專利名稱：具有空氣動力學(xué)小翼的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主題總體涉及風(fēng)力渦輪機(jī)，且具體地涉及具有空氣動力學(xué)小翼構(gòu)造的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。
背景技術(shù)：
風(fēng)力被認(rèn)為是當(dāng)前可獲得的最清潔、最環(huán)境友好的能源之一，并且風(fēng)力渦輪機(jī)在這方面已經(jīng)獲得了增加的關(guān)注?，F(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)典型地包括塔架、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、機(jī)艙以及一個或更多轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片使用已知的翼面原理從風(fēng)捕獲動能并通過旋轉(zhuǎn)能傳遞此動能以使得將轉(zhuǎn)子葉片聯(lián)接到齒輪箱上或者如果未使用齒輪箱則直接聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上的軸旋轉(zhuǎn)。發(fā)電機(jī)然后將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成可運(yùn)用于公用電網(wǎng)的電能。為了確保風(fēng)力保持為可用的能源，已經(jīng)做出了努力來通過改變風(fēng)力渦輪機(jī)的尺寸以及容量來增加能量輸出。一種此類改變?yōu)樵黾愚D(zhuǎn)子葉片的長度和表面積。然而，轉(zhuǎn)子葉片的偏轉(zhuǎn)力以及負(fù)載的大小通常是葉片長度以及風(fēng)速、渦輪機(jī)操作狀態(tài)、葉片硬度以及其它變量的函數(shù)。此增加的負(fù)載不僅在轉(zhuǎn)子葉片和其它風(fēng)力渦輪機(jī)部件上產(chǎn)生疲勞，并且還可能增加轉(zhuǎn)子葉片的突然災(zāi)難性失效的風(fēng)險，例如當(dāng)過度負(fù)載導(dǎo)致葉片的偏轉(zhuǎn)從而導(dǎo)致塔架撞擊時。局部控制因而是現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)的操作中的關(guān)鍵性考慮。例如，主動變槳控制系統(tǒng)被廣泛用于在高負(fù)載條件下通過改變?nèi)~片的槳距而減小轉(zhuǎn)子葉片上的負(fù)載。美國專利申請出版物No. 2010/0092288描述了帶有根端軸承的槳距可調(diào)節(jié)葉片，其具有相對于葉片的縱向軸線成角度的變槳軸線。通過此構(gòu)造，葉片在變槳時移入及移出轉(zhuǎn)子平面，這實(shí)質(zhì)上改變了葉片的有效長度。還已知改變單個轉(zhuǎn)子葉片的空氣動力學(xué)特性作為負(fù)載控制的手段， 例如利用構(gòu)造在葉片表面上的可控渦流元件、襟翼、突片等。美國專利No. 6，972，498描述了各種風(fēng)力渦輪機(jī)葉片構(gòu)造，其中在基部葉片節(jié)段上設(shè)置了可收回延伸部，以減小高負(fù)載條件下葉片的有效長度。在一個特定實(shí)施例中，葉片延伸部鉸接到基部葉片節(jié)段上并在完全延伸位置和完全收回位置之間對折，其中該葉片延伸部折疊到基部葉片節(jié)段中。用于此類裝置的鉸接接頭導(dǎo)致沿葉片邊緣的開口區(qū)段，這會產(chǎn)生噪音并且負(fù)面地影響處于葉片延伸部的收回(部分或完全)位置上的葉片的空氣動力學(xué)性能。因此，行業(yè)將從用于減小高負(fù)載條件下風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的有效長度的改善的系統(tǒng)受益。

發(fā)明內(nèi)容
在以下描述中將部分地陳述本發(fā)明的多個方面和優(yōu)點(diǎn)，或者可從該描述變得明顯，或者可通過本發(fā)明的實(shí)踐而獲悉。根據(jù)本發(fā)明的多個方面，提供了具有多個轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)。各轉(zhuǎn)子葉片均具有聯(lián)接到轉(zhuǎn)子輪轂的根部，以及從轉(zhuǎn)子輪轂徑向向外延伸的翼型件部。翼型件部還包括主翼面區(qū)段和小翼。小翼可樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到主翼面區(qū)段上并從直線位置向關(guān)節(jié)位置 (articulated position)樞轉(zhuǎn)，在直線位上轉(zhuǎn)子葉片具有第一掃掠長度，在關(guān)節(jié)位置上轉(zhuǎn)子葉片具有小于該第一掃掠長度的第二掃掠長度?？烧归_的套筒連接到小翼上，以便在小翼的關(guān)節(jié)位置上在小翼與主翼面區(qū)段之間延伸。套筒在小翼的關(guān)節(jié)位置上提供橋接小翼和主翼面區(qū)段之間的間隙的空氣動力學(xué)表面，并且在小翼的直線位置上可收起在主翼面區(qū)段或小翼內(nèi)。在各種實(shí)施例中，套筒可為預(yù)制構(gòu)件，諸如弓形殼體，其在小翼的直線位置上擺動進(jìn)入主翼面區(qū)段，并且在小翼移向關(guān)節(jié)位置時擺出主翼面區(qū)段。在一個備選實(shí)施例中，套筒可包括易彎材料，其折入主翼面區(qū)段或小翼。例如，易彎材料可為材料板、褶皺板等。在又另一個實(shí)施例中，易彎材料可為在小翼的關(guān)節(jié)位置上在小翼和主翼面區(qū)段之間伸展的彈性板或其他構(gòu)件。任何方式的合適致動機(jī)構(gòu)均可以可操作地配套小翼，以便將小翼移向關(guān)節(jié)位置、 直線位置或在兩個位置之間移動。致動機(jī)構(gòu)例如可為主動裝置，其通過控制信號致動以使小翼在直線位置和關(guān)節(jié)位置之間移動。該主動裝置例如可為電氣致動器(即馬達(dá))、電機(jī)裝置、氣動或液壓裝置等。在又另外的實(shí)施例中，致動機(jī)構(gòu)可包括偏壓裝置，其構(gòu)造成將小翼向直線位置或關(guān)節(jié)位置的任一位置偏壓。主動裝置可用來使小翼向與偏壓裝置相反的其它相應(yīng)位置移動。可能期望包括相對于小翼以及主翼面區(qū)段設(shè)置的傳感器，以指示小翼何時處于直線位置。傳感器可以與渦輪機(jī)控制器通信，用于任何方式的控制功能。在某些實(shí)施例中，可能有用的是在渦輪機(jī)葉片的小翼和主翼面區(qū)段之間包括可控鎖止機(jī)構(gòu)，且小翼僅在釋放鎖止時才可向關(guān)節(jié)位置移動。在此實(shí)施例中，小翼可通過彈簧或其它偏壓元件向關(guān)節(jié)位置偏壓，并且可通過主動致動機(jī)構(gòu)向直線位置收回。在備選實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)有多個轉(zhuǎn)子葉片。各轉(zhuǎn)子葉片均具有聯(lián)接到轉(zhuǎn)子輪轂的根部，以及從轉(zhuǎn)子輪轂徑向向外延伸的翼型件部。翼型件部還包括主翼面區(qū)段和小翼。小翼可樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到主翼面區(qū)段上并從直線位置向關(guān)節(jié)位置樞轉(zhuǎn)，在直線位置轉(zhuǎn)子葉片具有第一掃掠長度，在關(guān)節(jié)位置轉(zhuǎn)子葉片具有小于該第一掃掠長度的第二掃掠長度。在小翼和主翼面區(qū)段之間沿葉片的側(cè)面設(shè)有鉸接接頭，且小翼可向相應(yīng)的側(cè)面樞轉(zhuǎn)。鉸接機(jī)構(gòu)可操作地配套小翼，以使小翼向關(guān)節(jié)位置移動，其中在關(guān)節(jié)位置上小翼相對于所述主翼面區(qū)段的縱向軸線樞轉(zhuǎn)不多于90度。本發(fā)明還包括結(jié)合任何上述小翼特征或?qū)嵤├膯蝹€風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。參考以下描述及所附權(quán)利要求書，本發(fā)明的這些和其它特征、方面以及優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解。結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分的附示了本發(fā)明的實(shí)施例， 并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。


在本說明書中針對本領(lǐng)域技術(shù)人員陳述了本發(fā)明的完整的且能夠?qū)嵤┑墓_，包括其最佳模式，其參考了附圖，其中圖1是風(fēng)力渦輪機(jī)的透視圖2A是帶有具有處于直線位置上的小翼的轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)的透視視圖；圖2B是圖2A的風(fēng)力渦輪機(jī)的透視視圖，且小翼處于關(guān)節(jié)位置以減小轉(zhuǎn)子掃掠面積；圖3是具有帶小翼的轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)的前視圖，并圖示了對于小翼的直線位置和關(guān)節(jié)位置不同的轉(zhuǎn)子掃掠面積；圖ζt是結(jié)合了小翼的轉(zhuǎn)子葉片的透視視圖5是具有小翼的第一實(shí)施例的轉(zhuǎn)子葉片的一部分的側(cè)面視圖6是小翼在關(guān)節(jié)位置上的圖5的轉(zhuǎn)子葉片部分的側(cè)面視圖。7是具有小翼的第二實(shí)施例的轉(zhuǎn)子葉片的一部分的側(cè)面視圖6丨是小翼在關(guān)節(jié)位置上的圖7的轉(zhuǎn)子葉片部分的側(cè)面視圖9是具有小翼的第三實(shí)施例的轉(zhuǎn)子葉片的一部分的側(cè)面視圖10是小翼在關(guān)節(jié)位置上的圖9的轉(zhuǎn)子葉片部分的側(cè)面視圖；以及
圖11是帶有根據(jù)本發(fā)明的各方面的轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)的前視圖。
零部件列表
10風(fēng)力渦輪機(jī)
12塔架
14支撐部
16機(jī)艙
18轉(zhuǎn)子
20輪轂
22轉(zhuǎn)子葉片
24葉片根部
26負(fù)載傳輸區(qū)域
28風(fēng)向
30翼型件部
32前緣
34后緣
35控制器
36壓力側(cè)
38吸力側(cè)
40葉片末梢
42主翼面區(qū)段
44主翼面區(qū)段的端部
46小翼
48小翼端部
50套筒
52殼體構(gòu)件
54易彎材料
55彈性材料
56鉸接接頭
58致動機(jī)構(gòu)
59鏈接
60傳感器/鎖止件
62傳輸線路
64傳感器系統(tǒng)
66旋轉(zhuǎn)方向
68掃掠面積
70減小的掃掠面積
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的實(shí)施例，在圖中圖示了其一個或多個示例。各示例作為本發(fā)明的解釋而不是本發(fā)明的限制提供。實(shí)際上，對本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明顯的是在本發(fā)明中可以做出多種改型和變型，而不背離本發(fā)明的范圍或精神。例如，作為一個實(shí)施例的部分圖示或描述的特征可與另一個實(shí)施例一起使用而產(chǎn)生又再一個實(shí)施例。因此，其意圖在于本發(fā)明覆蓋在所附權(quán)利要求書及其等價物的范圍內(nèi)的此類改型和變型。參考圖形，圖1圖示了水平軸線風(fēng)力渦輪機(jī)10的透視視圖。應(yīng)該理解的是風(fēng)力渦輪機(jī)10可為豎直軸線風(fēng)力渦輪機(jī)。在圖示的實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10包括從支撐部14延伸的塔架12、安裝在塔架12上的機(jī)艙16以及聯(lián)接到該機(jī)艙16上的轉(zhuǎn)子18。塔架12可由管狀鋼或其它合適的材料制成，并在支撐部14和機(jī)艙16之間限定空腔(未圖示)。轉(zhuǎn)子 18包括可旋轉(zhuǎn)的輪轂20以及聯(lián)接到輪轂20上并從輪轂20向外延伸的轉(zhuǎn)子葉片22。如圖所示，轉(zhuǎn)子18包括三個轉(zhuǎn)子葉片22。然而，在一個備選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子18可包括多于或少于三個轉(zhuǎn)子葉片22。轉(zhuǎn)子葉片22可大致具有使得風(fēng)力渦輪機(jī)10能夠根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)起作用的任何合適的長度。例如，轉(zhuǎn)子葉片22可具有從大約15米(m)到大約91m變化的長度。轉(zhuǎn)子葉片22 圍繞輪轂20隔開，以便于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子18，從而使得能夠從風(fēng)將動能轉(zhuǎn)換成可使用的機(jī)械能， 并隨后轉(zhuǎn)換成電能。具體而言，輪轂20可聯(lián)接到設(shè)置在機(jī)艙16內(nèi)的發(fā)電機(jī)(未圖示)上用于電能生產(chǎn)。另外，轉(zhuǎn)子葉片22通過在多個負(fù)載傳遞區(qū)域沈處將葉片根部M聯(lián)接到輪轂20上而配接到輪轂20上。因此，對轉(zhuǎn)子葉片22產(chǎn)生的任何負(fù)載均經(jīng)由負(fù)載傳遞區(qū)域沈傳遞到輪轂20上。如圖示的實(shí)施例中所示，風(fēng)力渦輪機(jī)還可包括位于機(jī)艙16內(nèi)的渦輪機(jī)控制系統(tǒng)或渦輪機(jī)控制器35。然而，應(yīng)該理解的是控制器35可設(shè)置在風(fēng)力渦輪機(jī)10上或中的任何位置處，支撐部14上的任何位置處，或者通常任何其它合適的位置處?？刂破?5可包括合適的處理器和/或配置成執(zhí)行本文所述的方法、步驟、操作、計(jì)算等的其它處理功能。例如， 在一個實(shí)施例中，控制器35可配置成計(jì)算機(jī)或其它中央處理單元。此外，控制器35也可包括各種輸入/輸出通道和/或裝置，用于從傳感器和其它測量裝置接收輸入，并用于將控制信號發(fā)送至風(fēng)力渦輪機(jī)的各種部件。通過執(zhí)行風(fēng)力渦輪機(jī)控制命令，控制器35通?？膳渲贸煽刂骑L(fēng)力渦輪機(jī)10的各種操作模式(例如，啟動或關(guān)機(jī)序列)。控制器35還可配置成控制各轉(zhuǎn)子葉片22的葉片槳距或槳距角(即，決定轉(zhuǎn)子葉片22相對于風(fēng)的方向觀的投影的角度)，以便通過調(diào)整至少一個轉(zhuǎn)子葉片22相對于風(fēng)的角度位置控制由風(fēng)力渦輪機(jī)10產(chǎn)生的負(fù)載和功率。例如，控制器35可通過向機(jī)艙16內(nèi)的變槳驅(qū)動器或變槳調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)送合適的控制信號來單獨(dú)或者同時控制轉(zhuǎn)子葉片22的槳距角。此外，當(dāng)風(fēng)的方向觀改變時，控制器35可配置成經(jīng)由機(jī)艙16內(nèi)的偏航驅(qū)動機(jī)構(gòu)控制機(jī)艙16相對于偏航軸線38的位置，從而相對于風(fēng)的方向觀定位轉(zhuǎn)子葉片22。在風(fēng)力渦輪機(jī)10的運(yùn)行過程中，風(fēng)從方向28沖擊轉(zhuǎn)子葉片22，這導(dǎo)致轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)并遭受離心力時，轉(zhuǎn)子葉片22同樣遭受各種加載力和彎曲力矩。當(dāng)空氣動力學(xué)負(fù)載增加時，過度的力和彎曲力矩會導(dǎo)致一個或更多轉(zhuǎn)子葉片22撞擊塔架12， 從而導(dǎo)致重大損害和停機(jī)時間。然而，即使沒有塔架撞擊，過度的負(fù)載和彎曲力矩也會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片22和其它風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上極大的疲勞。參考圖3和4，如本領(lǐng)域公知的那樣，單個轉(zhuǎn)子葉片22包括相對于葉片的旋轉(zhuǎn)方向 66的前緣32和后緣34(圖3)。葉片22包括低壓或“吸力”側(cè)38，以及壓力側(cè)36 (圖5)。
圖2A和2B圖示了結(jié)合多個風(fēng)力渦輪機(jī)葉片22的風(fēng)力渦輪機(jī)10的一個實(shí)施例。各渦輪機(jī)葉片22均具有連接到轉(zhuǎn)子輪轂20上的根部M，并且還包括從轉(zhuǎn)子輪轂徑向向外延伸的翼型件部30。翼型件部30包括主翼面區(qū)段42和限定葉片末梢40的小翼 46。小翼46樞轉(zhuǎn)地連接到主翼面區(qū)段42上并且從圖2A中圖示的直線位置樞轉(zhuǎn)，其中轉(zhuǎn)子葉片具有第一掃掠長度68，如圖3中所示。小翼46樞轉(zhuǎn)到圖2B中所圖示的關(guān)節(jié)位置，其中轉(zhuǎn)子葉片具有第二掃掠長度70，如圖3中所示。因此，從圖2A、2B以及3可以輕易理解在小翼46的關(guān)節(jié)位置上，轉(zhuǎn)子的掃掠面積被極大地縮小，這導(dǎo)致單個轉(zhuǎn)子葉片22上降低的負(fù)載。參考圖4，在葉片22的翼型件部30內(nèi)的任何位置處可設(shè)置任何方式的合適的致動機(jī)構(gòu)58，以便使小翼46在直線位置和關(guān)節(jié)位置之間移動。圖4圖形化地將致動機(jī)構(gòu)58描繪為通過合適的鏈接59連接到小翼46上的活塞。應(yīng)該輕易理解的是致動機(jī)構(gòu)58可為任何方式的主動控制機(jī)構(gòu)，其接收控制信號以收回和/或展開小翼46。例如，致動機(jī)構(gòu)56可為電動馬達(dá)、電機(jī)致動器、氣動或液壓系統(tǒng)等。應(yīng)該輕易理解的是本發(fā)明不限于任何特定類型的致動機(jī)構(gòu)58。可能期望的是(但不必須)致動機(jī)構(gòu)被結(jié)構(gòu)化地構(gòu)造并控制以限制小翼46的致動位置，使得小翼不相對于主翼面區(qū)段42的縱向軸線樞轉(zhuǎn)至大于90度的位置。換言之，防止小翼46樞轉(zhuǎn)至將導(dǎo)致小翼在主翼面區(qū)段42上向后延伸的位置，從而防止對主翼面區(qū)段上的氣流(或主翼面區(qū)段42的性能)的可能負(fù)面影響。圖6、8、和10描繪了相對于主翼面區(qū)段42大約90度的關(guān)節(jié)位置上的小翼46。然而，大于90度的關(guān)節(jié)處于本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。還應(yīng)該理解的是小翼46可以相對于主翼面區(qū)段可變地形成關(guān)節(jié)。例如，小翼46 可在相對于主翼面區(qū)段42至大于0度到不大于90度的范圍內(nèi)的任何位置形成關(guān)節(jié)。特別參考圖5和6，轉(zhuǎn)子葉片22包括構(gòu)造在小翼46和主翼面區(qū)段42之間的可展開的套筒50。套筒50構(gòu)造成以便在小翼的關(guān)節(jié)位置上從小翼46的端部48延伸至主翼面區(qū)段42的端部44，如圖6中特別圖示的那樣。套筒50因而在間隙上提供了空氣動力學(xué)表面，該間隙否則將在小翼46的關(guān)節(jié)位置上形成在小翼46和主翼面區(qū)段42之間。除了在此接合點(diǎn)處提供空氣動力學(xué)表面之外，套筒50還降低了當(dāng)小翼46處在關(guān)節(jié)位置上時由間隙 (以及間隙中的暴露結(jié)構(gòu))產(chǎn)生的噪音。圖5和6圖示了一個實(shí)施例，其中可展開的套筒50具有預(yù)制弓形形狀。套筒50 例如可為相對剛性或半剛性殼體構(gòu)件52，其如圖5中所示在小翼46的直線位置上擺入主翼面區(qū)段42，并且如圖6中所示當(dāng)小翼46移向關(guān)節(jié)位置時擺出主翼面區(qū)段42。殼體構(gòu)件52 可為可壓縮的，以便安裝在主翼面區(qū)段內(nèi)，但在展開以在小翼46的端部48和主翼面區(qū)段42 的端部44之間橋接時呈其預(yù)制弓形形狀，從而在接合點(diǎn)處提供預(yù)制的空氣動力學(xué)表面。圖7和8圖示了可展開的套筒50的備選實(shí)施例。在此實(shí)施例中，套筒50由任何方式的易彎材料M形成。該材料M例如可為帆布或其它合適的板材、褶皺材料、可折疊材料等。材料討因而是“易彎的”，因?yàn)槠淠軌蛟谑掌鹞恢蒙显谥饕砻鎱^(qū)段42或小翼46的一者或兩者內(nèi)被折疊或者以其它方式減小尺寸，如圖7中所示。圖8圖示了當(dāng)其在主翼面部分42的端部44和小翼46的端部48之間展開時的易彎材料M。材料M可具有一定程度的預(yù)制結(jié)構(gòu)(例如用褶皺材料)以便在小翼46的關(guān)節(jié)位置形成弓形形狀，如圖8中所繪。在圖9和10的實(shí)施例中，可展開的套筒50由彈性板或其它彈性構(gòu)件55提供。在小翼的關(guān)節(jié)位置上，彈性構(gòu)件陽實(shí)質(zhì)上在主翼面區(qū)段42的端部44和小翼46的端部48之間伸展，如圖10中所示。彈性構(gòu)件55因而在主翼面區(qū)段42內(nèi)需要極少的存儲空間，但在小翼46的關(guān)節(jié)位置上提供了弓形較小的表面，如圖10中可見。參考各個附圖，小翼46在鉸接接頭56處可樞轉(zhuǎn)，該鉸接接頭可由任何合適的鉸接結(jié)構(gòu)限定，例如機(jī)械鉸鏈、活鉸鏈(living hinge)等。在一個特定實(shí)施例中，小翼46在形成在葉片22的壓力側(cè)36上的鉸接接頭56處樞轉(zhuǎn)。以此方式，小翼向壓力側(cè)36樞轉(zhuǎn)，如圖 2B中特別所示。在一個特定實(shí)施例中，小翼46相對于主翼面區(qū)段42的縱向軸線樞轉(zhuǎn)至少大約90度。通過向葉片22的壓力側(cè)36樞轉(zhuǎn)，小翼46在關(guān)節(jié)位置上不造成與塔架12撞擊的風(fēng)險，如由圖2B可以理解的那樣。然而，應(yīng)該理解的是在處于本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)的實(shí)施例中小翼46可向吸力側(cè)38樞轉(zhuǎn)。如上所述，致動機(jī)構(gòu)58可包括任何方式的合適的致動器。例如，致動機(jī)構(gòu)58可包括任何方式的主動裝置，其使小翼46在直線位置和關(guān)節(jié)位置之間移動。換言之，致動機(jī)構(gòu) 58例如可為通過任何方式的合適鏈接59附接到小翼46上的馬達(dá)或機(jī)械致動器，以便收回和展開小翼46。在備選實(shí)施例中，致動機(jī)構(gòu)58可包括被動部件，例如彈簧，或其它偏壓構(gòu)件。此被動部件可用來將小翼46向直線位置或關(guān)節(jié)位置的任一個偏壓。諸如馬達(dá)、活塞等的主動裝置可用來使小翼46在抵抗彈簧或其它偏壓構(gòu)件的偏壓力的相應(yīng)相反方向上移動?？傮w參考附圖，在某些實(shí)施例中可能希望在小翼46和主翼面部分42之間沿鉸接線56在任何合適的位置上包括傳感器60。此傳感器60可為任何方式的接觸開關(guān)、簧片開關(guān)等，其產(chǎn)生指示小翼46的相對位置的信號。例如，傳感器60可指示小翼46何時處于其如圖9中所示的直線位置。備選地，傳感器60可指示小翼46何時處于圖10的關(guān)節(jié)位置， 或者圖9的直線位置之外的任何位置。傳感器60可用來向風(fēng)力渦輪機(jī)控制器35提供輸入信號，用于相對于風(fēng)力渦輪機(jī)10任何方式的控制功能。在某些實(shí)施例中，還可能希望在小翼46和主翼面區(qū)段42之間包括鎖止機(jī)構(gòu)。在附圖中，此鎖止機(jī)構(gòu)與傳感器60配套，但可為單獨(dú)的傳感器60的附加。此鎖止機(jī)構(gòu)例如可為電磁鎖止器，其釋放以允許小翼46在接收到給鎖止器60的控制信號時樞轉(zhuǎn)至小翼的關(guān)節(jié)位置。在此實(shí)施例中，諸如彈簧或類似裝置的偏壓構(gòu)件可用作致動機(jī)構(gòu)58的部件，以便在釋放鎖止器60時，小翼46在偏壓元件的作用力下自動樞轉(zhuǎn)至其關(guān)節(jié)位置。為了將小翼 46收回至直線位置，致動機(jī)構(gòu)58可使用任何合適的裝置以及適當(dāng)?shù)逆溄?9以便將小翼收回至直線位置，在該點(diǎn)上鎖止器60被致動以便將小翼46保持在穩(wěn)固且鎖止的直線位置上。圖11描繪了風(fēng)力渦輪機(jī)10，其中各轉(zhuǎn)子葉片22配套有如本文所述的小翼46。提供了控制和/或動力傳輸線路62用于經(jīng)由風(fēng)力渦輪機(jī)35協(xié)調(diào)控制各個小翼46?？刂破?5 又可從各個傳感器64接收任何方式的輸入，傳感器64適當(dāng)?shù)卦O(shè)置并配置成感測葉片22上的各種操作條件，諸如葉片經(jīng)歷的極端或瞬時負(fù)載條件。在此類負(fù)載條件下，控制器35經(jīng)由動力/控制線路62和致動機(jī)構(gòu)58(具有適當(dāng)?shù)逆溄?9)可以以受控且協(xié)調(diào)的方式致動用于多個葉片22的小翼46。為了維持轉(zhuǎn)子20和葉片22的總體平衡，小翼46經(jīng)由它們各自的致動機(jī)構(gòu)58被一致致動。在瞬時或極端負(fù)載條件結(jié)束時，小翼46可經(jīng)由控制器35、傳輸/動力線路62以及致動機(jī)構(gòu)58返回至它們的直線位置。本書面說明書使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，并執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明可授予專利的范圍由權(quán)利要求書限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果此類其它示例具有無異于權(quán)利要求書的字面語言的結(jié)構(gòu)性元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求書的字面語言并無實(shí)質(zhì)性區(qū)別的等價結(jié)構(gòu)性元件，則此類其它示例意在處在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，包括多個轉(zhuǎn)子葉片(22)，各所述轉(zhuǎn)子葉片均具有連接到轉(zhuǎn)子輪轂00)上的根部04)和從所述根部徑向向外延伸的翼型件部(30)；所述翼型件部還包括主翼面區(qū)段G2)和小翼(46)，所述小翼06)可樞轉(zhuǎn)地連接到所述主翼面區(qū)段上，以便從直線位置樞轉(zhuǎn)至關(guān)節(jié)位置，在所述直線位置上所述轉(zhuǎn)子葉片具有第一掃掠長度(68)，在所述關(guān)節(jié)位置上所述轉(zhuǎn)子葉片具有第二掃掠長度(70)；以及可展開的套筒(50)，其連接到所述小翼上，以便在所述小翼的所述關(guān)節(jié)位置上在所述小翼和所述主翼面區(qū)段之間延伸，所述套筒在所述小翼的所述直線位置上可收入所述主翼面區(qū)段或所述小翼內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述套筒(50)包括預(yù)制弓形殼體(52)，所述預(yù)制弓形殼體(5 在所述小翼的所述直線位置上擺入所述主翼面區(qū)段。
3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述套筒(50)包括折疊到所述主翼面區(qū)段或所述小翼中的易彎材料(54)。
4.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述易彎材料(54)包括折疊到所述主翼面區(qū)段或所述小翼中的褶皺構(gòu)件。
5.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)還在所述小翼 (46)和所述主翼面區(qū)段0 之間沿所述葉片的壓力側(cè)(36)包括鉸接接頭(56)，所述小翼向所述壓力側(cè)樞轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)還包括可操作地與所述小翼G6)配套的致動機(jī)構(gòu)(58)，以使所述小翼向所述關(guān)節(jié)位置移動，所述致動機(jī)構(gòu)包括主動裝置，所述主動裝置由控制信號致動，以使所述小翼在所述直線位置和關(guān)節(jié)位置之間移動。
7.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)還包括可操作地與所述小翼G6)配套以使所述小翼向所述關(guān)節(jié)位置移動的致動機(jī)構(gòu)(58)，所述致動機(jī)構(gòu)包括偏壓裝置和主動裝置，所述偏壓裝置構(gòu)造成將所述小翼向所述直線位置或所述關(guān)節(jié)位置的任一者偏壓，所述主動裝置構(gòu)造成或者從所述直線位置向所述關(guān)節(jié)位置收回所述小翼，或者從所述關(guān)節(jié)位置向所述直線位置展開所述小翼。
8.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)還包括傳感器(60)，所述傳感器(60)相對于所述小翼G6)和所述主翼面區(qū)段G2)設(shè)置，以便指示所述小翼何時處于所述直線位置上。
9.一種風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，包括多個轉(zhuǎn)子葉片(22)，各所述轉(zhuǎn)子葉片均具有連接到轉(zhuǎn)子輪轂00)上的根部04)和從所述根部徑向向外延伸的翼型件部(30)；所述翼型件部還包括主翼面區(qū)段G2)和小翼(46)，所述小翼06)可樞轉(zhuǎn)地連接到所述主翼面區(qū)段上，以便從直線位置樞轉(zhuǎn)至關(guān)節(jié)位置，在所述直線位置上所述轉(zhuǎn)子葉片具有第一掃掠長度(68)，在所述關(guān)節(jié)位置上所述轉(zhuǎn)子葉片具有第二掃掠長度(70)；沿所述葉片的一側(cè)位于所述小翼和所述主翼面區(qū)段之間的鉸接接頭(56)；鉸接機(jī)構(gòu)(58)可操作地配套所述小翼，以使所述小翼向所述關(guān)節(jié)位置移動，其中在所述關(guān)節(jié)位置上所述小翼相對于所述主翼面區(qū)段的縱向軸線樞轉(zhuǎn)不多于90度。
10.如權(quán)利要求9所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述致動機(jī)構(gòu)(58)包括主動裝置，所述主動裝置由控制信號致動，以使所述小翼(56)在所述直線位置和所述致動位置之間移動。
11.如權(quán)利要求9所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述致動機(jī)構(gòu)(58)包括偏壓裝置和主動裝置，所述偏壓裝置構(gòu)造成向所述直線裝置或所述關(guān)節(jié)位置的任一者偏壓所述小翼(46)，所述主動裝置構(gòu)造成或者從所述直線位置向所述關(guān)節(jié)位置收回所述小翼，或者從所述關(guān)節(jié)位置向所述直線位置展開所述小翼。
12.如權(quán)利要求9所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)(10)還包括傳感器(60)，所述傳感器(60)相對于所述小翼G6)和所述主翼面區(qū)段G2)設(shè)置，以便指示所述小翼何時處于所述直線位置上。
13.一種風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(22)，包括根部(24)；從所述根部徑向向外延伸的翼型件部(30)；所述翼型件部還包括主翼面區(qū)段G2)和小翼(46)，所述小翼06)可樞轉(zhuǎn)地連接到所述主翼面區(qū)段上，以便從直線位置樞轉(zhuǎn)至關(guān)節(jié)位置，在所述直線位置上所述轉(zhuǎn)子葉片具有第一掃掠長度(68)，在所述關(guān)節(jié)位置上所述轉(zhuǎn)子葉片具有第二掃掠長度(70)；以及可展開的套筒(50)，其連接到所述小翼上，以便在所述小翼的所述關(guān)節(jié)位置上在所述小翼和所述主翼面區(qū)段之間延伸，所述套筒在所述小翼的所述直線位置上可收入所述主翼面區(qū)段或所述小翼內(nèi)。
14.如權(quán)利要求13所述的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(22)，其特征在于，所述套筒(50)包括預(yù)制弓形殼體(5 或易彎材料(54)中的一種，所述預(yù)制弓形殼體(5 在所述小翼的所述直線位置上擺入所述主翼面區(qū)段，所述易彎材料折疊(54)到所述主翼面區(qū)段或所述小翼中。
15.如權(quán)利要求13中所述的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(22)，其特征在于，所述風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片還包括沿所述葉片的壓力側(cè)位于所述小翼G6)和所述主翼面區(qū)段G2)之間的鉸接接頭(56)，所述小翼向所述壓力側(cè)樞轉(zhuǎn)，以及可操作地與所述小翼配套以使所述小翼向所述關(guān)節(jié)位置移動的致動機(jī)構(gòu)(58)，其中在所述關(guān)節(jié)位置上所述小翼相對于所述主翼面區(qū)段的縱向軸線樞轉(zhuǎn)不超過90度。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有空氣動力學(xué)小翼的風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片，具體而言，涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)，包括多個轉(zhuǎn)子葉片，且各葉片均具有連接到轉(zhuǎn)子輪轂上的根部和從該根部徑向向外延伸的翼型件部。該翼型件部還包括主翼面區(qū)段和小翼，小翼可樞轉(zhuǎn)地連接到所述主翼面區(qū)段上，以便從直線位置樞轉(zhuǎn)至關(guān)節(jié)位置，在直線位置上該轉(zhuǎn)子葉片具有第一掃掠長度，在關(guān)節(jié)位置上該轉(zhuǎn)子葉片具有第二掃掠長度。在關(guān)節(jié)位置上，小翼可相對于主翼面區(qū)段的縱向軸線樞轉(zhuǎn)不超過90度?？烧归_的套筒連接到小翼上，以便在小翼的關(guān)節(jié)位置上在小翼與主翼面區(qū)段之間延伸。在小翼的直線位置上該套筒可收起在主翼面區(qū)段或小翼中的任一者或兩者內(nèi)。
文檔編號F03D7/04GK102400845SQ20111028339
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者D·S·佩塞特斯基, E·L·麥格拉思, 王京 申請人:通用電氣公司