專利名稱：風(fēng)力渦輪機(jī)的被動速度和電力調(diào)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)的被動式速度和電力調(diào)整系統(tǒng)。
風(fēng)力渦輪機(jī)是眾所周知的用于從風(fēng)抽取能量的裝置。這些裝置最普通的是帶兩個或更多個葉片的水平軸機(jī)器。對于所有這些機(jī)器的一種關(guān)鍵性設(shè)計的挑戰(zhàn)是需要調(diào)節(jié)從風(fēng)力提取的電力以避免過大的轉(zhuǎn)子速度或強(qiáng)風(fēng)下發(fā)電機(jī)的過載。一種達(dá)到這一點(diǎn)的方法是通過變換葉片的俯仰角度。這可以通過主動調(diào)節(jié)(如利用電力驅(qū)動器或液壓驅(qū)動器)或被動機(jī)構(gòu)來達(dá)到。被動調(diào)節(jié)涉及利用自然存在于風(fēng)力渦輪機(jī)內(nèi)的力來使這些葉片俯仰而反抗一個彈簧或使葉片或其連接點(diǎn)變形。
這些自然存在的力包括作用于風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的離心負(fù)荷、主軸中的轉(zhuǎn)矩及沿主軸軸向作用的推力負(fù)荷。這些力可以用于許多不同的實(shí)際構(gòu)型來使葉片俯仰。葉片的俯仰或者可以順著槳葉(以減小空氣動力迎角并因此減小對風(fēng)力渦輪機(jī)提供功率的空氣動力的升力)，或者可以向著失速位置。向失速俯仰增大了該迎角，因此起初能增大功率，但最終該俯仰角會達(dá)到這些葉片會“失速”的角度而空氣動力升力將喪失和空氣動力阻力將增大。這樣該風(fēng)力渦輪機(jī)將失去其發(fā)電的能力。
目前存在幾種用于達(dá)到被動式葉片俯仰的方法，包括使用上述力中的每一種力的方法。本專利描述一種不同的方法，該方法利用葉片上的離心負(fù)荷和軸轉(zhuǎn)矩負(fù)荷兩者的組合來給出一種改進(jìn)的俯仰控制方法，這種方法不管發(fā)電機(jī)是否提供電力都能工作。不僅這些力的組合很重要，而且這些力作用的方向也很重要。離心負(fù)荷的作用是通過使葉片向失速進(jìn)行俯仰來丟失電力，而軸轉(zhuǎn)矩負(fù)荷沿反方向的作用是減小葉片俯仰的量并因此減小電力丟失量。
本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)葉片上的離心負(fù)荷或附著于葉片上的分力與利用發(fā)電機(jī)反作用轉(zhuǎn)矩的組合，來提供對風(fēng)力渦輪機(jī)的保護(hù)而反抗過分加速和反抗產(chǎn)生過多電力。該保護(hù)方法的工作與消費(fèi)者需要風(fēng)力渦輪機(jī)通過發(fā)電機(jī)產(chǎn)生多少電力無關(guān)。這種保護(hù)是通過被動式俯仰調(diào)節(jié)使得離心負(fù)荷起作用力圖使葉片向失速的俯仰離開聚集能量的最佳位置，從而使電力丟失。發(fā)電機(jī)的反作用轉(zhuǎn)矩(如果存在的話)沿反方向作用而減小俯仰運(yùn)動的量并因此減小電力丟失的量。
存在一種獲得這種特性組合的幾何構(gòu)型。
按照本發(fā)明，提供一種如權(quán)利要求1中所述的風(fēng)力渦輪機(jī)。本發(fā)明的更具體的和/或更優(yōu)選的特點(diǎn)列舉于附屬的權(quán)利要求書中。
在本發(fā)明的一個特定的實(shí)施例中，一種將葉片連接在風(fēng)力渦輪機(jī)上的機(jī)構(gòu)造成部分地消除通常加在輪轂上的某些局部負(fù)荷。這是通過將每個葉片連接在其端部和一第二外部位置兩處上而達(dá)到的。這些葉片被配置成使得每個外葉片連接點(diǎn)盡可能靠近相鄰葉片的端部連接點(diǎn)。因?yàn)榕c相鄰葉片有關(guān)的負(fù)荷大部分是相等而對置的，所以這大大地減小了從葉片轉(zhuǎn)移到輪轂上的局部負(fù)荷的嚴(yán)重程度。如果葉片直接連接在一直接驅(qū)動的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，那么這將特別有利，因?yàn)楸M可能減小發(fā)電機(jī)的變形和發(fā)電機(jī)空氣間隙的變化是重要的。
最好是，渦輪機(jī)葉片這樣連接，使得它們在所有時間具有相同的俯仰設(shè)置。也描述了達(dá)到這一點(diǎn)的兩種不同機(jī)構(gòu)。
第一種方法涉及一種以上述幾何形狀連接多個葉片的緊湊機(jī)構(gòu)，對葉片的俯仰施加一預(yù)負(fù)荷和彈性阻力，并允許葉片在俯仰中連接而使由該聯(lián)動機(jī)構(gòu)承載的負(fù)荷達(dá)到最小。
該方法使用連接在每個葉片上的一根俯仰桿上的推桿，這些推桿對著一個彈性部件如壓縮彈簧起作用。該推桿在其移動中受到限制，以便起一個固定止動件的作用來限定最佳的葉片俯仰位置，并與該彈簧結(jié)合而施加一預(yù)負(fù)荷和提供一正比的阻抗來促進(jìn)葉片的俯仰。
一個異形的俯仰連接板安裝成能夠圍繞渦輪機(jī)的主軸轉(zhuǎn)動。該板的幾個頂點(diǎn)每個連接在一個葉片推桿上，使得該板將由于葉片俯仰而轉(zhuǎn)動，由此限制這些葉片而保證相同的俯仰。通過將該板直接連接在這些推桿上，由于不需要傳遞俯仰的預(yù)負(fù)荷或俯仰的阻抗負(fù)荷而減小了通過轉(zhuǎn)動該板所傳遞的負(fù)荷。
第二種方法具有提供一個在強(qiáng)風(fēng)中完全停止渦輪機(jī)的機(jī)構(gòu)和提供一正比于葉片俯仰變化速率的阻尼力這兩者的補(bǔ)充優(yōu)點(diǎn)。
在該配置中，稱為俯仰臂的剛性部件連接在葉片上，使得當(dāng)葉片俯仰時這些俯仰臂轉(zhuǎn)動。這些俯仰臂的另一端利用銷釘結(jié)合部連接在一個能圍繞轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動的剛性圓環(huán)上。每個俯仰臂的端部由于葉片在俯仰中的轉(zhuǎn)動而描繪的弧形有兩個分量，一個平行于渦輪機(jī)的主軸(“軸向分量”)，而另一個處在輪轂的轉(zhuǎn)動平面內(nèi)(“平面內(nèi)分量”)。
每個俯仰臂端部所描繪的弧形的平面內(nèi)分量造成該圓環(huán)的轉(zhuǎn)動，由此將每個葉片限制于同樣的俯仰角和俯仰變化。
每個俯仰臂端部所描繪的弧形的軸向分量使該圓環(huán)沿軸向移動。如果利用一個提供一正比于葉片在俯仰中轉(zhuǎn)動程度的阻抗的彈性部件來沿軸向限制該圓環(huán)，而該圓環(huán)的軸向移動受到固定止動件沿一個方面的限制以給出一設(shè)定的初始的葉片俯仰角，那么一個預(yù)負(fù)荷可以被施加在該彈性部件上，使得該葉片的俯仰轉(zhuǎn)矩在該葉片開始變化俯仰之前必須達(dá)到一設(shè)定的值。
該彈性偏壓部件可以包括一個能沿一平面外方向彈性變形的圓形膜片，使得離開其平衡位置的軸向移動形成一正比于其偏移的阻抗。該圓形膜片沿軸向和徑向受到限制，但被允許圍繞轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動。通過利用固定的止動件限制葉片經(jīng)過某一點(diǎn)的俯仰和通過將該膜片的中心部分固定在一個從其未變形位置沿軸向移動的位置上而可以在膜片彈簧中引入一個預(yù)負(fù)荷。
該剛性圓環(huán)可以連接在一個相對于風(fēng)的方向這樣安置的表面上，使得由于其對風(fēng)的顯著的空氣動力阻力而在該圓環(huán)上施加一隨風(fēng)速而增大的軸向力。
由該表面施加的力的作用是移動該剛性圓環(huán)并因此沿軸向移動俯仰臂的端部，由此，一旦膜片中的預(yù)負(fù)荷被由于離心力和該表面上的空氣動力的力而產(chǎn)生的葉片俯仰轉(zhuǎn)矩的組合所克服，就導(dǎo)致葉片向著一失速位置產(chǎn)生俯仰。這將在極端的風(fēng)力狀態(tài)下往往使葉片保持失速狀態(tài)并造成較低的轉(zhuǎn)動速度。
從由于圍繞其俯仰軸轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的葉片俯仰變化所形成的該表面的軸向移動也受一個正比于由該表面的空氣阻力所產(chǎn)生的軸向偏移速度的力的阻力，由此形成一個阻止葉片俯仰變化的阻尼力。該阻尼力將正比于葉片俯仰的變化速率而增大，由此阻止葉片俯仰的快速度化。
上面列舉了一個達(dá)到葉片被動式俯仰要求的幾何形狀布置的例子，現(xiàn)在參照下列附圖來描述如何可以實(shí)現(xiàn)該布置的例子，附圖中

圖1表示葉片連接和俯仰軸的幾何形狀；圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的主軸上的視圖，表示葉片在一三角形輪轂板上的配置，為清楚起見移去了俯仰控制部件。
圖3是該渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的側(cè)視立面圖，表示連接在該輪轂上的一個葉片的配置，為清楚起見移去了俯仰控制部件和其它葉片。
圖4是一個葉片的下側(cè)面上的視圖，表示俯仰桿、推桿、壓縮彈簧和彈簧配件；圖5表示本發(fā)明第一實(shí)施例的變化方案，其中葉片和推桿組件安裝在一圓形輪轂板上并連接在俯仰連接板上，為清楚起見未示出葉片；圖6表示安裝在一圓形輪轂板上并連接在俯仰連接板上的葉片和推桿組件，圖中示出了葉片；圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例的葉片的逆風(fēng)根區(qū)上的視圖，表示外葉片俯仰軸承和俯仰臂與葉片端部俯仰銷釘?shù)倪B接；圖8是沿順風(fēng)方向的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的等比例圖，表示葉片俯仰臂通過該剛性圓環(huán)的相互連接；圖9是沿逆風(fēng)方向的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的等比例圖，表示通過該膜片彈簧而安置在主軸上的該剛性圓環(huán)；以及圖10是渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的側(cè)視立面圖，表示連接在該剛性圓環(huán)和膜片彈簧阻尼器上的三個葉片。
圖1中示出一種達(dá)到葉片被動俯仰所要的配置。為清楚起見，該圖只示出一個葉片。渦輪機(jī)主軸用(Z-Z)表示，轉(zhuǎn)動方向用(R)表示，而風(fēng)的方向用(U)表示。葉片安裝成它能圍繞俯仰軸(X-X)轉(zhuǎn)動。俯仰軸沿徑向相對于主軸(Z-Z)偏移一個距離(Y)。葉片軸(B-B)相對于俯仰軸(X-X)傾斜一個角度(A1)。葉片(m)的質(zhì)量中心位于葉片軸(B-B)上。
一個預(yù)加載的彈性部件如彈簧(D)將該葉片保持在最佳俯仰位置處對著一強(qiáng)烈制動以最大地積聚能量。該風(fēng)力渦輪機(jī)葉片安置成它能向失速進(jìn)行俯仰，但由于預(yù)加載的彈簧而受到限制不能那樣做。這些葉片保持在該最佳俯仰角處，直到作用其上而使葉片俯仰的負(fù)荷足以克服該預(yù)負(fù)荷并開始沿箭頭(P)方向使葉片向失速開始俯仰。
該配置有兩個特征。第一，當(dāng)風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動時作用在葉片上的離心負(fù)荷(Fc)有一其作用力圖使葉片圍繞俯仰軸(X-X)而俯仰的分力。它被安置成使得該力的作用企圖克服預(yù)加載的彈簧并使葉片向失速俯仰，從而丟失空氣動力學(xué)功率。
第二，如果該葉片正在發(fā)電，那么它將產(chǎn)生一個圍繞如箭頭(R)所指示的主軸(Z-Z)的空氣動力轉(zhuǎn)矩。如果發(fā)電機(jī)不發(fā)電，它將不對該轉(zhuǎn)矩提供反作用力，而該空氣動力轉(zhuǎn)矩將簡單地使轉(zhuǎn)子加速，而它將不直接影響俯仰角(假定系統(tǒng)的大部分轉(zhuǎn)動慣量在葉片中而非發(fā)電機(jī)中)。但是，如果發(fā)電機(jī)連接在一個負(fù)載上，那么它將提供一個可能足以或可能不足以防止轉(zhuǎn)子加速的反作用轉(zhuǎn)矩。該反作用轉(zhuǎn)矩也有一個其作用企圖使葉片俯仰的分力。該幾何形狀是這樣的，使得發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的作用使葉片背離失速而向著最佳能量聚集的位置俯仰。
理解該幾何形狀的優(yōu)點(diǎn)的關(guān)鍵要求在當(dāng)發(fā)電機(jī)設(shè)有連接在一負(fù)載上(風(fēng)力渦輪機(jī)空轉(zhuǎn))時發(fā)生什么和當(dāng)其連接在一負(fù)載上而發(fā)電時發(fā)生什么兩者之間進(jìn)行比較。
如果發(fā)電機(jī)設(shè)有連接在一個電負(fù)載上，那么風(fēng)力渦輪機(jī)將實(shí)際上空轉(zhuǎn)。在最大可能的速度，該彈簧力可這樣設(shè)定，使得該離心力能夠克服該預(yù)負(fù)荷而使葉片充分地俯仰而防止任何空氣動力學(xué)發(fā)電，從而防止任何進(jìn)一步加速(通常這將是靠近失速15度～20度)。
如果風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)按照中等風(fēng)力發(fā)電，那么將不需要俯仰，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)將能夠限制該風(fēng)力渦輪機(jī)的速度。在強(qiáng)風(fēng)下需要一些俯仰來保證在同一最大可能的轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的空氣動力不會超過被該發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電力的空氣動力，從而防止任何進(jìn)一步加速。如果發(fā)電機(jī)沒有使用，這將要求比需要的更小的俯仰變化。風(fēng)力渦輪機(jī)的幾何形狀可以做成保證發(fā)電機(jī)反作用轉(zhuǎn)矩對俯仰力矩作出充分的貢獻(xiàn)，以便將負(fù)荷丟失量剛巧減小所要的量。
因此，這種特點(diǎn)的組合允許風(fēng)力渦輪機(jī)有一限定的最大允許轉(zhuǎn)速，不管發(fā)電機(jī)是連接在一負(fù)載上還是風(fēng)力渦輪機(jī)只是在空轉(zhuǎn)，這一最大允許轉(zhuǎn)速將不會被超過。
此外，上面詳細(xì)描述的適合于被動式俯仰配置要求的幾何形狀可以這樣配置，使得轉(zhuǎn)移到輪轂上的負(fù)荷的嚴(yán)重程度大大減小。這例示于圖2和圖3，其中圍繞軸(4)轉(zhuǎn)動的三個葉片(1)每個在其端部(11)和第二外部位置(12)的兩處連接在輪轂板(2)上。葉片(1)這樣配置，使得每個外葉片連接點(diǎn)(12)盡可能靠近鄰近的葉片端部連接點(diǎn)(11)。因?yàn)榕c相鄰葉片有關(guān)的負(fù)荷大多是相等和相反的，所以這大大地減小了從葉片轉(zhuǎn)移到該輪轂的局部負(fù)荷的嚴(yán)重程度。
渦輪機(jī)葉片最好在所有時間具有相同的俯仰位置。為了達(dá)到這一點(diǎn)，需要將葉片機(jī)械地連接。提出了兩種保證這種葉片俯仰設(shè)置的匹配性的不同方法。
在第一方法中(見圖4)，每個葉片(1)可以轉(zhuǎn)動地安裝在一個葉片端部連接點(diǎn)(11)和一個外葉片連接點(diǎn)(12)上。俯仰桿(13)剛性地連接在葉片的下側(cè)面上，使其在俯仰中與葉片(1)一起轉(zhuǎn)動。俯仰桿(13)連接在推桿(14)上，推桿(14)受彈簧(15)作用并且也受彈簧托架(16)限制。這兩者起一個固定止動件的作用，使得該葉片只能沿向失速方向進(jìn)行俯仰并對彈簧(15)施加一預(yù)負(fù)荷。彈簧托架(16)和推桿(14)將葉片(1)保持在一個對抗彈簧(15)的預(yù)負(fù)荷的設(shè)定位置上。
圖5中例示在俯仰中連接三個葉片的機(jī)構(gòu)，而圖6表示一種將三個葉片安裝在一圓形輪轂板上的配置。為了在俯仰中連接三個葉片，一個在其三個頂點(diǎn)的每個頂點(diǎn)處具有連接點(diǎn)的異形板(17)可以轉(zhuǎn)動地安裝在平行于輪轂板的渦輪機(jī)主軸上。每個推桿(14)通過徑向可變結(jié)合部(18)連接在一個連接點(diǎn)上。葉片俯仰的任何變化產(chǎn)生異形板(17)的轉(zhuǎn)動和所有葉片的俯仰中的相同變化。
通過分離轉(zhuǎn)動俯仰連接板的功能與對俯仰的預(yù)負(fù)荷和彈性阻抗的要求，由俯仰連接板傳遞的負(fù)荷被大大減小。
在第二方法中，葉片不僅在俯仰中連接，而且承受一個向著失速的隨風(fēng)速的提高而提高的俯仰轉(zhuǎn)矩。這一特點(diǎn)能夠使風(fēng)力渦輪機(jī)在極端風(fēng)速下停止。
圖7表示外葉片外連接點(diǎn)(8)和(9)與剛性地連接在葉片(1)的逆風(fēng)面上的俯仰臂(5)的位置。它也表示與俯仰軸和外葉片連接銷釘(9)同軸的葉片端部銷釘(10)。
圖8中示出一個互相連接葉片的機(jī)構(gòu)。三個葉片(1)(為簡明起見用虛線描畫)通過其各自的俯仰臂(5)連接在一個剛性圓環(huán)(6)上。葉片(1)圍繞其俯仰臂的轉(zhuǎn)動造成剛性圓環(huán)(6)的轉(zhuǎn)動和軸向偏移兩者，因此每個葉片(1)受到限制而圍繞其俯仰軸轉(zhuǎn)動一個相等的量。
圖9從逆風(fēng)方向表示渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子，葉片(1)由俯仰臂(5)連接在剛性圓環(huán)(6)上。剛性圓環(huán)(6)連接在一膜板(7)上，后者通過其中心部分安置在軸(4)上，使其沿徑向和軸向受到限制，但能自由地圍繞轉(zhuǎn)子的主軸轉(zhuǎn)動。
因?yàn)槟ぐ?7)沿軸向在其中心處受到限制，所以當(dāng)外環(huán)形邊緣(6)沿軸向移動時膜板(7)受力偏移，由此其行為好象提供一偏壓力來對抗這種移動。膜板(7)沿軸向這樣安置，使得其作用像一個偏壓力，使葉片(1)圍繞其俯仰軸轉(zhuǎn)動，直到它們接觸一個安置成將它們保持在一預(yù)先選定的俯仰角中的固定止動件。
圖10表示渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的側(cè)視立面圖，使膜板(7)偏移而給出一個預(yù)先加載的彈簧偏壓，對著這些固定的止動件保持葉片(1)，直到該俯仰轉(zhuǎn)矩足以在葉片俯仰中產(chǎn)生變化。因此，該膜板能夠代替上面情況中提到的預(yù)加載彈簧的作用。它也提供一定程度的俯仰連接作用，能夠代替前面所述的俯仰連接系統(tǒng)。
俯仰控制膜板(7)也這樣設(shè)置，使得它將受主風(fēng)的全力作用。小心地制作這表面的尺寸使得能夠在連接到控制葉片俯仰的俯仰臂上環(huán)形外邊緣(6)上外加一個可以預(yù)測的額外軸向力。因此在強(qiáng)風(fēng)中該表面的空氣動力的阻力將自動地使葉片移動到一個失速位置。該系統(tǒng)能夠用于使風(fēng)力渦輪機(jī)在強(qiáng)風(fēng)中停止。
該表面的軸向移動與葉片俯仰的變化一起使該表面能夠產(chǎn)生一個正比于俯仰角變化速率的阻尼力。該阻尼力產(chǎn)生于由于其移動而作用在該膜板上的風(fēng)速的變化，而這能有助于顯著地改進(jìn)該俯仰系統(tǒng)的動力學(xué)行為。
權(quán)利要求
1.一種具有至少一個葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)，該葉片配置成能夠反抗一彈簧或其它彈性裝置的作用而向失速進(jìn)行俯仰，也使得該葉片上或一個或多個任選地連接于其上的部件上的離心負(fù)荷沿由于使該葉片向失速俯仰而丟失電力的方向反抗該彈簧起作用，也使得由發(fā)電機(jī)或其它電力轉(zhuǎn)換裝置所提供的轉(zhuǎn)矩加載起作用而沿相反方向使葉片俯仰，從而使得無論何時當(dāng)從該風(fēng)力渦輪提取電力時能減小負(fù)荷丟失量。
2.一種如權(quán)利要求1中所述的風(fēng)力渦輪機(jī)。其特征在于，該俯仰軸線沿側(cè)向偏置，使其不與該風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)動主軸線相交，而該葉片的質(zhì)量中心和空氣動力中心沿平行于該風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)動軸線的方向與俯仰軸線偏置。
3.一種如權(quán)利要求1中所述的具有兩個或多個葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所有葉片的俯仰角是通過一共用的俯仰聯(lián)動機(jī)構(gòu)系統(tǒng)而做成相同的。
4.一種如權(quán)利要求3中所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，該聯(lián)動機(jī)構(gòu)通過這樣一個板制成的，該板圍繞以該風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子相同的軸線轉(zhuǎn)動。
5.一種如權(quán)利要求1中所述的具有兩個或多個葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，其單個葉片連接在兩個稱為“葉片端部”和“外側(cè)”連接點(diǎn)的位置上，并這樣配置，使得對于所有葉片來說，一個葉片的葉片端部連接點(diǎn)相鄰于或重合于下一個葉片的外側(cè)連接點(diǎn)。
6.一種如權(quán)利要求5中所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，其葉片直接連接在一個直接驅(qū)動發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上。
7.一種如權(quán)利要求2中所述的具有多于一個葉片的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，這些葉片是利用在其一端連接于該葉片上的部件使這些部件隨該葉片的俯仰變化而轉(zhuǎn)動而相互連接的，并在該葉片的另一端連接在一個剛性圓環(huán)上，該圓環(huán)沿徑向受到限制，但能圍繞該轉(zhuǎn)子軸線轉(zhuǎn)動，從而保證所有葉片有相同的俯仰變化。
8.一種如權(quán)利要求7中所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，連接這些葉片俯仰臂的圓環(huán)受一個產(chǎn)生一偏壓力的彈性部件的軸向限制，使得其離開平衡位置的軸向移動造成一個由于其偏移而產(chǎn)生的阻力。該阻力作用在由連接于該圓環(huán)上的俯仰臂的端部所描繪的圓弧的軸向分量上，從而反抗該葉片圍繞其俯仰軸線的轉(zhuǎn)動。
9.一種如權(quán)利要求8中所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，在其中提供固定的止動件，用以設(shè)定該葉片的初始俯仰角和對該彈性部件施加一預(yù)負(fù)荷，從而將該葉片保持一個規(guī)定的俯仰角，直到達(dá)到一個選定的俯仰轉(zhuǎn)矩。
10.一種如權(quán)利要求7～9中任何一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，該連接該葉片俯仰臂的圓環(huán)連接在一圓形膜片上，該膜片能夠沿平面外的方向彈性地變形，使得離開其平衡位置的軸向移動產(chǎn)生一正比于其偏移的阻力，該阻力作用在由連接于該圓環(huán)上的該俯仰臂的端部所描繪的圓弧的軸向分量上，從而反抗該葉片圍繞其俯仰軸線的轉(zhuǎn)動。
11.一種如權(quán)利要求10中所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，通過利用固定的止動件限制該葉片經(jīng)過一定點(diǎn)的俯仰并通過固定自其未變形位置軸向移動的膜片的中心部分，該膜片彈簧受到一預(yù)負(fù)荷。
12.一種如權(quán)利要求7～11中任何一項(xiàng)所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，該圓環(huán)連接在一個相對于風(fēng)力方向這樣設(shè)置的表面上，使得由于其顯著的空氣動力阻力，它對該圓環(huán)施加一個隨風(fēng)速而變化的軸向力。
13.一種如權(quán)利要求12中所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，由該表面施加的力產(chǎn)生作用而沿軸向移動這些俯仰臂的端部，造成這些葉片產(chǎn)生俯仰。
14.一種如權(quán)利要求12或13中所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，由于圍繞其俯仰軸轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的這些葉片俯仰變化所造成的該表面的軸向移動受到一個正比于由于該表面的空氣阻力而產(chǎn)生的軸向偏移速度的力的抵抗，從而產(chǎn)生一個反抗葉片俯仰快速變化的阻尼力。
全文摘要
一種風(fēng)力渦輪機(jī)其葉片(1)這樣配置，使得葉片能夠反抗彈簧(15)或其它彈性裝置的作用而為失速進(jìn)行俯仰，葉片上的離心負(fù)荷的作用沿由于使該葉片(1)向失速俯仰而丟失電力的方向反抗彈簧(15)。由發(fā)電機(jī)或其它電力轉(zhuǎn)換裝置提供的轉(zhuǎn)矩加載起作用而使葉片(1)沿相反方向進(jìn)行俯仰，從而無論何時當(dāng)從風(fēng)力渦輪機(jī)提取電力時能減少丟失負(fù)荷量。
文檔編號G02B26/00GK1620553SQ02828318
公開日2005年5月25日 申請日期2002年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
發(fā)明者M·A·瓦斯特林, J·C·巴爾森, D·歐文, R·J·坎 申請人:伊斯克拉風(fēng)渦輪機(jī)制造廠有限公司