CN110799747A - 用于引导线缆的分段式翼型件设计 - Google Patents

用于引导线缆的分段式翼型件设计 Download PDF

Info

Publication number
CN110799747A
CN110799747A CN201880040436.XA CN201880040436A CN110799747A CN 110799747 A CN110799747 A CN 110799747A CN 201880040436 A CN201880040436 A CN 201880040436A CN 110799747 A CN110799747 A CN 110799747A
Authority
CN
China
Prior art keywords
airfoil
wind turbine
rim
airfoils
hub
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.)
Pending
Application number
CN201880040436.XA
Other languages
English (en)
Inventor
杰拉尔德·巴伯
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.)
Jie LaerdeBabo
Original Assignee
Jie LaerdeBabo
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 Jie LaerdeBabo filed Critical Jie LaerdeBabo
Publication of CN110799747A publication Critical patent/CN110799747A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • F03D1/0658—Arrangements for fixing wind-engaging parts to a hub
    • 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
    • F03D1/0608—Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • 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
    • F03D1/0608—Rotors characterised by their aerodynamic shape
    • F03D1/0625—Rotors characterised by their aerodynamic shape of the whole rotor, i.e. form features of the rotor unit
    • 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
    • F03D1/0675—Rotors characterised by their construction elements of the blades
    • 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
    • F03D7/0224—Adjusting blade pitch
    • 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
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/706—Application in combination with an electrical generator
    • 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
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
    • F05B2240/2211—Rotors for wind turbines with horizontal axis of the multibladed, low speed, e.g. "American farm" type
    • 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
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
    • F05B2240/2212—Rotors for wind turbines with horizontal axis perpendicular to wind direction
    • 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
    • F05B2240/302—Segmented or sectional blades
    • 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
    • F05B2240/33—Shrouds which are part of or which are rotating with the rotor
    • 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
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
    • F05B2260/78—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades the adjusting mechanism driven or triggered by aerodynamic forces
    • 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
    • F05B2280/00—Materials; Properties thereof
    • F05B2280/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05B2280/6003—Composites; e.g. fibre-reinforced
    • 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

本发明是一种改进的风力涡轮机，所述改进的风力涡轮机包括：风力涡轮机叶轮，所述风力涡轮机叶轮具有轮毂、轮缘以及在所述轮毂与所述轮缘之间延伸的线缆；一组翼型件，所述一组翼型件由所述线缆可旋转地携载并且布置在所述轮毂与所述轮缘之间；扣紧件，所述扣紧件附接至所述线缆并且布置在邻近的翼型件之间；以及，上翘部段，所述上翘部段被包括在所述一组翼型件中的至少一个翼型件中并且布置在所述翼型件的后缘处，其中，每个翼型件相对于邻近的翼型件具有不同的迎角。

Description

用于引导线缆的分段式翼型件设计
背景技术
1)技术领域
本发明涉及一种改进的分段式自定位风力涡轮机组件，其具有自定位翼型件以响应于大气风的移动而发电。
2)相关技术的说明
风车已经使用很多代以用于从地面泵送水的目的和用于发电。风车的基本优势在于它使用大气风的动力来使具有径向延伸的叶片的叶轮旋转。这种旋转移动可以转换成各种有用的目的。例如，呈安装在塔上的螺旋桨形式的风力涡轮机可以放置在稳定风占主导的区域中，并且风力涡轮机用来发电。发电机通常定位在螺旋桨的旋转轴线附近，从而将发电机的重量增加到组件的塔架的上部部分。常规大型风力涡轮机的叶片很大且由昂贵的刚性材料制成，并且被构造成具有从中心轮毂径向地延伸的叶片，其中在叶片的外部叶尖处没有额外支撑。常规风力涡轮机叶片以高转动速率旋转，并且必须承受由叶片的快速转动产生的离心力和由风向叶片施加的悬臂弯曲力两者。由于叶片的外部部分通常以很高的速度移动并且与强风接合，因此叶片越大，它们必须越牢固并且它们变得越昂贵。因此，存在关于叶片的长度和宽度的实际限制。
另一个风力涡轮机类型所具有的刚性螺旋桨看上去刚性地安装到支撑螺旋桨的外端的圆形周缘轮缘，如美国专利号1,233,232和6,064,123所示。橡胶轮胎或其他旋转物体放置在适当位置以接合外部轮缘，以便使橡胶轮胎旋转，其中被驱动的轮胎使发电机的转子旋转。如此风力涡轮机的旋转被用以发电。刚性螺旋桨设计的缺点是其处理以下事实的能力：越靠近叶片的叶尖或周缘，叶片移动通过空气就越快并且因此视风角就越大。因此，与在轮毂处相比，叶片需要在叶尖处进一步转动，使得沿着其长度存在扭转。叶片最佳迎角由视风方向决定。视风方向随着叶片的速度增加而改变，甚至在风力涡轮机扫过的区域上存在均匀的风速时也是如此。带有扭转的叶片的制作更昂贵。传统风力涡轮机叶片本身的维护和更换也非常昂贵。
带有周缘轮缘的涡轮机叶轮的优点之一在于，发电机可以定位在轮缘处、在轮缘的下部旋转弧处，其中发电机更靠近地面或其他低支撑表面从而从塔架的上部部分移除发电机的重量。而且，发电机在涡轮机叶轮的轮缘处的位置准许更容易安装、维护、修理和替换发电机。然而，如果风力涡轮机的周缘轮缘在操作期间摇晃，那么可能难以维持发电机与轮缘的适当对准，并且发电机与涡轮机叶轮之间可能将出现应力。而且，如果发电机中的多者围绕涡轮机的轮缘的弧放置在操作位置，那么由摇晃的轮缘引起的潜在问题可能将更普遍。
此外，有利的是轮缘尽可能地圆，以便减少振动并且维持与发电机的始终接触。为了有助于维持圆形轮缘，可以包括引导线材来从轮缘的周缘延伸到轮毂从而支撑轮缘。然而，引导线材可以产生阻力并且降低风力涡轮机的输出。将有利的是减少由引导线材引起的这种阻力。
因此，本发明的目标是提供一种风力涡轮机，所述风力涡轮机调整迎角以寻求对风力涡轮机的旋转能的优化。
本发明的另一个目标是创造一种风力涡轮机，所述风力涡轮机的周缘允许发电机沿着周缘的下部部分定位。
本发明的另一个目标是提供一种具有自动调整扭转的风力涡轮机，以响应于风向和风速而寻求优化。
本发明的另一个目标是在一个实施例上减少或消除对复杂的叶片桨距控制系统和导翼的需要。
发明内容
以上目标根据本发明通过提供一种风力涡轮机来完成，所述风力涡轮机具有塔架、轮毂、线缆和轮缘，所述风力涡轮机包括：多个翼型件，所述多个翼型件由一根或多根线缆携载并且布置在所述轮毂与所述轮缘之间；其中，每个翼型件包括前缘和后缘并且沿着从所述前缘到所述后缘的平分线对称；导翼，所述导翼附接至每个翼型件，所述导翼具有轴杆和翅片，使得所述翼型件具有在10°和12°的范围内的迎角；其中每个翼型件相对于所述线缆上的邻近翼型件具有稍微不同的迎角。在一个实施例中，弧线和翼弦线是重叠的。在一个实施例中，翼弦长度可以在5英寸至10英寸的范围内，并且在一个实施例中，为约7英寸。
本发明可以包括翼型件，在一个实施例中，所述翼型件具有沿着所述线缆的方向的在4英尺与12英尺之间的长度。小帆翼(sailet)可以附接至所述轮缘，所述小帆翼可以从所述轮缘的外部延伸6英尺至12英尺，其中所述小帆翼可以是固定桨距或可变桨距。间隔件可以被包括在每个翼型件之间以防止所述翼型件妨碍邻近的翼型件。每个翼型件可以包括端帽。诸如扣紧件的止动件可以被包括在每个翼型件中以防止所述翼型件旋转预定量，诸如小于90°。所述翼型件可以由高性能乙烯基酯树脂、40％单向玻璃纤维增强物、17％连续玻璃纤维垫、平衡专用树脂混合物、紫外线抑制剂、选择的颜色以及表面保护遮蔽物制成。
本发明可以包括风力涡轮机叶轮，所述风力涡轮机叶轮具有轮毂、轮缘以及在所述轮毂与所述轮缘之间延伸的线缆；一组翼型件，所述一组翼型件由所述线缆可旋转地携载并且布置在所述轮毂与所述轮缘之间；扣紧件，所述扣紧件附接至所述线缆并且布置在邻近的翼型件之间；以及，上翘部段，所述上翘部段被包括在所述一组翼型件中的至少一个翼型件中并且布置在所述翼型件的后缘处，其中，每个翼型件相对于邻近的翼型件具有不同的迎角。内部线缆可以在所述轮毂的远端与所述轮缘之间延伸；并且，一组内部翼型件可以由所述内部线缆携载。外部线缆可以在所述轮毂的远端与所述轮缘之间延伸；并且，一组外部翼型件可以由所述外部线缆携载。
所述风力涡轮机可以包括邻近所述轮毂的第一翼型件，所述第一翼型件具有第一长度；邻近所述轮缘的第二翼型件，所述第二翼型件具有第二长度；其中，所述第一长度小于所述第二长度。中间翼型件可以具有在所述第一长度与所述第二长度之间的长度。间隔件组件可以布置在邻近的翼型件之间。弹性构件可以被包括在所述间隔件组件中。垫圈可以被包括在所述间隔件组件中。所述一组翼型件中的所述翼型件可以具有在2英尺至12英尺的范围内的长度。所述一组翼型件中的所述翼型件可以具有最短翼型件，所述最短翼型件具有约2英尺的长度，而剩余的翼型件具有更长的长度。导翼可以附接至所述一组翼型件中的至少一个翼型件。
所述翼型件可以包括选自由以下各项组成的组的材料：高性能乙烯基酯树脂、40％单向玻璃纤维增强物、17％连续玻璃纤维垫、树脂混合物、紫外线抑制剂、颜料、表面涂层或任何组合。所述风力涡轮机可以包括发电机，所述发电机具有被配置为接合所述轮缘并布置在所述轮缘下方的发电机轮。
附图说明
下文将描述被设计成实现本发明的构造以及其其他特征。通过阅读以下说明并参考形成其一部分的附图，将更容易理解本发明，在附图中示出本发明的示例并且其中：
图1示出了本发明的方面的后视图；
图2是本发明的方面的正视图；
图3是翼型件的方面的侧视透视图；
图4是翼型件的方面的侧视图透视图；
图5示出了本发明的方面的侧视图；
图6示出了本发明的方面的侧视图；
图7A和图5B是本发明的方面的顶视图；
图8A是本发明的方面的向上透视图；
图8B是本发明的方面的向下透视图；并且，
图9是本发明的方面的侧视图。
本领域的技术人员将理解，本发明的一个或多个方面可以满足某些目标，而一个或多个其他方面可以满足某些其他目标。每个目标可能不在其所有方面同等地适用于本发明的每个方面。因此，可以在相对于本发明的任一方面的替代方案查看前述目标。当结合附图和示例阅读以下详细描述时，本发明的这些和其他目标以及特征将变得更充分地明显。然而，应理解，本发明的前述概述和以下详细描述都属于优选实施例，并且不限制本发明或本发明的其他替代实施例。特别地，尽管在本文中参考许多具体实施例描述本发明，但将理解，本描述说明了本发明并且不应被解释为限制本发明。在不脱离如所附权利要求描述的本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以做出各种修改和应用。同样地，本发明的其他目标、特征、益处和优点将从这个概述和下文描述的某些实施例中显而易见，并且对本领域的技术人员而言将容易显而易见。此类目标、特征、益处和优点将单独地或考虑到并入本文的参考文献从上文结合所附示例、数据、数字和从中得出的所有合理推断中显而易见。
具体实施方式
参考附图，现在将更详细地描述本发明。除非另外定义，否则本文使用的所有技术术语和科学术语都具有与当前披露的主题所属领域的普通技术人员通常所理解相同的含义。虽然在实践或测试当前披露的主题时可以使用与本文描述的那些类似或等效的任何方法、装置和材料，但本文描述了代表性方法、装置和材料。
参考图1和图2，示出了具有塔架12的风力涡轮机10。风力涡轮机包括轮缘14，该轮缘具有从轮缘延伸到轮毂18的线缆。多个翼型件20可以由从轮毂延伸到轮缘的线缆携载。在一个实施例中，风力涡轮机可以包括80根线缆，所述线缆的长度可以是80英尺或更多并且由3/4英寸的钢制成。多个翼型件可以包括开口，该开口接纳线缆并且允许翼型件可滑动地附接至线缆并绕线缆旋转。开口可以是圆形、卵形或其他形状的。线缆上的每个翼型件可以独立于其他翼型件旋转。例如，翼型件22a可以独立于翼型件22b绕线缆旋转。翼型件沿着线缆可以具有不同长度。例如，邻近轮缘布置的翼型件可以具有比邻近轮缘布置的一个翼型件短的长度。在旋转时，翼型件以不同的速度移动通过空气，这是由于一个翼型件所行进的距离是沿着不同的圆周路径的。这个行进距离可以由行进距离＝2πr2表示，其中r是翼型件距轮毂的距离。由于每个翼型件可以绕线缆独立地旋转，因此每个翼型件的迎角可以从轮毂到轮缘增加。此外，翼型件部段可以在轮缘处比在轮毂处长，因为迎角不是离轮毂的距离(例如，r)越远就越多地变化。迎角可以保持相对相同，而每个翼型件的桨距可以从轮毂到轮缘变化。
在操作中，轮缘可以接合发电机26的发电机轮24，使得来自轮缘的旋转能可以传递到发电机轮并且因此使发电机转动以产生电力。
参考图3，示出了翼型件40的部段的示例。翼型件可以包括前缘28和后缘30。线缆开口32可以被包括在翼型件中，以接纳线缆并且允许翼型件绕线缆旋转。可以包括前部开口34，并且该前部开口具有大体金字塔形截面并减轻翼型件的重量。可以包括后部开口36，该后部开口具有泪滴状截面。在一个实施例中，翼型件沿着平分线38对称。在一个实施例中，翼型件的后缘可以包括上翘部段39，该上翘部段可以增加弧线，从而引起高升力系数，以便产生风力涡轮机的更大旋转速度。通过这个上翘部段，对于所产生的相同量的旋转力，迎角可以较小。在一个实施例中，上翘部段可以在5度至15度的范围内。
参考图4，翼型件的一个实施例可以包括具有线缆开口64的上表面60和下表面62，该线缆开口布置在上表面与下表面之间所限定的空间中。支撑肋66可以布置在上表面与下表面之间以提供支撑并维持翼型件的形状。线缆开口可以延伸穿过一个或多个肋。翼型件的端部可以用端帽68来封闭。肋可以包括肋开口。
参考图5，示出了翼型件40的一个实施例被线缆16携载，使得翼型件可以绕线缆旋转。导翼42可以附接至翼型件，从而朝向后缘延伸，并且包括轴杆44和翅片46。当空气在被示为48的方向上流动时，导翼致使前缘面向风向，从而致使翼型件朝向最佳迎角旋转。由于这个配置对相对风向作出反应，因此沿着线缆的每个翼型件可以具有稍微不同的迎角，从而提供沿着线缆的多个翼型件的有利配置。在一个实施例中，所实现的迎角在9度至13度的范围内。在一个实施例中，翼型件的宽度在5至10英寸的范围内、在其最厚部分处为1至2英寸、并且长度为8至12英尺。在一个实施例中，轴杆为约2英尺。导翼可以被包括在端帽中以及在翼型件的一个或两个端部上。
参考图6，示出了多个翼型件被线缆16携载，其中每个翼型件可以绕线缆16独立旋转。翼型件可以包括开口32(图2)，该开口接纳线缆并且将翼型件附接至风力涡轮机。鉴于每个翼型件可以具有不同的迎角，翼型件组件50可以充当具有扭转的叶片。由于每个翼型件可以独立于彼此旋转，因此翼型件组件可以导致得自真风速的扭转，即利用过渡型单个叶片不可能实现的扭转。因此，当线缆开口32位置是置于前缘与后缘之间时，翼型件可以自动地调整以适应风的相对位置的变化，从而允许翼型件以最佳迎角定位其本身而不管真风或视风方向如何。
参考图7A，示出了若干个翼型件，其中翼型件52a定位在翼型件52b上方，翼型件52b进而定位在翼型件52c之上。鉴于导翼以不同的迎角定位每个翼型件，可以看出αa≠αb≠αc，使得组件沿着线缆的长度形成扭转。在一个实施例中，αa，αb，和αc相对于水平线41可以全部为正。图5B示出了叠加的多个翼型件，就像它们将沿着线缆那样。
本发明可以在没有叶片桨距驱动系统或软件的情况下提供自动叶片桨距控制。翼型件部段可以自动地调整以适应最佳80英尺叶片扭转。自动叶片扭转也可以调整其本身以适应真风速，而当前的叶片无法做到。与传统设计所需的维护相比，维护将大大减少。完全地改变翼型件组件将比当前叶片更换花费显著更少的时间。风力涡轮机的运输通过比传统叶片系统更紧凑且更简单的设计而得到简化。在放置时，翼型件组件可以适应比传统叶片设计更高的风。当放置风力涡轮机时，翼型件组件将不提供升力，因为风可以自动地使叶轮从塔架顺风转动，这是因为翼型件可以被配置成使得它们仅可以旋转90°。导翼可以固定到翼型件，因此它始终保持翼型件处于理想迎角，从而消除叶片桨距驱动器。当达到发电机的容量并且风速增加时，可以通过不垂直于小帆翼偏航来限制电输出。
参考图8A和图8B，支撑风力涡轮机的塔架12支撑轮毂。在轮毂与轮缘14之间延伸的线缆被示出为携载多个翼型件。一组内部线缆可以从轮毂70的近端延伸到轮缘14。一组外部线缆可以从轮毂72的远端延伸到轮缘14。该一组内部线缆中的线缆可以包括从轮毂延伸到轮缘的一组内部翼型件74。该一组外部线缆中的外部线缆可以包括从轮毂延伸到轮缘的一组外部翼型件76。
参考图9，翼型件40被示为由线缆16可旋转地携载。邻近的翼型件80被示为更靠近轮毂布置，其中翼型件40更靠近轮缘布置。在旋转时，由涡轮机叶轮的旋转引起的惯性力推动翼型件朝向轮缘而远离轮毂。这个力可以致使邻近的翼型件彼此粘合并且限制翼型件绕线缆旋转的能力，从而妨碍翼型件优化迎角的能力。翼型件可以通过由间隔件组件84产生的间隙82彼此分开。间隔件组件可以固定到线缆并且防止向内邻近间隔件组件的翼型件对向外的邻近翼型件施加压力。间隔件组件可以包括向内垫圈82，该向内垫圈可以包括润滑性、耐高温性、抗紫外线性、耐盐水性和抗破碎性。在一个实施例中，下部垫圈可以由聚四氟乙烯(PTFE)制成。扣紧件84可以固定到线缆上的固定位置，从而防止扣紧件沿着线缆滑动。在一个实施例中，扣紧件可以包括两个部件，该两个部件置于线缆的两侧上并且诸如利用可以延伸穿过扣紧件开口88的螺钉固定在一起。因此，当下部邻近翼型件80朝向在上邻近翼型件推动时，扣紧件和垫圈防止下部邻近翼型件接触上部邻近翼型件并且因此可以防止翼型件粘合。间隔件组件可以包括上部垫圈86，该上部垫圈布置在扣紧件与上部邻近翼型件之间，使得当涡轮机叶轮处于静止时，上部翼型件接触上部垫圈而不是扣紧件。在一个实施例中，诸如弹簧或其他张紧构件的弹性构件可以布置在扣紧件与下部垫圈或者下部垫圈与下部翼型件之间。
除非另外说明，否则本文件中使用的术语和短语及其变形，除非另有明确陈述，则应被解释为开放性的而不是限制性的。同样地，用连接词“和”联系在一起的一组项不应被解读为要求这些项中的每一者都存在于组中，而是应被解读为“和/或”，除非另有明确陈述。类似地，用连接词“或”联系在一起的一组项不应被解读为要求该组中的互斥性，而是也应被解读为“和/或”，除非另有明确陈述。
此外，可以以单数形式描述或要求保护本披露内容的项、元件或部件，但设想复数形式在本披露内容的范围内，除非明确说明限于单数形式。在一些情况下存在诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”等等短语的广义词语和短语不应被解读为意味着在可能缺少此类广义短语的情况下预期或要求狭义的情况。
尽管已经关于本主题的具体示例性实施例和方法详细描述了本主题，但应理解，本领域的技术人员在获得对前述内容的了解后可以容易产生对此类实施例的修改、变型和等效物。因此，本披露内容的范围以举例方式而不是以限制方式提供，并且本披露内容不排除包括对本主题的此类修改形式、变型和/或添加，如对于使用本文披露的教导的本领域普通技术人员将显而易见。

Claims (20)

1.一种改进的风力涡轮机，包括：
风力涡轮机叶轮，所述风力涡轮机叶轮具有轮毂、轮缘以及在所述轮毂与所述轮缘之间延伸的线缆；
一组翼型件，所述一组翼型件由所述线缆可旋转地携载并且布置在所述轮毂与所述轮缘之间；
扣紧件，所述扣紧件附接至所述线缆并且布置在邻近的翼型件之间；以及，
上翘部段，所述上翘部段被包括在所述一组翼型件中的至少一个翼型件中并且布置在所述翼型件的后缘处，其中，每个翼型件相对于邻近的翼型件具有不同的迎角。
2.如权利要求1所述的改进的风力涡轮机，包括：
内部线缆，所述内部线缆在所述轮毂的远端与所述轮缘之间延伸；以及，
一组内部翼型件，所述一组内部翼型件由所述内部线缆携载。
3.如权利要求2所述的改进的风力涡轮机，包括：
外部线缆，所述外部线缆在所述轮毂的远端与所述轮缘之间延伸；以及，
一组外部翼型件，所述一组外部翼型件由所述外部线缆携载。
4.如权利要求1所述的改进的风力涡轮机，包括：
邻近所述轮毂的第一翼型件，所述第一翼型件具有第一长度；
邻近所述轮缘的第二翼型件，所述第二翼型件具有第二长度；并且，
其中，所述第一长度小于所述第二长度。
5.如权利要求4所述的改进的风力涡轮机，包括中间翼型件，所述中间翼型件具有在所述第一长度与所述第二长度之间的长度。
6.如权利要求1所述的改进的风力涡轮机，包括间隔件组件，所述间隔件组件布置在邻近的翼型件之间。
7.如权利要求6所述的改进的风力涡轮机，包括弹性构件，所述弹性构件被包括在所述间隔件组件中。
8.如权利要求6所述的改进的风力涡轮机，包括垫圈，所述垫圈被包括在所述间隔件组件中。
9.如权利要求1所述的改进的风力涡轮机，其中，所述一组翼型件中的翼型件具有在2英尺至12英尺的范围内的长度。
10.如权利要求1所述的改进的风力涡轮机，包括附接至所述轮缘的小帆翼，所述小帆翼从所述轮缘的外部延伸。
11.如权利要求10所述的改进的风力涡轮机，其中，所述小帆翼能够包括可变的桨距。
12.如权利要求1所述的改进的风力涡轮机，包括导翼，所述导翼附接至所述一组翼型件中的至少一个翼型件。
13.如权利要求1所述的改进的风力涡轮机，其中，所述翼型件能够包括选自由以下各项组成的组的材料：高性能乙烯基酯树脂、40％单向玻璃纤维增强物、17％连续玻璃纤维垫、树脂混合物、紫外线抑制剂、颜料、表面涂层或任何组合。
14.如权利要求1所述的改进的风力涡轮机，包括线缆开口，所述线缆开口限定在所述一组翼型件中的每个翼型件中以用于接纳所述线缆。
15.如权利要求1所述的改进的风力涡轮机，包括发电机，所述发电机具有被配置为接合所述轮缘并布置在所述轮缘下方的发电机轮。
16.一种改进的风力涡轮机，包括：
风力涡轮机叶轮，所述风力涡轮机叶轮具有轮缘；
轮毂，所述轮毂被包括在所述风力涡轮机叶轮中，所述轮毂具有近端和远端；
一组内部线缆，所述一组内部线缆在所述轮毂的所述近端与所述轮缘之间延伸；
一组内部翼型件，所述一组内部翼型件可旋转地附接至所述一组内部线缆；
一组外部线缆，所述一组外部线缆在所述轮毂的所述远端与所述轮缘之间延伸；以及，
一组外部翼型件，所述一组外部翼型件可旋转地附接至所述一组外部线缆。
17.如权利要求16所述的改进的风力涡轮机，包括间隔件组件，所述间隔件组件布置在邻近的翼型件之间。
18.如权利要求17所述的改进的风力涡轮机，包括扣紧件，所述扣紧件被包括在所述间隔件组件中。
19.如权利要求16所述的改进的风力涡轮机，包括上翘部段，所述上翘部段被包括在所述一组外部翼型件中的至少一个翼型件中并且布置在所述翼型件的后缘处，其中，每个翼型件相对于邻近的翼型件具有不同的迎角。
20.一种改进的风力涡轮机，包括：
风力涡轮机叶轮，所述风力涡轮机叶轮具有轮缘和轮毂；
一组线缆，所述一组线缆在所述轮毂与所述轮缘之间延伸；以及，
一组翼型件，所述一组翼型件独立地可旋转地附接至所述一组线缆并且在所述轮缘与所述轮毂之间延伸。
CN201880040436.XA 2017-05-10 2018-05-09 用于引导线缆的分段式翼型件设计 Pending CN110799747A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762504041P 2017-05-10 2017-05-10
US62/504,041 2017-05-10
PCT/US2018/031832 WO2018208938A1 (en) 2017-05-10 2018-05-09 Segmented airfoil design for guide wires

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110799747A true CN110799747A (zh) 2020-02-14

Family

ID=64096017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880040436.XA Pending CN110799747A (zh) 2017-05-10 2018-05-09 用于引导线缆的分段式翼型件设计

Country Status (12)

Country Link
US (1) US10941751B2 (zh)
EP (1) EP3635248B1 (zh)
JP (1) JP7109478B2 (zh)
KR (1) KR102456686B1 (zh)
CN (1) CN110799747A (zh)
AU (1) AU2018266819A1 (zh)
BR (1) BR112019023546A2 (zh)
CA (1) CA3062838A1 (zh)
DK (1) DK3635248T3 (zh)
MX (1) MX2019013427A (zh)
PH (1) PH12019502498A1 (zh)
WO (1) WO2018208938A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112283019A (zh) * 2020-10-27 2021-01-29 山东中车风电有限公司 一种风力发电机组的组合式轮毂结构及风力发电机组

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10550823B2 (en) * 2016-08-10 2020-02-04 General Electric Company Method for balancing segmented wind turbine rotor blades
US20200102931A1 (en) * 2018-10-02 2020-04-02 Edward John Koch Wind Turbine
BR112021008274A2 (pt) 2018-11-01 2021-08-03 Gerald L. Barber sistema de acionamento por correia para um gerador de turbina eólica
KR102132438B1 (ko) * 2019-12-23 2020-07-09 주식회사 코리안파워파트너스 팬 조립체 및 이를 채용한 항력식 풍력발전기
KR102320936B1 (ko) 2021-02-26 2021-11-15 주식회사 코리안파워파트너스 유압식 풍력발전 시스템
US11754040B2 (en) 2021-08-16 2023-09-12 Mansberger Aircraft Inc. Automatic-aerodynamic pitch control for wind turbine blade

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4213737A (en) * 1978-01-17 1980-07-22 Gerhardt Kyle D Wind engine
US4330714A (en) * 1980-06-26 1982-05-18 Smith Otto J M Wind turbine system
CN1205053A (zh) * 1995-10-13 1999-01-13 尼尔斯·埃里克·吉斯拉松 水平轴式风力涡轮机
US6064123A (en) * 1995-10-13 2000-05-16 Gislason; Nils Erik Horizontal axis wind turbine
CN1702322A (zh) * 2005-06-14 2005-11-30 韩永勤 新型风能发电机
US20100266407A1 (en) * 2009-04-20 2010-10-21 Barber Gerald L Wind Turbine with Sail Extensions
WO2011002763A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Via Wind Energy, Llc Wind generator
US20110020123A1 (en) * 2009-07-24 2011-01-27 WinFin, Inc. Wind Turbine with Adjustable Airfoils
CN102428267A (zh) * 2009-04-20 2012-04-25 杰拉尔德·L·巴伯 风力涡轮机
US20120163981A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Hong Shek C Method and coating for protecting and repairing an airfoil surface
CN103573531A (zh) * 2013-10-21 2014-02-12 河海大学 一种海流能发电具有导流罩的水轮机双向叶轮
CN105992870A (zh) * 2013-12-20 2016-10-05 Lm Wp 专利控股有限公司 具有可展开的空气动力学装置的风力涡轮机叶片
CN206092288U (zh) * 2016-09-22 2017-04-12 李浩瑞 一种高空垂直轴风力发电机

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1233232A (en) 1916-02-09 1917-07-10 Albert Herman Heyroth Wind-wheel electric generator.
US4105363A (en) 1976-06-14 1978-08-08 Loth John Lodewyk Overspeed control arrangement for vertical axis wind turbines
US4111601A (en) 1977-02-02 1978-09-05 Richard Joseph G Adjustable windmill
US6782667B2 (en) 2000-12-05 2004-08-31 Z-Tek, Llc Tilt-up and telescopic support tower for large structures
US6955025B2 (en) 2002-09-11 2005-10-18 Clipper Windpower Technology, Inc. Self-erecting tower and method for raising the tower
US7112010B1 (en) 2003-12-10 2006-09-26 William Clyde Geiger Apparatus, systems and methods for erecting an offshore wind turbine assembly
PL1861619T3 (pl) * 2005-03-15 2011-01-31 Clipper Windpower Inc Koło napinające w układzie wirnika turbin wiatrowych i wodnych
JP2009074421A (ja) * 2007-09-20 2009-04-09 Toray Ind Inc 軸流型風車用翼部材
US20140322013A1 (en) * 2009-08-14 2014-10-30 Nikle Industries, LLC Independent variable blade pitch and geometry wind turbine control
EP2507907A4 (en) 2009-11-30 2015-07-15 Gerald L Barber WIND TURBINE WITH ADJUSTABLE ELECTRIC GENERATOR
US20120134823A1 (en) * 2009-12-07 2012-05-31 Tully Daniel F Wind Turbine
WO2012040320A2 (en) * 2010-09-21 2012-03-29 E-Net, Llc Wind turbine with multi-stage blades
WO2014006542A2 (en) * 2012-07-05 2014-01-09 Nelson Mandela Metropolitan University Turbine arrangement
US9279414B2 (en) * 2013-03-15 2016-03-08 Gerald L. Barber Wind turbine with movable generator
US20140271183A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Gerald L. Barber Wind Turbine with Variable Pitch Blades
US9388599B2 (en) 2014-02-27 2016-07-12 Parsons Corporation Wind tower erection system
CN104295440B (zh) * 2014-10-21 2017-01-11 张效新 一种风力发电机单框架式叶轮
WO2016062295A1 (zh) * 2014-10-21 2016-04-28 张效新 一种风力发电机组单框架式叶轮

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4213737A (en) * 1978-01-17 1980-07-22 Gerhardt Kyle D Wind engine
US4330714A (en) * 1980-06-26 1982-05-18 Smith Otto J M Wind turbine system
CN1205053A (zh) * 1995-10-13 1999-01-13 尼尔斯·埃里克·吉斯拉松 水平轴式风力涡轮机
US6064123A (en) * 1995-10-13 2000-05-16 Gislason; Nils Erik Horizontal axis wind turbine
CN1702322A (zh) * 2005-06-14 2005-11-30 韩永勤 新型风能发电机
CN102428267A (zh) * 2009-04-20 2012-04-25 杰拉尔德·L·巴伯 风力涡轮机
US20100266407A1 (en) * 2009-04-20 2010-10-21 Barber Gerald L Wind Turbine with Sail Extensions
WO2011002763A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Via Wind Energy, Llc Wind generator
US20110020123A1 (en) * 2009-07-24 2011-01-27 WinFin, Inc. Wind Turbine with Adjustable Airfoils
US20120163981A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Hong Shek C Method and coating for protecting and repairing an airfoil surface
CN103573531A (zh) * 2013-10-21 2014-02-12 河海大学 一种海流能发电具有导流罩的水轮机双向叶轮
CN105992870A (zh) * 2013-12-20 2016-10-05 Lm Wp 专利控股有限公司 具有可展开的空气动力学装置的风力涡轮机叶片
CN206092288U (zh) * 2016-09-22 2017-04-12 李浩瑞 一种高空垂直轴风力发电机

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112283019A (zh) * 2020-10-27 2021-01-29 山东中车风电有限公司 一种风力发电机组的组合式轮毂结构及风力发电机组

Also Published As

Publication number Publication date
JP7109478B2 (ja) 2022-07-29
EP3635248A1 (en) 2020-04-15
AU2018266819A1 (en) 2019-12-05
PH12019502498A1 (en) 2020-07-13
CA3062838A1 (en) 2018-11-15
WO2018208938A1 (en) 2018-11-15
EP3635248B1 (en) 2023-07-05
KR20200026807A (ko) 2020-03-11
MX2019013427A (es) 2020-08-03
EP3635248A4 (en) 2021-03-03
JP2020519808A (ja) 2020-07-02
US10941751B2 (en) 2021-03-09
DK3635248T3 (da) 2023-09-18
US20180328334A1 (en) 2018-11-15
KR102456686B1 (ko) 2022-10-19
BR112019023546A2 (pt) 2020-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3635248B1 (en) Segmented airfoil design for guide wires
US11359608B2 (en) Segmented airfoil design for guide wires
US7726934B2 (en) Vertical axis wind turbine
US7726935B2 (en) Wind turbine rotor projection
US8714928B2 (en) Rotor assembly for a wind turbine and method of assembling the same
US20120099977A1 (en) Fluid directing system for turbines
KR101716459B1 (ko) 터빈
US20110255972A1 (en) Multi-element wind turbine airfoils and wind turbines incorporating the same
KR101216252B1 (ko) 풍력발전기 블레이드의 팁 에어포일
RU2419726C2 (ru) Парусный ветряк
JP2005090332A (ja) ダリウス形風車
US20100135809A1 (en) Wind wheel
RU2283968C1 (ru) Ветродвигатель
KR100979177B1 (ko) 풍력 발전 장치
KR20180017101A (ko) 후류 확산을 향상시키도록 형상지워진 로터 블레이드
KR101136546B1 (ko) 집풍형 풍력 발전장치
JP2013519018A (ja) ブースター翼とブースター翼付き垂直軸風力発電機用風車
KR101236827B1 (ko) 와류차단장치 및 그것을 구비한 풍력발전기
CN102459871A (zh) 风力涡轮机装置
JP7040792B2 (ja) 揚力型垂直軸風水車
KR101581342B1 (ko) 풍력 발전기용 양방향 블레이드
CN203770022U (zh) 低风阻大升力风力发电机
JP2011179417A (ja) 始動性能を持つダリュウス型垂直軸風車
CN108678898A (zh) 一种利用气流冲击张力推动叶轮旋转的风力发电机叶片
JP2012241705A5 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 40015234

Country of ref document: HK

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200214

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication