CN104343642A

CN104343642A - 用于风力涡轮机的叶片

Info

Publication number: CN104343642A
Application number: CN201410368218.2A
Authority: CN
Inventors: 陈维凯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2015-02-11
Anticipated expiration: 2034-07-30
Also published as: CN104343642B; EP2832989A1

Abstract

本发明涉及一种用于风力涡轮机的叶片，该叶片具有使用中的动态有效的横截面。

Description

用于风力涡轮机的叶片

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机的叶片。

本发明已被开发出主要用于风力涡轮机，并将参考本申请在下文中描述。然而，应当理解的是，本发明并不限于该特定领域的用途。

背景技术

现代的风力涡轮机包括复杂的控制机制来对不同的操作变量负责。特别是现代风力涡轮机包括顺桨(feathering)机制来改变风力涡轮机的叶片的坡度(pitch)，以改变叶片的横截面。例如，高速风时，风力涡轮机的控制器可增大叶片的坡度，以减小施加在叶片上的力，降低叶片的转速，减小风力涡轮机上的横向力等。可选地，在低风速条件下，风力涡轮机的控制器可以减小叶片的坡度。

此外，现代的风力涡轮机还包括自动变速器，以便能够提供给风力涡轮机的叶片基本恒定的转速。

但是这种控制机制实施起来复杂，增加了风力涡轮机的成本，增加了对风力涡轮机之类的服务要求等。

本发明的目的是提供一种用于风力涡轮机和涡轮机的叶片，该叶片将克服或基本上改善至少一些现有技术的缺陷，或者至少提供一种替代方式。

应该理解的是，如果本文涉及任何现有技术的信息，在澳大利亚或任何其他国家，这些涉及并不构成承认该信息构成本领域的公知常识的一部分。

发明内容

根据本发明的一方面，提供用于风力涡轮机的叶片，所述叶片具有在使用中动态有效的横截面。

优选地，所述第一横截面大于所述第二横截面。

优选地，翼片适于相对于所述叶片部分设置在所述第一结构中的第一位置和所述第二结构中的第二位置。

优选地，所述第一位置和所述第二位置角度不同。

优选地，所述第一位置和所述第二位置延伸范围不同。

优选地，所述翼片偏向所述第一位置。

优选地，所述翼片通过弹簧偏置。

优选地，所述叶片部分铰接至所述翼片。

优选地，所述叶片还包括所述叶片部分和所述翼片间的活铰链。

优选地，在使用中，所述翼片在增加的风速下趋向所述第二位置。

优选地，所述翼片大体位于所述叶片部分的后缘。

优选地，还包括用于定位所述翼片的致动器。

优选地，还包括能够操作连接至所述致动器的控制接口。

根据本发明的另一方面，提供了一种风力涡轮机，包括至少一个具有在使用中动态有效的横截面的叶片。

优选地，所述至少一个叶片包括在使用中用于配置所述叶片的所述横截面的致动器。

优选地，还包括可操作连接至所述制动器的控制器。

优选地，所述控制器适于测量风速。

优选地，所述控制器适于测量转速。

本发明的其它方面同样被公开。

附图说明

尽管可以有落入本发明的范围的其它形式，现在将根据附图仅以示例方式描述本发明的优选实施方式，其中：

图1显示出了根据本发明的一个实施方式的在第一结构和第二结构中的用于风力涡轮机的叶片；和

图2显示出了在第一位置处的图1中第一叶片的第一位置和翼片，及两个第二位置中的一个是根据本发明的另一实施方式；和

图3显示出了根据本发明的另一实施方式的包括多个图1中的叶片的风力涡轮机。

具体实施方式

应注意，在下面的描述中，不同实施方式中相似或相同的标号表示相似或相同的特征。

参照图1，示出了用于风力涡轮机200的叶片100。从下面的描述中显然可知，叶片100具有在使用中动态有效的横截面，以便能够适应如那些包括风速、叶片转速等变化的不同操作条件。

应当注意的是，本文提及的术语“横截面”通常是指叶片100的有效横截面。

具体而言，在图1中示出了该叶片100的两个原始结构视图。就这一点而言，叶片100包括具有第一横截面的第一结构100a和具有第二横截面的第二结构100b。可以明显地看出，第一横截面大于第二横截面。

这一点而言，叶片100的横截面是可配置的/动态的，以适应操作参数变化。例如，在低风速时，叶片100可呈现第一结构100a以增加施加在叶片100上的有效力，在更高的风速时，叶片100呈现第二结构100b以减小施加在叶片100上的有效力。这样，叶片100适合于下述用途，包括产生恒转矩100(例如在电力生产中)、在高风速时减小力，以降低不安全的力作用于包括叶片100的风力涡轮机的风险。

应当注意的是，叶片100的横截面可根据其他因素而与风速相对地变化。此类因素包括叶片100的转速、风的稳定性、风湍流、风力发电机的齿轮比等。

在一个优选实施方式中，叶片100包括叶片部分105和翼片110，其中翼片110适于相对于叶片部分105设置以改变叶片100的有效横截面。

具体参照图2，显示了位于第一位置205的翼片110。现在，在一个实施方式中，第一位置和第二位置的角度不同。例如，显示出了位于第二位置210的翼片110。这样，翼片110已偏离叶片部分105。在这个实施方式中，翼片110可通过增加风压自然地偏向第二位置。

但是，在其它实施方式中，第二位置215可以有不同的延伸范围(图未示出)。例如，翼片110可以被撤回叶片部分105内。这个实施方式提供减阻、湍流最小化等优点。但是，与上面描述的翼片110偏离叶片部分105的实施方式相反的是，在这个实施方式中，翼片110通常需要致动器以将翼片110拉进叶片部分105内。

在一个优选实施方式中，翼片110偏向第一位置205。这样，叶片110的默认状态适于通过呈现较大的横截面将风力最大化。翼片110可以任何适当的方式偏置，包括通过使用弹簧(图未示出)。应当注意的是叶片部分105可铰接至翼片110，弹簧被设置在两者间。但是，在其它实施方式中，铰链可以为自然趋向第一位置205的活铰链。

这样，翼片110被偏向第一位置205，在较大的风力下，翼片110被压向第二结构210。这样，由于风力增大，呈现出的叶片100的有效截面积相应减小。

再次参照图1，在一个优选实施方式中，翼片110大体位于叶片部分105的后缘。现在参照图3，显示了包括多个叶片100和基座305的风力涡轮机。参照该图，旋翼适于逆时针方向旋转，以使翼片110拖在叶片部分105后面。

应当注意的是，在不同的实施方式中，基座305的高度可根据实际应用变化。叶片100有利地适应风力涡轮机以供低风速应用，基座305不必与常规的基座一样高。

但应当注意的是，在其它实施方式中翼片110可相对于叶片部分105位于另一个位置。具体而言，翼片110可位于叶片部分105的前缘。可选的，翼片110可适于从叶片部分105向外延伸从而有效地改变叶片100的长度。

如上所述，在一个优选实施方式中，翼片随着增大的风力自然倾向第二位置210。

但在其它实施方式中，叶片100还可包括用于定位翼片110的致动器(图未示出)。就这一点而言，致动器将翼片110定位在第二位置，如图2中给出了第二位置210或第二位置215。致动器可包括合适的多个控制杆(leavers)、液压油缸等以相应地设置翼片110。

在一个实施方式中，风力涡轮机300包括用于控制翼片110位置的控制器。这样，致动器将包括用于接收来自控制器的控制指令的控制接口。在一个优选实施方式中，控制器包括计算机，例如微处理器等方式，该计算机适于监控环境变量以根据控制制度控制翼片110的位置。就这一点而言，控制器可适于测量包括风速、叶片100的转速等的环境条件。

整个说明书中涉及的“一个实施方式”或“实施方式”意味着描述的与该实施方式有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，出现在整篇说明书的各处的短语“在一个实施方式中”或“在实施方式中”不一定(但也有可能)全部指的是相同的实施方式。此外，特定特征、结构或特性可能会在一个或多个实施方式中以任何合适的方式组合，这对本领域普通技术人员是显而易见的。

同样的，应当理解的是，在本发明的具体实施例的以上描述中，本发明的各个特征有时被组合在单个实施例、图形或它们的描述中以精简公开内容并有助于理解本发明的各方面中的一个或多个。但这种公开形式不被解释为表明要求保护的发明要求比清楚地列举在每项权利要求中更多的特征。当然，如以下权利要求反映的，发明的各方面在于不超过单个上述公开的实施方式的所有特征。因此，在具体实施例的详细描述后所附的权利要求在此明确地并入该具体实施例的详细描述，每个权利要求自身作为本发明的单独的实施例。

此外，当此处描述的一些实施方式包括一些但不包括包括在其它实施方式中的其他特征时，意味着不同实施方式的特征组合在本发明范围内，并形成不同的实施方式，如本领域技术人员理解的一样。例如，在所附的权利要求中，任何要求保护的实施方式可用于任何组合。

对象的不同实例

如本文所用，除非另有说明，使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述一个通用对象，仅表明提及相同对象的不同实例，并且不旨在暗示如此描述的对象一定要在一个给定的顺序内，无论是时间、空间、成行列或以任何其他方式。

具体细节

本文提供的描述中，阐述了很多具体细节。但是，应当理解的是本发明的实施方式可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其它情况下，众所周知的方法、结构和技术没有被详细示出，以免模糊对本说明书的理解。术语

在描述附图中显示的本发明的优选实施方式时，为清楚起见采用特定的术语。然而，本发明并不旨在局限于因此选定的特定术语，且应当理解，每个特定术语包括以类似方式操作以实现类似技术目的所有等同技术。术语诸如“向前”、“向后”、“径向”、“外周”、“向上”、“向下”等被用作方便提供参考点的措辞并且不被解释为限制性术语。

在后续的权利要求和之前对本发明的描述中，除由于语言表达或必要的暗示而文义另有所指外，词语“包括”(comprise)或诸如“包括”(comprises)或“包括(comprising)”都用于包括的意义，即指定所陈述特征的存在，但不排除在本发明的各实施方式中存在的或增加其它特征。

术语中的任何一个：如本文中使用的包括(including)或其包括(whichincludes)或其包括(that includes)也是开放性术语，也意味着包括至少一个跟随该术语的元素/特征，但不排除其它。因此，包括(including)与包括(comprising)同义并且意为包括(comprising)。

发明的范围

因此，虽然已经描述了什么被认为是本发明的优选实施方式，本领域的技术人员必须认识到，在不脱离本发明的精神立意内可以做出其它的和进一步的变型，并且旨在要求保护所有这样的落入本发明的范围之内的改变和变型。例如，以上给出的任何公式仅仅是可使用的程序的代表。功能可以被从方框图添加或删除，且操作可在功能块之间互换。步骤可被添加至本发明的范围内所描述的方法或从其删除。

虽然本发明已参照具体实施例进行了描述，本领域技术人员可以理解的是本发明可以具体为许多其他形式。

工业实用性

从上文可以看出，所描述的设置适用于风力涡轮机行业。

Claims

1.用于风力涡轮机的叶片，所述叶片具有在使用中动态有效的横截面。

2.根据权利要求1所述的叶片，其中，所述叶片配置为具有第一横截面的第一结构和具有第二横截面的第二结构，其中，所述第一横截面大于所述第二横截面。

3.根据权利要求2所述的叶片，其中，所述叶片包括叶片部分和翼片，其中翼片适于相对于所述叶片部分设置在所述第一结构中的第一位置和所述第二结构中的第二位置。

4.根据权利要求3所述的叶片，其中，所述第一位置和所述第二位置角度不同。

5.根据权利要求3所述的叶片，其中，所述第一位置和所述第二位置延伸范围不同。

6.根据权利要求3所述的叶片，其中，所述翼片偏向所述第一位置。

7.根据权利要求6所述的叶片，其中，所述翼片通过弹簧偏置。

8.根据权利要求3所述的叶片，其中，所述叶片部分铰接至所述翼片。

9.根据权利要求8所述的叶片，其中，还包括所述叶片部分和所述翼片间的活铰链。

10.根据权利要求6所述的叶片，其中，在使用中，所述翼片在增加的风速下趋向所述第二位置。

11.根据权利要求1所述的叶片，其中，所述翼片大体位于所述叶片部分的后缘。

12.根据权利要求1所述的叶片，其中，还包括用于定位所述翼片的致动器。

13.根据权利要求12所述的叶片，其中，还包括能够操作连接至所述致动器的控制接口。

14.一种风力涡轮机，包括至少一个具有在使用中动态有效的横截面的叶片。

15.根据权利要求14所述的风力涡轮机，其中，所述至少一个叶片包括在使用中用于配置所述叶片的所述横截面的致动器。

16.根据权利要求15所述的风力涡轮机，还包括能够操作连接至所述制动器的控制器。

17.根据权利要求16所述的风力涡轮机，其中，所述控制器适于测量风速。

18.根据权利要求16所述的风力涡轮机，其中，所述控制器适于测量转速。