渦輪葉片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于諸如風(fēng)輪機(jī)之類的渦輪機(jī)的葉片，其包括具有安裝在其上的翼板的結(jié)構(gòu)框架。在一些實(shí)施例中，框架的一部分有助于葉片的浮力。在另一個(gè)實(shí)施例中，框架包括加強(qiáng)繩索。在另一個(gè)實(shí)施例中，框架包括加強(qiáng)末端。在另一個(gè)實(shí)施例中，葉片具有末端，其被設(shè)置成在葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)相對(duì)于本體部鉸接以改變?nèi)~片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓，從而幫助葉片的上升沖程。
【專利說(shuō)明】渦輪葉片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于渦輪機(jī)的葉片，并且特別地，用于風(fēng)輪機(jī)的葉片。

【背景技術(shù)】
[0002]由于已經(jīng)更好地理解和認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)煤、石油、天然氣和核能發(fā)電的危險(xiǎn)和環(huán)境影響，對(duì)產(chǎn)生電力的可替換形式存在不斷增長(zhǎng)的需求。近年來(lái)，產(chǎn)生能量的比較成功的方式中的一種是風(fēng)電。存在多種不同的已知結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生風(fēng)電，但大多數(shù)依賴于下述原理:提供具有葉片的渦輪機(jī)，該葉片被布置以由于風(fēng)力而轉(zhuǎn)動(dòng)并且由此產(chǎn)生能量。
[0003]這種基于風(fēng)的電力產(chǎn)生方法產(chǎn)生的效率取決于可以將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的效率，而將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的效率又取決于葉片可以圍繞它們的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的效率。
[0004]由于風(fēng)輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方式，在風(fēng)的影響下旋轉(zhuǎn)的葉片通常定向成相對(duì)于地面垂直地旋轉(zhuǎn)。因此，針對(duì)每個(gè)上升沖程，需要抵抗重力升高葉片。
[0005]而且，在風(fēng)力發(fā)電期間經(jīng)歷的一個(gè)已知的問(wèn)題在于，葉片結(jié)構(gòu)(或由于風(fēng)力而經(jīng)歷旋轉(zhuǎn)的部分)在風(fēng)的速度改變時(shí)容易經(jīng)歷明顯改變的作用力。因此已知的是，通過(guò)改變圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的重量結(jié)構(gòu)，同時(shí)改變一種葉片結(jié)構(gòu)的所有葉片的慣性動(dòng)量。例如，在W02004/011801中公開(kāi)了這種結(jié)構(gòu)。
[0006]然而，這種已知的結(jié)構(gòu)對(duì)稱地和同時(shí)地改變圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的慣性動(dòng)量。而且，所提出的用于改變慣性動(dòng)量的措施依賴于相對(duì)昂貴的和產(chǎn)生摩擦的結(jié)構(gòu)。
[0007]而且，在已知結(jié)構(gòu)中使用的葉片是重的，弓丨起用來(lái)支撐葉片的旋轉(zhuǎn)的軸承上的磨損。KR20010067856A公開(kāi)了由薄防彈膜的管形成的轉(zhuǎn)子葉片，該管填充有氦氣，由層積在該管上的防彈織物增強(qiáng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種用于渦輪機(jī)的葉片，其包括具有末端的本體部，其中末端能夠相對(duì)于本體部移動(dòng)以改變?nèi)~片的空氣動(dòng)力學(xué)特性。
[0009]通過(guò)相對(duì)于本體部移動(dòng)葉片的末端，本發(fā)明的實(shí)施例可以改變?nèi)~片的空氣動(dòng)力學(xué)特性。在葉片相對(duì)于地面垂直地安裝時(shí)，它們?cè)诎雮€(gè)旋轉(zhuǎn)期間抵抗重力旋轉(zhuǎn)。在這種情況中，葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓的小的變化可以抵消重力，從而明顯地減小抵抗重力抬升葉片所需要的作用力。這提供了結(jié)合有這種葉片的更高效的風(fēng)輪機(jī)。
[0010]葉片還可以包括將所述末端連接至本體部的鉸鏈。在這種實(shí)施例中，末端可以通過(guò)圍繞該鉸鏈而鉸接地移動(dòng)。
[0011]葉片還可以包括用于相對(duì)于本體部移動(dòng)末端的致動(dòng)器。在一種實(shí)施例中，致動(dòng)器可以包括馬達(dá)和滑輪系統(tǒng)或蝸輪或其它機(jī)械的、電的或液壓致動(dòng)器。
[0012]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于渦輪機(jī)的葉片，該葉片包括結(jié)構(gòu)框架和安裝在該結(jié)構(gòu)框架上的翼板，翼板安裝在框架上以在葉片使用期間提供風(fēng)阻力并引起葉片旋轉(zhuǎn)，其中該葉片還包括至少一個(gè)浮力元件，其中浮力元件形成所述結(jié)構(gòu)框架的一部分。
[0013]通過(guò)設(shè)置形成結(jié)構(gòu)框架的一部分的浮力元件，本發(fā)明的實(shí)施例提供了用來(lái)同時(shí)減小葉片的有效重量和提供結(jié)構(gòu)增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。通過(guò)減小葉片的有效重量，支撐葉片的旋轉(zhuǎn)的軸承上的負(fù)荷降低，并且使葉片圍繞它的軸旋轉(zhuǎn)所需要的作用力減小。而且，軸承上的負(fù)荷的降低導(dǎo)致作用在軸承上的摩擦和應(yīng)力少，導(dǎo)致較長(zhǎng)的使用壽命。
[0014]框架可以包括多個(gè)結(jié)構(gòu)元件，其中所述浮力元件可以是所述多個(gè)結(jié)構(gòu)元件中的至少一個(gè)。
[0015]浮力元件可以支撐翼板。
[0016]浮力元件可以將浮力提供至所述葉片。
[0017]所述浮力元件可以填充有流體，該流體的密度小于葉片將設(shè)置在其中的流體的密度。
[0018]浮力元件可以填充有氦。
[0019]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于渦輪機(jī)的葉片，該葉片包括結(jié)構(gòu)框架和安裝在該結(jié)構(gòu)框架上的翼板，翼板安裝在框架上以在葉片使用期間提供風(fēng)阻力并引起葉片旋轉(zhuǎn)，其中框架還包括至少一個(gè)可折疊元件。在一種實(shí)施例中，可折疊元件是繩索元件。
[0020]通過(guò)提供具有結(jié)構(gòu)框架和安裝在該結(jié)構(gòu)框架上的翼板的葉片，其中框架包括至少一個(gè)繩索元件，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用來(lái)支撐葉片的翼板的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。繩索明顯輕于用于已知的葉片的支柱或梁，并且因此提供了一種更輕且更容易構(gòu)造和維護(hù)的明顯改進(jìn)的機(jī)構(gòu)。
[0021]而且，繩索提供了結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，同時(shí)做貢獻(xiàn)于可以被容易地拆除和運(yùn)輸?shù)目蚣埽驗(yàn)樗鼈兙哂忻黠@小于需要單個(gè)支柱的框架的尺寸，特別是在繩索用在框架的較短部分中時(shí)。
[0022]當(dāng)葉片包括前緣和后緣時(shí),所述繩索元件可以與前緣或后緣中的任一個(gè)對(duì)應(yīng)或者同時(shí)與二者對(duì)應(yīng)。
[0023]框架還可以包括第一繩索元件和第二繩索元，其中第一繩索元件對(duì)應(yīng)于所述前緣，且第二繩索元件對(duì)應(yīng)于所述后緣。
[0024]所述繩索元件可以是編織的并且可以包括線材。
[0025]本發(fā)明的另一個(gè)方面擴(kuò)展至一種葉片結(jié)構(gòu)，包括所述的多個(gè)葉片，該葉片結(jié)構(gòu)被設(shè)置成圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，所述葉片結(jié)構(gòu)還包括傳感器，該傳感器用于確定所述葉片中選定的一個(gè)葉片相對(duì)于所述軸線的旋轉(zhuǎn)位置，并且根據(jù)所述位置，相對(duì)于選定的葉片的本體部移動(dòng)選定的葉片的末端。
[0026]致動(dòng)器可以連接至傳感器，在該情況中，致動(dòng)器可以相對(duì)于本體部移動(dòng)末端以改變選定的葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓，從而幫助該葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0027]致動(dòng)器可以在葉片經(jīng)歷向下運(yùn)動(dòng)時(shí)將末端移動(dòng)至第一位置，并在葉片經(jīng)歷向上運(yùn)動(dòng)時(shí)將末端移動(dòng)至第二位置。
[0028]帶有位于第一位置中的末端的葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓可以幫助該葉片圍繞所述軸線的向下轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0029]帶有位于第二位置中的末端的葉片的動(dòng)力空氣動(dòng)力學(xué)輪廓可以幫助該葉片圍繞所述軸線的向上運(yùn)動(dòng)。
[0030]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種操作用于渦輪機(jī)的葉片的方法，該葉片具有本體部和末端，該方法包括相對(duì)于本體部移動(dòng)末端以改變?nèi)~片的空氣動(dòng)力學(xué)特性。[0031 ] 鉸鏈可以將所述末端連接至本體部。
[0032]該方法還可以包括設(shè)置用于相對(duì)于本體部移動(dòng)末端的致動(dòng)器。
[0033]致動(dòng)器可以包括馬達(dá)和滑輪系統(tǒng)。致動(dòng)器可以包括以預(yù)定方式起作用的任何機(jī)械的、液壓的或電氣系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)器是蝸輪。
[0034]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種構(gòu)造用于渦輪機(jī)的葉片的方法，包括提供結(jié)構(gòu)框架和安裝在框架上的翼板，翼板安裝在框架上以在葉片的使用期間提供風(fēng)阻力以引起葉片旋轉(zhuǎn)，其中該方法還包括提供作為所述結(jié)構(gòu)框架的一部分的至少一個(gè)浮力元件。
[0035]框架可以包括多個(gè)結(jié)構(gòu)元件，其中所述浮力元件可以是所述結(jié)構(gòu)元件中的至少一個(gè)。
[0036]浮力元件可以支撐翼板，并且可以提供浮力至所述葉片。
[0037]所述浮力元件可以填充有流體，該流體的密度小于葉片將設(shè)置在其中的流體的密度。
[0038]所述浮力元件可以填充有氦。
[0039]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種制造用于渦輪機(jī)的葉片的方法，其包括提供結(jié)構(gòu)框架和安裝在框架上的翼板，翼板安裝在框架上以在葉片的使用期間提供風(fēng)阻力以引起葉片旋轉(zhuǎn)，其中該方法還包括提供作為所述結(jié)構(gòu)框架的一部分的至少一個(gè)可折疊元件。在一種實(shí)施例中，可折疊元件是繩索元件。
[0040]葉片可以包括前緣和后緣，并且所述繩索元件可以與前緣或后緣中的任一個(gè)對(duì)應(yīng)。
[0041]該方法還可以包括提供作為框架的一部分的第一繩索元件和第二繩索元，其中第一繩索元件對(duì)應(yīng)于所述前緣，且第二繩索元件對(duì)應(yīng)于所述后緣。
[0042]繩索元件可以是編織的并且可以包括線材。
[0043]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種控制包括所述的多個(gè)葉片的葉片結(jié)構(gòu)的方法，該葉片結(jié)構(gòu)被設(shè)置成圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，所述方法還包括提供用于確定所述葉片中選定的一個(gè)相對(duì)于所述軸線的旋轉(zhuǎn)位置的傳感器，所述方法還包括根據(jù)選定的葉片圍繞所述軸線的所述位置相對(duì)于選定的葉片的本體部移動(dòng)選定的葉片的末端。
[0044]致動(dòng)器可以連接至傳感器，并且該方法包括采用致動(dòng)器相對(duì)于本體部移動(dòng)末端以改變選定的葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓，并且由此幫助葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0045]該方法還可以包括采用致動(dòng)器以在葉片經(jīng)歷向下運(yùn)動(dòng)時(shí)將末端移動(dòng)至第一位置，并在葉片經(jīng)歷向上運(yùn)動(dòng)時(shí)將末端移動(dòng)至第二位置。
[0046]帶有位于第一位置中的末端的葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓可以幫助該葉片圍繞所述軸線的向下轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0047]帶有位于第二位置中的末端的葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓可以幫助該葉片圍繞所述軸線的向上運(yùn)動(dòng)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0048]以下將參照未按比例繪制的附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在附圖中:
[0049]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的葉片的示意圖；
[0050]圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的葉片的示意性結(jié)構(gòu)；
[0051]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的葉片的示意圖；
[0052]圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的處于第一種結(jié)構(gòu)的葉片的示意圖；
[0053]圖5是圖4的葉片的處于另一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖6是圖4的葉片的處于另一種結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0055]圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的葉片結(jié)構(gòu)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0056]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的葉片10。葉片10包括框架24，框架24由被橫梁14連接的支柱16和20制成。支柱16沿著葉片20的對(duì)應(yīng)于前緣(換句話說(shuō)，在葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)首先與葉片通過(guò)的流體接合的邊緣)的邊緣平放。支柱20對(duì)應(yīng)于葉片10的后緣(換句話說(shuō)，在葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)跟隨葉片10運(yùn)動(dòng)的邊緣)。雖然以下已經(jīng)圖示和描述了具體的實(shí)施例，但將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于該方面。特別地，可以由不包括支柱的框架實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例，或者也可以采用標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)力葉片結(jié)構(gòu)。
[0057]葉片10還包括通過(guò)多條繩索18連接至框架24的翼板12。在圖1中圖示的實(shí)施例中，翼板12通過(guò)多條繩索18連接至框架24，所述多條繩索18接合在翼板12的邊緣與前緣的支柱16之間、翼板12的邊緣與后緣的支柱20之間，以及多條繩索18連接在翼板的末端邊緣26和框架24的末端支柱28之間。在可替換實(shí)施例中，翼板12通過(guò)鉤子或其它機(jī)械或化學(xué)安裝裝置連接至框架24。
[0058]在所圖示的和描述的每個(gè)實(shí)施例中，其中翼板連接至框架，翼板被圖示為僅連接到框架的一側(cè)(背面，參照附圖)。然而，將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的實(shí)施例可以設(shè)置有覆蓋框架的兩側(cè)的翼板，在該情況中框架將通常是不可見(jiàn)的。另一種實(shí)施例具有連接至框架的正面?zhèn)鹊膬蓚€(gè)翼板。
[0059]在圖1中圖示的實(shí)施例中，支柱16是中空的并且已經(jīng)填充有氦。葉片10被設(shè)計(jì)以在空氣中展開(kāi)并且通過(guò)風(fēng)的在翼板12上的作用旋轉(zhuǎn)。支柱16對(duì)應(yīng)于葉片的前緣，并在圖示的實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于框架24的最長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)元件。根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，僅框架24的單個(gè)結(jié)構(gòu)元件填充有氦。在該情況中，通過(guò)提供填充有氦的最長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)元件，針對(duì)在確保特定結(jié)構(gòu)元件是氣密時(shí)涉及的最少工程量，實(shí)現(xiàn)最大的浮力。
[0060]按照前述說(shuō)明，葉片意圖在空氣中展開(kāi)，并且由于氦的密度小于空氣，因此支柱16將有助于葉片10的浮力。在另一個(gè)實(shí)施例中，除了氦之外的流體可以用來(lái)填充浮力元件。所使用的流體的功能和成本效率將取決于葉片將設(shè)置在其中的流體。在另一個(gè)示例中，葉片意圖設(shè)置在水中，在該情況中，浮力元件填充有空氣，空氣比氦便宜，但卻在該環(huán)境中有助于葉片的浮力。
[0061]在圖1中圖示的實(shí)施例中，僅框架24的單個(gè)結(jié)構(gòu)元件，即支柱16，被設(shè)置成填充有氦，其因此形成浮力元件。在另一個(gè)實(shí)施例中，框架24的兩個(gè)或更多個(gè)結(jié)構(gòu)元件可以填充有氦或其它流體。例如，參照附圖，兩個(gè)支柱16和20可以填充有氦。隨著這將提供較大的浮力，但確實(shí)需要將由氦填充的每個(gè)結(jié)構(gòu)元件被制造成是氣密的。
[0062]在另一個(gè)實(shí)施例中，整個(gè)框架，或框架的大部分，被提供為連續(xù)的氣體填充元件。
[0063]通過(guò)提供給葉片增加剛性(結(jié)構(gòu)剛度)和浮力的結(jié)構(gòu)元件，支撐功能和浮力功能結(jié)合在同一元件中。這在本質(zhì)上比已知的葉片更加成本有效。
[0064]然而，將會(huì)認(rèn)識(shí)到，只要結(jié)構(gòu)元件設(shè)置有處于壓力下的封閉空間，提供浮力不是必要的。加壓提供了附加的剛性，這種附加的剛性增加該元件的結(jié)構(gòu)完整性，同時(shí)不明顯地增加重量。這同樣可以適用于圖1中圖示的任何結(jié)構(gòu)元件。
[0065]結(jié)構(gòu)元件可以由碳纖維、纖維玻璃、鋁或任何其它輕質(zhì)不透水材料提供。
[0066]在一些實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)元件被提供為使得它們是分段的。這便于運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建。
[0067]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的葉片40。葉片40包括框架54，翼板42通過(guò)繩索50連接至框架54。框架54包括彼此連接的多個(gè)橫桿44。代替橫桿，可以采用張緊的繩索、線材或任何結(jié)構(gòu)元件?？商鎿Q地，可以采用已知的纖維玻璃(或其它材料)風(fēng)力葉片結(jié)構(gòu)。在葉片的底端處，(參照葉片的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè)量的，葉片的在圖2中放置有數(shù)字‘54’的一側(cè))，結(jié)構(gòu)元件52被設(shè)置成連接至一個(gè)橫桿44。類似地，在末端部(同樣參照葉片40在使用期間的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行測(cè)量的)，結(jié)構(gòu)元件58連接至橫桿44。
[0068]葉片56的前緣具有沿著其長(zhǎng)度延伸并連接至框架54的繩索46。而且，在后緣59處，葉片40包括同樣連接至框架54的繩索48。
[0069]在圖2的實(shí)施例中，繩索46和48中的每一個(gè)提供可折疊結(jié)構(gòu)。而且，繩索46和48中的每一個(gè)為框架54提供輕質(zhì)的增強(qiáng)，相對(duì)于在前緣和后緣處采用剛性結(jié)構(gòu)的類似框架，明顯地降低框架54的重量。而且，與更長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)元件相比，諸如繩索之類的可折疊結(jié)構(gòu)容易包裝和運(yùn)輸。因此，本發(fā)明的實(shí)施例適合運(yùn)輸至僅通過(guò)窄的山路可到達(dá)的區(qū)域、不平地形、或其中根本未提供道路的區(qū)域。
[0070]雖然圖2的實(shí)施例包括兩條繩索，繩索46和48，但本發(fā)明的其它實(shí)施例可以包括單個(gè)可折疊元件，其可以是繩索。
[0071]圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的葉片60。圖3中圖示的實(shí)施例類似于圖2中圖示的葉片40，相應(yīng)地，相同的附圖標(biāo)記已經(jīng)用于相同的元件。葉片60的框架54具有通過(guò)繩索50安裝在其上的翼板66。與圖2中圖示的葉片40的翼板42不同，翼板66未連接至葉片的末端部。代替地，葉片60包括套在葉片末端上的罩64。罩64為框架54提供附加的增強(qiáng)并保護(hù)葉片60的末端免受經(jīng)過(guò)葉片60的空氣的影響，將認(rèn)識(shí)到，經(jīng)過(guò)葉片60的空氣在葉片的末端處的速度大于沿著葉片的長(zhǎng)度的其它部位處的速度。因此，罩64用來(lái)保護(hù)葉片60的在使用期間最容易磨損的部分。罩64可以由鋼或纖維玻璃構(gòu)造而成?？商鎿Q地，罩64可以是葉片60的填充區(qū)域。
[0072]雖然鋼罩被圖示與繩索46和48在一起，將會(huì)認(rèn)識(shí)到，這種罩可以與易于磨損和撕裂的任何葉片一起使用。
[0073]通過(guò)圖3的葉片60和圖1的葉片10的比較示出了本發(fā)明的另一個(gè)方面。葉片60包括基部68，在基部68處翼板66通過(guò)繩索50連接至框架54。相比之下，圖1的葉片10包括基部29，在基部29處對(duì)應(yīng)的翼板12未連接至支撐框架。此外，該實(shí)施例中的元件44可以被提供為張緊繩索。這通過(guò)使葉片的附加部分張緊而向葉片提供額外的穩(wěn)定性。
[0074]將會(huì)認(rèn)識(shí)到，對(duì)應(yīng)的葉片10和60的基部29和68給對(duì)應(yīng)葉片的功能提供相對(duì)少的貢獻(xiàn)。葉片的作用的大部分是在上部中實(shí)現(xiàn)的。因此，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)在框架的基部不支撐翼板，并且翼板基本上被限制到葉片10的功能部分的位置處設(shè)置諸如圖1的葉片10之類的葉片，可以同時(shí)節(jié)省重量和材料。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，單獨(dú)的柔性翼板不是必要的。葉片可以被設(shè)置為單體，或者設(shè)置有安裝在結(jié)構(gòu)框架的葉片部分，具有加壓或張緊部分或構(gòu)件，并且本文中討論的優(yōu)點(diǎn)仍然適用。
[0075]圖4，5和6圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的葉片80。如圖4所示，葉片80包括本體部82和末端84。本體部82包括支撐框架，其由支撐支柱86和通過(guò)繩索83連接至支柱86的翼板88制成。
[0076]類似地，末端84包括支撐框架，其由支撐支柱92和通過(guò)繩索94連接至支撐支柱92的翼板94制成。
[0077]末端84通過(guò)鉸鏈90連接至本體部82。在所示出的實(shí)施例中，鉸鏈90包括連接至本體部82的支撐支柱92和末端84的兩個(gè)鉸鏈構(gòu)件(在圖4中未圖示連接裝置)。
[0078]葉片80還包括通過(guò)繩索98連接至末端84的電動(dòng)滑輪96。電動(dòng)滑輪96安裝在本體部82上。在圖5中更好地圖示了電動(dòng)滑輪96和繩索98的結(jié)構(gòu)，圖5是葉片80的側(cè)視圖。如圖5所示，葉片80還包括第二電動(dòng)滑輪102，其安裝在本體部82至電動(dòng)滑輪96的正面?zhèn)壬?。電?dòng)滑輪102通過(guò)繩索100連接至末端84。
[0079]電動(dòng)滑輪96和102控制對(duì)應(yīng)的繩索98和100的張力。通過(guò)以合適的方式張緊繩索，電動(dòng)滑輪96和102可以引起末端84圍繞鉸鏈90相對(duì)于本體部82鏈接。
[0080]圖6圖示電動(dòng)滑輪96已經(jīng)啟動(dòng)以張緊繩索98以引起末端部84相對(duì)于本體部82圍繞鉸鏈90鏈接時(shí)的葉片80。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)引起電動(dòng)滑輪102張緊繩索100，同時(shí)通過(guò)電動(dòng)滑輪96的合適啟動(dòng)釋放繩索98的張緊，可以實(shí)現(xiàn)末端84沿其它方向相對(duì)于本體部82的鉸接。
[0081]滑輪96和102由控制器集中控制，在圖4，5和6中未圖示該控制器，但以下參照?qǐng)D7描述該控制器的操作。
[0082]圖7圖示包括三個(gè)葉片122，124和126的葉片結(jié)構(gòu)120。葉片122，124和126中的每一個(gè)類似于圖4，5和6中圖示的葉片80。因此，葉片122包括本體部122b和末端122a ;葉片124包括本體部124b和末端124a ;葉片126包括本體部126b和末端126a。葉片122，124和126安裝至軸130并被布置成在盛行風(fēng)(一個(gè)地區(qū)常刮的風(fēng))的影響下沿箭頭方向128圍繞軸130旋轉(zhuǎn)。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，雖然優(yōu)選實(shí)施例涉及風(fēng)輪機(jī)，但本文中描述的原理同樣適用于用在其它渦輪機(jī)中，如在海中運(yùn)行的水輪機(jī)中的葉片。
[0083]返回參照?qǐng)D7，葉片結(jié)構(gòu)120還包括控制器132，其具有連接至軸130的傳感器134。傳感器134檢測(cè)葉片122，124和126圍繞軸130的角位置?？刂破?32以上文參照?qǐng)D4，5和6描述的方式通過(guò)對(duì)應(yīng)的電動(dòng)滑輪和繩索的使用控制末端122a，124a和126a的鉸接。
[0084]當(dāng)葉片結(jié)構(gòu)120旋轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器134檢測(cè)葉片的角位置，并且控制器控制末端的鉸接。當(dāng)末端鉸接時(shí)，對(duì)應(yīng)的葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓改變。通過(guò)根據(jù)葉片的旋轉(zhuǎn)位置控制末端的鉸接，控制器132能夠在上升沖程期間采用盛行風(fēng)的強(qiáng)度升高葉片。末端在下降沖程期間返回至它的初始位置，以確保葉片維持它的最大效率。
[0085]以這種方式，葉片結(jié)構(gòu)120提供了一種結(jié)構(gòu)，其中葉片122，124和126圍繞軸130的旋轉(zhuǎn)在與同樣相對(duì)于地面垂直地安裝的類似結(jié)構(gòu)相比時(shí)更加有效，該類似結(jié)構(gòu)不改變?nèi)~片的獨(dú)立于它們的旋轉(zhuǎn)位置的空氣空氣動(dòng)力學(xué)輪廓。
[0086]針對(duì)葉片122，124和126中的每一個(gè)，改變末端相對(duì)于本體部的位置將改變?cè)撊~片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，為了這樣做，末端與本體部相比不需要很大。在特定實(shí)施例中，末端的表面積小于整個(gè)葉片的表面積的5%。在又一個(gè)實(shí)施例中,末端的表面積小于整個(gè)葉片的表面積的1%。在又一個(gè)實(shí)施例中，末端的表面積小于整個(gè)葉片的表面積的1%。
[0087] 將會(huì)認(rèn)識(shí)到，末端的具體結(jié)構(gòu)和通過(guò)該末端相對(duì)于葉片的鉸接形成的抬升將取決于多個(gè)因素，如葉片結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的速度，和該葉片結(jié)構(gòu)設(shè)置在其中的流體的粘度。在任何情況中，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，可以確定所需要的末端相對(duì)于本體部的形狀和尺寸。
【權(quán)利要求】
1.一種用于渦輪機(jī)的葉片，其包括具有末端的本體部，其中末端能夠相對(duì)于本體部移動(dòng)以改變?nèi)~片的空氣動(dòng)力學(xué)特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片，還包括將所述末端連接至本體部的鉸鏈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的葉片，還包括用于相對(duì)于本體部移動(dòng)末端的致動(dòng)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉片，其中致動(dòng)器包括馬達(dá)和滑輪系統(tǒng)。
5.一種葉片裝置，其包括根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述多個(gè)葉片，多個(gè)葉片被設(shè)置成圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，所述葉片裝置還包括傳感器，該傳感器用于確定所述葉片中選定的一個(gè)葉片相對(duì)于所述軸線的旋轉(zhuǎn)位置，并且根據(jù)所述位置，相對(duì)于選定的葉片的本體部移動(dòng)選定的葉片的末端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的葉片裝置，當(dāng)從屬于權(quán)利要求3時(shí)，其中致動(dòng)器連接至傳感器，并且致動(dòng)器相對(duì)于本體部移動(dòng)末端以改變選定的葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓，從而幫助該葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的葉片裝置，其中致動(dòng)器在葉片經(jīng)歷向下運(yùn)動(dòng)時(shí)將末端移動(dòng)至第一位置，并在葉片經(jīng)歷向上運(yùn)動(dòng)時(shí)將末端移動(dòng)至第二位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的葉片裝置，其中帶有位于第一位置中的末端的葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓幫助該葉片圍繞所述軸線的向下轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要 求8所述的葉片裝置，其中帶有位于第二位置中的末端的葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓幫助該葉片圍繞所述軸線的向上運(yùn)動(dòng)。
10.一種用于渦輪機(jī)的葉片，該葉片包括結(jié)構(gòu)框架和安裝在該結(jié)構(gòu)框架上的翼板，所述翼板安裝在框架上以在葉片使用期間提供風(fēng)阻力并引起葉片旋轉(zhuǎn)，其中該葉片還包括至少一個(gè)浮力元件，其中浮力元件形成所述結(jié)構(gòu)框架的一部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的葉片，其中所述框架包括多個(gè)結(jié)構(gòu)元件，并且所述浮力元件是所述多個(gè)結(jié)構(gòu)元件中的至少一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的葉片，其中所述浮力元件支撐所述翼板。
13.根據(jù)任何在前權(quán)利要求所述的葉片，其中所述浮力元件將浮力提供至所述葉片。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的葉片，其中所述浮力元件填充有流體，該流體的密度小于葉片將設(shè)置在其中的流體的密度。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的葉片，其中所述浮力元件填充有氦。
16.一種用于渦輪機(jī)的葉片，該葉片包括結(jié)構(gòu)框架和安裝在該結(jié)構(gòu)框架上的翼板，翼板安裝在框架上以在葉片使用期間提供風(fēng)阻力并引起葉片旋轉(zhuǎn)，其中框架還包括至少一個(gè)可折疊元件。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的葉片，其中可折疊元件是繩索。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的葉片，其包括前緣和后緣，并且其中所述繩索元件與前緣或后緣中的任一個(gè)對(duì)應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的葉片，其中框架還包括第一繩索元件和第二繩索元件，其中第一繩索元件對(duì)應(yīng)于所述前緣，且第二繩索元件對(duì)應(yīng)于所述后緣。
20.根據(jù)權(quán)利要求16-19中任一項(xiàng)所述的葉片，其中所述繩索元件是編織的或繞絲的。
21.根據(jù)權(quán)利要求16-20中任一項(xiàng)所述的葉片，其中所述繩索元件包括線材。
22.一種用于渦輪機(jī)的葉片，其包括本體部和末端以及覆蓋末端的保護(hù)構(gòu)件。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的葉片，其中保護(hù)構(gòu)件由鋼或復(fù)合物制成。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的葉片，其中保護(hù)構(gòu)件覆蓋葉片的一部分并保護(hù)被覆蓋的部分免于磨損和撕裂。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的葉片，其中葉片還包括框架和安裝至框架的翼板，其中保護(hù)構(gòu)件用來(lái)保護(hù)翼板的一部分。
26.一種用于渦輪機(jī)的葉片，葉片包括結(jié)構(gòu)框架和安裝在框架上的翼板，葉片具有功能部，該功能部允許葉片在該葉片浸入其中的移動(dòng)流體的影響下移動(dòng)，其中翼板僅安裝至框架的對(duì)應(yīng)于葉片的功能部的部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的葉片，其中葉片還包括葉片結(jié)構(gòu)，該葉片結(jié)構(gòu)具有所述框架的未安裝翼板的部分。
28.根據(jù)權(quán)利要求9-24中任一項(xiàng)或權(quán)利要求26所述的葉片，還包括加強(qiáng)罩。
29.一種操作用于渦輪機(jī)的葉片的方法，該葉片具有本體部和末端，該方法包括相對(duì)于本體部移動(dòng)末端以改變?nèi)~片的空氣動(dòng)力學(xué)特性。
30.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中鉸鏈將所述末端連接至本體部。
31.根據(jù)權(quán)利要求43或44所述的方法，還包括設(shè)置用于相對(duì)于本體部移動(dòng)末端的致動(dòng)器。
32.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中致動(dòng)器包括馬達(dá)和滑輪系統(tǒng)。
33.一種控制包括根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)、權(quán)利要求24或25所述的多個(gè)葉片的葉片裝置的方法，該葉片裝置被設(shè)置成圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，所述方法還包括提供用于確定所述葉片中選定的一個(gè)相對(duì)于所述軸線的旋轉(zhuǎn)位置的傳感器，所述方法還包括根據(jù)選定的葉片圍繞所述軸線的所述位置相對(duì)于選定的葉片的本體部移動(dòng)選定的葉片的末端。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，當(dāng)從屬于權(quán)利要求31時(shí)，其中致動(dòng)器連接至傳感器，該方法包括使用致動(dòng)器相對(duì)于本體部移動(dòng)末端以改變選定的葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓，并且由此幫助葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，還包括使用致動(dòng)器以在葉片經(jīng)歷向下運(yùn)動(dòng)時(shí)將末端移動(dòng)至第一位置，并在葉片經(jīng)歷向上運(yùn)動(dòng)時(shí)將末端移動(dòng)至第二位置。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中帶有位于第一位置中的末端的葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓幫助該葉片圍繞所述軸線的向下轉(zhuǎn)動(dòng)。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中帶有位于第二位置中的末端的葉片的空氣動(dòng)力學(xué)輪廓幫助該葉片圍繞所述軸線的向上運(yùn)動(dòng)。
38.一種構(gòu)造用于渦輪機(jī)的葉片的方法，其包括提供結(jié)構(gòu)框架和安裝在框架上的翼板，翼板安裝在框架上以在葉片的使用期間提供風(fēng)阻力以引起葉片旋轉(zhuǎn)，其中該方法還包括提供作為所述結(jié)構(gòu)框架的一部分的至少一個(gè)浮力元件。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述框架包括多個(gè)結(jié)構(gòu)元件，并且其中所述浮力元件是所述結(jié)構(gòu)元件中的至少一個(gè)。
40.根據(jù)權(quán)利要求38或39所述的方法，其中所述浮力元件支撐所述翼板。
41.根據(jù)權(quán)利要求38-40中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述浮力元件將浮力提供至所述葉片。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述浮力元件填充有流體，該流體的密度小于葉片將設(shè)置在其中的流體的密度。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中所述浮力元件填充有氦。
44.一種制造用于渦輪機(jī)的葉片的方法，其包括提供結(jié)構(gòu)框架和安裝在框架上的翼板，翼板安裝在框架上以在葉片的使用期間提供風(fēng)阻力以引起葉片旋轉(zhuǎn)，其中該方法還包括提供作為所述結(jié)構(gòu)框架的一部分的至少一個(gè)可折疊構(gòu)件，如繩索元件。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中葉片包括前緣和后緣，并且其中所述繩索元件與前緣或后緣中的任一個(gè)對(duì)應(yīng)。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其包括提供作為框架的一部分的第一繩索元件和第二繩索元件，其中第一繩索元件對(duì)應(yīng)于所述前緣，且第二繩索元件對(duì)應(yīng)于所述后緣。
47.根據(jù)權(quán)利要求44-45中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述繩索元件是編織的。
48.根據(jù)權(quán)利要求44-47中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述繩索元件包括線材。
49.一種制造用于渦輪機(jī)的葉片的方法，其包括提供本體部和末端以及覆蓋末端的保護(hù)構(gòu)件。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中末端由鋼制成。
51.根據(jù)權(quán)利要求49或50所述的方法，其中末端覆蓋葉片的一部分并保護(hù)被覆蓋的部分免于磨損和撕裂。
52.—種構(gòu)造葉片的方法，該葉片具有功能部和非功能部，該功能部有助于該葉片的由該葉片浸入其中的流體的運(yùn)動(dòng)引起的運(yùn)動(dòng)，該方法包括將翼板僅連接至所述功能部。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，還包括提供具有基部結(jié)構(gòu)的框架，所述基部結(jié)構(gòu)被設(shè)置成沒(méi)有翼板。
【文檔編號(hào)】F03D11/00GK104053906SQ201280037128
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月26日
【發(fā)明者】哈利勒·阿布阿勒魯貝 申請(qǐng)人:哈利勒·阿布阿勒魯貝