[发明专利]在襟翼方向上限定角度的铰接风力涡轮机叶片

说明书

公开了一种具有风力涡轮机叶片(5)的水平轴线风力涡轮机(1)，风力涡轮机叶片(5)包括铰链(6)，铰链被布置成在距风力涡轮机叶片(5)的内梢端(5a)非零距离且距风力涡轮机叶片(5)的外梢端(5b)非零距离处将风力涡轮机叶片(5)连接至风力涡轮机(1)的叶片承载结构(4)。铰链区域与外梢端(5b)之间布置有外叶片部分(7)，并且铰链区域与内梢端(5a)之间布置有内叶片部分(8)。外叶片部分(7)从铰链区域沿着第一方向延伸，并且内叶片部分(8)从铰链区域沿着第二方向延伸，并且第一方向和第二方向之间形成角度α，其中，0°α90°。

技术领域

本发明涉及一种水平轴线风力涡轮机，其中风力涡轮机叶片经由铰链连接至风力涡轮机的叶片承载结构。根据本发明的风力涡轮机叶片减少了风力涡轮机上的负载，特别是减少了风力涡轮机的风力涡轮机叶片、轮毂、传动系和塔架上的负载，并且改善了风力涡轮机的能量转换。

背景技术

风力涡轮机通常被控制以便提供期望的功率输出并且以便控制风力涡轮机上的负载。对于水平轴线风力涡轮机，即具有围绕基本上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变桨角实现。在这种情况下，通过使风力涡轮机叶片围绕纵向轴线旋转来调节风力涡轮机叶片相对于来风的迎角。

作为替代方案，风力涡轮机可以设置有这样的风力涡轮机叶片，这些风力涡轮机叶片经由铰链连接至叶片承载结构，从而允许在风力涡轮机叶片和叶片承载结构之间限定的枢转角变化。在这样的风力涡轮机中，风力涡轮机的转子的直径以及由此转子扫过的面积在枢转角发生变化时发生变化。

为了允许风力涡轮机叶片如上所述枢转，风力涡轮机叶片必须安装在轮毂上，使得风力涡轮机叶片的至少一部分在水平方向上布置在距塔架一段距离处。这将允许风力涡轮机叶片的内部部分经过塔架和机舱，而没有在其之间发生碰撞的风险。然而，其还导致风力涡轮机叶片的质心沿着水平方向定位在距塔架一段距离处，并且这会将不均匀负载引入到风力涡轮机上，尤其是引入到轮毂、传动系和塔架上。此外，随着风力涡轮机叶片朝向更大的枢转角枢转，质心将进一步远离塔架移动。为了限制这种影响，存在对风力涡轮机叶片的长度的限制，并且由此存在对风力涡轮机的最大可获得的转子直径的限制。

US 4,632,637公开了一种高速顺风水平轴线风力涡轮机，其具有三个周向间隔开的轻质叶片，这些叶片具有内支撑臂以及径向向外布置的叶片段，这些叶片段枢转地连接至支撑臂，以便在高风况或高转速下顺风折叠成直的。

发明内容

本发明的实施方式的目的是提供一种具有铰接的风力涡轮机叶片的风力涡轮机，在这种风力涡轮机中，风力涡轮机上的负载在不降低功率生产的情况下被减小。

本发明的实施方式的另一目的是提供一种具有铰接的风力涡轮机叶片的风力涡轮机，在这种风力涡轮机中，最大转子直径在不增加风力涡轮机上的负载的情况下增大。

本发明提供了一种风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机叶片限定内梢端与外梢端之间的空气动力学轮廓，所述风力涡轮机叶片包括：

铰链，其被布置成在所述风力涡轮机叶片的铰链区域中将所述风力涡轮机叶片连接至风力涡轮机的叶片承载结构，所述铰链区域被布置在距所述内梢端一段距离且距所述外梢端一段距离处；

外叶片部分，其被布置在所述铰链区域和所述外梢端之间；以及

内叶片部分，其被布置在所述铰链区域与所述内梢端之间，

其中，所述外叶片部分从所述铰链区域沿着第一方向延伸，并且所述内叶片部分从所述铰链区域沿着第二方向延伸，并且其中，所述第一方向和所述第二方向之间形成角度α，其中，0°α90°。

本发明还提供了一种水平轴线风力涡轮机，其包括塔架、经由偏航系统安装在所述塔架上的机舱、以可旋转的方式安装在所述机舱上的轮毂以及限定内梢端与外梢端之间的空气动力学轮廓的至少一个风力涡轮机叶片，所述轮毂包括叶片承载结构，所述风力涡轮机叶片包括：