[發明專利]風力渦輪機、用于風力渦輪機的氣動組件及其組裝方法

有效

• 申請號: 201110451713.6
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102536629A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: P·L·貝尼托圣地亞哥;E·耶格羅塞戈維亞
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D1/00
• 分類號: F03D1/00;F03D11/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本發明總體上涉及用于風力渦輪機的方法和系統，并且更具體地，涉及組裝風力渦輪機的方法和用于與風力渦輪機一起使用的氣動組件。

背景技術

風力渦輪機一般而言包括塔架和安裝在塔架上的機艙。轉子可旋轉地安裝至機艙并且通過軸連接至發電機。多個葉片自轉子延伸。葉片定向成使得經過葉片的風使轉子轉動并且使軸旋轉，從而驅動發電機發電。具體而言，風沿葉片產生轉矩力。這一轉矩沿葉片不是恒定不變的。一般而言，在葉片的內部產生的轉矩小于在葉片的外部產生的轉矩。沿葉片的轉矩一般而言取決于具體的風況。

迎角(angle?of?attack)(即葉片的弦線(chord?line)與迎面而來的風流之間的角度)可以沿葉片發生變化，以便增大葉片的內部的轉矩。具體而言，迎角能夠自葉片的內部向其外部扭轉。但是，這一般而言意味著復雜的葉片形狀，從而可能導致顯著的成本增大。此外，這一用于增大轉子葉片的內部的迎角的途徑并不響應于變化的風況來提供對沿葉片的轉矩的動態控制。

對沿葉片的轉矩的動態控制可以通過提供葉片內部的可調節的迎角來實施，例如，通過將可移動的前緣縫翼(slat)連接至葉片來實現。但是，對于由特定風況提出的具體要求，這種可移動的前緣縫翼可能是不足的、或者甚至是不合適的。

因此，期望提供能夠增大葉片內部的升力的備選的方法和/或系統。

發明內容

在一個方面中，本發明提供一種風力渦輪機，該風力渦輪機包括：轉子，該轉子包括可旋轉的轂和多個轉子葉片，多個轉子葉片中的每一個都連接至轂；以及至少一個翼型體(airfoil?body)，該至少一個翼型體包括氣動外形(profile)和翼型體根部。氣動外形構造成用于增大轉子葉片的至少一個里面部分的氣動升力。該至少一個翼型體在翼型體根部連接至轂。

所述至少一個翼型體以一種方式連接至所述轂，使得：在所述轉子的旋轉過程中，所述至少一個翼型體與所述多個轉子葉片之間的相對位置是可固定的；并且所述相對位置是可調節的，以對轉子葉片的至少一個內部的氣動升力的增大進行調整。通過對形成在所述至少一個翼型體和沿與轉子旋轉相反的方向鄰近所述至少一個翼型體的所述轉子葉片之間的角度進行調節，使得所述相對位置是可調節的。所述風力渦輪機進一步包括構造成用于將所述翼型體根部連接至所述轂的連接系統，所述連接系統包括驅動系統，所述連接系統適于：在所述轉子的旋轉過程中固定所述至少一個翼型體與所述多個轉子葉片之間的所述相對位置；以及調節所述至少一個翼型體相對于所述多個轉子葉片的位置，以對至少轉子葉片的內部的氣動升力的增大進行調整。

在所述轉子的旋轉過程中，所述至少一個翼型體的位置可通過所述驅動系統調節至這樣一個位置：在該位置，所述至少一個翼型體不會在沿與轉子旋轉相反的方向鄰近所述翼型體的所述轉子葉片上引起氣動升力的實質升力增大。所述多個轉子葉片由三個轉子葉片構成；并且形成在所述至少一個翼型體和沿與轉子旋轉相反的方向鄰近所述至少一個翼型體的所述轉子葉片之間的角度可在大約0到60度之間進行調節，或者可在大約0到90度之間進行調節。所述至少一個翼型體與所述多個轉子葉片中的一個相關聯，用于增大至少所述相關聯的轉子葉片的內部的氣動升力。所述氣動外形構造成用于在所述轉子的旋轉過程中增大沿與轉子旋轉相反的方向鄰近所述至少一個翼型體的所述轉子葉片的一個內部的氣動升力。所述至少一個翼型體的縱向長度小于所述多個轉子葉片的最大縱向長度，或者小于所述多個轉子葉片的最大縱向長度的大約1/3。

所述多個轉子葉片中的至少一個轉子葉片的前緣包括一個位于所述轉子葉片的前緣的對接元件，所述對接元件形成為與所述翼型體的自由端互補，所述自由端遠離所述翼型體根部，所述對接元件用于使所述自由端連接至所述轉子葉片。所述至少一個翼型體在這樣的位置連接至所述轂：該位置處于所述多個轉子葉片連接至所述轂的位置的上風向，或者處于與所述多個轉子葉片連接至所述轂的位置相同的豎直平面中。所述至少一個翼型體包括接頭，所述接頭用于可移動地連接遠離所述翼型體根部的所述翼型體的自由端部，使得所述自由端部能夠是可移動的，用于使其和沿與轉子旋轉相反的方向鄰近所述至少一個翼型體的所述轉子葉片相連接。

在另一個方面中，本發明提供一種組裝風力渦輪機的方法。該風力渦輪機包括轉子、可轉動的轂和多個轉子葉片，多個轉子葉片中的每一個都連接至轂。該方法包括將至少一個翼型體設置在轉子中的步驟，該至少一個翼型體包括氣動外形和翼型體根部，使得該至少一個翼型體在翼型體根部連接至轂。其中，氣動外形構造成用于增大轉子葉片的至少一個里面部分的氣動升力。