带有倾斜轴线和/或锥形转子的铰接叶片风力涡轮机制造技术

一种风力涡轮机，其包括塔架、安装在塔架上的机舱、可旋转地安装在机舱上的轮毂、连接到轮毂的叶片承载结构、经由铰链连接到叶片承载结构的一个或多个风力涡轮机叶片，由此每个风力涡轮机叶片被布置为相对于叶片承载结构在最小枢转角和最大枢转角之间执行枢转移动，每个风力涡轮机叶片在外部末端和内部末端之间延伸，其中，每个风力涡轮机叶片具有在铰链和外部末端之间延伸并具有第一长度(L1)的外部部分，以及在铰链和内部末端之间延伸并具有第二长度(L2)的内部部分，其中叶片承载结构的锥角大于零和/或转子轴线的倾斜角大于零，并且其中从塔架在由铰链在塔架通道处的位置限定的竖直位置到叶片承载结构和轮毂之间的连接点的水平距离(L0)等于或小于第二长度(L2)。)。)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有倾斜轴线和/或锥形转子的铰接叶片风力涡轮机


[0001]本专利技术涉及一种风力涡轮机，其包括塔架、机舱和包括叶片承载结构的轮毂，以及这种风力涡轮机的用途。一个或多个风力涡轮机叶片各自经由铰链枢转地连接到叶片承载结构。本专利技术的风力涡轮机还包括倾斜的转子轴线和/或锥形叶片承载结构。

技术介绍

[0002]通常控制风力涡轮机以提供期望的功率输出以及控制风力涡轮机上的负载。对于水平轴风力涡轮机，即具有围绕基本水平的旋转轴线旋转的转子的风力涡轮机，这可以通过控制风力涡轮机叶片的桨距角来获得。在这种情况下，通过围绕纵向轴线旋转风力涡轮机叶片来调整风力涡轮机叶片相对于来风的攻角。
[0003]如上所述的传统桨距控制需要基于传感器的控制器以及机械零件(例如呈变桨轴承和驱动单元的形式)。这种控制器和机械零件需要维护。在风力涡轮机位于偏远位置的情况下，这可能是困难的。在这种情况下，失效或故障可能会导致大面积停机，例如由于维护人员交通时间长或备件交货时间长。因此，期望提供一种能够以简单方式进行控制的风力涡轮机，并且其中与传统的桨距控制风力涡轮机相比维护要求降低。
[0004]US 4,632,637公开了一种高速、顺风水平轴风力涡轮机，其具有三个周向间隔开的轻质叶片，该叶片具有内支撑臂、径向向外设置的叶片段，径向向外设置的叶片段枢转地连接到支撑臂，以便在强风条件或高旋转速度下顺风直线折叠。

技术实现思路

[0005]本专利技术的实施例的一个目的是提供一种带有铰接风力涡轮机叶片的风力涡轮机，其中风力涡轮机叶片能够在高风速和/或高旋转速度下向内折叠，并且其中风力涡轮机处或风力涡轮机内的静态和/或动态负载降低。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供了一种风力涡轮机，其包括：
[0007]‑
塔架，
[0008]‑
安装在塔架上的机舱，
[0009]‑
可旋转地安装在机舱上的轮毂，
[0010]‑
连接到轮毂的叶片承载结构，
[0011]‑
经由铰链连接到叶片承载结构的一个或多个风力涡轮机叶片，由此每个风力涡轮机叶片被布置为相对于叶片承载结构在最小枢转角和最大枢转角之间执行枢转移动，每个风力涡轮机叶片在外部末端和内部末端之间延伸，
[0012]其中，每个风力涡轮机叶片具有：
[0013]‑
在铰链和外部末端之间延伸并具有第一长度(L1)的外部部分，以及
[0014]‑
在铰链和内部末端之间延伸并具有第二长度(L2)的内部部分，
[0015]其中叶片承载结构的锥角大于零和/或转子轴线的倾斜角大于零，
[0016]并且其中从
[0017]‑
塔架在由铰链在塔架通道处的位置限定的竖直位置
[0018]到
[0019]‑
叶片承载结构和轮毂之间的连接点
[0020]的水平距离(L0)等于或小于所述第二长度(L2)。
[0021]本专利技术的一个可能的优点可以是它能够降低施加在内部末端处(在相对于铰链轴线位移L2的位置处)以生成扭矩(τ＝L2×
F)用于使一个或多个叶片中的每一个围绕它们各自的铰链枢转所需的力(F)的幅值(注意，诸如F,τ,L2和F的矢量用粗体表示)。虽然通常增加第二长度(L2)可能是有利的，但通常至少通过铰链和塔架在由铰链在塔架通道处的位置限定的竖直位置之间的水平距离给出对第二长度(L2)的限制。然而，通过使叶片承载结构的锥角大于零和/或使转子轴线的倾斜角大于零，铰链和塔架在由铰链在塔架通道处的位置限定的竖直位置之间的距离相对于具有零度锥角和/或倾斜角的风力涡轮机而言相对较大，这又使得第二长度(L2)可以相对较大。
[0022]具有相对较大的第二长度(L2)的另一个可能的优点是相对较大的内部区域(诸如与转子轴线同轴并且具有与一个或多个铰链相切的表面的圆柱体内部的区域)可以被内部部分扫过。这在低和/或中风速下可能特别有利，其中从风中提取尽可能多的能量是有益的。
[0023]具有相对较大的第二长度(L2)的另一个可能的优点是，可能期望将风力涡轮机叶片的质心定位在或定位成靠近穿过铰链并正交于穿过内部末端和外部末端两者的线的平面的内部部分侧，并且在相对较大的第二长度(L2)的情况下，质心的这种定位可以用较小的质量(诸如内部部分中的较小质量)来实现。
[0024]水平距离L0可以看作是塔架在铰链通过塔架的竖直(高度)位置与叶片承载结构和轮毂之间的连接点之间的距离，即两个平行的竖直平面之间的距离，其中一个平面与塔架在铰链于塔架通过期间掠过的水平平面中相交或相切，而另一个平面与叶片承载结构和轮毂之间的连接点相交。
[0025]本专利技术的风力涡轮机包括塔架(诸如竖直塔架，诸如轴线与竖直轴线平行的塔架)，塔架上安装有机舱。塔架可以是管状的(诸如包括管状元件，诸如由单个管状元件组成)。塔架可以至少在铰链在塔架通道处的位置限定的竖直位置处具有圆形对称(诸如圆形)横截面(在水平平面中)。
[0026]机舱可以是具有包围机舱的内部的外壁的传统机舱，机舱容纳风力涡轮机的各种部件(诸如发电机、传动系等)。作为替代方案，机舱可以简单地是一种结构，诸如能够相对于塔架执行偏航移动的结构，其中上述部件中的一些或所有可以布置在该(机舱)结构外部，例如布置在塔架的内部。
[0027]轮毂可旋转地安装在机舱上。该轮毂包括叶片承载结构，该叶片承载结构具有连接到其上的一个或多个风力涡轮机叶片。因此，风力涡轮机叶片与轮毂和叶片承载结构一起相对于机舱旋转。
[0028]风力涡轮机优选地是水平轴风力涡轮机。
[0029]风力涡轮机叶片中的每一个限定了具有弦的空气动力学轮廓，该弦沿着风力涡轮机叶片的长度在内部末端和外部末端之间变化。空气动力学轮廓可以具有吸力侧和压力侧，吸力侧和压力侧两者都在空气动力学轮廓的前缘和后缘之间延伸。前缘和后缘各自在
内部末端和外部末端之间延伸。因此，前缘以及后缘沿着风力涡轮机叶片的整个长度延伸。
[0030]在本上下文中，术语“内部末端”应被解释为表示风力涡轮机叶片布置得离轮毂最近的端点。类似地，在本上下文中，术语“外部末端”应被解释为表示风力涡轮机叶片布置得离轮毂最远的端点。应注意，“离轮毂最近”和“离轮毂最远”是指在风力涡轮机的正常操作期间出现的枢转角区间内的末端的位置。因此，每个风力涡轮机叶片在风力涡轮机叶片的内部末端和外部末端之间沿着纵向方向延伸。在本上下文中，术语“纵向方向”应解释为表示风力涡轮机叶片比在任何其他方向上更长的方向，其中涵盖了叶片可能会或可能不会在内部末端和外部末端之间形成直线的情况。因此，内部末端和外部末端形成风力涡轮机叶片在该纵向方向上的端点。
[0031]风力涡轮机叶片可以具有：具有例如10
‑
20m内、诸如14.5m的第二长度(L2)的内部部分；具有例如50
‑
100m内、诸如73.5m的第一长度(L1)的外部部分；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种风力涡轮机，其包括：
‑
塔架，
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安装在所述塔架上的机舱，
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可旋转地安装在所述机舱上的轮毂，
‑
连接到所述轮毂的叶片承载结构，
‑
经由铰链连接到所述叶片承载结构的一个或多个风力涡轮机叶片，由此每个风力涡轮机叶片被布置为相对于所述叶片承载结构在最小枢转角和最大枢转角之间执行枢转移动，每个风力涡轮机叶片在外部末端和内部末端之间延伸，其中，每个风力涡轮机叶片具有：
‑
在所述铰链和所述外部末端之间延伸并具有第一长度(L1)的外部部分，以及
‑
在所述铰链和所述内部末端之间延伸并具有第二长度(L2)的内部部分，其中所述叶片承载结构的锥角大于零和/或转子轴线的倾斜角大于零，并且其中从
‑
所述塔架在由铰链在塔架通道处的位置限定的竖直位置到
‑
所述叶片承载结构和所述轮毂之间的连接点的水平距离(L0)等于或小于所述第二长度(L2)。2.根据权利要求1所述的风力涡轮机，其中，所述倾斜角在区间[0.1
°
；20.0
°
]内。3.根据权利要求1或2中任一项所述的风力涡轮机，其中，所述锥角在区间[0.1
°
；45.0
°
]内。4.根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机，还包括偏置机构，所述偏置机构被布置为向所述一个或多个风力涡轮机叶片施加偏置力，所述偏置力使所述一个或多个风力涡轮机叶片朝向所述最大枢转角和/或所述最小枢转角偏置。5.根据权利要求4所述的风力涡轮机，其中，所述偏置力被施加为作用在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统集团公司，
类型：发明
国别省市：