專利名稱：用于風(fēng)輪機或水輪機的螺旋槳的槳葉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于風(fēng)輪機或水輪機的螺旋槳的槳葉，所述螺旋槳包括槳轂，至少一個槳葉從所述槳轂基本上徑向延伸，所述槳葉包括最靠近槳轂的根部區(qū)域，所述槳葉包括 背離槳轂的過渡區(qū)域，所述槳葉包括加壓側(cè)和低壓側(cè)。本發(fā)明進一步涉及使用至少一個槳葉從介質(zhì)流諸如空氣流或水流將能量轉(zhuǎn)化為 旋轉(zhuǎn)能量的方法，所述槳葉圍繞軸線轉(zhuǎn)動，所述槳葉相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向形成，所述 槳葉包括加壓表面，在所述加壓表面處，流動介質(zhì)在該加壓表面上產(chǎn)生推壓力，而且所述槳 葉包括低壓表面，在所述低壓表面處，所述介質(zhì)產(chǎn)生牽引力。
背景技術(shù)：
W02007/045244涉及一種用于風(fēng)輪機的螺旋槳的槳葉，所述風(fēng)輪機具有基本上水 平的螺旋狀軸，所述螺旋槳包括槳轂，安裝之后，槳葉從所述槳轂基本上徑向延伸。所述槳 葉具有在槳葉引導(dǎo)邊緣和拖尾邊緣之間延伸的弦面。所述槳葉包括最靠近槳轂的根部區(qū) 域，最遠離槳轂的翼型區(qū)域和位于根部區(qū)域和翼型區(qū)域之間的過渡區(qū)域，并且包括基本上 沿著整個翼型區(qū)域的單一翼型。所述槳葉包括至少沿著基本上整個根部區(qū)域的第一根部區(qū) 段和第二根部區(qū)段，橫貫所述弦面觀察，所述區(qū)段布置成互相隔開。至少其中一個根部區(qū)段 具有翼型輪廓。W02007/057021A1涉及一種風(fēng)力發(fā)電站，該發(fā)電站具有安裝在軸上的至少一個槳 葉的第一機組和具有安裝在相同軸上的至少一個槳葉的至少一個第二機組，槳葉安裝地使 得所述槳葉組具有相同的回轉(zhuǎn)方向以及相同回轉(zhuǎn)圈數(shù)。第二組槳葉的長度小于第一組槳 葉，并相對于第一組槳葉具有另一種優(yōu)化的末端速度比，由此兩組槳葉在相同的回轉(zhuǎn)圈數(shù) 時，針對電力輸出進行了優(yōu)化。兩組槳葉的長度比可以利用兩組槳葉的優(yōu)化末端速度比大 致確定。作為替代，第二組槳葉可以構(gòu)造成具有優(yōu)化末端速度比，該優(yōu)化末端速度比根據(jù)兩 組槳葉的長度比以及以及一組槳葉的優(yōu)化末端速度比來確定。兩組或更多組槳葉可以彼此 接續(xù)安置或者安置在相同的螺旋槳平面內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明，兩組槳葉可以由小型的風(fēng)玫瑰或 者更大的快速運轉(zhuǎn)裝置構(gòu)成。該發(fā)明進一步涉及使用這種風(fēng)力發(fā)電站。W02007/105174涉及用于大型水平軸風(fēng)輪機的螺旋槳槳葉，以允許更容易運輸、裝 卸和存儲，與此同時保證更高效地使用風(fēng)能。該發(fā)明導(dǎo)致以兩個或更多個元件構(gòu)成的槳葉， 這些元件并聯(lián)布置并優(yōu)選在它們之間固定，以便在所述元件之間形成空氣動力學(xué)干涉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提高風(fēng)輪機和水輪機的產(chǎn)能。本發(fā)明進一步的目的是提高槳葉緩 慢轉(zhuǎn)動的內(nèi)部部分的產(chǎn)能。本發(fā)明的范圍可以利用權(quán)利要求1前序部分所述的槳葉來實 現(xiàn)，如果至少一條縱向通道形成在槳葉的加壓側(cè)和槳葉的低壓側(cè)之間的話，所述通道具有 位于槳葉加壓側(cè)的入口，所述通道具有位于槳葉低壓側(cè)的出口，所述通道包括開口面積，所 述開口面積從所述入口到所述出口減小。
由此，實現(xiàn)了在所述通道中，流過所述通道的空氣或水的速度增大，這導(dǎo)致從包圍 所述槳葉的風(fēng)和水中產(chǎn)生的電力增多。尤其是，在接近旋轉(zhuǎn)中心的槳葉的槳轂附近的區(qū)域 中，旋轉(zhuǎn)速度相對較低并因此產(chǎn)生相對較少的電力或者可能不產(chǎn)生電力。如果縱向通道形 成在槳葉的緩慢轉(zhuǎn)動的部分，則槳葉的該部分的產(chǎn)能將迅速增大。由此，風(fēng)輪機槳葉的產(chǎn)能 將不會減小到主要由槳葉外部三分之一產(chǎn)生的電力，而是也可以來自槳葉的內(nèi)部部分。在 槳葉中使用通道將槳葉產(chǎn)能提高提高了 20%以上。在不增加槳葉重量并且不加長槳葉的情 況下，實現(xiàn)了產(chǎn)能提高。因此，本發(fā)明產(chǎn)生了高效的槳葉，這種槳葉可以用在幾乎全部現(xiàn)有 風(fēng)輪機中，如果簡單地改變槳葉的話。所述通道可以形成在輔助槳葉和主槳葉之間，輔助槳葉安置在主槳葉前方，位于 主槳葉的低壓側(cè)。通過將輔助槳葉安置在槳葉前方并且平行于槳葉的低壓側(cè)，在主槳葉和 輔助槳葉之間形成了流動通道。所述流動通道可以形成地使主槳葉和輔助槳葉之間的距離 輕微減小。這樣將導(dǎo)致流過該通道的介質(zhì)速度增大。速度增大也將增大作用在主槳葉前部 的作用力。介質(zhì)沿著輔助槳葉流動也會增大其速度，因為行進路徑長度也一定程度地加長， 因為介質(zhì)必須經(jīng)過輔助槳葉周圍。這樣也增大了作用在輔助槳葉上的作用力?？傊橘|(zhì) 速度增大將導(dǎo)致介質(zhì)能耗增大。所述槳葉可以包括位于槳葉加壓側(cè)和槳葉低壓側(cè)之間的至少一條縱向通道，所述 通道具有位于槳葉加壓側(cè)的入口開口，所述通道具有位于槳葉低壓側(cè)的出口開口，所述通 道開口面積從入口開口向出口開口減小。作為替代，所述通道可以形成在主槳葉內(nèi)側(cè)。這對 于將來的槳葉來說是一種優(yōu)選實施方式，因為如果槳葉形成有這種通道，則需要新的生產(chǎn) 設(shè)施。在槳葉中形成通道的作用基本上與前述作用相同。流過該通道的介質(zhì)速度將增大， 因為通道壁之間的距離沿著通道減小。這將導(dǎo)致介質(zhì)速度增大。因此，在通道壁上將產(chǎn)生 作用力。當(dāng)介質(zhì)以相對較高的速度離開該通道時，這種介質(zhì)將偏轉(zhuǎn)經(jīng)過槳葉周圍而沒有經(jīng) 過該通道的介質(zhì)。所述介質(zhì)將以增大槳葉實際尺寸的方式發(fā)生偏轉(zhuǎn)。因此，所產(chǎn)生的合成 力將增大介質(zhì)的能耗。所述通道可以從槳葉根部附近開始并延續(xù)到槳葉端部。而且，在接近槳葉端部處， 狹窄通道可以導(dǎo)致槳葉能耗增大。進一步優(yōu)選所述通道開始于所述槳葉根部附近并且延續(xù)到所述槳葉長度的至少 2/3處。讓所述通道的長度長達槳葉內(nèi)部的2/3，可以在產(chǎn)能方面帶來進一步的提高?？赡?通過更為緩慢地轉(zhuǎn)動風(fēng)輪機槳葉，進一步加長槳葉長度。在本發(fā)明一些可行的實施方式中， 所述通道可以在所述槳葉的前方全程延伸。優(yōu)選，所述通道從所述槳葉的根部附近開始，并延伸到所述槳葉長度的至少中部 處。所述通道處于槳葉的內(nèi)部部分最為有效，槳葉這部分的效率在通常條件下降低。將通 道安置在槳葉的內(nèi)部部分中，將提高槳葉內(nèi)半部的產(chǎn)能。在本發(fā)明的第二實施方式中，槳葉可以包括兩條平行的縱向通道。如果存在形成 于槳葉中的兩條平行通道，則可以進一步改善槳葉的產(chǎn)能。如果至少在接近槳轂的內(nèi)部部 分處存在第二通道，而第一通道在一定程度上更接近槳葉外端的方向上輕微加長，則可能 可以進一步提高產(chǎn)能。 所述通道主要通過將翼型分割成主槳葉和輔助槳葉來形成，其中通道形成在所述 主槳葉和輔助槳葉之間。
主槳葉和輔助槳葉之間的距離優(yōu)選從入口向出口開口減小。通過減小通道的開 口，流過所述通道的空氣將提高速度。這種速度提高是產(chǎn)能提高到原因。通過所述通道的 空氣以較之 的原因。因此，空氣速度增大將導(dǎo)致更高的產(chǎn)能。至少一條通道可以相對于槳葉形成，該通道具有位于槳葉加壓側(cè)的入口和位于槳 葉低壓側(cè)的出口。將通道安置在槳葉上最接近槳轂的區(qū)域中的緩慢轉(zhuǎn)動的部分，槳葉的內(nèi) 部區(qū)域效率將提高。也可能所述通道僅安置在槳葉長度內(nèi)部1/3來實現(xiàn)完全的效率。常見 槳葉設(shè)計成在槳葉快速旋轉(zhuǎn)的外部部分效率很高。因此，槳葉的內(nèi)部部分以這樣的方式構(gòu) 造，即用于支撐高效的外部部分的材料強度較之校正空氣動力學(xué)設(shè)計更為重要。因此，在槳 葉的內(nèi)部部分，空氣動力學(xué)并不出色。將通道安置在槳葉內(nèi)部部分中，將提高槳葉內(nèi)部部分 的效率，因此補償不良的空氣動力學(xué)構(gòu)造。實際中，以一種或另一種可行的方式在槳葉內(nèi)部 部分安置一條或兩條通道，可以將所產(chǎn)生的電力增加多達20%。如果在計算機模擬中實施 通道和槳葉設(shè)計，并且根據(jù)計算機模擬來設(shè)計槳葉，甚至可以進一步提高。


圖1示出了本發(fā)明第一種可行實施方式；圖2示出了如圖1所示的相同實施方式，但是是從相反一側(cè)觀察；圖3示出了本發(fā)明可行實施方式的截面圖；圖4示出了在端部剖面的放大側(cè)視圖；圖5示出了連接到槳轂的3個槳葉；圖6示出了槳葉的A-A截面圖；圖7示出了如圖6所示的相同元件；圖8示出了從低壓側(cè)觀察的槳葉102 ；圖9示出了本發(fā)明的替代實施方式；圖10示出了槳葉替代實施方式的截面圖；和圖11示出了從低壓側(cè)觀察的替代實施方式的槳葉。
具體實施例方式圖1示出了用于風(fēng)輪機或水輪機的槳葉2。這是從槳葉2的低壓側(cè)8觀察的槳葉。 槳葉2包括根部連接部4和過渡區(qū)域6。過渡區(qū)域6延續(xù)到槳葉的低壓側(cè)8中。槳葉2延 續(xù)到端部10。槳葉2的加壓側(cè)16包括用于縱向通道18的入口 14。圖2示出了與圖1相同的實施方式，但是是從加壓側(cè)16觀察。根部連接部4通過 過渡區(qū)域6連接到槳葉2，槳葉2具有端部10。槳葉2的加壓側(cè)16包括用于通道18的出 口開口 20，該通道18在圖1中示出具有入口 14。圖3示出了槳葉2的截面圖。槳葉2具有低壓側(cè)8和高壓側(cè)16。通道18的入口 14延續(xù)到出口 20。在該圖所示截面中，槳葉2由輔助槳葉部分22和主槳葉部分24形成， 通道18形成在槳葉部分22、24之間。圖4示出了帶有槳轂連接部4和過渡區(qū)域6的槳葉2。該圖進一步示出槳葉2的低壓側(cè)8和槳葉2的加壓側(cè)16。通道18具有入口 14和出口 20。通道18形成在輔助槳葉 部分22和主槳葉部分24之間。在操作中，空氣或水將圍繞槳葉2流動，由此形成風(fēng)輪機和水輪機的驅(qū)動力，然后 風(fēng)輪機或水輪機將風(fēng)能或水能轉(zhuǎn)化為可以使用、儲存或傳輸?shù)碾娏?。在圖中所示槳葉2的 中部，存在通道18。通道18大致從過渡區(qū)域6的端部開始，也即從槳葉2通常僅具有較小 作用的內(nèi)部部分開始，因為槳葉2的內(nèi)部部分轉(zhuǎn)動非常緩慢。利用具有入口 14和出口 20 的通道18來對這種慢速轉(zhuǎn)動進行補償。在該通道18中，空氣流或水流將提高速度，簡單地 說，因為入口 14較之出口 20具有更大的開口面積。這種空氣流或水流速度提高，將導(dǎo)致更 高的能耗。更高 的空氣流或水流速度將增大作用在槳葉上的作用力。通過在槳葉2內(nèi)部使 用通道18，槳葉2的產(chǎn)能可以提高多達20%。圖5示出了連接到槳轂103的3個槳葉102。槳葉102包括位于槳葉本身和槳轂 103之間的過渡區(qū)域106。槳葉102是從它們的加壓側(cè)116觀察的槳葉。輔助槳葉122從 過渡區(qū)域沿著槳葉向外固定到槳葉102。槳葉122沿著主槳葉102終止于中部附近。此外，圖6示出了圖5所示槳葉102的A-A截面圖。在圖6中，槳葉102包括低壓 側(cè)108和加壓側(cè)116。通道入口 114在圖中表示出指向通道118并且也指向通道出口 120。 由于輔助槳葉122安置地與主槳葉102隔開一定距離，所以形成了通道118。圖7示出了如圖6所示的相同元件。下面僅描述這兩幅圖中的不同點。圖7是接 近輔助槳葉122的端部的B-B截面圖。與圖6相比，圖7清楚地顯示出主槳葉102也具有 減小的截面積。槳葉122尺寸減小很多，并且距離主槳葉102的距離也在增大。通道118 因此更短，而且具有更大的開口面積。由于在距離槳轂103如此遠的地方，槳葉轉(zhuǎn)動速度如 此之高，所以介質(zhì)速度非常高，由此形成這種情況。圖8示出了從低壓側(cè)108觀察的槳葉102。槳葉102通過過渡區(qū)域106連接到根 部連接部104。在低壓側(cè)108，可以看到輔助槳葉122具有入口 114和出口 120。在這里，可 以看到槳葉122沿著槳葉方向尺寸減小。圖9示出了本發(fā)明的替代實施方式，其中槳葉202包括兩個通道218和226。第一 通道218具有入口 214和出口 220。此外，通道226具有入口 228和出口 230。通道218和 226兩者都設(shè)計成讓壁之間的距離從入口 214、228向出口 220、230減小。這樣將導(dǎo)致通道 中的介質(zhì)速度增大，由此導(dǎo)致介質(zhì)能耗更大。實際上，快速流動的介質(zhì)將作用于三個不同的 表面，并且與此同時，兩個出口 220、230將導(dǎo)致槳葉周圍的介質(zhì)流偏轉(zhuǎn)。這種偏轉(zhuǎn)的作用就 好像槳葉比原本增大許多，因此增大了能耗。此外，圖10示出了槳葉300的替代實施方式的截面圖。在圖10中，槳葉300包括 低壓側(cè)308和加壓側(cè)316。通道入口 314示出指向通道318以及通道出口 320。由于輔助 槳葉304安置地與主槳葉302隔開一定距離，所以形成通道318。圖11示出了從低壓側(cè)308觀察的槳葉300。槳葉300通過過渡區(qū)域306連接到根 部連接部305。在低壓側(cè)108，看到輔助槳葉304具有入口 314和出口 320。在這里可以看 到槳葉304在槳葉背離根部連接部305的縱向而尺寸減小。
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)輪機或水輪機的螺旋槳的槳葉，，所述螺旋槳包括槳轂，至少一個槳葉 (2,102,300)從所述槳轂基本上徑向延伸，所述槳葉(2、102、300)包括最靠近槳轂的根部 區(qū)域(4、104、305)，所述槳葉(2,102,300)包括背離槳轂的過渡區(qū)域(6、106、306)，所述槳 葉(2,102,300)包括加壓側(cè)(16、116、316)和低壓側(cè)(8、108、308)，其特征在于，至少一條縱 向通道(18、118、218、226、318)形成在所述槳葉(2,102,300)的所述加壓側(cè)(16、116、316) 和所述槳葉(2,102,300)的所述低壓側(cè)(8,108,308)之間，所述通道(18、118、218、226、 318)具有位于所述槳葉(2,102,300)的所述加壓側(cè)(16、116、316)的至少一個入口開口 (14、114、214、228、314)，所述通道(18、118、218、226、318)具有位于所述槳葉(2、102、300) 的所述低壓側(cè)(16)的至少一個出口開口(20、120、220、230、320)，所述通道(18、118、218、 226,318)包括開口面積，所述開口面積從所述入口開口(14、114、214、228、314)到所述出 口開口(20、120、220、230、320)減小。
2.如權(quán)利要求1所述的槳葉，其特征在于，所述通道(18、118、318)形成在輔助槳葉 (22,122,304)和主槳葉(2、102、302)之間，所述輔助槳葉(22、122、304)安置在所述主槳葉 (2,102,302)前方，位于所述主槳葉(2,102,302)的所述低壓側(cè)(8、108、308)。
3.如權(quán)利要求1所述的槳葉，其特征在于，所述槳葉(2、102、302)包括位于槳葉(2、 102,302)的加壓側(cè)(16、116、316)和槳葉(2,102,302)的低壓側(cè)(8,108,308)之間的至少 一條縱向通道(8、118、218、226、318)，所述通道(8、118、218、226、318)具有位于槳葉(2、 102,302)的加壓側(cè)(16、116、316)的入口開口(14、114、214、228、314)，所述通道(8、118、 218、226、318)具有位于槳葉(2,102,302)的低壓側(cè)(8,108,308)的出 口開口(20、120、 220、230、320)，所述通道(8、118、218、226、318)開口面積從所述入 口開口(14、114、214、 228,314)向所述出口開口(20、120、220、230、320)減小。
4.如權(quán)利要求1至3任一項所述的槳葉，其特征在于，所述通道(18、118、218、228)從 所述槳葉(2、102、300)的根部(4、104、305)附近開始并延續(xù)到所述槳葉(2、102、300)的端 部(10)。
5.如權(quán)利要求1至3任一項所述的槳葉，其特征在于，所述通道(18、118、218、226、 318)開始于所述槳葉(2)的根部(4、104、305)附近并且延續(xù)到所述槳葉(2)長度的至少 2/3 處。
6.如權(quán)利要求1至3任一項所述的槳葉，其特征在于，所述通道(18、118、218、226、 318)開始于所述槳葉(2、102、300)的根部(4、104、305)附近并且延續(xù)到所述槳葉(2、102、 300)長度的至少中部處。
7.如權(quán)利要求3至6任一項所述的槳葉，其特征在于，所述槳葉(2)包括至少第一(18、 218)和第二(26、226)平行通道。
8.如權(quán)利要求2所述的槳葉，其特征在于，所述通道(118、318)由主槳葉(124、302)和 至少一個輔助槳葉(122、304)形成，所述通道(118、318)形成在所述主槳葉(124、302)和 所述輔助槳葉(122、304)之間。
9.如權(quán)利要求7所述的槳葉，其特征在于，所述主槳葉(124、302)和所述輔助槳葉 (122,304)之間的距離從所述入口 (114,314)向所述出口開口 (120,320)減小。
10.一種利用至少一個槳葉(2、102、300)從介質(zhì)流將能量轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)能量的方法，所 述槳葉(2、102、300)圍繞軸線轉(zhuǎn)動，所述槳葉(2、102、300)相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向形成，所述槳葉(2,102,300)包括加壓表面(16、116、316)，在所述加壓表面(16、116、316)處，流動介質(zhì)在該加壓表面(16、116、316)上產(chǎn)生推壓力，而且所述槳葉(2、102、300)包括低壓 表面(8、108、308)，在所述低壓表面(8、108、308)處，所述介質(zhì)產(chǎn)生牽引力，其特征在于，至 少一條通道(18、118、218、226)針對所述槳葉(2,102,300)形成，所述通道(18、118、218、 226)具有位于所述槳葉(2,102,300)的所述加壓側(cè)(16、116、316)的入口(14、114、214、 228、314)，并且所述通道(18、118、218、226)具有位于所述低壓側(cè)(8,108,308)的出口。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)輪機或水輪機的螺旋槳的槳葉，所述螺旋槳包括槳轂，至少一個槳葉從所述槳轂基本上徑向延伸，所述槳葉包括最靠近槳轂的根部區(qū)域，所述槳葉包括背離槳轂的過渡區(qū)域，所述槳葉包括至少第一翼型。本發(fā)明的范圍可以利用包括至少一條縱向通道的槳葉來實現(xiàn)，所述通道具有位于所述翼型前部的入口開口，所述通道具有位于所述翼型后部的出口開口，所述通道開口面積從所述入口開口向所述出口開口減小。由此，實現(xiàn)了在所述通道中，流過所述通道的空氣速度增大，這將導(dǎo)致從所述槳葉周圍的風(fēng)產(chǎn)生的電力增加。
文檔編號F03D1/06GK102105679SQ200980129273
公開日2011年6月22日 申請日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者拉斯·拉森, 簡·A·米勒, 赫爾吉·拉森 申請人:文德泰克索沙文公司