本發(fā)明屬于風(fēng)能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是適用于風(fēng)力機械及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前的風(fēng)機是采用變槳系統(tǒng)來解決遇到強風(fēng)問題的，變槳系統(tǒng)的所有部件都安裝在輪轂上。風(fēng)機正常運行時所有部件都隨輪轂以一定的速度旋轉(zhuǎn)。其設(shè)計的不足之處是遇到強風(fēng)時只能停機不動，而不能繼續(xù)發(fā)電，且容易受到強風(fēng)的破壞。

研究超大型及海上風(fēng)力機其抗強風(fēng)能力是十分重要的，本發(fā)明人于2016年12月18日提出的，公告號為CN 106382185 A；發(fā)明名稱為“一種可伸縮型風(fēng)機風(fēng)輪或葉片及風(fēng)力發(fā)電機”提出了一種可抗強風(fēng)風(fēng)輪或葉片，其不足之處是由于其葉片的結(jié)構(gòu)，只能應(yīng)用在中小型風(fēng)力機上，無法應(yīng)用在大型1兆瓦以上或超大型10兆瓦以上機型上；其另一不足之處是

帶伸縮部件的葉片與固定葉片是安裝在一體的，在其伸縮過程中容易引起兩個部位葉片的振動，影響發(fā)電效率，本發(fā)明是在所述“一種可伸縮型風(fēng)機風(fēng)輪或葉片及風(fēng)力發(fā)電機”的基礎(chǔ)上進行了大量的實驗及理論研究，得到了巨大的改進及技術(shù)進步。

因此，發(fā)明一種在超強風(fēng)速時，既能保護設(shè)備不受損傷，又能繼續(xù)發(fā)電工作的超大型風(fēng)力發(fā)電機或風(fēng)輪或葉片是十分有必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，其目的是，提供一種抗強風(fēng)風(fēng)機風(fēng)輪或葉片及風(fēng)力機，可以提供一種大型1或2兆瓦以上或超大型10兆瓦以上垂直軸風(fēng)機葉片，本發(fā)明另一目的是提供一種抗強風(fēng)風(fēng)機葉片及風(fēng)力機，可以在臺風(fēng)到來時繼續(xù)工作的風(fēng)機或葉片。

一種抗強風(fēng)風(fēng)機風(fēng)輪或葉片，包括風(fēng)輪或葉片、風(fēng)輪軸及風(fēng)輪或葉片與軸之間的連接支撐體，其特征是，在所述風(fēng)輪或葉片上包括葉片支架，所述風(fēng)輪或葉片安裝在葉片支架上，所述風(fēng)輪或葉片可以與葉片支架有相對位移；或/和所述風(fēng)輪或葉片與軸之間的連接支撐體，是可以增長或縮短的；在所述風(fēng)輪或葉片或葉片支架或連接支撐體上安裝有控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可以控制葉片與支架之間的相對位移；或/和所述控制系統(tǒng)可以控制連接支撐體的增長或縮短。 所述控制系統(tǒng)可以安裝在風(fēng)機的任一位置。

優(yōu)選的，所述風(fēng)輪或葉片是垂直軸風(fēng)機風(fēng)輪或葉片，所述控制系統(tǒng)可以控制風(fēng)輪或葉片在葉片支架上做上下位移；由于高空的風(fēng)大于低空的風(fēng)；當(dāng)風(fēng)力小時，控制器可以將葉片移動到葉片支架的上部，接收更強大的風(fēng)力；當(dāng)風(fēng)力超強時，控制器可以將葉片移動到葉片支架的下部，接收更小的風(fēng)力；其優(yōu)勢在于，風(fēng)小時，可以提高發(fā)電效率，遇到超強風(fēng)時，可以不用停機，繼續(xù)工作，從而輸出更穩(wěn)定的電能，提高電能的質(zhì)量。

優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)可以控制風(fēng)輪或葉片在葉片支架上做上下位移；當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)到動力風(fēng)位置時，所述控制系統(tǒng)可以將葉片移動到葉片支架的上部，接收更強大的風(fēng)力；當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)到阻力風(fēng)位置時，所述控制系統(tǒng)可以將葉片移動到葉片支架的下部，接收更小的風(fēng)力；減小葉片的阻力。所述動力風(fēng)就是推動垂直軸風(fēng)機葉片做正功的風(fēng)，所述阻力風(fēng)或逆向風(fēng)，就是對阻礙垂直軸風(fēng)機葉片做正功的風(fēng)，是公知常識。

優(yōu)選的，所述連接支撐體是可伸縮的；所述控制系統(tǒng)可以控制連接支撐體，當(dāng)風(fēng)力小時，控制系統(tǒng)可以將連接支撐體增長，接收更強大的風(fēng)力；當(dāng)風(fēng)力超強時，控制系統(tǒng)將連接支撐體縮短，接收更小的風(fēng)力。

優(yōu)選的，所述連接支撐體是可伸縮的；所述控制系統(tǒng)可以控制連接支撐體，當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)到動力風(fēng)位置時，控制系統(tǒng)可以將連接支撐體增長，接收更強大的風(fēng)力；當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)到阻力風(fēng)位置時，控制系統(tǒng)將連接支撐體縮短，接收更小的風(fēng)力，減小葉片的阻力。

優(yōu)選的，所述風(fēng)輪或葉片是至少兩個，可以安裝在有高度差的部位；其中至少一個葉片是可移動的，所述可移動的葉片的支架高度，可以覆蓋或部分覆蓋另一個葉片的高度。當(dāng)風(fēng)力小時，控制系統(tǒng)可以將可葉片移動到葉片支架的上部，另一個葉片在下部，使兩個葉片的總體高度相加，接收更強大的風(fēng)力；當(dāng)風(fēng)力超強時，控制系統(tǒng)可以將可葉片移動到葉片支架的下部，與另一個葉片的高度重合，使葉片總體高度最小，接收更小的風(fēng)力。同理，本發(fā)明還可以使用3個以上不同高度的葉片，可以達到更好的效果，都在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。

所述控制系統(tǒng)包括信號接收器、控制器及動力裝置，通過信號接收器可以接收風(fēng)力的大小及方向，傳導(dǎo)到控制器，控制器可以通過動力裝置控制葉片升高或降低；或控制連接支撐體收縮或增長。

在實際工程應(yīng)用中，由于風(fēng)輪或葉片的體積或重量十分巨大，葉片內(nèi)部的支撐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，到目前為止，世界上還沒有風(fēng)輪或葉片的長度超過100米，以及10兆瓦以上的風(fēng)力機；為了使葉片長度達到100米以上，以及為了開發(fā)10兆瓦以上大型風(fēng)力機，必須使用本發(fā)明所設(shè)計的獨特的風(fēng)輪或葉片才能達到本發(fā)明的實際效果。

一種新型風(fēng)機風(fēng)輪或葉片，包括風(fēng)輪或葉片的殼體，其特征是，在所述風(fēng)輪或葉片上或在所述風(fēng)輪或葉片的內(nèi)部，安裝或設(shè)置有密閉空間裝置；在所述密閉空間裝置內(nèi)盛有密度小于空氣的氣體，或在所述密閉空間裝置內(nèi)是稀薄空氣。所述稀薄空氣是指密度小于空氣的空氣。

所述密度小于空氣的氣體，是指所有相對分子量小于29的氣體的密度,都小于空氣的密度，例如, 氫氣、氦氣、氖氣、氮氣、一氧化碳、甲烷,氟化氫、乙炔等。

優(yōu)選的，所述密閉空間裝置內(nèi)盛有氫氣或氦氣或氖氣或氮氣或所述氣體的任意比例混合體。

最優(yōu)選的是使用氦氣。但為了降低成本，也可以使用氫氣和氮氣或氫氣和氦氣的混合氣體，這樣既可以克服單獨使用氫氣容易引爆的缺點，還可以降低成本，也可以達到我們的使用目的。

所述密閉空間裝置可以采用任意材料，包括軟性材料或硬質(zhì)材料。

當(dāng)所述密閉空間裝置采用軟性材料時，例如，采用橡膠類膜材料或塑料類膜材料時，須在其內(nèi)部充入密度小于空氣的氣體，例如氦氣或氫氣與氮氣的混合體；橡膠類膜材料或塑料類膜材料體積便會膨脹，然后密封。所述密閉空間裝置在空氣中產(chǎn)生向上的浮力，所述浮力就會抵消或部分抵消風(fēng)輪或葉片向下的重力，從而降低風(fēng)輪或葉片的重量，當(dāng)所述密閉空間裝置體積足夠大時，其所產(chǎn)生的浮力大于風(fēng)輪或葉片向下的重力時，所述風(fēng)輪或葉片的重量即為零或負(fù)值。

當(dāng)所述密閉空間裝置采用硬質(zhì)材料時，其有兩種選擇，即可以采用在其內(nèi)部充入密度小于空氣的氣體產(chǎn)生浮力，也可以將其內(nèi)部空間內(nèi)的空氣抽出，形成稀薄氣體，也即在其內(nèi)部形成真空狀態(tài)，也可以產(chǎn)生向上的浮力，所述浮力就會抵消或部分抵消風(fēng)輪或葉片向下的重力，從而降低風(fēng)輪或葉片的重量。

當(dāng)所述密閉空間裝置內(nèi)的氣體壓力足夠大時，其完全可以替代或部分替代風(fēng)輪或葉片內(nèi)部的支撐體，從而減少支撐體材料，降低風(fēng)輪或葉片本身的重量。

我們通過大量的計算及模擬實驗得出結(jié)論，當(dāng)密閉空間裝置內(nèi)的氣體壓力大于1.5—2個大氣壓時，其完全可以替代或部分替代風(fēng)輪或葉片內(nèi)部的支撐體。

當(dāng)所述密閉空間裝置采用軟性材料時，由于其可以和風(fēng)輪或葉片的內(nèi)部更緊密的貼合，當(dāng)其充滿壓力時，可以緊密的貼合在風(fēng)輪或葉片的內(nèi)壁上且對內(nèi)壁形成非常均勻的壓力，因此，可以使風(fēng)輪或葉片在運轉(zhuǎn)時減小顫動或震動，可以減少能量損失，提高發(fā)電效率并同時提高設(shè)備的使用壽命。

所述風(fēng)輪或葉片的殼體可以采用硬質(zhì)材料，所述密閉空間裝置采用柔性材料。

所述密閉空間裝置也可以是風(fēng)輪或葉片殼體本身，在所述殼體內(nèi)部，設(shè)置好一定的區(qū)域，充滿密度小于空氣的氣體，然后密封。當(dāng)然，這種方法存在一定的缺陷，不是最好的選擇。

所述密閉空間裝置在風(fēng)輪或葉片外部使用時，可以包括雙層結(jié)構(gòu)；外部使用硬質(zhì)材料，內(nèi)層使用軟性材料。

一種抗強風(fēng)風(fēng)力機，包括發(fā)電機系統(tǒng)、風(fēng)輪或葉片、風(fēng)輪軸及風(fēng)輪或葉片與軸之間的連接支撐體，其特征是，在所述風(fēng)輪或葉片上包括葉片支架，所述風(fēng)輪或葉片安裝在葉片支架上，所述風(fēng)輪或葉片可以與葉片支架有相對位移；或/和所述風(fēng)輪或葉片與軸之間的連接支撐體，是可以增長或縮短的；在所述風(fēng)輪在所述風(fēng)力機的任一部位安裝有控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)可以控制葉片與支架之間的相對位移；或/和所述控制系統(tǒng)可以控制連接支撐體的增長或縮短。

所述一種抗強風(fēng)風(fēng)力機，是采用本發(fā)明所述抗強風(fēng)風(fēng)輪或葉片。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過使用可升降風(fēng)機風(fēng)輪或葉片，使得風(fēng)力發(fā)電機在臺風(fēng)到來時，可以不用停機，繼續(xù)工作。本發(fā)明通過采用密閉空間裝置的方案，可以制造出長度大于100米的風(fēng)機葉片或10兆瓦以上超大型風(fēng)力發(fā)電機。

四、附圖說明：

圖1是本發(fā)明所述風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖2是本發(fā)明所述另一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖3是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖4是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖5是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖6是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖7是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；

圖8是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理俯視圖示意圖；

圖9是本發(fā)明所述風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖10是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

附圖標(biāo)志

1葉片 2葉片 3葉片支架 4風(fēng)輪軸 5控制系統(tǒng) 6連接支撐體 7葉片 8長葉片支架 9發(fā)電機系統(tǒng) 10密閉空間裝置 11葉片 12長葉片支架

五、具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細描述：

實施例一：

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖10所示，圖1是本發(fā)明所述風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；圖2是本發(fā)明所述另一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理正視圖示意圖；圖3是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理正視圖示意圖；圖4是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理正視圖示意圖；圖10是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；所述任一圖的左視圖與俯視圖為公知常識，省略。

如圖1、圖2所示，葉片1或2安裝在葉片支架3內(nèi)，所述葉片1或2通過控制系統(tǒng)5可以在葉片支架3內(nèi)做上下位移，圖1所示為當(dāng)風(fēng)力小時，控制系統(tǒng)5可以將葉片移動到葉片支架的上部，接收更強大的風(fēng)力；圖2所示為當(dāng)風(fēng)力超強時，控制系統(tǒng)5可以將葉片移動到葉片支架的下部，接收更小的風(fēng)力；所述控制系統(tǒng)可以將葉片移動到葉片支架的設(shè)計位置后可以自動鎖定位置。圖3所示為：當(dāng)葉片1旋轉(zhuǎn)到正向風(fēng)位置時，控制系統(tǒng)5可以將葉片移動到葉片支架的上部，接收更強大的風(fēng)力；當(dāng)葉片2旋轉(zhuǎn)到逆向風(fēng)位置時，控制系統(tǒng)5可以將葉片2移動到葉片支架的上部，接收更小的風(fēng)力；圖4所示為：當(dāng)葉片1旋轉(zhuǎn)到正向風(fēng)位置時，控制系統(tǒng)5可以將連接支撐體6增長，接收更強大的風(fēng)力；當(dāng)葉片2旋轉(zhuǎn)到逆向風(fēng)位置時，控制系統(tǒng)5可以將連接支撐體6縮短，接收更小的風(fēng)力；圖10所示為：葉片安裝方式為傾斜安裝，當(dāng)風(fēng)力小時，控制系統(tǒng)5可以將葉片移動到葉片支架的上部，接收更強大的風(fēng)力；當(dāng)風(fēng)力超強時，控制系統(tǒng)5可以將葉片移動到葉片支架的下部，接收更小的風(fēng)力；其優(yōu)勢在于，隨著葉片上移，連接支撐體6也同時增長，接收更強大的風(fēng)力；隨著葉片下移，連接支撐體6也同時縮短，接收更小的風(fēng)力。

實施例二：

如圖5、圖6、圖7、圖8所示，圖5是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；圖6是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；圖7是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；圖8是本發(fā)明所述再一風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)原理俯視圖示意圖。本實施例采用兩組葉片，葉片1、葉片2為一組，分別安裝在葉片支架上，或葉片1、葉片2是普通公知葉片；安裝在風(fēng)輪的下半部位；葉片7、葉片11為一組，分別安裝在長葉片支架8或/和12上；長葉片支架8或/和12的高度可以覆蓋或部分覆蓋葉片支架3的高度。當(dāng)風(fēng)力小時，控制系統(tǒng)可以將葉片7或/和11移動到長葉片支架8或/和12的上部，葉片1或/和2在下部，使兩組葉片的總體高度相加，增加掃風(fēng)面積，接收更強大的風(fēng)力；當(dāng)風(fēng)力超強時，控制系統(tǒng)可以將可葉片7和11移動到長葉片支架8和12的下部，與葉片1的高度重合，使葉片7和11與葉片1在同一高度范圍內(nèi)，使葉片總體高度最小，減小掃風(fēng)面積，接收更小的風(fēng)力。如圖8所示，兩組葉片分別安裝在與風(fēng)輪軸6相交的兩個不同平面內(nèi)；

實施例三：

如圖9所示，圖9是本發(fā)明所述風(fēng)機風(fēng)輪或葉片結(jié)構(gòu)俯視圖；主視圖與左視圖為公知常識，省略。圖9為垂直軸升力型葉片之一種，本發(fā)明還可應(yīng)用于所有公知垂直軸風(fēng)機風(fēng)輪或葉片之類型，都在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。在風(fēng)機葉片殼體的內(nèi)部，安裝有密閉空間裝置10，在所述密閉空間裝置內(nèi)盛有密度小于空氣的氣體，或在所述密閉空間裝置內(nèi)是稀薄空氣。所述密閉空間裝置10可以替代或部分替代葉片內(nèi)部的支撐體或填充體，所述密閉空間裝置既可以產(chǎn)生浮力，減輕葉片的重量，也可以對葉片產(chǎn)生支撐作用，是葉片長度大于100米。

所述密閉空間裝置就是密封后氣體不再外泄。