[发明专利]具有导片的用于风力涡轮机的叶片

说明书

一种用于风力涡轮机的叶片(1)包括用于连接至毂的根段(12)和在纵向从根段向叶片的末端延伸的型段(10)。本发明的目的是提供一种具有有利于产生升力的根段的叶片。叶片在吸力侧包括至少一个导片(20)，导片具有导片前缘(22)和导片后缘(23)。导片前缘(22)朝叶片前缘取向，以及导片后缘(23)看起来在叶片后缘的方向。该导片布置为使得导片大致设置在叶片表面上方，并至少部分地沿根段表面在纵向延伸。

背景技术

本发明涉及用于风力涡轮机的叶片，其包括用于连接至毂的根段和在纵向从根段朝叶片末端延伸的型段。这种叶片为通常公知的。风力涡轮机叶片周围的流动状况沿叶片跨距很大程度地变化。这对于局部冲角尤其正确，局部冲角被限定为在给定纵向位置的气流和该位置的叶片的局部弦之间的角度。为了调整叶片以适应这些变化的流动状况，设计师通常改变局部入射角，该局部入射角被限定为局部弦与叶片在其旋转期间运动所处的平面之间的角度。如果入射角沿叶片跨距保持恒定，由于有效流动速度是风速和叶片转速的矢量和，叶片各段的局部冲角随着至旋转轴距离的增加而减小，即，从根部向外朝末端减小。因此，为了防止有效冲角沿叶片长度具有大变化，风力涡轮机叶片通常设计为具有从根部到末端的显著扭曲量。该扭曲是通过设计而使局部入射角变化的结果，以将局部冲角保持在期望范围内。以此方式，叶片的各部分提供最大量的“升力”和最小量的阻力。然而，由于理论上叶片的最里面部分实质平行于叶片的旋转轴，高度扭曲的根段可导致叶片与塔之间的间隙的问题。而且，由于负载构件的大曲率，这会导致制造上的问题。

在实际应用中，叶片根段通常具有整体圆形截面。这是因为根部是叶片的高度负载段，此处的结构设计考虑优先于空气动力学考虑。典型的风力涡轮机叶片承受弯曲负载、扭力负载和离心负载，所有这些必须通过根段传送至毂和支撑结构，在此这些负载也到达其峰值。因此风力涡轮机叶片的根段通常不会产生任何升力或有助于风力涡轮机的发电。事实上，根段仅有助于风力涡轮机叶片的总阻力。

即使风力本身包含的能量是免费的，但风力涡轮机代表不断增加的高投资，因此其效率为主要关心的问题。当努力增加风力涡轮机叶片的总空气动力学效率时，仅产生阻力而不产生升力的根段构成障碍。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种新型并改进的风力涡轮机叶片，其能避免上述缺陷，即，将叶片设置为具有有助于产生升力的根段。

根据本发明，通过具有所限定特征的风力涡轮机叶片来实现该目的。该带有纵轴的叶片包括：根段，其具有用于将所述叶片与风力涡轮机的转子的毂连接起来的凸缘；以及型段，其在纵向从所述根段向所述叶片的末端延伸。该型段定义为叶片中具有合格最佳空气动力学型面的截面的区域，其产生最大升力并且对该领域技术人员为公知。

此外，所述型段具有升力产生型面和垂直于所述纵轴并大致从所述型面前缘延伸至后缘的弦。取决于型面尺寸，弦在叶片纵向长度上改变其长度，但一直保持垂直于纵轴。纵轴限定为叶片内假想的线，从叶片根部延伸至末端并与在叶片具有最大厚度或高度的位置的弦相交。垂直于弦测量叶片的厚度或高度。

根段显示与型段邻接的型面部分、与所述凸缘邻接的平坦部分、以及位于所述型面部分与所述平坦部分之间的过渡部分。所述型面部分具有基本上构成型面的截面，因此其产生升力，但不像型段中的合格型面那样高效。所述平坦部分示出大致圆形截面。

经定义，所述根段的所有部分具有彼此平行的弦。此外，所有部分的这些弦布置为大致平行于所述型段中与所述根段的型面部分邻接的弦。该定义支持本发明后面的描述，但不应该对其构成限制。如果叶片的实施例包括在根段中另外定义的弦，该弦不平行于型段中的弦，那么，根据该发明定义的弦应该增加至叶片的实施例中，以理解该受保护权利的保护程度。