第一空气通道(250)，其中至少一个第一横截面缩窄部(310)设置在所述第一空气通道(250)中。4.根据权利要求1至3中任一项所述的风能设施转子叶片(200)，具有在接片(231、232)和转子叶片后缘(240)之间的第二空气通道(260)，其中至少一个第二横截面缩窄部(320)沿着所述转子叶片(200)的纵向方向(l)至少部分地设置在所述第二空气通道(260)中。5.根据权利要求1至4中任一项所述的风能设施转子叶片(200)，具有在所述第一和第二接片(231、232)之间的第三空气通道(270)中的至少一个第三横截面缩窄部(330)。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(200)，还具有在所述风能设施转子叶片(200)的转子叶片根部(201)中或上的转子叶片加热系统(500)，其中所述转子叶片加热系统(500)产生加热的空气并且将其传送到所述转子叶片(200)的内部容积(203)中。7.一种风能设施(100)，具有至少一个根据权利要求1至6中任一项所述的风能设施转子叶片(200)。

技术总结
提出一种风能设施转子叶片(200)，其具有：转子叶片外壳(210、220)，其包围内部容积(203)；和至少一个横截面缩窄部(300、310、320、330)，用于缩窄内部容积(203)的自由横截面。用于缩窄内部容积(203)的自由横截面。用于缩窄内部容积(203)的自由横截面。


技术研发人员：穆哈纳德
受保护的技术使用者：乌本产权有限公司
技术研发日：2022.12.05
技术公布日：2023/6/7