风能设备转子叶片和风能设备的制作方法

1.本发明涉及一种风能设备转子叶片和一种具有对应的转子叶片的风能设备。


背景技术：

2.因为风能设备的转子叶片不受保护地经受所有天气条件，所以在特定温度下可能引起转子叶片的结冰。为了阻止这种情况，可以使用转子叶片加热装置。在此，要么可以在外部在转子叶片处设有加热装置，要么可以将经加热的空气引导到转子叶片中。
3.为了避免转子叶片的结冰，通常使用转子叶片加热装置。在此，典型地，将在转子叶片根部的区域中的经加热的空气引入到转子叶片的内部中。经加热的空气又加热转子叶片壳、例如在转子叶片凸缘的区域中的转子叶片壳，使得可以实现转子叶片的除冰。
4.wo 2017/021350 a1示出一种具有转子叶片根部区域和转子叶片尖部区域以及转子叶片加热装置的风能设备转子叶片。此外，沿着转子叶片的纵向方向设有至少一个腹板。在腹板处可以设有用于偏转空气的偏转单元。
5.wo 2018/211055示出一种风能设备的转子叶片，所述转子叶片具有腹板和在转子叶片尖部处的用于偏转经加热的空气的偏转单元。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的是，提出一种具有改进的转子叶片加热的风能设备转子叶片。
7.所述目的通过根据本发明的风能设备转子叶片来实现。
8.因此提出一种风能设备转子叶片，所述风能设备转子叶片具有：包围内部体积的转子叶片壳；以及在内部体积中的至少一个涡流发生器。通过在内部体积中(例如在转子叶片壳的内侧处)设有涡流发生器，可以改进在转子叶片壳的内部中的气流，这引起改进的热传输从而引起转子叶片的更好的加热。
9.根据本发明的一个方面，在转子叶片壳的内侧处设有第一涡流发生器。
10.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腹板。至少一个涡流发生器可以设置在至少一个腹板处或与腹板紧固在一起。
11.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一个第一腹板和第二腹板。此外，在转子叶片的前缘与第一腹板之间设有第一空气通道，其中在第一空气通道中设有至少一个涡流发生器。
12.根据本发明的另一方面，转子叶片具有在腹板与转子叶片后缘之间的第二空气通道。至少一个涡流发生器至少部分地在第二空气通道中沿着转子叶片的纵向方向设置。
13.根据本发明的另一方面，转子叶片在第一腹板与第二腹板之间的第三空气通道中具有至少一个涡流发生器。
14.根据本发明的另一方面，转子叶片在转子叶片的根部中或在转子叶片的根部处具有转子叶片加热系统。转子叶片加热系统产生暖空气，所述暖空气被输送到转子叶片的内部体积中。
15.本发明同样涉及一种风能设备，所述风能设备具有至少一个上文中描述的风能设备转子叶片。
16.通过在转子叶片壳的内侧上和/或在腹板上安装涡流发生器，可以改进经加热的空气到转子叶片壳上的热传输。由于涡流发生器的几何形状，在转子叶片的内部中设有涡流发生器不引起明显的压力损失。这通过如下方式引起：壁压力损失主要与沿着在壁处的主流动方向的速度分量的法向梯度相关，而与次级流动的速度分量的梯度无关。
17.因此提出具有(两件式的)叶片壳的风能设备转子叶片，所述叶片壳包围内部体积。转子叶片还具有转子叶片根部和转子叶片尖部。在两个叶片壳之间可以沿着转子叶片的纵向方向至少部段地设有至少一个腹板，使得转子叶片的内部体积划分成至少两个部段。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将经加热的空气输送到转子叶片的内部体积中。为了改进叶片加热的效率，在内部体积中设有至少一个涡流发生器。借助流动的通过涡流发生器引起的均匀的混合引起到转子叶片壳上的改进的热传输，使得可以通过设有涡流发生器实现改进的转子叶片加热。
18.根据本发明的一个方面，在两个叶片壳(压力侧、吸力侧)之间设有腹板，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所述空气通道流动。至少一个第一涡流发生器在第一通道的区域中至少部分地沿着转子叶片的纵向轴线设置。
19.根据本发明的另一个方面，在两个转子叶片壳之间设有第二腹板，使得在转子叶片后缘的区域中产生第二通道。在所述第二通道中可以设有可选的第二涡流发生器。
20.根据本发明的一个方面，第三通道可以至少部分地设置在第一腹板与第二腹板之间。可选地，在第三通道中可以设有第三涡流发生器。
21.根据本发明，通过在转子叶片的内部体积中设有涡流发生器来混合流动，这引起均匀的温度分布。这引起热传输系数α的增加。
22.除了涡流发生器之外，在转子叶片的内部中可以设有横截面变窄部。根据本发明，叶片内部流动的改变实现经加热的空气从叶片加热装置到转子叶片壳处的热传输的改进。横截面变窄部示出增加流动速度的被动的可行性。
23.根据本发明的一个方面，可以随后安装涡流发生器和横截面变窄部。
24.本发明的其他的设计方案是下文的主题。
附图说明
25.下面参照附图详细阐述本发明的优点和实施例。
26.图1示出根据本发明的风能设备的示意图，
27.图2a示出根据现有技术的转子叶片的示意性的横截面，以及图2b示出根据现有技术的转子叶片的示意性的纵截面，
28.图3a示出根据本发明的一个方面的转子叶片的示意性的横截面，以及
29.图3b示出根据图3a的转子叶片的示意性的纵截面。
具体实施方式
30.图1示出根据本发明的风能设备的示意图。风能设备100具有塔102和在塔102上的吊舱104。在吊舱104处设有空气动力学转子106，所述空气动力学转子具有三个转子叶片200和整流罩110。空气动力学转子106在风能设备运行时通过风置于旋转运动中，从而也使发电机的转子或转动件旋转，所述发电机的转子或转动件直接地或间接地与空气动力学转子106耦联。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的转子叶片根部处的桨距马达来改变。[31]为了转子叶片除冰，可以在转子叶片根部的区域中设有转子叶片加热装置500。替选于此，转子叶片加热装置500可以设置在转子毂的区域中或设置在转子叶片连接部处。转子叶片加热装置500产生暖空气，并且然后将所述暖空气引导到转子叶片的内部中，以用于对转子叶片进行除冰或用于预防结冰。
[0031]
图2a示出转子叶片的横截面，以及图2b示出转子叶片的纵截面。转子叶片200具有两个叶片壳210、220，所述两个叶片壳分别具有包围内部体积203的内侧211、221。转子叶片200还具有转子叶片前缘230和转子叶片后缘240。在叶片壳210、220之间可以设有腹板231、232，使得内部体积203可以划分成不同的部段或通道250、260和270(在前缘230与第一腹板231之间的第一通道250，在后缘240与第二腹板232之间的第二通道260，以及在第一腹板231与第二腹板232之间的第三通道270)。腹板231例如可以比腹板232更长。
[0032]
可选地，在腹板的自由端部处可以设有偏转弧形部600。根据本发明的一个方面，涡流发生器可以设置在偏转弧形部中或设置在偏转弧形部处。
[0033]
在转子叶片的内部中、即在转子叶片壳的内侧处和/或在腹板231、232处可以设有至少一个涡流发生器400。涡流发生器400可以放置在转子叶片的整个内部体积中。涡流发生器400例如可以在第一通道、第二通道或第三通道250、260、270中放置在转子叶片壳210、220的内侧211、221处和/或放置在腹板231、232处。通过设有涡流发生器400，可以正面地影响转子叶片的内部中的气流。尤其可以产生涡流。由此可以改进通过转子叶片加热装置500产生的经加热的空气到转子叶片壳上的热传输。
[0034]
沿着转子叶片200的长度可以设有多个涡流发生器400。
[0035]
图3a和图3b示出根据本发明的一个实施例的转子叶片的对应的横截面和转子叶片的纵截面。通道250、260和270连同涡流发生器400在根据图2a和图2b的转子叶片中不变地示出，而在根据图3a和图3b的通道中，至少部段地在第一通道250中设有横截面变窄部310，在第二通道260中设有第二横截面变窄部320和/或可选地在第三通道270中设有第三横截面变窄部330。因此，除了涡流发生器400之外，可以设有横截面变窄部300。
[0036]
在图3b中示出横截面变窄部310、320、330沿着转子叶片的纵向轴线的分布。
[0037]
根据本发明，不仅横截面变窄部的横截面而且其沿着转子叶片的纵向轴线的分布可以与在图3a和图3b中示出的横截面和纵向分布不同。
[0038]
通过横截面变窄部引起通过转子叶片加热装置500流动到转子叶片的内部(通道250、260、270)中的空气的更高的流动速度。
[0039]
横截面变窄部结合涡流发生器可以有助于转子叶片加热的改进。
[0040]
附图标记列表
[0041]
100 风能设备
[0042]
102 塔
[0043]
104 吊舱
[0044]
106 转子
[0045]
110 整流罩
[0046]
200 转子叶片
[0047]
203 内部体积
[0048]
210 叶片壳
[0049]
211 叶片壳内侧
[0050]
220 叶片壳
[0051]
221 叶片壳内侧
[0052]
230 转子叶片前缘
[0053]
231 腹板
[0054]
232 腹板
[0055]
240 转子叶片后缘
[0056]
250 通道
[0057]
260 通道
[0058]
270 通道
[0059]
300 横截面变窄部
[0060]
310 横截面变窄部
[0061]
320 横截面变窄部
[0062]
330 横截面变窄部
[0063]
400 涡流发生器
[0064]
500 转子叶片加热装置

技术特征：
1.一种风能设备转子叶片(200)，所述风能设备转子叶片具有：转子叶片壳(210，220)，所述转子叶片壳包围内部体积(203)，以及在所述内部体积(203)中的至少一个涡流发生器(400)。2.根据权利要求1所述的风能设备转子叶片(200)，其中第一涡流发生器(400)设置在所述转子叶片壳(210，220)的内侧(211，221)处并且伸入到所述内部体积(203)中。3.根据权利要求1或2所述的风能设备转子叶片(200)，所述风能设备转子叶片还具有：在所述内部体积(203)中沿着所述转子叶片(200)的纵向方向(l)的至少一个腹板(231，232)，其中在所述至少一个腹板(231，232)处设有第二涡流发生器(400)。4.根据权利要求1、2或3所述的风能设备转子叶片(200)，所述风能设备转子叶片具有：在所述内部体积(203)中沿着所述转子叶片(200)的纵向轴线(l)的至少一个第一腹板和第二腹板(231，232)，以及在所述转子叶片(200)的前缘(230)与第一腹板(231)之间的第一空气通道(250)，其中在所述第一空气通道(250)中设有至少一个第三涡流发生器(400)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的风能设备转子叶片(200)，所述风能设备转子叶片具有：在腹板(231，232)与转子叶片后缘(240)之间的第二空气通道(260)，其中至少一个第四涡流发生器(400)至少部分地在所述第二空气通道(260)中沿着所述转子叶片(200)的纵向方向(l)设置。6.根据权利要求1至5中任一项所述的风能设备转子叶片(200)，所述风能设备转子叶片具有：在所述第一腹板与所述第二腹板(231，232)之间的第三空气通道(270)中的至少一个第五涡流发生器(400)。7.根据权利要求1至6中任一项所述的风能设备转子叶片(200)，所述风能设备转子叶片还具有：在所述风能设备转子叶片(200)的转子叶片根部(201)中或所述转子叶片根部处的转子叶片加热系统(500)，其中所述转子叶片加热系统(500)产生经加热的空气并且将所述经加热的空气输送到所述转子叶片(200)的所述内部体积(203)中。8.根据权利要求1至7中任一项所述的风能设备转子叶片(200)，所述风能设备转子叶片还具有：用于使所述内部体积(203)的自由横截面变窄的至少一个横截面变窄部(300，310，320，330)。9.一种风能设备(100)，所述风能设备具有：至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的风能设备转子叶片(200)。10.根据权利要求9所述的风能设备(100)，所述风能设备还具有：用于产生经加热的空气的转子叶片加热系统(500)，所述经加热的空气被输送到所述转子叶片(200)的所述内部体积(203)中。

技术总结
本发明提出一种风能设备转子叶片(200)，所述风能设备转子叶片具有：包围内部体积(203)的转子叶片壳(210，220)；以及在内部体积(203)中的至少一个涡流发生器(400)。此外，本发明涉及一种具有对应的转子叶片的风能设备。发明涉及一种具有对应的转子叶片的风能设备。发明涉及一种具有对应的转子叶片的风能设备。


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：2022.11.14
技术公布日：2023/5/18