[发明专利]具有厚的轮廓后缘的风力发电设备转子叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电设备转子叶片，所述风力发电设备转子叶片具有空气动力学的轮廓，所述轮廓在转子叶片的一个纵向部段中构成，并具有压力侧、抽吸侧、轮廓前缘和轮廓后缘，所述轮廓后缘具有3mm或更大的厚度。 

背景技术

从空气动力学的观点看，具有薄的后缘的，就是说在轮廓中具有尖状渐缩的压力侧和抽吸侧的风力发电设备转子叶片是最佳的。但处于结构上的原因，特别是在具有水平轴线的风力发电设备中，在小的半径范围内，就是说，在转子轴线的附近，要求有很大的相对轮廓厚度。特别是只有轮廓厚度较大时才能实现足够的弯曲高度，以便确保转子叶片具有足够的强度。为了在相对轮廓厚度较大时不会出现流体分离，采用所谓厚的轮廓后缘。在几乎所有当前的风力发电设备中，这种轮廓后缘特别是位于在小半径的区域内。 

在大半径处，就是说在到转子轴向距离较大处，厚的轮廓后缘通常不再能有效地使用，因为这里由于大的流速会出现两种不利的效果。一方面空气由于厚的轮廓后缘在轮廓的后面被强制进入卡门涡街，所述空气会以特征频率振动并产生所谓的后缘噪声。所述噪声的声压随着轮廓后缘的厚度提高。另一方面由于流体分离在后缘的压力侧和抽吸侧的端部上在轮廓后缘的后面形成环流区域，在所述环流区域中只存在环境压力。这种导致了与流动方向相反的抽吸，这种抽吸导致风力发电设备转子叶片的气压阻力升高。由此会使转子叶片的空气动力学性能恶化。 

由EP 2 063 106A1已知一种风力发电设备转子叶片，其中在厚的 轮廓后缘上设置附加的锋利的轮廓或具有沿转子叶片的纵向恒定的横截面的板材。锋利的轮廓应将轮廓后缘的有效厚度降低至接近零。在带有板材的变型方案中，板材应嵌入转子叶片的下半壳和上半壳之间。由此抑制压力侧和抽吸侧的流动的涡流分离。 

由文件EP 1 775 464A2已知一种风力发电设备转子叶片，其中薄的轮廓后缘上设置一列刚毛。通过所述刚毛应在轮廓的两侧补偿压力波动，并由此抑制噪声形成。类似的刚毛在风力发电设备转子叶片的薄的轮廓后缘上的布置形式还在文件DE 10 2008 003 118A1中示出。 

发明内容

由此出发，本发明的目的是，这样来改进风力发电设备转子叶片，使得即使在半径较大处也可以合理地使用具有厚的轮廓后缘的空气动力学轮廓。 

所述目的通过具有权利要求1的特征的风力发电设备转子叶片来实现。有利的实施形式在后面的从属权利要求中给出。 

风力发电设备转子叶片具有空气动力学的轮廓，所述轮廓在转子叶片的一个纵向部段中构成，并具有压力侧、抽吸侧、轮廓前缘和轮廓后缘，所述轮廓后缘具有3mm或更大的厚度。风力发电设备转子叶片此外还具有多个设置在轮廓后缘上的刚毛，所述刚毛设置成抽吸侧的刚毛排和一个压力侧的刚毛排，抽吸侧的刚毛排构成平滑延续抽吸侧的空气动力学的表面，压力侧的刚毛排构成平滑延续压力侧的空气动力学表面。 

风力发电设备转子叶片特别是设定为用于具有水平轴线的转子。它可以由纤维强化的塑料材料制成，特别是由两个相互连接的半壳组成。所述风力发电设备转子叶片可以具有叶片根部用于与转子毂连接，为此所述风力发电设备转子叶片特别是在叶片根部上可以设有固定法兰。所述风力发电设备转子叶片可以具有例如20m、30m、40m或更大的长度。压力侧和抽吸侧分别在风力发电设备转子叶片的上侧或下 侧从轮廓前缘一直延伸轮廓后缘。 

在具有薄的后缘的风力发电设备转子叶片中，希望压力侧和抽吸侧尽可能尖锐地会聚。由于制造技术的原因，这种转子叶片的轮廓后缘仍具有一定的厚度，通常在1mm至2mm的范围内。具有较厚后缘的轮廓可以称为具有厚轮廓后缘的轮廓。 

在转子叶片的构成空气动力学轮廓的纵向部段中的轮廓后缘就是这种厚轮廓后缘。这种轮廓后缘的厚度为至少3mm，但也可以明显更大，例如为5mm、10mm、20mm、50mm、100mm或更大。 

刚毛可以具有伸长的形状。所述刚毛此外还具有一定的弹性，所述弹性有这样的大小，使得刚毛可以根据流动条件占据不同于其初始位置的位置。 

刚毛设置成两个刚毛排，这两个刚毛排可以基本上沿风力发电设备转子叶片的纵向延伸。其中一个刚毛排称为抽吸侧的刚毛排，而其中另一个刚毛排称为压力侧的刚毛排。在这些刚毛排的内部，刚毛相互间可以具有较小的间距或者甚至直接相互邻接。在这种情况下，刚毛之间的间距和刚毛的尺寸这样设计，使得成排设置的刚毛在其总体上在转子叶片的运行中分别像空气动力学表面一样起作用。特别是流动可以沿着所述表面平滑地流动。