【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1、转子叶片在运行期间承受负载，并且必须被构造成承受可能出现的最大负载。在风力涡轮机转子叶片的情况下，设计参数还必须旨在缓解襟翼方向(flap-wise)和边缘方向弯曲的影响，因为所产生的应力会导致寿命显著缩短。
2、通常借助于诸如气动弹性建模的技术来开发长的风力涡轮机转子叶片的设计，以便建立在临界模式下将会具有足够的空气动力学系统阻尼的形式或形状。一种方法是使未加载的转子叶片具有显著的逆风曲率，以便在其它低阻尼模式中引入空气动力学阻尼。然而，由于制造和运输的限制，这种方法具有其局限性。用于低阻尼模式的另一缓解策略包括转子速度的操作削减。这种方法限制了涡轮机的功率产生能力。
3、在另一种方法中，可以在转子叶片的内部安装阻尼器，目的在于抑制边缘方向和/或襟翼方向的振荡。这种阻尼器可以是无源的，即，它不需要任何外部功率源。然而，已知类型的动态阻尼器通常如此大和/或重，以致于它们仅能安装在转子叶片的足够宽阔的区域中，通常是在这样的内部位置，在那里，翼型具有高的绝对厚度和足够的内部空间以容纳动态阻尼器。因此，这些阻尼器的固有缺点是它们不能放置在转子叶片的更薄且更关键的外部区域中并且因此不能有效地抑制振荡。
4、因此，本专利技术的目的是提供一种针对上述问题的解决方案。
5、该目的通过所请求保护的动态减振器和所请求保护的转子叶片来实现。
技术实现思路
1、根据本专利技术，所述动态减振器(dva)包括：框架，其被构造用于安装到可移动结构
2、本专利技术的动态减振器基于这样的结构，其将框架的线性位移转换为飞轮的旋转。例如，飞轮可以布置在托架中，该托架能够沿着框架的线性引导件自由移动，使得每当框架移位(通过其所安装到的结构、例如风力涡轮机转子叶片的移动)时，托架的惯性导致其相对于框架的移位，这进而导致第一轴的旋转。这样，框架的运动的动能导致托架的线性位移和飞轮的旋转位移。该结构已经用于存储动能，并且其阻尼能力主要由飞轮惯性和第一转化装置的线性范围确定。
3、本专利技术的dva通过附加的旋转阻尼器和第二转化装置来优化，第二转化装置将第一轴的旋转转换成第二轴的旋转。与依赖于安装在主轴上的单个飞轮的类似尺寸的现有技术阻尼器的阻尼能力相比，本专利技术的动态减振器的优点在于其增加的阻尼能力。本专利技术的dva是无源装置，其不需要任何电力或控制输入，并且需要很少的维护或不需要维护。本专利技术的dva特别适合在悬臂式风力涡轮机转子叶片中使用，因为设计约束条件限制了安装在转子叶片内部的阻尼器的质量和尺寸，但是当然，紧凑且轻质的本专利技术的阻尼器可以用于在任何欠阻尼的气动弹性或结构模式中增强阻尼。
4、风力涡轮机转子叶片通常包括根部部分和翼型部分，根部部分用于安装到毂，翼型部分被成形为将风的动能转换成空气动力转子的旋转，该转子进而驱动发电机。风力涡轮机通常包括三个这样的转子叶片，但是其它设计也是可能的。
5、根据本专利技术，风力涡轮机转子叶片配备有本专利技术的动态减振器的至少一个实例，该动态减振器可以在合适的位置处(例如在转子叶片的内部中)安装到转子叶片。
6、本专利技术的特别有利的实施例和特征由从属权利要求给出，如在以下描述中所揭示的。不同权利要求类别的特征可以适当地组合以给出本文未描述的其它实施例。
7、措辞“动态减振器”、“dva”和“阻尼器”在本文可以互换使用，并且是指总体结构，即框架、飞轮、缓冲器和两个转化装置。飞轮或缓冲器可以单独地被认为是阻尼器，但是为了清楚起见，术语“阻尼器”在下文中用于指代整个装置。虽然在风力涡轮机转子叶片中的应用的背景下被描述了本专利技术，但应当理解，本专利技术的dva可以用在受益于振动阻尼的任何种类的设备中。
8、第一转化装置优选地被实现为线性致动器，例如在平滑的直的或弯曲的表面上旋转的轮。在本专利技术的特别优选的实施例中，第一转化装置是齿条和小齿轮组件，包括安装到框架的线性齿轮(lineargear)和围绕第一轴布置的小齿轮。优选地，线性齿轮被布置成主要位于框架的线性位移的方向上。例如，如果本专利技术的dva的实施例是要抑制风力涡轮机转子叶片中的边缘方向的振荡，则dva将被布置在转子叶片中，使得线性齿轮在转子叶片的该部分处沿平行于翼弦的方向定向。因此，对于这种应用，框架被构造成容纳线性齿轮的这种布置结构。
9、第二转化装置可以以任何合适的方式实现，例如皮带和滑轮系统、链条和链轮系统、行星齿轮系统等。在本专利技术的特别优选的实施例中，第二转化装置包括相互啮合的圆形齿轮的布置结构，第一圆形齿轮安装在第一轴上，并且第二圆形齿轮安装在第二轴上。利用这种布置结构，第一轴的旋转导致第二轴也旋转。第二轴的角速度可由合适的传动比确定。在本专利技术的优选实施例中，传动比被选择成导致第二轴的更高的旋转速度，即，所选择的传动比大于1:1。较大的传动比的优点是允许较小的旋转阻尼器。
10、在本专利技术的另一优选实施例中，第二转化装置在旋转阻尼器的内部实现。在这种实施例中，不需要在第二转化装置和缓冲器之间延伸的轴结构。例如，缓冲器可被构造成包括内部齿轮组。替代地，缓冲器可直接连接到传动系统的较高转速侧。
11、在本专利技术的优选实施例中，旋转阻尼器被实现为连续旋转缓冲器。替代地，旋转阻尼器可以被实现为叶片缓冲器或电磁旋转阻尼器。
12、根据本专利技术的转子叶片可以配备有任何数量的如上所述的dva。以这种方式，转子叶片可以被构造成由不同模式引起的振荡，例如由涡流引起的振动导致的边缘方向的振荡，由不稳定性引起的襟翼方向的振荡，诸如经典颤振(flutter)。这种类型的颤振在长且相对柔性的风力涡轮机转子叶片的情况下尤其相关，对于这种情况，第一扭转模式耦合到低襟翼方向或边缘方向模式。
13、在本专利技术的优选实施例中，转子叶片配备有本专利技术的dva的至少一个实施例，其被布置成使得其线性位移的方向基本上垂直于翼弦平面。以这种方式布置的阻尼器在下文中可以被称为“襟翼方向dva”。优选地，襟翼方向dva被构造成实现与襟翼方向的振荡模式共振，即第一轴的线性位移将处于与该转子叶片的预期襟翼方向的振荡类似的速率或频率。
14、优选地，本专利技术的dva被构造成使得托架和飞轮的组合质量实现与所关心的叶片模式的共振，以便使可实现的阻尼最大化。例如，襟翼方向动态减振器可被构造成抑制具有大约0.5hz-5hz的频率的襟翼方向的振荡。为此，襟翼方向动态减振器的旋转阻尼器被构造成具有合适的质量和合适的阻尼系数。
15、系统或子部件的总阻尼是其能量耗散速率的量度，并且可以被表示为临界阻尼或对数减少量的百分比。较大的对数减少量意味着在振荡负载(例如涡流引起的振动)下可以实现低振荡幅度。本专利技术的阻尼器可以针对可能存在一个或多个气动本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种动态减振器(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的动态减振器，其中，所述第一转化装置(Tl)包括齿条和小齿轮组件(13，14)，所述齿条和小齿轮组件(13，14)包括线性齿轮(13)和小齿轮(14)，所述线性齿轮(13)被安装到所述框架(10)，所述小齿轮(14)围绕所述第一轴(110)布置。
3.根据权利要求2所述的动态减振器，其中，所述线性齿轮(13)基本上沿所述框架(10)的线性位移的方向布置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的动态减振器，其中，所述第二转化装置(T2)包括相互啮合的圆形齿轮(17，18)的布置结构，其中，第一圆形齿轮(17)被安装在所述第一轴(110)上，并且第二圆形齿轮(18)被安装在所述第二轴(120)上。
5.根据权利要求4所述的动态减振器，其中，所述第二转化装置(T2)的传动比导致将所述第一轴(110)的旋转速度转换成所述第二轴(120)的更高的旋转速度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的动态减振器，其中，所述旋转阻尼器(12)被实现为连续旋转缓冲器。
7.根据前述
8.一种风力涡轮机转子叶片(20)，包括：
9.根据权利要求8所述的风力涡轮机转子叶片，包括动态减振器(1)，所述动态减振器(1)被安装在转子叶片长度的至少85％的距离处，更优选地在所述转子叶片长度的至少90％的距离处。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的风力涡轮机转子叶片，包括襟翼方向动态减振器(1)，所述襟翼方向动态减振器(1)被布置成使得所述框架(10)的线性位移(D)的方向基本上垂直于所述转子叶片(20)的翼弦平面。
11.根据权利要求10所述的风力涡轮机转子叶片，其中，襟翼方向动态减振器(1)被构造成抑制具有大约0.5-5Hz的频率的襟翼方向的振荡。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的风力涡轮机转子叶片，包括边缘方向动态减振器(1)，所述边缘方向动态减振器(1)被布置成使得所述框架(10)的线性位移(D)的方向基本上平行于所述转子叶片(20)的翼型翼弦线。
13.根据权利要求12所述的风力涡轮机转子叶片，其中，边缘方向动态减振器(1)被构造成抑制具有大约0.5-5Hz的频率的边缘方向的振荡。
14.一种风力涡轮机(2)，包括若干个根据权利要求8至13中任一项所述的转子叶片(20)。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种动态减振器(1)，包括：
2.根据权利要求1所述的动态减振器，其中，所述第一转化装置(tl)包括齿条和小齿轮组件(13，14)，所述齿条和小齿轮组件(13，14)包括线性齿轮(13)和小齿轮(14)，所述线性齿轮(13)被安装到所述框架(10)，所述小齿轮(14)围绕所述第一轴(110)布置。
3.根据权利要求2所述的动态减振器，其中，所述线性齿轮(13)基本上沿所述框架(10)的线性位移的方向布置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的动态减振器，其中，所述第二转化装置(t2)包括相互啮合的圆形齿轮(17，18)的布置结构，其中，第一圆形齿轮(17)被安装在所述第一轴(110)上，并且第二圆形齿轮(18)被安装在所述第二轴(120)上。
5.根据权利要求4所述的动态减振器，其中，所述第二转化装置(t2)的传动比导致将所述第一轴(110)的旋转速度转换成所述第二轴(120)的更高的旋转速度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的动态减振器，其中，所述旋转阻尼器(12)被实现为连续旋转缓冲器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的动态减振器，其中，所述第二转化装置(t2)在所述旋转阻尼器(12)的内部被实现。
【专利技术属性】
技术研发人员：J·弗兰克尔，M·潘特，A·拉玛杜古，R·韦瑟比，P·库图里尔，D·莫利托尔，
申请(专利权)人：西门子歌美飒可再生能源公司，
类型：发明
国别省市：
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