CN102400845A - 具有空气动力学小翼的风力涡轮机转子叶片 - Google Patents

具有空气动力学小翼的风力涡轮机转子叶片 Download PDF

Info

Publication number
CN102400845A
CN102400845A CN2011102833976A CN201110283397A CN102400845A CN 102400845 A CN102400845 A CN 102400845A CN 2011102833976 A CN2011102833976 A CN 2011102833976A CN 201110283397 A CN201110283397 A CN 201110283397A CN 102400845 A CN102400845 A CN 102400845A
Authority
CN
China
Prior art keywords
winglet
wind turbine
main plane
plane section
rotor blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011102833976A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102400845B (zh
Inventor
王京
E·L·麦格拉思
D·S·佩塞特斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Renovables Espana SL
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN102400845A publication Critical patent/CN102400845A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102400845B publication Critical patent/CN102400845B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D7/00—Controlling wind motors 
    • F03D7/02—Controlling wind motors  the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
    • F03D7/022—Adjusting aerodynamic properties of the blades
    • F03D7/0236—Adjusting aerodynamic properties of the blades by changing the active surface of the wind engaging parts, e.g. reefing or furling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/307—Blade tip, e.g. winglets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/30—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • F05B2240/31—Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor of changeable form or shape
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及具有空气动力学小翼的风力涡轮机转子叶片，具体而言，涉及一种风力涡轮机，包括多个转子叶片，且各叶片均具有连接到转子轮毂上的根部和从该根部径向向外延伸的翼型件部。该翼型件部还包括主翼面区段和小翼，小翼可枢转地连接到所述主翼面区段上，以便从直线位置枢转至关节位置，在直线位置上该转子叶片具有第一扫掠长度，在关节位置上该转子叶片具有第二扫掠长度。在关节位置上，小翼可相对于主翼面区段的纵向轴线枢转不超过90度。可展开的套筒连接到小翼上，以便在小翼的关节位置上在小翼与主翼面区段之间延伸。在小翼的直线位置上该套筒可收起在主翼面区段或小翼中的任一者或两者内。

Description

具有空气动力学小翼的风力涡轮机转子叶片
技术领域
本发明主题总体涉及风力涡轮机，且具体地涉及具有空气动力学小翼构造的风力涡轮机转子叶片。
背景技术
风力被认为是当前可获得的最清洁、最环境友好的能源之一，并且风力涡轮机在这方面已经获得了增加的关注。现代风力涡轮机典型地包括塔架、发电机、齿轮箱、机舱以及一个或更多转子叶片。转子叶片使用已知的翼面原理从风捕获动能并通过旋转能传递此动能以使得将转子叶片联接到齿轮箱上或者如果未使用齿轮箱则直接联接到发电机上的轴旋转。发电机然后将机械能转换成可运用于公用电网的电能。
为了确保风力保持为可用的能源，已经做出了努力来通过改变风力涡轮机的尺寸以及容量来增加能量输出。一种此类改变为增加转子叶片的长度和表面积。然而，转子叶片的偏转力以及负载的大小通常是叶片长度以及风速、涡轮机操作状态、叶片硬度以及其它变量的函数。此增加的负载不仅在转子叶片和其它风力涡轮机部件上产生疲劳，并且还可能增加转子叶片的突然灾难性失效的风险，例如当过度负载导致叶片的偏转从而导致塔架撞击时。
局部控制因而是现代风力涡轮机的操作中的关键性考虑。例如，主动变桨控制系统被广泛用于在高负载条件下通过改变叶片的桨距而减小转子叶片上的负载。美国专利申请出版物No.2010/0092288描述了带有根端轴承的桨距可调节叶片，其具有相对于叶片的纵向轴线成角度的变桨轴线。通过此构造，叶片在变桨时移入及移出转子平面，这实质上改变了叶片的有效长度。还已知改变单个转子叶片的空气动力学特性作为负载控制的手段，例如利用构造在叶片表面上的可控涡流元件、襟翼、突片等。
美国专利No.6,972,498描述了各种风力涡轮机叶片构造，其中在基部叶片节段上设置了可收回延伸部，以减小高负载条件下叶片的有效长度。在一个特定实施例中，叶片延伸部铰接到基部叶片节段上并在完全延伸位置和完全收回位置之间对折，其中该叶片延伸部折叠到基部叶片节段中。用于此类装置的铰接接头导致沿叶片边缘的开口区段，这会产生噪音并且负面地影响处于叶片延伸部的收回(部分或完全)位置上的叶片的空气动力学性能。
因此，行业将从用于减小高负载条件下风力涡轮机转子叶片的有效长度的改善的系统受益。
发明内容
在以下描述中将部分地陈述本发明的多个方面和优点，或者可从该描述变得明显，或者可通过本发明的实践而获悉。
根据本发明的多个方面，提供了具有多个转子叶片的风力涡轮机。各转子叶片均具有联接到转子轮毂的根部，以及从转子轮毂径向向外延伸的翼型件部。翼型件部还包括主翼面区段和小翼。小翼可枢转地联接到主翼面区段上并从直线位置向关节位置(articulatedposition)枢转，在直线位上转子叶片具有第一扫掠长度，在关节位置上转子叶片具有小于该第一扫掠长度的第二扫掠长度。可展开的套筒连接到小翼上，以便在小翼的关节位置上在小翼与主翼面区段之间延伸。套筒在小翼的关节位置上提供桥接小翼和主翼面区段之间的间隙的空气动力学表面，并且在小翼的直线位置上可收起在主翼面区段或小翼内。
在各种实施例中，套筒可为预制构件，诸如弓形壳体，其在小翼的直线位置上摆动进入主翼面区段，并且在小翼移向关节位置时摆出主翼面区段。在一个备选实施例中，套筒可包括易弯材料，其折入主翼面区段或小翼。例如，易弯材料可为材料板、褶皱板等。在又另一个实施例中，易弯材料可为在小翼的关节位置上在小翼和主翼面区段之间伸展的弹性板或其他构件。
任何方式的合适致动机构均可以可操作地配套小翼，以便将小翼移向关节位置、直线位置或在两个位置之间移动。致动机构例如可为主动装置，其通过控制信号致动以使小翼在直线位置和关节位置之间移动。该主动装置例如可为电气致动器(即马达)、电机装置、气动或液压装置等。
在又另外的实施例中，致动机构可包括偏压装置，其构造成将小翼向直线位置或关节位置的任一位置偏压。主动装置可用来使小翼向与偏压装置相反的其它相应位置移动。
可能期望包括相对于小翼以及主翼面区段设置的传感器，以指示小翼何时处于直线位置。传感器可以与涡轮机控制器通信，用于任何方式的控制功能。
在某些实施例中，可能有用的是在涡轮机叶片的小翼和主翼面区段之间包括可控锁止机构，且小翼仅在释放锁止时才可向关节位置移动。在此实施例中，小翼可通过弹簧或其它偏压元件向关节位置偏压，并且可通过主动致动机构向直线位置收回。
在备选实施例中，风力涡轮机设有多个转子叶片。各转子叶片均具有联接到转子轮毂的根部，以及从转子轮毂径向向外延伸的翼型件部。翼型件部还包括主翼面区段和小翼。小翼可枢转地联接到主翼面区段上并从直线位置向关节位置枢转，在直线位置转子叶片具有第一扫掠长度，在关节位置转子叶片具有小于该第一扫掠长度的第二扫掠长度。在小翼和主翼面区段之间沿叶片的侧面设有铰接接头，且小翼可向相应的侧面枢转。铰接机构可操作地配套小翼，以使小翼向关节位置移动，其中在关节位置上小翼相对于所述主翼面区段的纵向轴线枢转不多于90度。
本发明还包括结合任何上述小翼特征或实施例的单个风力涡轮机转子叶片。
参考以下描述及所附权利要求书，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解。结合在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图图示了本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在本说明书中针对本领域技术人员陈述了本发明的完整的且能够实施的公开，包括其最佳模式，其参考了附图，其中：
图1是风力涡轮机的透视图；
图2A是带有具有处于直线位置上的小翼的转子叶片的风力涡轮机的透视视图；
图2B是图2A的风力涡轮机的透视视图，且小翼处于关节位置以减小转子扫掠面积；
图3是具有带小翼的转子叶片的风力涡轮机的前视图，并图示了对于小翼的直线位置和关节位置不同的转子扫掠面积；
图4是结合了小翼的转子叶片的透视视图；
图5是具有小翼的第一实施例的转子叶片的一部分的侧面视图；
图6是小翼在关节位置上的图5的转子叶片部分的侧面视图；
图7是具有小翼的第二实施例的转子叶片的一部分的侧面视图；
图8是小翼在关节位置上的图7的转子叶片部分的侧面视图；
图9是具有小翼的第三实施例的转子叶片的一部分的侧面视图；
图10是小翼在关节位置上的图9的转子叶片部分的侧面视图；以及
图11是带有根据本发明的各方面的转子叶片的风力涡轮机的前视图。
零部件列表
10    风力涡轮机
12    塔架
14    支撑部
16    机舱
18    转子
20    轮毂
22    转子叶片
24    叶片根部
26    负载传输区域
28    风向
30    翼型件部
32    前缘
34    后缘
35    控制器
36    压力侧
38    吸力侧
40    叶片末梢
42    主翼面区段
44    主翼面区段的端部
46    小翼
48    小翼端部
50    套筒
52    壳体构件
54    易弯材料
55    弹性材料
56    铰接接头
58    致动机构
59    链接
60    传感器/锁止件
62    传输线路
64    传感器系统
66    旋转方向
68    扫掠面积
70    减小的扫掠面积
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，在图中图示了其一个或多个示例。各示例作为本发明的解释而不是本发明的限制提供。实际上，对本领域技术人员将会明显的是在本发明中可以做出多种改型和变型，而不背离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施例的部分图示或描述的特征可与另一个实施例一起使用而产生又再一个实施例。因此，其意图在于本发明覆盖在所附权利要求书及其等价物的范围内的此类改型和变型。
参考图形，图1图示了水平轴线风力涡轮机10的透视视图。应该理解的是风力涡轮机10可为竖直轴线风力涡轮机。在图示的实施例中，风力涡轮机10包括从支撑部14延伸的塔架12、安装在塔架12上的机舱16以及联接到该机舱16上的转子18。塔架12可由管状钢或其它合适的材料制成，并在支撑部14和机舱16之间限定空腔(未图示)。转子18包括可旋转的轮毂20以及联接到轮毂20上并从轮毂20向外延伸的转子叶片22。如图所示，转子18包括三个转子叶片22。然而，在一个备选实施例中，转子18可包括多于或少于三个转子叶片22。
转子叶片22可大致具有使得风力涡轮机10能够根据设计标准起作用的任何合适的长度。例如，转子叶片22可具有从大约15米(m)到大约91m变化的长度。转子叶片22围绕轮毂20隔开，以便于旋转转子18，从而使得能够从风将动能转换成可使用的机械能，并随后转换成电能。具体而言，轮毂20可联接到设置在机舱16内的发电机(未图示)上用于电能生产。另外，转子叶片22通过在多个负载传递区域26处将叶片根部24联接到轮毂20上而配接到轮毂20上。因此，对转子叶片22产生的任何负载均经由负载传递区域26传递到轮毂20上。
如图示的实施例中所示，风力涡轮机还可包括位于机舱16内的涡轮机控制系统或涡轮机控制器35。然而，应该理解的是控制器35可设置在风力涡轮机10上或中的任何位置处，支撑部14上的任何位置处，或者通常任何其它合适的位置处。控制器35可包括合适的处理器和/或配置成执行本文所述的方法、步骤、操作、计算等的其它处理功能。例如，在一个实施例中，控制器35可配置成计算机或其它中央处理单元。此外，控制器35也可包括各种输入/输出通道和/或装置，用于从传感器和其它测量装置接收输入，并用于将控制信号发送至风力涡轮机的各种部件。
通过执行风力涡轮机控制命令，控制器35通常可配置成控制风力涡轮机10的各种操作模式(例如，启动或关机序列)。控制器35还可配置成控制各转子叶片22的叶片桨距或桨距角(即，决定转子叶片22相对于风的方向28的投影的角度)，以便通过调整至少一个转子叶片22相对于风的角度位置控制由风力涡轮机10产生的负载和功率。例如，控制器35可通过向机舱16内的变桨驱动器或变桨调节系统发送合适的控制信号来单独或者同时控制转子叶片22的桨距角。此外，当风的方向28改变时，控制器35可配置成经由机舱16内的偏航驱动机构控制机舱16相对于偏航轴线38的位置，从而相对于风的方向28定位转子叶片22。
在风力涡轮机10的运行过程中，风从方向28冲击转子叶片22，这导致转子18旋转。当转子叶片22旋转并遭受离心力时，转子叶片22同样遭受各种加载力和弯曲力矩。当空气动力学负载增加时，过度的力和弯曲力矩会导致一个或更多转子叶片22撞击塔架12，从而导致重大损害和停机时间。然而，即使没有塔架撞击，过度的负载和弯曲力矩也会导致转子叶片22和其它风力涡轮机叶片上极大的疲劳。
参考图3和4，如本领域公知的那样，单个转子叶片22包括相对于叶片的旋转方向66的前缘32和后缘34(图3)。叶片22包括低压或“吸力”侧38，以及压力侧36(图5)。
[0037]图2A和2B图示了结合多个风力涡轮机叶片22的风力涡轮机10的一个实施例。各涡轮机叶片22均具有连接到转子轮毂20上的根部24，并且还包括从转子轮毂径向向外延伸的翼型件部30。翼型件部30包括主翼面区段42和限定叶片末梢40的小翼46。小翼46枢转地连接到主翼面区段42上并且从图2A中图示的直线位置枢转，其中转子叶片具有第一扫掠长度68，如图3中所示。小翼46枢转到图2B中所图示的关节位置，其中转子叶片具有第二扫掠长度70，如图3中所示。因此，从图2A、2B以及3可以轻易理解在小翼46的关节位置上，转子的扫掠面积被极大地缩小，这导致单个转子叶片22上降低的负载。
参考图4，在叶片22的翼型件部30内的任何位置处可设置任何方式的合适的致动机构58，以便使小翼46在直线位置和关节位置之间移动。图4图形化地将致动机构58描绘为通过合适的链接59连接到小翼46上的活塞。应该轻易理解的是致动机构58可为任何方式的主动控制机构，其接收控制信号以收回和/或展开小翼46。例如，致动机构56可为电动马达、电机致动器、气动或液压系统等。应该轻易理解的是本发明不限于任何特定类型的致动机构58。
可能期望的是(但不必须)致动机构被结构化地构造并控制以限制小翼46的致动位置，使得小翼不相对于主翼面区段42的纵向轴线枢转至大于90度的位置。换言之，防止小翼46枢转至将导致小翼在主翼面区段42上向后延伸的位置，从而防止对主翼面区段上的气流(或主翼面区段42的性能)的可能负面影响。图6、8、和10描绘了相对于主翼面区段42大约90度的关节位置上的小翼46。然而，大于90度的关节处于本发明的范围和精神内。
还应该理解的是小翼46可以相对于主翼面区段可变地形成关节。例如，小翼46可在相对于主翼面区段42至大于0度到不大于90度的范围内的任何位置形成关节。
特别参考图5和6，转子叶片22包括构造在小翼46和主翼面区段42之间的可展开的套筒50。套筒50构造成以便在小翼的关节位置上从小翼46的端部48延伸至主翼面区段42的端部44，如图6中特别图示的那样。套筒50因而在间隙上提供了空气动力学表面，该间隙否则将在小翼46的关节位置上形成在小翼46和主翼面区段42之间。除了在此接合点处提供空气动力学表面之外，套筒50还降低了当小翼46处在关节位置上时由间隙(以及间隙中的暴露结构)产生的噪音。
图5和6图示了一个实施例，其中可展开的套筒50具有预制弓形形状。套筒50例如可为相对刚性或半刚性壳体构件52，其如图5中所示在小翼46的直线位置上摆入主翼面区段42，并且如图6中所示当小翼46移向关节位置时摆出主翼面区段42。壳体构件52可为可压缩的，以便安装在主翼面区段内，但在展开以在小翼46的端部48和主翼面区段42的端部44之间桥接时呈其预制弓形形状，从而在接合点处提供预制的空气动力学表面。
图7和8图示了可展开的套筒50的备选实施例。在此实施例中，套筒50由任何方式的易弯材料54形成。该材料54例如可为帆布或其它合适的板材、褶皱材料、可折叠材料等。材料54因而是“易弯的”，因为其能够在收起位置上在主翼面区段42或小翼46的一者或两者内被折叠或者以其它方式减小尺寸，如图7中所示。图8图示了当其在主翼面部分42的端部44和小翼46的端部48之间展开时的易弯材料54。材料54可具有一定程度的预制结构(例如用褶皱材料)以便在小翼46的关节位置形成弓形形状，如图8中所绘。
在图9和10的实施例中，可展开的套筒50由弹性板或其它弹性构件55提供。在小翼的关节位置上，弹性构件55实质上在主翼面区段42的端部44和小翼46的端部48之间伸展，如图10中所示。弹性构件55因而在主翼面区段42内需要极少的存储空间，但在小翼46的关节位置上提供了弓形较小的表面，如图10中可见。
参考各个附图，小翼46在铰接接头56处可枢转，该铰接接头可由任何合适的铰接结构限定，例如机械铰链、活铰链(living hinge)等。在一个特定实施例中，小翼46在形成在叶片22的压力侧36上的铰接接头56处枢转。以此方式，小翼向压力侧36枢转，如图2B中特别所示。在一个特定实施例中，小翼46相对于主翼面区段42的纵向轴线枢转至少大约90度。通过向叶片22的压力侧36枢转，小翼46在关节位置上不造成与塔架12撞击的风险，如由图2B可以理解的那样。然而，应该理解的是在处于本发明的范围和精神内的实施例中小翼46可向吸力侧38枢转。
如上所述，致动机构58可包括任何方式的合适的致动器。例如，致动机构58可包括任何方式的主动装置，其使小翼46在直线位置和关节位置之间移动。换言之，致动机构58例如可为通过任何方式的合适链接59附接到小翼46上的马达或机械致动器，以便收回和展开小翼46。在备选实施例中，致动机构58可包括被动部件，例如弹簧，或其它偏压构件。此被动部件可用来将小翼46向直线位置或关节位置的任一个偏压。诸如马达、活塞等的主动装置可用来使小翼46在抵抗弹簧或其它偏压构件的偏压力的相应相反方向上移动。
总体参考附图，在某些实施例中可能希望在小翼46和主翼面部分42之间沿铰接线56在任何合适的位置上包括传感器60。此传感器60可为任何方式的接触开关、簧片开关等，其产生指示小翼46的相对位置的信号。例如，传感器60可指示小翼46何时处于其如图9中所示的直线位置。备选地，传感器60可指示小翼46何时处于图10的关节位置，或者图9的直线位置之外的任何位置。传感器60可用来向风力涡轮机控制器35提供输入信号，用于相对于风力涡轮机10任何方式的控制功能。
在某些实施例中，还可能希望在小翼46和主翼面区段42之间包括锁止机构。在附图中，此锁止机构与传感器60配套，但可为单独的传感器60的附加。此锁止机构例如可为电磁锁止器，其释放以允许小翼46在接收到给锁止器60的控制信号时枢转至小翼的关节位置。在此实施例中，诸如弹簧或类似装置的偏压构件可用作致动机构58的部件，以便在释放锁止器60时，小翼46在偏压元件的作用力下自动枢转至其关节位置。为了将小翼46收回至直线位置，致动机构58可使用任何合适的装置以及适当的链接59以便将小翼收回至直线位置，在该点上锁止器60被致动以便将小翼46保持在稳固且锁止的直线位置上。
图11描绘了风力涡轮机10，其中各转子叶片22配套有如本文所述的小翼46。提供了控制和/或动力传输线路62用于经由风力涡轮机35协调控制各个小翼46。控制器35又可从各个传感器64接收任何方式的输入，传感器64适当地设置并配置成感测叶片22上的各种操作条件，诸如叶片经历的极端或瞬时负载条件。在此类负载条件下，控制器35经由动力/控制线路62和致动机构58(具有适当的链接59)可以以受控且协调的方式致动用于多个叶片22的小翼46。为了维持转子20和叶片22的总体平衡，小翼46经由它们各自的致动机构58被一致致动。
在瞬时或极端负载条件结束时，小翼46可经由控制器35、传输/动力线路62以及致动机构58返回至它们的直线位置。
本书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，并执行任何结合的方法。本发明可授予专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有无异于权利要求书的字面语言的结构性元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言并无实质性区别的等价结构性元件，则此类其它示例意在处在权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种风力涡轮机(10)，包括：
多个转子叶片(22)，各所述转子叶片均具有连接到转子轮毂(20)上的根部(24)和从所述根部径向向外延伸的翼型件部(30)；
所述翼型件部还包括主翼面区段(42)和小翼(46)，所述小翼(46)可枢转地连接到所述主翼面区段上，以便从直线位置枢转至关节位置，在所述直线位置上所述转子叶片具有第一扫掠长度(68)，在所述关节位置上所述转子叶片具有第二扫掠长度(70)；以及
可展开的套筒(50)，其连接到所述小翼上，以便在所述小翼的所述关节位置上在所述小翼和所述主翼面区段之间延伸，所述套筒在所述小翼的所述直线位置上可收入所述主翼面区段或所述小翼内。
2.如权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述套筒(50)包括预制弓形壳体(52)，所述预制弓形壳体(52)在所述小翼的所述直线位置上摆入所述主翼面区段。
3.如权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述套筒(50)包括折叠到所述主翼面区段或所述小翼中的易弯材料(54)。
4.如权利要求3所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述易弯材料(54)包括折叠到所述主翼面区段或所述小翼中的褶皱构件。
5.如权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述风力涡轮机还在所述小翼(46)和所述主翼面区段(42)之间沿所述叶片的压力侧(36)包括铰接接头(56)，所述小翼向所述压力侧枢转。
6.如权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述风力涡轮机还包括可操作地与所述小翼(46)配套的致动机构(58)，以使所述小翼向所述关节位置移动，所述致动机构包括主动装置，所述主动装置由控制信号致动，以使所述小翼在所述直线位置和关节位置之间移动。
7.如权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述风力涡轮机还包括可操作地与所述小翼(46)配套以使所述小翼向所述关节位置移动的致动机构(58)，所述致动机构包括偏压装置和主动装置，所述偏压装置构造成将所述小翼向所述直线位置或所述关节位置的任一者偏压，所述主动装置构造成或者从所述直线位置向所述关节位置收回所述小翼，或者从所述关节位置向所述直线位置展开所述小翼。
8.如权利要求1所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述风力涡轮机(10)还包括传感器(60)，所述传感器(60)相对于所述小翼(46)和所述主翼面区段(42)设置，以便指示所述小翼何时处于所述直线位置上。
9.一种风力涡轮机(10)，包括：
多个转子叶片(22)，各所述转子叶片均具有连接到转子轮毂(20)上的根部(24)和从所述根部径向向外延伸的翼型件部(30)；
所述翼型件部还包括主翼面区段(42)和小翼(46)，所述小翼(46)可枢转地连接到所述主翼面区段上，以便从直线位置枢转至关节位置，在所述直线位置上所述转子叶片具有第一扫掠长度(68)，在所述关节位置上所述转子叶片具有第二扫掠长度(70)；
沿所述叶片的一侧位于所述小翼和所述主翼面区段之间的铰接接头(56)；
铰接机构(58)可操作地配套所述小翼，以使所述小翼向所述关节位置移动，其中在所述关节位置上所述小翼相对于所述主翼面区段的纵向轴线枢转不多于90度。
10.如权利要求9所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述致动机构(58)包括主动装置，所述主动装置由控制信号致动，以使所述小翼(56)在所述直线位置和所述致动位置之间移动。
11.如权利要求9所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述致动机构(58)包括偏压装置和主动装置，所述偏压装置构造成向所述直线装置或所述关节位置的任一者偏压所述小翼(46)，所述主动装置构造成或者从所述直线位置向所述关节位置收回所述小翼，或者从所述关节位置向所述直线位置展开所述小翼。
12.如权利要求9所述的风力涡轮机(10)，其特征在于，所述风力涡轮机(10)还包括传感器(60)，所述传感器(60)相对于所述小翼(46)和所述主翼面区段(42)设置，以便指示所述小翼何时处于所述直线位置上。
13.一种风力涡轮机转子叶片(22)，包括：
根部(24)；
从所述根部径向向外延伸的翼型件部(30)；
所述翼型件部还包括主翼面区段(42)和小翼(46)，所述小翼(46)可枢转地连接到所述主翼面区段上，以便从直线位置枢转至关节位置，在所述直线位置上所述转子叶片具有第一扫掠长度(68)，在所述关节位置上所述转子叶片具有第二扫掠长度(70)；以及
可展开的套筒(50)，其连接到所述小翼上，以便在所述小翼的所述关节位置上在所述小翼和所述主翼面区段之间延伸，所述套筒在所述小翼的所述直线位置上可收入所述主翼面区段或所述小翼内。
14.如权利要求13所述的风力涡轮机转子叶片(22)，其特征在于，所述套筒(50)包括预制弓形壳体(52)或易弯材料(54)中的一种，所述预制弓形壳体(52)在所述小翼的所述直线位置上摆入所述主翼面区段，所述易弯材料折叠(54)到所述主翼面区段或所述小翼中。
15.如权利要求13中所述的风力涡轮机转子叶片(22)，其特征在于，所述风力涡轮机转子叶片还包括沿所述叶片的压力侧位于所述小翼(46)和所述主翼面区段(42)之间的铰接接头(56)，所述小翼向所述压力侧枢转，以及可操作地与所述小翼配套以使所述小翼向所述关节位置移动的致动机构(58)，其中在所述关节位置上所述小翼相对于所述主翼面区段的纵向轴线枢转不超过90度。
CN201110283397.6A 2010-09-15 2011-09-15 具有空气动力学小翼的风力涡轮机转子叶片及相应的风力涡轮机 Active CN102400845B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/882423 2010-09-15
US12/882,423 US8029241B2 (en) 2010-09-15 2010-09-15 Wind turbine rotor blade with aerodynamic winglet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102400845A true CN102400845A (zh) 2012-04-04
CN102400845B CN102400845B (zh) 2016-08-10

Family

ID=44143131

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110283397.6A Active CN102400845B (zh) 2010-09-15 2011-09-15 具有空气动力学小翼的风力涡轮机转子叶片及相应的风力涡轮机

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8029241B2 (zh)
CN (1) CN102400845B (zh)
DE (1) DE102011053404B4 (zh)
DK (1) DK178342B1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103016276A (zh) * 2012-12-07 2013-04-03 清华大学 用于大型风力发电机的两段式倾斜折叠叶片装置
CN103147934A (zh) * 2013-03-14 2013-06-12 江苏新誉重工科技有限公司 一种可自毁叶尖的风力发电机组叶片及控制方法
CN106574603A (zh) * 2014-08-05 2017-04-19 瑞安·丘奇 具有适于横穿流体环境的刚性小翼的结构
CN108327892A (zh) * 2017-12-30 2018-07-27 镇江同舟螺旋桨有限公司 稍部折翼型螺旋桨叶片稍部造型方法
CN113039357A (zh) * 2018-09-24 2021-06-25 通用电气公司 减少接合式风力涡轮叶片中的噪声和振动的方法以及相关联的风力涡轮叶片
CN114945745A (zh) * 2019-11-12 2022-08-26 维斯塔斯风力系统集团公司 带有倾斜轴线和/或锥形转子的铰接叶片风力涡轮机

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PT2123556E (pt) * 2008-05-22 2011-02-04 Agusta Spa Pá do rotor da cauda anti-torque para helicóptero
US8328516B2 (en) * 2009-09-29 2012-12-11 General Electric Company Systems and methods of assembling a rotor blade extension for use in a wind turbine
US8672631B2 (en) * 2010-08-31 2014-03-18 Hamilton Sundstrand Corporation Articulated wind turbine blades
PT105445B (pt) * 2010-12-22 2013-06-11 Univ Da Beira Interior Pás de forma ajustável de turbinas de rotor vertical
CN102305167B (zh) * 2011-07-07 2014-03-19 安义 水流源与气流源动力子母舵叶片元
GB2493166A (en) * 2011-07-26 2013-01-30 Khalil Abu Al-Rubb Sail-type turbine blade with buoyant structure, adjustable tip, flexible reinforcement, tip cap and uncovered non-working parts
US20120027595A1 (en) * 2011-08-09 2012-02-02 General Electric Company Pitchable winglet for a wind turbine rotor blade
US8491262B2 (en) * 2011-10-27 2013-07-23 General Electric Company Method for shut down of a wind turbine having rotor blades with fail-safe air brakes
WO2013083130A1 (en) * 2011-12-09 2013-06-13 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine including blades with suction side winglet
US9086053B2 (en) 2012-03-30 2015-07-21 General Electric Company Enhanced wind turbine blade
GB2504552A (en) * 2012-08-03 2014-02-05 Richard Alan Sturt Wind turbine with folding blades
WO2014064088A1 (en) * 2012-10-22 2014-05-01 New World Energy Enterprises Ltd A turbine blade system
ITPD20120369A1 (it) 2012-12-06 2014-06-07 Vortex Energy S R L Turbina eolica ad asse verticale e pala per turbina eolica ad asse verticale
US9399919B2 (en) 2012-12-31 2016-07-26 General Electric Company Extension tip sleeve for wind turbine blade
GB201301680D0 (en) * 2013-01-31 2013-03-13 Airbus Uk Ltd Downwardly extending wing tip device
US9366224B2 (en) 2013-06-27 2016-06-14 General Electric Company Wind turbine blade and method of fabricating the same
CA2992865C (en) 2014-08-05 2021-01-19 Ryan Church Structure with rigid projections adapted to traverse a fluid environment
ES2862156T3 (es) 2014-08-05 2021-10-07 Biomerenewables Inc Estructura de redireccionamiento de fluidos
US10106251B2 (en) * 2014-09-15 2018-10-23 Bell Helicopter Textron Inc. Variable anhedral tip rotor blade
DK178313B1 (en) * 2014-12-09 2015-11-30 Envision Energy Denmark Aps Wind turbine blade with air leakage protection
US9592910B1 (en) 2015-12-18 2017-03-14 Amazon Technologies, Inc. Geometrically reconfigurable propellers
US10370098B1 (en) 2015-12-18 2019-08-06 Amazon Technologies, Inc. Adjustable propeller blade with sound flaps
US10287006B1 (en) 2015-12-18 2019-05-14 Amazon Technologies, Inc. Adjustable propeller blades for sound control
EP3333416A1 (en) * 2016-12-07 2018-06-13 LM WP Patent Holding A/S A wind turbine blade comprising two blade parts and an aero-dynamic sleeve
US11215161B2 (en) 2017-11-13 2022-01-04 Wichita State University Retrofit winglets for wind turbines
DE102017129708B4 (de) * 2017-12-13 2022-05-12 cp.max Rotortechnik GmbH & Co. KG Hinterkantenklappe für ein Rotorblatt
CN108266313A (zh) * 2018-02-27 2018-07-10 青岛华创风能有限公司 一种低气动噪声风电机组
WO2021089098A1 (en) * 2019-11-07 2021-05-14 Vestas Wind Systems A/S Pivot angle control of blades of a wind turbine with hinged blades
AT524720A1 (de) * 2021-01-22 2022-08-15 Schmidt Michael Rotorblatt für eine Windkraftanlage
RU208745U1 (ru) * 2021-08-02 2022-01-11 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) Лопасть ветродвигателя
US11988187B1 (en) * 2023-07-13 2024-05-21 United Arab Emirates University Wind turbine blade with self-adaptive tip-sweep

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3150715A1 (de) * 1981-12-22 1983-06-30 Erno-Raumfahrttechnik Gmbh, 2800 Bremen "rotorblattausbildung"
DE29723456U1 (de) * 1997-09-02 1998-10-22 Hafner Felix Adaptiver Rotor für Windkraftanlagen
JP2006336513A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Tokyo Electric Power Co Inc:The ブレード構造、風力発電装置および風力発電装置の制御プログラム
CN101198788A (zh) * 2005-06-17 2008-06-11 Lm玻璃纤维有限公司 带有铰接叶梢的叶片
US20100135806A1 (en) * 2009-06-22 2010-06-03 General Electric Company Hinged wind turbine blade tips
CN101749193A (zh) * 2009-12-09 2010-06-23 韩建景 可设定启动风速的高效风力发电机及其叶片

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4032614A1 (de) 1990-09-27 1992-06-04 Schubert Werner Turbine fuer windkraftwerke
US6972498B2 (en) * 2002-05-28 2005-12-06 General Electric Company Variable diameter wind turbine rotor blades
JP2004084590A (ja) * 2002-08-28 2004-03-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ウイングレット付き風車
DE102005028688A1 (de) 2005-05-19 2006-11-30 Airbus Deutschland Gmbh Konzept eines variablen Winglets zur lateralen Lastenreduktion zur kombinierten lateralen und vertikalen Lastenreduktion und zur Performanceverbesserung von Fortbewegungsmitteln
GB2456716B (en) * 2006-11-27 2011-05-11 Lm Glasfiber As Pitch of blades on a wind power plant
ES2426198T3 (es) 2006-12-22 2013-10-21 Vestas Wind Systems A/S Turbina eólica con palas del rotor provistas de aletas
US8221078B2 (en) * 2009-04-15 2012-07-17 Frontier Wind, Llc Methods and system for providing power and signals in a turbine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3150715A1 (de) * 1981-12-22 1983-06-30 Erno-Raumfahrttechnik Gmbh, 2800 Bremen "rotorblattausbildung"
DE29723456U1 (de) * 1997-09-02 1998-10-22 Hafner Felix Adaptiver Rotor für Windkraftanlagen
JP2006336513A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Tokyo Electric Power Co Inc:The ブレード構造、風力発電装置および風力発電装置の制御プログラム
CN101198788A (zh) * 2005-06-17 2008-06-11 Lm玻璃纤维有限公司 带有铰接叶梢的叶片
US20100135806A1 (en) * 2009-06-22 2010-06-03 General Electric Company Hinged wind turbine blade tips
CN101749193A (zh) * 2009-12-09 2010-06-23 韩建景 可设定启动风速的高效风力发电机及其叶片

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103016276A (zh) * 2012-12-07 2013-04-03 清华大学 用于大型风力发电机的两段式倾斜折叠叶片装置
CN103016276B (zh) * 2012-12-07 2015-01-21 清华大学 用于大型风力发电机的两段式倾斜折叠叶片装置
CN103147934A (zh) * 2013-03-14 2013-06-12 江苏新誉重工科技有限公司 一种可自毁叶尖的风力发电机组叶片及控制方法
CN103147934B (zh) * 2013-03-14 2015-03-11 江苏新誉重工科技有限公司 一种可自毁叶尖的风力发电机组叶片及控制方法
CN106574603A (zh) * 2014-08-05 2017-04-19 瑞安·丘奇 具有适于横穿流体环境的刚性小翼的结构
CN106574603B (zh) * 2014-08-05 2019-12-24 瑞安·丘奇 具有适于横穿流体环境的刚性小翼的结构
US10781789B2 (en) 2014-08-05 2020-09-22 Biomerenewables Inc. Structure with rigid winglet adapted to traverse a fluid environment
CN108327892A (zh) * 2017-12-30 2018-07-27 镇江同舟螺旋桨有限公司 稍部折翼型螺旋桨叶片稍部造型方法
CN108327892B (zh) * 2017-12-30 2024-04-09 镇江同舟螺旋桨有限公司 稍部折翼型螺旋桨叶片稍部造型方法
CN113039357A (zh) * 2018-09-24 2021-06-25 通用电气公司 减少接合式风力涡轮叶片中的噪声和振动的方法以及相关联的风力涡轮叶片
CN114945745A (zh) * 2019-11-12 2022-08-26 维斯塔斯风力系统集团公司 带有倾斜轴线和/或锥形转子的铰接叶片风力涡轮机

Also Published As

Publication number Publication date
DK201170501A (en) 2012-03-16
DE102011053404A1 (de) 2012-04-26
DK178342B1 (en) 2015-12-21
DE102011053404B4 (de) 2023-04-27
US8029241B2 (en) 2011-10-04
CN102400845B (zh) 2016-08-10
US20110142642A1 (en) 2011-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102400845A (zh) 具有空气动力学小翼的风力涡轮机转子叶片
EP2034178B1 (en) Wind turbine blade with deflectable flaps
US8419362B2 (en) Foldable blades for wind turbines
US8418968B2 (en) Mechanism for changing the shape of a control surface
EP3134314B1 (en) An aircraft with a foldable wing tip device
CA2634427C (en) Actuation system for a wind turbine blade flap
US5570859A (en) Aerodynamic braking device
EP2032434B1 (en) Link mechanisms for gapped rigid krueger flaps, and associated systems and methods
US7902688B2 (en) Vertical axis wind turbines
US6464176B2 (en) Flap operating device
US20120027595A1 (en) Pitchable winglet for a wind turbine rotor blade
KR101995589B1 (ko) 액티브 거니 플랩
GB2464163A (en) Variable leading edge wind turbine blade
WO2010124914A2 (en) Wind turbine rotor blade
CN102198858B (zh) 旋翼桨叶、包括此种桨叶的旋翼以及飞行器
US20230227144A1 (en) Aircraft With Load Reducing Wing Like Element
CN103032261A (zh) 具有被动修改的后缘部件的风力涡轮机转子叶片
EP3128169B1 (en) Rotor blade with actuator arrangement
US8684690B2 (en) Variable chord morphing helicopter rotor
US6984109B2 (en) Rotor blade pitch control assembly
US6164598A (en) Adaptive control surface apparatus
CN110723276A (zh) 用于在缩回位置与伸出位置之间驱动襟翼安排的系统
WO1996009955A1 (en) Linkage to deploy a surface relative to a wing

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240103

Address after: Barcelona, Spain

Patentee after: Ge renewable energy Spain Ltd.

Address before: New York, United States

Patentee before: General Electric Co.

TR01 Transfer of patent right