公开了一种包括塔架(2)、机舱(3)和轮毂(7)的风轮机(1)。所述轮毂(7)包括叶片承载结构(4)，一个或更多个风轮机叶片(5)连接到所述叶片承载结构(4)。每个所述风轮机叶片(5)限定了空气动力学轮廓，所述空气动力学轮廓具有沿着所述风轮机叶片(5)的长度变化的厚度。每个所述风轮机叶片(5)经由所述风轮机叶片(5)的铰链位置处的铰链(6)连接到所述叶片承载结构(4)，每个所述风轮机叶片(5)由此被布置成在最小枢转角和最大枢转角之间执行相对于所述叶片承载结构(4)的枢转移动。所述铰链位置被布置成与所述内梢端(5a)间隔开并且与所述外梢端(5b)间隔开，并且所述铰链位置处的厚度或厚弦比大于所述内梢端(5a)处的厚度或厚弦比且大于所述外梢端(5b)处的厚度或厚弦比。大于所述外梢端(5b)处的厚度或厚弦比。大于所述外梢端(5b)处的厚度或厚弦比。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有具有在叶片的内梢端和外梢端之间的铰链位置的铰接叶片的风轮机
[0001]本专利技术涉及包括塔架、机舱和包括叶片承载结构的轮毂的风轮机。一个或更多个风轮机叶片经由铰链枢转地连接到叶片承载结构。
技术介绍
[0002]为了提供期望的电力输出并且为了控制风轮机上的负载，通常对风轮机进行控制。对于水平轴风轮机(即，具有绕大体水平的旋转轴线旋转的转子的风轮机)，这可通过控制风轮机叶片的桨距角来获得。在这种情况下，通过将风轮机叶片绕纵向轴线旋转来调节风轮机叶片相对于到来的风的攻角。
[0003]如上所述的传统桨矩控制需要基于传感器的控制器以及例如采用变桨轴承和驱动单元形式的机械零件。这样的控制器和机械零件需要维护。在风轮机处于远程位置的情况下，这可能是困难的。在这种情况下，例如由于维护人员的运送时间长或备件的交货时间长，失效或故障会导致大量的停机时间，因此，期望提供可按简单的方式进行控制并且与传统的桨矩受控制的风轮机相比维护要求降低的风轮机。
[0004]US 4,632,637公开了一种高速的顺风水平轴的风轮机，其具有三个沿圆周间隔开的轻质叶片，该轻质叶片具有在内部支撑臂径向外侧设置的叶片段，所述叶片段枢转地连接到所述支撑臂，从而在大风条件或高旋转速度下顺风地笔直折叠。
[0005]CA 1238582公开了具有包括呈接近90
°
角度的内部部分和外部部分的臂构件的风轮机。叶片枢转地附接到各外臂部分。外臂部分在内梢端和外梢端之间与叶片的空气动力学轮廓的前缘和后缘基本上平行地延伸穿过叶片。
[0006]DE 81 22 496公开了具有枢转地安装在轮毂上的多个风轮机叶片的风轮机。风轮机叶片包括连接到枢转部的空气动力学轮廓，该枢转部并非空气动力学轮廓的一部分。枢转部形成了风轮机叶片和轮毂之间的连接。
技术实现思路
[0007]本专利技术的实施方式的目的是提供一种具有铰接的风轮机叶片的风轮机，其中，风轮机叶片在高风速和/或高旋转速度下自动且高效地向内折叠，并且其中，风轮机叶片被配置用于从风中高效提取能量。
[0008]本专利技术的实施方式的其他目的是提供一种具有铰接的风轮机叶片的风轮机，其中，与类似的现有技术的风轮机相比，用于该风轮机叶片的材料的量减少。
[0009]根据第一方面，本专利技术提供了一种风轮机，所述风轮机包括塔架、机舱、轮毂以及一个或更多个风轮机叶片，所述机舱经由偏航系统安装在所述塔架上，所述轮毂能旋转地安装在所述机舱上，所述轮毂包括叶片承载结构，所述一个或更多个风轮机叶片连接到所述叶片承载结构，
[0010]其中，每个所述风轮机叶片沿着纵向方向在内梢端和外梢端之间延伸，并限定了
具有吸力侧和压力侧的空气动力学轮廓，所述吸力侧和所述压力侧都都在前缘和后缘之间延伸，所述前缘和所述后缘都在所述内梢端和所述外梢端之间延伸，所述空气动力学轮廓还具有沿着所述风轮机叶片的所述纵向方向在所述内梢端和所述外梢端之间的变化的厚度，并且其中，每个所述风轮机叶片经由所述风轮机叶片的铰链位置处的铰链连接到所述叶片承载结构，每个所述风轮机叶片由此被布置成绕与所述风轮机叶片的所述纵向方向基本垂直布置的枢转轴线在最小枢转角和最大枢转角之间执行相对于所述叶片承载结构的枢转移动，所述铰链位置被布置成与所述内梢端间隔开并且与所述外梢端间隔开，并且其中，所述铰链位置处的所述厚度大于所述内梢端处的所述厚度且大于所述外梢端处的所述厚度。
[0011]因此，本专利技术的风轮机包括塔架，机舱经由偏航系统安装在塔架上。因此，机舱可相对于塔架绕基本竖直的旋转轴线旋转，以便将风轮机的转子引导进入到来的风中。偏航系统可以是主动偏航系统，在该主动偏航系统中，机舱例如基于风向的测量借助偏航驱动机构主动地旋转。作为替代方式，偏航系统可以是被动偏航系统，在该被动偏航系统中，机舱在不使用偏航驱动机构的情况下根据风向自动地旋转。
[0012]机舱可以是传统的机舱，其具有包围机舱内部的外壁，机舱容纳风轮机的各种部件，诸如发电机、传动系等。作为替代方式，机舱可以简单地是能够执行相对于塔架的偏航移动的结构。在这种情况下，上述部件中的一些或全部可布置在机舱的外部，例如，布置在塔架的内部部分中。
[0013]轮毂被能旋转地安装到机舱。所述轮毂包括叶片承载结构，所述叶片承载结构使一个或更多个风轮机叶片连接到其上。因此，风轮机叶片随轮毂和叶片承载结构一起相对于机舱旋转。
[0014]风轮机优选地是水平轴风轮机。
[0015]每个风轮机叶片沿着纵向方向在风轮机叶片的内梢端和外梢端之间延伸。在本背景下，术语“内梢端”应该被解释为意指风轮机叶片的最靠近轮毂布置的末端。类似地，在本背景下，术语“外梢端”应该被解释为意指风轮机叶片的最远离轮毂布置的末端。应该注意，术语“最靠近轮毂”和“最远离轮毂”是指在风轮机正常运行期间出现的枢转角间隔内的梢端位置。此外，在本背景下，术语“纵向方向”应该被解释为意指风轮机叶片沿着该纵向方向比任何其他方向上长的方向。因此，内梢端和外梢端形成风轮机叶片的在该纵向方向上的末端。
[0016]每个风轮机叶片限定具有吸力侧和压力侧的空气动力学轮廓。吸力侧和压力侧二者都在空气动力学轮廓的前缘和后缘之间延伸。因此，吸力侧和压力侧在前缘和后缘处相交。在空气动力学轮廓上流动的空气分别从前缘沿着吸力侧和压力侧朝向后缘流动。在后缘处，来自吸力侧的气流和来自压力侧的气流重新汇合。空气流沿着吸力侧和压力侧的行进距离的差异造成空气动力学轮廓上的空气动力学升力，由此使风轮机叶片能够从风中提取能量。因此，风轮机叶片的空气动力学轮廓确保了风轮机叶片能够从风中提取能量。
[0017]前缘和后缘都在内梢端和外梢端之间延伸。因此，前缘以及后缘在所述纵向方向上沿着风轮机叶片的整个长度延伸。
[0018]空气动力学轮廓还具有在内梢端和外梢端之间沿着风轮机叶片的纵向方向变化的厚度。
[0019]在本背景下，术语“厚度”应该被解释为意指风轮机叶片的给定横截面处的与风轮机叶片的弦垂直的风轮机叶片的压力侧和风轮机叶片的吸力侧之间的最大距离。
[0020]因此，该距离随着沿着风轮机叶片的长度(即，沿着风轮机叶片的纵向方向)且在内梢端和外梢端之间的位置的变化而变化。
[0021]每个风轮机叶片经由风轮机叶片的铰链位置处的铰链连接到叶片承载结构。由此，每个风轮机叶片被布置成经由铰链且绕着与风轮机叶片的纵向方向基本垂直布置的枢转轴线执行相对于叶片承载结构的枢转移动。因此，在风轮机叶片枢转移动期间，内梢端和外梢端是风轮机叶片的在铰链位置的任一侧移动达最长距离的部分，并且风轮机叶片的纵向方向枢转。
[0022]因此，在每个风轮机叶片与叶片承载结构之间限定枢转角，该枢转角取决于铰链的位置并由此取决于风轮机叶片相对于叶片承载结构的位置。因此，枢转角限定了给定风轮机叶片的纵向方向相对于叶片承载结构并由此相对于轮毂延伸所沿着的方向。这进而确定了转子的直径，由此确定了风轮机从风中提取能量的能力。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种风轮机(1)，所述风轮机(1)包括塔架(2)、机舱(3)、轮毂(7)以及一个或更多个风轮机叶片(5)，所述机舱(3)经由偏航系统安装在所述塔架(2)上，所述轮毂(7)能旋转地安装在所述机舱(3)上，所述轮毂(7)包括叶片承载结构(4)，所述一个或更多个风轮机叶片(5)连接到所述叶片承载结构(4)，其中，每个所述风轮机叶片(5)沿着纵向方向在内梢端(5a)和外梢端(5b)之间延伸，并限定了具有吸力侧和压力侧的空气动力学轮廓，所述吸力侧和所述压力侧都在前缘和后缘之间延伸，所述前缘和所述后缘都在所述内梢端(5a)和所述外梢端(5b)之间延伸，所述空气动力学轮廓还具有在所述内梢端(5a)和所述外梢端(5b)之间沿着所述风轮机叶片(5)的所述纵向方向变化的厚度，并且其中，每个所述风轮机叶片(5)经由所述风轮机叶片(5)的铰链位置处的铰链(6)连接到所述叶片承载结构(4)，每个风轮机叶片(5)由此被布置成绕与所述风轮机叶片(5)的所述纵向方向基本垂直布置的枢转轴线在最小枢转角和最大枢转角之间执行相对于所述叶片承载结构(4)的枢转移动，所述铰链位置被布置成与所述内梢端(5a)间隔开并且与所述外梢端(5b)间隔开，并且其中，所述铰链位置处的所述厚度大于所述内梢端(5a)处的所述厚度且大于所述外梢端(5b)处的所述厚度。2.根据权利要求1所述的风轮机(1)，其中，每个所述风轮机叶片(5)的所述铰链位置处于限定最大厚度的位置处。3.根据权利要求1或2所述的风轮机(1)，其中，每个所述风轮机叶片(5)的所述空气动力学轮廓的所述厚度从所述铰链位置朝向所述内梢端(5a)并且从所述铰链位置朝向所述外梢端(5b)减小。4.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机(1)，其中，每个所述风轮机叶片(5)针对该风轮机叶片(5)具有静止的质心，所述质心处于所述风轮机叶片(5)的所述铰链位置和所述内梢端(5a)之间。5.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机(1)，所述风轮机(1)还包括布置在所述机舱(3)上的与所述轮毂(7)的附接位置相对的位置处的平衡质量。6.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机(1)，其中，所述风轮机(1)是顺风风轮机。7.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机(1)，所述风轮机(1)还包括将所述风轮机叶片(5)朝向提供所述风轮机(1)的最大转子直径的位置偏置的偏置装置。8.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机(1)，所述风轮机(1)还包括端部止动机构(11)，所述端部止动机构(11)被布置成使所述风轮机叶片(5)在所述最小枢转角附近的区域中和/或所述最大枢转角附近的区域中的枢转移动变慢。9.根据权利要求8所述的风轮机(1)，其中，所述端部止动机构(11)包括弹簧和/或阻尼器。10.根据前述权利要求中任一项所述的风轮机(1)，所述风轮机(1)还包括被布置成在紧急情况下将所述风轮机叶片(5)移动到安全枢转角的止动机构。11.根据权利要求10所述的风轮...
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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