用于风能设备的转子叶片和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于风能设备的转子叶片、一种风能设备、一种风电场以及一种用于铺设两段式的转子叶片的方法。本发明专利技术尤其涉及一种用于风能设备的转子叶片，所述转子叶片沿纵向方向以可变的型材深度从叶片接口延伸至叶片尖部，其中转子叶片在分离部位处分开并且在分离部位处具有分离部位型材深度，转子叶片的从叶片接口起始的相对叶片长度限定在0％至100％之间的叶片长度数值范围内，分离部位设置在25％和50％之间的叶片长度数值范围内，朝向叶片接口的转子叶片部段和背离叶片接口的转子叶片部段针对转子叶片的常规运行能够在分离部位处连接，深度比例由可变的型材深度和分离部位型材深度定义，发展度量值定义为深度比例沿相对叶片长度方向的梯度，且发展度量值在分离部位的区域中小于‑1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于风能设备的转子叶片和方法
本专利技术涉及用于风能设备的转子叶片、风能设备、风电场以及用于铺设两段式的转子叶片的方法。
技术介绍
开头提到类型的风能设备是已知的。目前最常见的类型的风能设备是所谓的水平轴风能设备，其通常配设有三个转子叶片，其中具有一个、两个、四个或更多个转子叶片的风能设备也是可能的。这种风能设备越来越多地具有更大的构造方式，以便一方面可以实现更高的额定功率并且另一方面能实现更好的风能利用，其中最终风能设备的经济性的升高是目标。风能设备的更大的构造方式例如可以具有更大的毂高度或更大的转子直径或转子叶片长度。因此，这种风能设备可以具有更大的发电机和/或更大的馈入功率。尤其，更大的转子直径然而一般来说也引起风能设备处的更大的力和力矩。更大的力例如通过更长的转子叶片的更大的离心力和/或弯曲力矩引起。因为转子叶片通常从风能设备的生产地点运输至安装地点并且在那安装在毂上，所以通常使用分段式转子叶片，尤其在转子叶片具有大的纵向伸展的情况下，是必要的或有利的。分段式转子叶片能比不分段的转子叶片更简单地运输。分段式转子叶片沿纵向方向具有两个或更多个相邻的部段，例如从DE102014206670A1中已知。尤其在森林地区或山区中的安装地点可能需要分段式转子叶片，由此至安装地点的运输才可实现。传统的、两段式的转子叶片的缺点是，这些转子叶片由于分离部位而不具有空气动力学优化的型材或仅具有限制的空气动力学优化的型材。因此，风能设备的效率或产率降低，并且还不利地影响力曲线和/或力矩曲线。德国专利商标局在本申请的优先权申请中检索到如下现有技术：DE102012206109B3；DE102015116634A1和DE102016201114A1。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是，提供用于风能设备的转子叶片、风能设备、风电场以及用于铺设两段式的转子叶片的方法，其减少或消除一个或多个提到的缺点。此外，本专利技术的目的是，提供一种解决方案，其减少风能设备处的设备负荷和/或提高风能设备的产率。根据本专利技术的第一方面，开头提到的目的通过用于风能设备的转子叶片实现，所述转子叶片沿纵向方向以可变的型材深度从叶片接口延伸至叶片尖部，其中转子叶片在分离部位处分开并且在分离部位处具有分离部位型材深度，转子叶片的从叶片接口起始的相对叶片长度限定在0％至100％之间的叶片长度数值范围内，分离部位设置在25％和50％之间的叶片长度数值范围内，朝向叶片接口的转子叶片部段和背离叶片接口的转子叶片部段针对转子叶片的常规运行能够在分离部位处连接，深度比例由可变的型材深度和分离部位型材深度定义，发展度量值定义为深度比例沿相对叶片长度方向的梯度，并且发展度量值在分离部位的区域中小于-1。转子叶片优选具有理想化地平面的延伸，所述延伸由沿纵向方向的纵向延伸以及由基本上相对于其垂直伸展的型材深度形成。型材深度尤其描述转子叶片的从转子叶片的前棱边至后棱边的延伸。型材深度因此可变地构成，因为转子叶片沿型材深度方向的延伸基本上是不恒定的。虽然如此，转子叶片也可以具有部段，在所述部段中型材深度基本上是恒定的。垂直于纵向延伸和垂直于型材深度，转子叶片具有转子叶片厚度。转子叶片沿着纵向方向分为两个部段，所述部段在分离部位处彼此接触。分离部位可以完全地或部段地基本上垂直于转子叶片的纵向方向延伸。分离部位优选具有分开平面，所述分开平面对应于一个或两个转子叶片部段的对接面。分离部位可以设置为，使得转子叶片的纵向方向平行于分离部位的分开平面的平面垂直线定向。分开平面在此情况下基本上具有沿型材深度和转子叶片深度方向的延伸。替选地或附加地优选的是，分离部位的分开平面完全地或部段地倾斜于转子叶片的纵向方向定向。分离部位的倾斜的分开平面尤其意味着，分开平面一方面沿转子叶片厚度方向延伸，然而也还沿转子叶片的纵向方向和沿型材深度方向延伸。此外，分离部位也可以具有其他几何形状，例如所述分离部位可以锯齿形地延伸。可变的型材深度在分离部位处具有一个数值，即分离部位型材深度。如果分离部位的曲线不能实现用于求得型材深度的具体数值或能实现用于分离部位型材深度的多个数值，那么优选的是由可能的分离部位型材深度形成中间值。这例如可以在倾斜的分开平面或锯齿形的分离部位时是这种情况。此外，也可以使用最小分离部位型材深度或最大分离部位型材深度。相对叶片长度总是具有0％和100％之间的叶片长度值。0％的叶片长度值优选与叶片接口相关联。100％的叶片长度值还优选与叶片尖部相关联。分离部位设置在25％和50％之间的叶片长度数值范围内。也就是说，在例如具有50米的长度的转子叶片中，分离部位与叶片接口间隔开10米和20米之间。通过划分转子叶片，转子叶片具有基本上两个转子叶片部段，即朝向叶片接口的转子叶片部段和背离叶片接口的转子叶片部段。朝向叶片接口的转子叶片部段是一侧邻接于分离部位并且还具有叶片接口或朝向所述叶片接口的转子叶片部段。朝向叶片接口的转子叶片部段在转子叶片的常规运行中还朝向风能设备的毂进而包括转子叶片的近侧端部。背离叶片接口的转子部段是一侧邻接于分离部位并且还具有叶片尖部或邻接于所述叶片尖部的转子叶片部段。由此，背离叶片接口的转子叶片部段包括转子叶片的远侧端部。深度比例由可变的型材深度和分离部位型材深度得出。由此，深度比例由可变的型材深度和恒定的分离部位型材深度确定。由此，在分离部位本身处，深度比例通常总是等于1。通常，深度比例在0％至分离部位的叶片长度数值范围内具有大于1的数值。在从分离部位至100％的叶片长度数值的范围内，深度比例通常具有小于1的数值。发展度量值作为深度比例沿相对叶片长度方向的梯度求得。发展度量值由此尤其通过深度比例对相对叶片长度的求导计算。在分离部位的区域中，发展度量值小于-1。也就是说，深度比例在分离部位的区域中相对大程度地减小。本专利技术还基于如下认识，在分段式转子叶片中通过型材深度从分离部位朝向叶片尖部的流畅的减少来降低设备负荷。为了安装，在分离部位处然而也保持最小绝对叶片厚度，所述叶片厚度影响转子叶片的空气动力学的设计。为了可以有效地利用分段式转子叶片的逻辑优点，而这不会随着更强提高的设备负荷的缺点再减少，提出小于-1的在分离部位的区域中的发展度量值。分离部位的区域还可以沿转子叶片的纵向方向延伸。优选地，分离部位的区域沿转子叶片的纵向方向从朝向叶片接口的区域下边界延伸至背离叶片接口的区域上边界。区域下边界优选与分离部位朝叶片接口的方向以小于0.1％、0.5％、1％、2％、5％和/或7％的相对叶片长度的延伸间隔开。区域上边界优选与分离部位朝叶片尖部方向以小于0.1％、0.5％、1％、2％、5％和/或7％的相对叶片长度的延伸间隔开。根据转子叶片的另一优选的实施变型形式提出，分离部位设置在32％和40％之间的叶片长度数值范围内。本专利技术还基于如下认识，有利的是，型材深度在背离叶片接口的转子叶片部段中尽可能快地减小，以便可以实现在转子叶片处的结构改进。尤其由此可以补偿分段式转子叶片的提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于风能设备的转子叶片，所述转子叶片沿纵向方向以可变的型材深度从叶片接口延伸至叶片尖部，其中/n-所述转子叶片在分离部位处分开并且在所述分离部位处具有分离部位型材深度，/n-所述转子叶片的从所述叶片接口起始的相对叶片长度限定在0％至100％之间的叶片长度数值范围内，/n-所述分离部位设置在25％和50％之间的叶片长度数值范围内，/n-朝向叶片接口的转子叶片部段和背离叶片接口的转子叶片部段针对所述转子叶片的常规运行能够在所述分离部位处连接，/n-深度比例由所述可变的型材深度和所述分离部位型材深度定义，/n-发展度量值定义为所述深度比例沿所述相对叶片长度方向的梯度，和/n-所述发展度量值在所述分离部位的区域中小于-1。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180220 DE 102018103732.51.一种用于风能设备的转子叶片，所述转子叶片沿纵向方向以可变的型材深度从叶片接口延伸至叶片尖部，其中
-所述转子叶片在分离部位处分开并且在所述分离部位处具有分离部位型材深度，
-所述转子叶片的从所述叶片接口起始的相对叶片长度限定在0％至100％之间的叶片长度数值范围内，
-所述分离部位设置在25％和50％之间的叶片长度数值范围内，
-朝向叶片接口的转子叶片部段和背离叶片接口的转子叶片部段针对所述转子叶片的常规运行能够在所述分离部位处连接，
-深度比例由所述可变的型材深度和所述分离部位型材深度定义，
-发展度量值定义为所述深度比例沿所述相对叶片长度方向的梯度，和
-所述发展度量值在所述分离部位的区域中小于-1。


2.根据权利要求1所述的转子叶片，其中
-所述分离部位设置在32％和40％之间的叶片长度数值范围内。


3.根据上一项权利要求所述的转子叶片，其中
-在25％和50％之间的叶片长度数值范围内的所述发展度量值在所述分离部位的区域中是最小的。


4.根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片，其中
-所述发展度量值在所述分离部位的区域中位于-3和-1之间的度量值数值范围内，特别优选位于-2.5和-2之间的度量值数值范围内，和/或
-在50％和90％之间，尤其在55％和80％之间的叶片长度数值范围内，所述发展度量值具有升高的数值，和/或
-在25％和50％之间的叶片长度数值范围内的所述发展度量值小于-1。


5.根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片，其中
-在60％和80％之间的叶片长度数值范围内的所述发展度量值位于-1.1和-0.5之间的度量值数值范围内。


6.根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片，其中
-所述发展度量值从20％的相对叶片长度朝向所述分离部位减小，和/或
-所述发展度量值从所述分离部位朝向90％的相对叶片长度增加。


7.根据上述权利要求中任一项所述的转子叶片，其中
-在5％和20％之间，尤其10％和20％之间的叶片长度数值范围内的所述深度比例处于1.1和1.3之间，尤其1.15和1.25之间的深度数值范围内，和/或
-在90％和100％之间，尤其在95％和100％之间的叶片长度数值范围内的所述深度...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫·梅辛，穆斯塔法·奥努尔·基米利，
申请(专利权)人：乌本产权有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE