專利名稱：風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合以及改變風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動力輪廓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，包括風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片 元件，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有縱向方向和向著縱向方向而在前緣和后緣之間橫向地延伸的翼 弦，葉片包括翼型輪廓，翼型輪廓在吸力側(cè)和壓力側(cè)之間沿著縱向方向的至少一部分具有一 定的厚度且最大厚度的位置位于前緣和后緣之間，葉片元件安裝在位于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的第 一縱向部分中的葉片后緣。本發(fā)明還涉及一種改變風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的空氣動力輪廓的方法。
背景技術(shù)：
這些年來，用于風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片結(jié)構(gòu)已經(jīng)向著一種形狀發(fā)展，其中，葉片(當(dāng) 安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)時)由最靠近風(fēng)力渦輪機(jī)的輪轂的根部區(qū)域、最遠(yuǎn)離輪轂的異型區(qū)域 (profiled area)或翼型區(qū)域(airfoil area)以及位于根部區(qū)域和翼型區(qū)域/異型區(qū)域之 間的過渡區(qū)域組成。翼型區(qū)域具有理想或幾乎理想的葉片形狀，而根部區(qū)域具有大致圓形 的橫截面，這減少了來自空氣陣風(fēng)的負(fù)載，并使得將葉片安裝到輪轂上更容易且更安全。根 部區(qū)域直徑通常沿著整個根部區(qū)域是恒定的。顧名思義，過渡區(qū)域具有逐漸從根部區(qū)域的 圓形狀改變成翼型區(qū)域的翼型輪廓的形狀。通常，過渡區(qū)域的寬度隨著離輪轂的距離增加 而大致線性地增加。如所述地，異型區(qū)域或翼型區(qū)域具有理想或幾乎理想的葉片形狀，例如典型的飛 機(jī)機(jī)翼的形狀。通常，翼型區(qū)域中的葉片的橫截面成形為典型的翼型輪廓，該翼型輪廓具有 吸力側(cè)和壓力側(cè)以及向葉片的縱向方向橫向地看時在前緣和后緣之間延伸的翼弦，其中， 前緣是圓弧形的，具有給定的翼尖半徑(nose radius)，并且，后緣具有基本上銳利的形狀。然而，還可以通過在后緣區(qū)域截短葉片而減少葉片的寬度，因而橫截面形成了帶 有基本上銳利的后緣的假想翼型的截短輪廓。在這種情形下，在葉片的截短部分從壓力側(cè) 和吸力側(cè)離開的氣流可分別在假想翼型輪廓的后緣處彼此相遇。因而，氣流將截短輪廓“視 為”假想輪廓。這種截短輪廓具有一種優(yōu)勢，即減少葉片輪廓的橫切面積，因而減少來自陣 風(fēng)的負(fù)荷，但同時保持相當(dāng)于假想輪廓的弦長的“空氣動力寬度”。由截短輪廓產(chǎn)生的總升 力與未截短的輪廓大致相同，因?yàn)橐呀?jīng)保持了產(chǎn)生最高升力的葉片部分。另外，由于輪廓在 后緣處更厚，因而增加了葉片輪廓的后緣的強(qiáng)度。例如在DE19614420中公開了這種葉片。風(fēng)力渦輪機(jī)客戶對于風(fēng)力渦輪機(jī)的尺寸和功能具有不同的要求，這取決于預(yù)期的 用途和預(yù)期的運(yùn)行地點(diǎn)。因此，對于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的例如長度和堅(jiān)固性的尺寸以及例如 升力和阻力系數(shù)的功能性的要求也變化得非常大。因此，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的制造商需要具 有大量用于生產(chǎn)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的不同的模具，葉片通常被制造成纖維加強(qiáng)型聚合物的殼 體部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的新型葉片，其具有安裝在葉片表面上的葉片元件，并克服或改善了現(xiàn)有技術(shù)的至少一個缺點(diǎn)，或者提供了一種有用的 備選方案。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這通過一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合來實(shí)現(xiàn)， 其中，葉片元件具有一種形狀，該形狀使得當(dāng)安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的第一縱向部分中時， 葉片元件將第一縱向部分的輪廓從具有基本上銳利的后緣和第一弦長的第一翼型輪廓改 變成具有鈍化的后緣的改變的翼型輪廓，改變的翼型輪廓是具有基本上銳利的后緣和第二 弦長的假想翼型輪廓的截短輪廓，第二弦長大于第一弦長。因而，通過將葉片元件改進(jìn)安 裝在葉片后緣處的表面上，可以改變?nèi)~片的第一縱向部分中的翼型輪廓的“空氣動力學(xué)寬 度”。也就是說，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(不具有安裝在表面上的葉片元件)具有與弦長大致相同 的葉片的第一縱向部分中的第一空氣動力寬度，而改進(jìn)的葉片元件將第一縱向部分的空氣 動力寬度改變成大于第一空氣動力寬度的第二空氣動力寬度。因此，提供了一種風(fēng)力渦輪 機(jī)葉片和葉片元件的組合，其具有在空氣動力方面比風(fēng)力渦輪機(jī)葉片本身的翼型輪廓更寬 的輪廓。因此，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的制造商只需要保持用于生產(chǎn)若干基本葉片類型的若干基 本模具，可通過將葉片元件安裝在這種基本葉片類型的后緣處而對這些基本葉片類型進(jìn)行 改進(jìn)或修改，從而將空氣動力特性改變成所需規(guī)格。優(yōu)選風(fēng)力渦輪機(jī)葉片包括一種異型外形(profiled contour)，該異型外形在被入 射氣流沖擊時產(chǎn)生升力，異型外形被分為根部區(qū)域、翼型區(qū)域以及可選的位于根部區(qū)域和 翼型區(qū)域之間的可選的過渡區(qū)域，根部區(qū)域具有大致圓形的輪廓，最靠近葉片的根端，翼型 區(qū)域具有升力生成輪廓，并包括離根端最遠(yuǎn)且最靠近葉片尖端的翼型輪廓，過渡區(qū)域的輪 廓沿徑向方向從根部區(qū)域的圓形輪廓逐漸改變成翼型區(qū)域的升力產(chǎn)生輪廓。根據(jù)一個有利的實(shí)施例，葉片元件僅安裝在葉片的翼型區(qū)域中，即包括翼型輪廓 的第一縱向部分完全被包含在翼型區(qū)域中。根據(jù)葉片元件的另一實(shí)施例，改變的翼型輪廓的厚度從最大厚度的位置連續(xù)地減 少至后緣。也就是說，葉片元件在改變的葉片輪廓上不提供突起，而是將葉片輪廓改變成另 一平滑的翼型輪廓。優(yōu)選葉片元件具有至少一個表面，其適合于與風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的外形相匹配。葉 片元件可通過膠合或類似的方法而粘附到風(fēng)力渦輪機(jī)的表面上。作為備選，葉片元件可模 制到風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上。葉片元件還可機(jī)械地聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的表面上。根據(jù)一個有利的實(shí)施例，葉片元件包括安裝表面、流動表面以及鈍化的背緣。安裝 表面適合于安裝到風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的表面上，流動表面是改變的翼型輪廓的表面部分，鈍 化的背緣相當(dāng)于改變的翼型輪廓的鈍化的后緣。優(yōu)選安裝表面與風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的外形的 至少一部分相匹配。根據(jù)另一有利的實(shí)施例，流動表面是連續(xù)的。因而，流動表面具有大致平滑的表 面。有利的是，流動表面連續(xù)地連接到葉片的翼型輪廓上，即流動表面相對于風(fēng)力渦輪機(jī)葉 片的表面而具有平滑的過渡。因而，葉片元件可包括起始點(diǎn)，在該起始點(diǎn)，流動表面的切線 和風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的表面的切線大致重合。根據(jù)另一實(shí)施例，安裝表面和流動表面之間的距離向著鈍化的背緣而增加。葉片 元件例如可具有大致楔形的截面。
根據(jù)一個有利的實(shí)施例，葉片元件的縱向延伸和葉片的第一縱向部分至少為1 米，或至少為3米，或至少為5米，或至少為7米，或至少為10米。葉片可設(shè)有若干這種葉 片元件，例如兩個、三個、四個或五個。然而，沿著大的翼型區(qū)域的延伸僅裝單個葉片元件可 能是有利的。因而，葉片元件甚至可具有15米、20米、25米、30米或甚至更長的長度。根據(jù)葉片元件的第一實(shí)施例，鈍化的后緣具有至少為葉片輪廓的最大厚度的5% 的厚度。鈍化的后緣的厚度還可以至少為葉片輪廓的最大厚度的10%、15%、20%或25%。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在安裝于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上時，葉片元件沿著翼弦的 至少5%而延伸。葉片元件還可沿著翼弦的至少10%、15%、20%、25%、或30%而延伸。根據(jù)葉片元件的又一實(shí)施例，第二弦長比第一弦長至少大5%。第二弦長還可以比 第一弦長至少大10%、15%、20%、25%、或30%。根據(jù)葉片元件的一個實(shí)施例，葉片元件適合于安裝在葉片的壓力側(cè)。因而，葉片元 件以安裝表面位于葉片的壓力側(cè)的方式安裝，并且，流動表面變成改變的翼型輪廓的壓力 側(cè)的部分。這種類型的葉片元件例如適合于將葉片輪廓改變成具有所謂后弧形的翼型輪 廓，其中，翼型輪廓明顯向著靠近葉片后緣的葉片壓力側(cè)彎曲。根據(jù)另一實(shí)施例，葉片元件適合于安裝在葉片的吸力側(cè)。因而，葉片元件以安裝表 面位于葉片的吸力側(cè)的方式安裝，并且，流動表面變成改變的翼型輪廓的吸力側(cè)的部分。這 種類型的葉片元件例如適合于將葉片輪廓改變成所謂的平背輪廓，其中，后緣被“切開”，并 且，輪廓的壓力側(cè)和吸力側(cè)被“拉開”。根據(jù)又一實(shí)施例，葉片元件適合于安裝在葉片的后緣的周圍，使得元件的第一部 分沿著葉片的壓力側(cè)而延伸且第二部分沿著葉片的吸力側(cè)而延伸。因而，葉片元件以安裝 表面位于葉片的壓力側(cè)和吸力側(cè)的方式安裝。葉片還包括第一流動表面和第二流動表面， 第一流動表面變成改變的翼型輪廓的壓力側(cè)的部分，第二流動表面變成改變的翼型輪廓的 吸力側(cè)的部分。這種類型的葉片元件例如適合于將葉片的輪廓改變成所謂的截短輪廓，其 中，假想輪廓寬于第一翼型輪廓，并且，第一翼型輪廓和假想翼型輪廓的翼弦大致重合。根據(jù)一個另外的方面，本發(fā)明提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括至少一個，優(yōu)選 兩個或三個上述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合。根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了一種風(fēng) 力渦輪機(jī)，其包括上述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合或上述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子中的至少 一個。因此，提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其具有比帶有未改進(jìn)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的風(fēng)力渦輪機(jī) 潛在更高的功率輸出。根據(jù)又一方面，本發(fā)明提供了一種改變風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的至少第一縱向部分的空 氣動力輪廓的方法，其中，所述方法包括以下步驟a)提供風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，該風(fēng)力渦輪機(jī) 葉片具有位于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的第一縱向部分中的第一翼型輪廓，并具有前緣和后緣，第 一翼型輪廓具有基本上銳利的后緣并具有第一弦長，以及b)在葉片的第一縱向部分的后 緣處，將葉片元件安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上，葉片元件將第一縱向部分的輪廓改變成具有 鈍化的后緣的改變的翼型輪廓，改變的翼型輪廓是具有基本上銳利的后緣的假想翼型輪廓 的截短輪廓，并具有比第一弦長更大的第二弦長。以前所述的葉片元件的實(shí)施例的任一種 可用于該方法。通常，風(fēng)力渦輪機(jī)葉片被制造成纖維加強(qiáng)型聚合物的殼體部件，例如用環(huán)氧樹脂、 聚脂或乙烯基脂浸漬的玻璃纖維、碳纖維、塑料纖維或植物纖維，可選地具有芯材料，例如發(fā)泡的聚合物或輕木(balsawood)。 例如可將葉片元件制造成一種夾層結(jié)構(gòu)，其具有例如PVC泡沫或輕木等芯材料， 并被覆蓋有用聚合物浸漬的纖維層。也就是說，葉片元件可由與風(fēng)力渦輪機(jī)葉片相同的材 料制成。


以下，將參照附圖，詳細(xì)地解釋本發(fā)明，其中
圖1顯示了風(fēng)力渦輪機(jī)，
圖2是翼型輪廓的示意圖，
圖3是根據(jù)本發(fā)明的安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的吸力側(cè)的第--葉片元件，
圖4是根據(jù)本發(fā)明的安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的壓力側(cè)的第二二葉片元件，
圖5是根據(jù)本發(fā)明的安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的葉片后緣的周圍的第三葉片元件，以及
圖6是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合的--個實(shí)施例的示意圖。
部件列表
2風(fēng)力渦輪機(jī)
4塔架
6外罩
8輪轂
10葉片
14葉尖
16葉根
18前緣
20后緣
30根部區(qū)域
32過渡區(qū)域
34翼型區(qū)域
40第一葉片元件
42第二葉片元件
44第三葉片元件
46第四葉片元件
50翼型輪廓
52壓力側(cè)
54吸力側(cè)
56前緣
58后緣
60翼弦
62弧線/中線
100,200,300第一翼型輪廓
101、201、301 第一翼弦102、202、302 前緣
103、203、303 后緣104、204、204 壓力側(cè)105、205、305 吸力側(cè)150,250,350 葉片元件151、251、351第一表面/安裝表面152、252、352第二表面/流動表面153、253、353鈍化的后緣/背緣160、260、360假想翼型輪廓361第三表面362第四表面c 弦長dt最大厚度的位置4最大弧度的位置t 厚度f 弧度
具體實(shí)施例方式圖1圖示了根據(jù)所謂“丹麥概念(Danish concept) ”的常規(guī)的現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)，其 具有塔架4、外罩6以及轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子具有大致水平的轉(zhuǎn)子軸。轉(zhuǎn)子包括輪轂8和從輪轂8徑 向地延伸的三個葉片10，各葉片具有最靠近輪轂的葉根16和離輪轂8最遠(yuǎn)的葉尖14。圖2顯示了用各種參數(shù)來描繪的風(fēng)力渦輪機(jī)的典型葉片的翼型輪廓50的示意圖， 這些參數(shù)通常用于限定翼型的幾何形狀。翼型輪廓50具有壓力側(cè)52和吸力側(cè)54，在使用 期間，即在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間，壓力側(cè)52和吸力側(cè)54通常分別面向迎風(fēng)側(cè)和背風(fēng)側(cè)。翼型輪廓 50具有翼弦60，該翼弦具有在葉片的前緣56和后緣58之間延伸的弦長c。翼型50具有厚 度t，該厚度被定義為壓力側(cè)52和吸力側(cè)54之間的距離。翼型的厚度t沿著翼弦60而變 化。與對稱輪廓的偏差由弧線62給出，該弧線是穿過翼型輪廓50的中線。通過繪制從前 緣56至后緣58的內(nèi)切圓，可找到中線。中線跟隨這些內(nèi)切圓的中心而延伸，并且，與翼弦 60的偏差或距離被稱為弧度f。該不對稱還可利用被稱為上弧度和下弧度的參數(shù)來限定， 上弧度和下弧度分別被定義為與翼弦60以及吸力側(cè)54和壓力側(cè)52的距離。翼型輪廓通常由以下參數(shù)來表征弦長c、最大弧度f、最大弧度f的位置df、最大 翼型厚度t、最大厚度t的位置dt以及翼尖半徑(未顯示)，其中，最大翼型厚度是沿著中 間弧線62的內(nèi)切圓的最大直徑。這些參數(shù)通常被定義為相對于弦長c的比率。圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的后緣處的葉片元件150的第一 實(shí)施例的橫截面。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有第一翼型輪廓100，該第一翼型輪廓具有壓力側(cè)104 和吸力側(cè)105。第一翼型輪廓100具有翼弦101，該翼弦具有在葉片的前緣102和后緣103 之間延伸的第一弦長cn。葉片元件150安裝在葉片的吸力側(cè)105，靠近葉片的后緣103，從 而將翼型輪廓改變成具有鈍化的后緣153的改變的翼型輪廓。葉片元件150包括第一表面151和第二表面152，該第一表面適合于匹配葉片的吸力側(cè)105的外形，第二表面在葉片元 件150安裝于葉片上時構(gòu)成改變的輪廓的吸力側(cè)的部分。改變的翼型輪廓是具有基本上銳 利的后緣的假想翼型輪廓160的截短輪廓，并具有大于第一弦長cn的第二弦長c12。
這種葉片元件150適合于將葉片的縱向部分的輪廓改變?yōu)樗^的平背 (flat-back)輪廓，其中，后緣被切開，并且吸力側(cè)和壓力側(cè)彼此被拉開，因而提供了一種壓 力側(cè)和吸力側(cè)在后緣附近幾乎平行(或平直)的輪廓。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的后緣處的葉片元件250的第二 實(shí)施例的橫截面。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有第一翼型輪廓200，該第一翼型輪廓具有壓力側(cè)204 和吸力側(cè)205。第一翼型輪廓200具有翼弦201，該翼弦具有在葉片的前緣202和后緣203 之間延伸的第一弦長c21。葉片元件250安裝在葉片的壓力側(cè)204，靠近葉片的后緣203，從 而將翼型輪廓改變成具有鈍化的后緣253的改變的翼型輪廓。葉片元件250包括第一表面 251和第二表面252，該第一表面適合于匹配葉片的壓力側(cè)204的外形，第二表面在葉片元 件250安裝于葉片上時構(gòu)成改變的輪廓的壓力側(cè)的部分。改變的翼型輪廓是具有基本上銳 利的后緣的假想翼型輪廓260的截短輪廓，并具有大于第一弦長c21的第二弦長c22。這種葉片元件250適合于將葉片的縱向部分的輪廓改變成具有所謂的后弧形的 輪廓，其中，中間弧線明顯地向著靠近葉片后緣的葉片壓力側(cè)彎曲。圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的后緣的周圍的葉片元件350的 第三實(shí)施例的橫截面。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有第一翼型輪廓300，該第一翼型輪廓具有壓力側(cè) 304和吸力側(cè)305。第一翼型輪廓300具有翼弦301，該翼弦具有在葉片的前緣302和后緣 303之間延伸的第一弦長c31。葉片元件350安裝在葉片的后緣303的周圍，并具有沿著葉 片的壓力側(cè)304延伸的第一部分和沿著葉片的吸力側(cè)305延伸的第二部分，從而將翼型輪 廓改變成具有鈍化的后緣353的改變的翼型輪廓。葉片元件350包括第一表面351和第二 表面352，第一表面適合于匹配葉片的壓力側(cè)304的外形，第二表面在葉片元件350安裝于 葉片上時構(gòu)成改變的輪廓的壓力側(cè)的部分。葉片元件350還包括第三表面361和第四表面 362，第三表面適合于匹配葉片的吸力側(cè)305的外形，第四表面在葉片元件350安裝于葉片 上時構(gòu)成改變的輪廓的吸力側(cè)的部分。改變的翼型輪廓是具有基本上銳利的后緣的假想翼型輪廓360的截短輪廓，并具 有大于第一弦長c31的第二弦長c32。這個葉片元件350適合于將葉片的縱向部分的輪廓改變成這樣的形狀，即假想翼 型輪廓360具有比第一翼型輪廓300更寬但與其相似的輪廓。也就是說，第一翼型輪廓和 假想翼型輪廓的翼弦可大致重合。圖3和圖4的變化輪廓的后緣也可類似于圖5的實(shí)施例，位于輪廓本身的后緣之 后。也就是說，葉片元件可延伸超過葉片輪廓。圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合的一個實(shí)施例的示 意圖。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合包括風(fēng)力渦輪機(jī)葉片10和安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉 片10的吸力側(cè)的第一葉片元件40、第二葉片元件42、第三葉片元件44、第四葉片元件46。風(fēng)力渦輪機(jī)葉片10是常規(guī)的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，并包括最靠近輪轂的根部區(qū)域30、 離輪轂最遠(yuǎn)的異型區(qū)域或翼型區(qū)域34以及位于根部區(qū)域30和翼型區(qū)域34之間的過渡區(qū) 域32。葉片10包括前緣18和后緣20，當(dāng)葉片安裝在輪轂上時，前緣面向葉片10的旋轉(zhuǎn)方
9向，后緣面向與前緣18相反的方向。翼型區(qū)域34 (也被稱為異型區(qū)域)具有對于產(chǎn)生升力而言理想或幾乎理想的葉片 形狀，而根部區(qū)域30具有大致圓形的橫截面，這減少了來自陣風(fēng)的負(fù)荷，并使得將葉片10 安裝到輪轂上更容易且更安全。根部區(qū)域30的直徑沿著整個根部區(qū)域30通常是恒定的。 過渡區(qū)域32具有逐漸從根部區(qū)域30的圓形狀改變成翼型區(qū)域34的翼型輪廓的形狀。過 渡區(qū)域32的寬度隨著離輪轂的距離L增加而大致線性地增加。翼型區(qū)域34具有翼型輪廓，該翼型輪廓具有在葉片10的前緣18和后緣20之間 延伸的翼弦。翼弦的寬度隨著離輪轂的距離L增加而減少。應(yīng)該注意，葉片的不同段的翼 弦不一定位于一個公共平面中，因?yàn)槿~片可能扭轉(zhuǎn)和/或彎曲(即，預(yù)彎曲)，因而為翼弦平 面提供了相應(yīng)地扭轉(zhuǎn)和/或彎曲的路線，這是最通常的情況，從而補(bǔ)償了取決于離輪轂的 半徑的葉片的局部速度。第一葉片元件40、第二葉片元件42、第三葉片元件44以及第四元件46分別改變 了葉片10的四個不同縱向部分的輪廓。作為備選，可將葉片元件作為單個葉片元件而提 供，該葉片元件沿著葉片10的大的縱向部分而延伸并具有沿縱向方向L而改變的輪廓，從 而沿縱向方向L而匹配改變的葉片輪廓。圖6中描繪了四個葉片元件42、44、46、48安裝在葉片10的吸力側(cè)。然而，葉片元 件42、44、46、48當(dāng)然可以為圖3_5中所描繪的各種類型中的任一種。此外，葉片元件42、 44、46、48被描繪成相互緊貼。然而，還可以按照某些或所有葉片元件沿葉片10的縱向方向 L而相互隔開的方式安裝葉片元件。如圖6中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合因而旨在替代例如圖1中所示 的風(fēng)力渦輪機(jī)的常規(guī)葉片。本發(fā)明還提供了一種方法，即例如通過將圖3-5中所示的葉片元件中的一個安裝 在葉片后緣處的第一縱向部分，從而改變風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的至少第一縱向部分的空氣動力 輪廓。因此，可以將風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的第一縱向部分的橫截面從具有前緣和后緣的第一翼 型輪廓改變成具有鈍化的后緣的改變的翼型輪廓，其中，第一翼型輪廓具有基本銳利的后 緣，改變的翼型輪廓是具有基本上銳利的后緣的假想翼型輪廓的截短輪廓。因而，通過將這 種葉片元件安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的表面上，可以分別增加從來自壓力側(cè)和吸力側(cè)的氣流 看時的“空氣動力學(xué)寬度”。第一縱向部分例如可以是放置有如圖6中所示的葉片元件42、 44,46,48中的任一個的區(qū)域中的任一個。從描述中還可以看出，通過將根據(jù)本發(fā)明的葉片元件安裝在已經(jīng)安裝的風(fēng)力渦輪 機(jī)的葉片上，從而可使用葉片元件來改變?nèi)魏纬Ｒ?guī)的風(fēng)力渦輪機(jī)的空氣動力學(xué)特性。已經(jīng)參照優(yōu)選的實(shí)施例來描述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明的范圍并不限于所圖示的實(shí) 施例，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可進(jìn)行更改和修改。葉片元件例如還適合于安裝在具 有截短的翼型輪廓的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上。因而，葉片元件可將輪廓從具有第一假想翼型輪廓 的截短輪廓改變成第二假想翼型輪廓的改變的截短輪廓，其中，第一假想翼型輪廓具有基本 上銳利的后緣且該后緣具有第一弦長，第二假想翼型輪廓具有基本上銳利的后緣且該后緣具 有大于第一弦長的第二弦長。另外，還可設(shè)想提供一種葉片元件，其類型適合于匹配在葉片的 后緣的周圍(類似于圖5中所示的實(shí)施例)，并使輪廓從具有基本上銳利的后緣的第一翼型 輪廓改變成具有基本上銳利的后緣的改變的輪廓，即改變的輪廓與假想輪廓相重合。
權(quán)利要求
一種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，包括風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(10)，具有縱向方向(L)和向著縱向方向而在前緣(18)和后緣(20)之間橫向地延伸的翼弦，所述葉片(10)包括翼型輪廓，該翼型輪廓在吸力側(cè)和壓力側(cè)之間沿著所述縱向方向的至少一部分具有一定的厚度，且最大厚度的位置位于所述前緣和所述后緣之間；以及葉片元件(42、44、46、48、150、250、350)，安裝在所述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(10)的第一縱向部分中的所述葉片(10)的后緣(20)處，其特征在于，所述葉片元件(10)具有一種形狀，該形狀使得當(dāng)安裝在所述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(10)的第一縱向部分中時，所述葉片元件將所述第一縱向部分的輪廓從具有基本上銳利的后緣(100、200、300)和第一弦長(c11、c21、c31)的第一翼型輪廓(100、200、300)改變成具有鈍化的后緣(153、253、353)的改變的翼型輪廓，所述改變的翼型輪廓是具有基本上銳利的后緣和第二弦長(c12、c22、c32)的假想翼型輪廓(160、260、360)的截短輪廓，所述第二弦長(c12、c22、c32)大于所述第一弦長(c11、c21、c31)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在于，所述葉片 包括異型外形，該異型外形在被入射氣流沖擊時產(chǎn)生升力，所述異型外形被分為根部區(qū)域(30)，具有大致圓形的輪廓，最靠近所述葉片的根端，翼型區(qū)域(34)，具有升力生成輪廓，包括離根端最遠(yuǎn)且最靠近尖端的翼型輪廓，以及可選的位于所述根部區(qū)域(30)和所述翼型區(qū)域(34)之間的過渡區(qū)域(32)，所述過渡 區(qū)域(32)的輪廓沿徑向方向從所述根部區(qū)域的圓形輪廓逐漸改變成所述翼型區(qū)域的升力 產(chǎn)生輪廓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在于，所述葉片 元件僅安裝在所述葉片的翼型區(qū)域中。
4.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在于，所 述改變的翼型輪廓的厚度從所述最大厚度的位置連續(xù)地減少至所述鈍化的后緣(153、253、 353)。
5.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在于，所 述葉片元件包括安裝表面(151、251、351)、流動表面(152、252、353)以及鈍化的背緣(153、 253,353)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在于，所述安裝 表面(151、251、351)與所述葉片的外形的至少一部分相匹配。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在于，所述流 動表面是連續(xù)的。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在 于，所述流動表面連續(xù)地連接到所述葉片的翼型輪廓上。
9.根據(jù)權(quán)利要求5-8中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在 于，所述安裝表面和所述流動表面之間的距離向著所述鈍化的背緣而增加。
10.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在于，所 述葉片元件的縱向延伸和所述葉片的第一縱向部分至少為1米，或至少為3米，或至少為5米，或至少為7米，或至少為10米。
11.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在于，所 述鈍化的后緣(153、253、353)具有至少為所述葉片輪廓的最大厚度的5%的厚度。
12.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在于，所 述葉片元件(42、44、46、48、150、250、350)在安裝于所述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上時，沿著所述翼 弦的至少5%而延伸，或沿著所述翼弦的至少10%而延伸。
13.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在于，所 述第二弦長(c12、c22、c32)比所述第一弦長(C11、C21、C31)至少大5%。
14.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在于，所 述葉片元件(42、44、46、48、150、250、350)適合于安裝在所述葉片的壓力側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在 于，所述葉片元件適合于安裝在所述葉片的吸力側(cè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合，其特征在 于，所述葉片元件適合于安裝在所述葉片的后緣的周圍，使得所述元件的第一部分沿著所 述葉片的壓力側(cè)而延伸且第二部分沿著所述葉片的吸力側(cè)而延伸。
17.一種風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子，包括至少一個、優(yōu)選三個根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)力 渦輪機(jī)葉片和葉片元件的組合。
18.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)葉 片和葉片元件的組合或根據(jù)權(quán)利要求17所述的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子。
19.一種改變風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的至少第一縱向部分的空氣動力輪廓的方法，其特征在 于，所述方法包括以下步驟a)提供風(fēng)力渦輪機(jī)葉片，該風(fēng)力渦輪機(jī)葉片具有位于所述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的第一縱向 部分中的第一翼型輪廓，并具有前緣和后緣，所述第一翼型輪廓具有基本上銳利的后緣并 具有第一弦長，以及b)在所述葉片的第一縱向部分的后緣處，將葉片元件安裝在所述風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上， 所述葉片元件將所述第一縱向部分的輪廓改變成具有鈍化的后緣的改變的翼型輪廓，所述 改變的翼型輪廓是具有基本上銳利的后緣的假想翼型輪廓的截短輪廓，并具有比所述第一 弦長更大的第二弦長。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(10)上的葉片元件(42、44、46、48、150、250、350)。葉片(10)具有縱向方向(L)和向著縱向方向而在前緣(18)和后緣(20)之間橫向地延伸的翼弦。葉片(10)具有翼型輪廓，該翼型輪廓在吸力側(cè)和壓力側(cè)之間沿著縱向方向(L)的至少一部分具有一定的厚度，且最大厚度的位置位于前緣(18)和后緣(20)之間。葉片元件(10)具有一種形狀，使得通過安裝在風(fēng)力渦輪機(jī)葉片(10)的第一縱向部分中，葉片元件從而將第一縱向部分的輪廓從具有基本上銳利的后緣(100、200、300)和第一弦長(c11、c21、c31)的第一翼型輪廓(100、200、300)改變成具有鈍化的后緣(153、253、353)的改變的翼型輪廓。改變的翼型輪廓是具有基本上銳利的后緣和第二弦長(c12、c22、c32)的假想翼型輪廓(160、260、360)的截短輪廓，第二弦長(c12、c22、c32)大于第一弦長(c11、c21、c31)。
文檔編號F03D1/06GK101842584SQ200880114624
公開日2010年9月22日 申請日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月29日
發(fā)明者C·基爾德加爾德 申請人:Lm玻璃纖維制品有限公司