專利名稱：組裝風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的轉(zhuǎn)子葉片延伸部的系統(tǒng)及方法
組裝風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的轉(zhuǎn)子葉片延伸部的系統(tǒng)及方法技術(shù)領(lǐng)域
本文所述的實(shí)施例一般地涉及用于組裝包括葉片延伸部的風(fēng)力渦輪機(jī)的方法及 系統(tǒng)，并且更特別地，涉及用于組裝風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的葉片延伸部組件的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
至少一些已知的風(fēng)力渦輪機(jī)塔架包括固定到塔架頂部上的外罩(nacelle)，其中， 外罩包括通過(guò)軸聯(lián)接到發(fā)電機(jī)上的轉(zhuǎn)子。在已知的轉(zhuǎn)子組件中，多個(gè)葉片從轉(zhuǎn)子延伸。葉 片定向成使得越過(guò)葉片的風(fēng)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，且使軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
當(dāng)空氣越過(guò)各葉片時(shí)，葉片的相對(duì)側(cè)上產(chǎn)生壓力差，使得較高的壓力產(chǎn)生在一側(cè) 上，而較低的壓力產(chǎn)生在相對(duì)側(cè)上。由于此壓力差，空氣趨于圍繞葉片末梢旋繞，以建立壓 力平衡?？諝鈬@葉片末梢旋繞便于在葉片末梢處產(chǎn)生渦流，且葉片上的空氣流與葉片末 梢處的渦流結(jié)合以產(chǎn)生從葉片末梢蔓延的一連串渦流。
具有高空氣動(dòng)力學(xué)負(fù)載的葉片產(chǎn)生增大的升力，而增大的升力趨于提高葉片的效 率。然而，具有增大的負(fù)載的葉片還趨于在葉片末梢處具有較大的表面面積，這可有助于在 葉片末梢處產(chǎn)生較強(qiáng)的渦流。渦流的強(qiáng)度增大和各渦流與葉片表面的相互作用可增加渦輪 機(jī)所產(chǎn)生的噪音。此外，葉片末梢處的紊流動(dòng)能(TKE)增大了壓力波動(dòng)，壓力波動(dòng)造成噪音 產(chǎn)生。此外，當(dāng)空氣流從葉片末梢處分開(kāi)時(shí)，葉片表面區(qū)域由合成的渦流“沖洗”，從而產(chǎn)生 額外的噪音。發(fā)明內(nèi)容
一方面，提供了一種組裝用于與風(fēng)力渦輪機(jī)一起使用的葉片延伸部組件的方法。 該方法包括移除轉(zhuǎn)子葉片的末梢部分的末梢端部，以及將末梢壁部聯(lián)接到末梢部分上。末 梢壁部在第一側(cè)壁與第二側(cè)壁之間延伸，且包括限定在其中的多個(gè)槽口。葉片延伸部組件 聯(lián)接到末梢部分上。
另一方面，提供了一種在風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的葉片延伸部組件。葉片延伸部包括 適于聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片的末梢部分上的末梢壁部，以及適于聯(lián)接到末梢部分上的底座部件。 末梢部分包括葉片外表面。多個(gè)支承桿聯(lián)接到底座部件上，且從底座部件朝末梢部分延伸。 支承桿利用至少部分地插入末梢部分中的多個(gè)剪切銷聯(lián)接到末梢部分上。
又另一方面，提供了一種風(fēng)力渦輪機(jī)。風(fēng)力渦輪機(jī)包括塔架、聯(lián)接到塔架上的外 罩、可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到外罩上的輪轂、以及聯(lián)接到輪轂上的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片包括 末梢部分和葉片外表面。葉片延伸部組件聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片上。葉片延伸部組件包括聯(lián)接到 末梢部分上的末梢壁部、聯(lián)接到末梢部分上的底座部件、以及聯(lián)接到底座部件上且從底座 部件朝末梢部分延伸的多個(gè)支承條。支承條聯(lián)接到末梢部分上。
又另一方面，提供了一種與風(fēng)力渦輪機(jī)一起使用的轉(zhuǎn)子葉片。該轉(zhuǎn)子葉片包括末 梢部分；以及聯(lián)接到末梢部分上的葉片延伸部組件。葉片延伸部組件包括聯(lián)接到末梢部分 上的末梢壁部、聯(lián)接到末梢部分上的底座部件、以及聯(lián)接到底座部件上且從底座部件朝末梢部分延伸的多個(gè)支承條。支承條聯(lián)接到末梢部分上。
本文所述的實(shí)施例便于減小由轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)而在轉(zhuǎn)子葉片的末梢部分處產(chǎn)生 的噪音，且便于增加風(fēng)力渦輪機(jī)所產(chǎn)生的電功率。更具體而言，本文所述的葉片延伸部組件 使現(xiàn)有轉(zhuǎn)子葉片的長(zhǎng)度和葉片表面面積能夠增大，從而便于增加風(fēng)力渦輪機(jī)中所產(chǎn)生的能 量。此外，本文所述的葉片延伸部組件便于改變從轉(zhuǎn)子葉片蔓延的渦流，從而便于降低渦流 的紊流動(dòng)能(TKE)水平，且便于減小產(chǎn)生噪音的跨越轉(zhuǎn)子葉片表面的壓力波動(dòng)。


圖1至圖7示出了本文所述的系統(tǒng)和方法的示例性實(shí)施例。
圖1為示例性風(fēng)力渦輪機(jī)的透視圖。
圖2為包括示例性葉片延伸部組件的圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)的放大透視圖。
圖3為適于與圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)一起使用的示例性葉片延伸部組件的透視 圖。
圖4為適于與圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)一起使用的示例性轉(zhuǎn)子葉片的一部分的透 視圖。
圖5為與圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)一起使用的備選葉片延伸部組件的截面視圖。
圖6為與圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)一起使用的葉片延伸部組件的備選實(shí)施例的截 面視圖。
圖7為用于組裝適于與圖1中所示的風(fēng)力渦輪機(jī)一起使用的葉片延伸部組件的示 例性方法的流程圖。
部件清單
10風(fēng)力渦輪機(jī)
12 塔架
14支承表面
16 外罩
18 轉(zhuǎn)子
20 輪轂
22轉(zhuǎn)子葉片
24葉片根部
26葉片末梢
27負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū)域
沘方向
30旋轉(zhuǎn)軸線
32槳距調(diào)整系統(tǒng)
34槳距軸線
36控制系統(tǒng)
38偏航軸線
40葉片延伸部組件
100葉片延伸部組件
102第一側(cè)壁
104第二側(cè)壁
106前緣
108后緣
110腔體
112第一側(cè)壁內(nèi)表面
114第二側(cè)壁內(nèi)表面
116末梢壁部
117凸出的表面
118末梢端部
120葉片末梢部分
121梁
122第一梁
1 第二梁
126葉片根部部分
1 轉(zhuǎn)子葉片中心線
130前方腔體
132中心腔體
Π4后方腔體
136底座部件
138多個(gè)支承桿
140多個(gè)開(kāi)口
142前方支承桿
144后方支承桿
146末梢壁部開(kāi)口
148末梢壁部開(kāi)口
150底座端部
152末梢端部
154前方支承末梢開(kāi)口
156前方開(kāi)口
158底座端部
160末梢端部
162后方支承末梢開(kāi)口
164后方開(kāi)口
166剪切銷
168雷電接收器
170多個(gè)槽口
171前方槽口
172后方槽口說(shuō)明 書(shū)3/10頁(yè)6
174前方剪切銷
176后方剪切銷
200葉片延伸部組件
202壓力側(cè)表面
204吸入側(cè)表面
206底座部件
208壓力側(cè)內(nèi)表面
210吸入側(cè)內(nèi)表面
214第一外表面
216第二外表面
218 內(nèi)壁
220內(nèi)腔體
222底座部件開(kāi)口
222 多個(gè)開(kāi)口
2 轉(zhuǎn)子葉片開(kāi)口
2 支承桿
2 底座開(kāi)口
2；30 末梢開(kāi)口
232葉片剪切銷
234底座部件剪切銷
236 多個(gè)槽口
238 多個(gè)槽口
240 小翼
242末梢端部
300葉片延伸部組件
302底座部件
304第一外表面
306第二外表面
308夕卜壁
310 多個(gè)開(kāi)口
312支承支架
314支承支架開(kāi)口
316外側(cè)部分
318多個(gè)剪切銷
400 方法
402從轉(zhuǎn)子葉片的末梢部分上移除末梢端部
404將末梢壁部聯(lián)接到末梢部分上，末梢壁部在轉(zhuǎn)子葉片的第一側(cè)壁與第二側(cè)壁 之間延伸
406將葉片延伸部組件聯(lián)接到末梢部分上
408將小翼聯(lián)接到底座部件上具體實(shí)施方式
本文所述的實(shí)施例包括風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng)，其使得在風(fēng)力渦輪機(jī)運(yùn)行期間風(fēng)力渦輪 機(jī)功率產(chǎn)生能夠增加，而聲學(xué)噪聲產(chǎn)生能夠減小。本文所述的系統(tǒng)和方法便于改型翻新現(xiàn) 有的轉(zhuǎn)子葉片，以增大轉(zhuǎn)子葉片的長(zhǎng)度和表面面積。更具體而言，本文所述的葉片延伸部組 件使現(xiàn)有轉(zhuǎn)子葉片能夠被更改，以便于減小由于轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)子葉片的末梢部分處 產(chǎn)生的噪音，且便于增加風(fēng)力渦輪機(jī)所產(chǎn)生的電功率。
圖1為示例性風(fēng)力渦輪機(jī)10的透視圖。圖2為示例性風(fēng)力渦輪機(jī)10的放大透視 圖。圖1中所示的構(gòu)件標(biāo)有與圖2中相似的參考標(biāo)號(hào)。在示例性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10 為水平軸線式風(fēng)力渦輪機(jī)。作為備選，風(fēng)力渦輪機(jī)10可為垂直軸線式風(fēng)力渦輪機(jī)。在示例 性實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10包括從支承表面14延伸的塔架12，安裝在塔架12上的外罩16， 以及聯(lián)接到外罩16上的轉(zhuǎn)子18。轉(zhuǎn)子18包括可旋轉(zhuǎn)的輪轂20，以及聯(lián)接到輪轂20上且 從輪轂20向外延伸的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子18具有三個(gè)轉(zhuǎn)子葉 片22。在備選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子18包括多于或少于三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22。在示例性實(shí)施例中，塔 架12由管狀鋼制成，使得在支承表面14與外罩16之間限定腔體(圖1中未示出)。在備 選實(shí)施例中，塔架12為任何適合類型的塔架。塔架12的高度基于本領(lǐng)域中已知的因素和 條件選擇。
轉(zhuǎn)子葉片22圍繞輪轂20間隔開(kāi)，以便于使轉(zhuǎn)子18旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子葉片22包括葉片 根部M和葉片末梢沈，且通過(guò)在多個(gè)負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū)域27處將葉片根部M聯(lián)接到輪轂20上 來(lái)配合到輪轂20上。負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū)域27具有輪轂負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū)域和葉片負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū)域(圖1 中兩者均未示出)。轉(zhuǎn)子葉片22所引起的負(fù)載由負(fù)載轉(zhuǎn)移區(qū)域27轉(zhuǎn)移至輪轂20。
在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片22具有從葉片根部M延伸至葉片末梢沈的長(zhǎng)度 U。長(zhǎng)度L1具有從大約15米(m)至大約91m的范圍。作為備選，轉(zhuǎn)子葉片22可具有使風(fēng) 力渦輪機(jī)10能夠如本文所述起作用的任何適合的長(zhǎng)度。例如，葉片長(zhǎng)度的其它非限制性實(shí) 例包括IOm或更短、20m和37m，或大于91m的長(zhǎng)度。當(dāng)風(fēng)從方向28撞擊轉(zhuǎn)子葉片22時(shí)，轉(zhuǎn) 子18圍繞旋轉(zhuǎn)軸線30旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)且受到離心力時(shí)，轉(zhuǎn)子葉片22還會(huì)經(jīng)受 各種力和力矩。因此，轉(zhuǎn)子葉片22可從中性或非偏轉(zhuǎn)位置偏轉(zhuǎn)和/或旋轉(zhuǎn)至偏轉(zhuǎn)位置。槳 距調(diào)整系統(tǒng)32使轉(zhuǎn)子葉片22圍繞槳距軸線34旋轉(zhuǎn)，用于調(diào)整轉(zhuǎn)子葉片22相對(duì)于風(fēng)的方 向觀的定向。轉(zhuǎn)子18的旋轉(zhuǎn)速度可通過(guò)調(diào)整至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22相對(duì)于風(fēng)矢量的定向 來(lái)控制。在示例性實(shí)施例中，各轉(zhuǎn)子葉片22的槳距由控制系統(tǒng)36單獨(dú)地控制。作為備選， 對(duì)于所有轉(zhuǎn)子葉片22葉片槳距可由控制系統(tǒng)36同時(shí)控制。此外，在示例性實(shí)施例中，當(dāng)方 向觀變化時(shí)，外罩16的偏航方向可圍繞偏航軸線38受到控制，以便相對(duì)于方向觀來(lái)定位 轉(zhuǎn)子葉片22。
風(fēng)力渦輪機(jī)10還包括聯(lián)接到各轉(zhuǎn)子葉片22上的葉片延伸部組件40。在示例性 實(shí)施例中，風(fēng)力渦輪機(jī)10包括三個(gè)葉片延伸部組件40，其各自與相應(yīng)的轉(zhuǎn)子葉片22對(duì)應(yīng)。 作為備選，風(fēng)力渦輪機(jī)10包括對(duì)應(yīng)于使風(fēng)力渦輪機(jī)10能夠如本文所述起作用的轉(zhuǎn)子葉片 22數(shù)目的任意數(shù)目的葉片延伸部組件40。葉片延伸部組件40聯(lián)接到葉片末梢26上，且沿 軸向和/或沿徑向從轉(zhuǎn)子葉片22向外延伸。8
各轉(zhuǎn)子葉片22均包括葉片延伸部組件40。作為備選，至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片22包括 葉片延伸部組件40。在示例性實(shí)施例中，各葉片延伸部組件40大致相同，然而，至少一個(gè)葉 片延伸部組件40可不同于至少一個(gè)其它葉片延伸部組件40。在示例性實(shí)施例中，葉片延伸 部組件40定位成鄰近葉片末梢沈，使得轉(zhuǎn)子葉片22和葉片延伸部組件40限定大于轉(zhuǎn)子葉 片22的長(zhǎng)度L1的長(zhǎng)度L2。
圖3為適于與風(fēng)力渦輪機(jī)10 —起使用的示例性葉片延伸部組件100的透視圖。圖 1中所示的構(gòu)件標(biāo)有與圖3中相似的參考標(biāo)號(hào)。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片22是相同的， 且各包括第一側(cè)壁102和配合的第二側(cè)壁104。第二側(cè)壁104沿前緣106且沿軸向間隔開(kāi) 的后緣108聯(lián)接到第一側(cè)壁102上。第一側(cè)壁102和第二側(cè)壁104聯(lián)接在一起以在第一側(cè) 壁102與第二側(cè)壁104之間限定腔體110。具體而言，腔體110至少部分地由第一側(cè)壁內(nèi) 表面112和第二側(cè)壁內(nèi)表面114作為邊界。末梢壁部116定位在葉片末梢部分120的末梢 端部118處。末梢壁部116聯(lián)接到第一側(cè)壁102和第二側(cè)壁104上，且在前緣106與后緣 108之間延伸。在示例性實(shí)施例中，末梢壁部116包括大致垂直于第一側(cè)壁102和第二側(cè)壁 104的表面117。在備選實(shí)施例中，末梢壁部116包括凹入和/或凸出的表面117中的至少 一個(gè)。在另外的實(shí)施例中，末梢壁部116包括凸出的表面117。至少一根梁121定位在腔體 110內(nèi)，且從葉片根部部分1 朝葉片末梢部分120延伸。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片22 包括前方或第一梁122，以及后方或第二梁124。在備選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片22包括任意數(shù) 目的梁，使得轉(zhuǎn)子葉片22如本文所述起作用。第一梁122定位在腔體110內(nèi)，且從葉片根 部部分1 朝葉片末梢部分120延伸。第一梁122定位在中心線128與前緣106之間，使 得前方腔體130限定在前緣106與第一梁122之間。第二梁IM定位在腔體110內(nèi)，且從 葉片根部部分1 朝葉片末梢部分120延伸。第二梁IM定位成大致平行于第一梁122，且 在中心線1 與后緣108之間。中心腔體132限定在第一梁122與第二梁IM之間，且后 方腔體134限定在第二梁124與后緣108之間。第一梁122和第二梁IM在第一側(cè)壁102 與第二側(cè)壁104之間延伸，聯(lián)接到第一側(cè)壁102和第二側(cè)壁104上，且構(gòu)造成便于減小轉(zhuǎn)子 葉片22的彎曲和變形。在備選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片22包括定位在腔體110內(nèi)的唯一一根 梁121。在另外的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片22包括使轉(zhuǎn)子葉片22能夠如本文所述起作用的任意 數(shù)目的梁121。
在示例性實(shí)施例中，葉片延伸部組件100聯(lián)接到葉片末梢部分120上。葉片延伸 部組件100包括底座部件136和多個(gè)支承桿138。支承桿138從葉片延伸部組件100向外 延伸，且插入葉片末梢部分120中。在一個(gè)實(shí)施例中，支承桿138與底座部件136 —體地形 成。末梢壁部116包括尺寸和形狀設(shè)置成容納對(duì)應(yīng)的支承桿138的多個(gè)開(kāi)口 140。在示例 性實(shí)施例中，末梢壁部116包括兩個(gè)開(kāi)口 140，然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，末梢壁部116可包括對(duì) 應(yīng)于支承桿138的數(shù)目的任意數(shù)目的開(kāi)口 140。在示例性實(shí)施例中，葉片延伸部組件100包 括第一支承桿或前方支承桿142，以及第二支承桿或后方支承桿144。前方支承桿142聯(lián)接 到底座部件136上，且從底座部件136向外朝前緣106延伸。前方支承桿142延伸穿過(guò)末 梢壁部開(kāi)口 146，且定位在前方腔體130內(nèi)。后方支承桿144聯(lián)接到底座部件136上，且從 底座部件136穿過(guò)末梢壁部開(kāi)口 148向外延伸，且定位在后方腔體134內(nèi)。前方支承桿142 包括底座端部150和末梢端部152。末梢端部152包括前方支承末梢開(kāi)口 154。第一側(cè)壁 102包括對(duì)應(yīng)的前方開(kāi)口 156。前方支承桿142定位在前方腔體130內(nèi)，使得前方開(kāi)口 156與前方支承末梢開(kāi)口巧4同心地對(duì)齊。后方支承桿144包括底座端部158和末梢端部160。 末梢端部160包括后方支承末梢開(kāi)口 162。第一側(cè)壁102包括對(duì)應(yīng)的后方開(kāi)口 164。后方支 承桿144定位在后方腔體134內(nèi)，使得后方支承末梢開(kāi)口 162與后方開(kāi)口 164同心地對(duì)齊。 多個(gè)緊固件或剪切銷166插入而穿過(guò)前方開(kāi)口 156、前方支承末梢開(kāi)口 154、后方開(kāi)口 164 和后方支承末梢開(kāi)口 162，使得轉(zhuǎn)子葉片22固定地聯(lián)接到葉片延伸部組件100上。在示例 性實(shí)施例中，剪切銷166至少部分地延伸穿過(guò)支承桿138。在備選實(shí)施例中，剪切銷166完 全地延伸穿過(guò)支承桿138，使得剪切銷166在第一側(cè)壁102與第二側(cè)壁104之間延伸。在另 外的實(shí)施例中，第二側(cè)壁104包括對(duì)應(yīng)的前方開(kāi)口 156和后方開(kāi)口 164，使得剪切銷166從 第二側(cè)壁104延伸穿過(guò)支承桿138。在另一個(gè)實(shí)施例中，前方支承桿142和/或后方支承桿 144聯(lián)接到至少一根梁121上。
圖4為適于與風(fēng)力渦輪機(jī)10 —起使用的示例性轉(zhuǎn)子葉片22的透視圖。也在圖3 中示出的圖4中所示的構(gòu)件標(biāo)有與圖4中相似的參考標(biāo)號(hào)。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片 22包括定位在葉片末梢部分120內(nèi)的雷電接收器168。末梢壁部116包括尺寸和形狀設(shè)置 為將支承桿138容納于其中的多個(gè)槽口 170。在示例性實(shí)施例中，末梢壁部116包括前方槽 口 171和后方槽口 172。前方槽口 171的尺寸和形狀設(shè)置為容納前方支承桿142。后方槽 口 172的尺寸和形狀設(shè)置為將后方支承桿144容納于其中。前方支承桿142通過(guò)前方腔體 130向內(nèi)延伸，且從轉(zhuǎn)子葉片中心線1 朝前緣106傾斜地對(duì)齊。前方開(kāi)口 156定位在前 方梁122與前緣106之間，使得前方剪切銷174插入而穿過(guò)前方開(kāi)口 156，且延伸到前方腔 體130中。后方開(kāi)口 164限定為穿過(guò)第一側(cè)壁102，且定位在后方梁IM與后緣108之間， 使得后方剪切銷176插入而穿過(guò)后方開(kāi)口 164，且延伸到后方腔體134中。后方支承桿144 向內(nèi)延伸穿過(guò)腔體110，且從轉(zhuǎn)子葉片中心線1 朝后緣108傾斜地對(duì)齊，使得后方支承桿 144延伸穿過(guò)后方腔體134。前方剪切銷174插入而穿過(guò)前方開(kāi)口 156，且至少部分地延伸 穿過(guò)前方支承桿142。后方剪切銷176插入而穿過(guò)后方開(kāi)口 164，且至少部分地延伸穿過(guò)后 方支承桿144。在示例性實(shí)施例中，剪切銷174和176為圓柱形。在備選實(shí)施例中，剪切銷 174和176大致為矩形。在示例性實(shí)施例中，剪切銷174和176由非傳導(dǎo)性材料制成，舉例 來(lái)說(shuō)，例如玻璃纖維，然而，剪切銷174和176可由鋁、鋼或使葉片延伸部組件100能夠如本 文所述起作用的任何適合的材料制成。
圖5為適于與轉(zhuǎn)子葉片22 —起使用的備選葉片延伸部組件200的截面視圖。圖 3中所示的構(gòu)件標(biāo)有與圖5中所示的相似的參考標(biāo)號(hào)。在備選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子葉片22包括 壓力側(cè)表面202和相對(duì)的吸入側(cè)表面204。末梢壁部116在壓力側(cè)表面202與吸入側(cè)表面 204之間延伸。葉片延伸部組件200包括底座部件206，底座部件206包括壓力側(cè)內(nèi)表面 208、吸入側(cè)內(nèi)表面210，以及內(nèi)壁218。底座部件206還包括第一外表面214和第二外表面 216。壓力側(cè)內(nèi)表面208和吸入側(cè)內(nèi)表面210從內(nèi)壁218向外延伸，使得在其中限定內(nèi)腔體 220。內(nèi)壁218聯(lián)接到壓力側(cè)內(nèi)表面208和吸入側(cè)內(nèi)表面210上。壓力側(cè)內(nèi)表面208聯(lián)接 到吸入側(cè)內(nèi)表面210上。內(nèi)腔體220的尺寸和形狀設(shè)置為容納葉片末梢部分120，使得末梢 壁部116定位在內(nèi)壁218處或附近，壓力側(cè)表面202定位在壓力側(cè)內(nèi)表面208處或附近，而 吸入側(cè)表面204定位在吸入側(cè)內(nèi)表面210處或附近。在備選實(shí)施例中，末梢壁部116、壓力 側(cè)表面202和吸入側(cè)表面204分別與對(duì)應(yīng)的內(nèi)壁218、壓力側(cè)內(nèi)表面208和吸入側(cè)內(nèi)表面 210成密封接觸。
在備選實(shí)施例中，底座部件206包括多個(gè)開(kāi)口 222，且轉(zhuǎn)子葉片22包括多個(gè)開(kāi)口 224。支承桿2 從底座部件206向外延伸至葉片末梢部分120，使得支承桿2 在底座部 件開(kāi)口 222與轉(zhuǎn)子葉片開(kāi)口 2 之間延伸。支承桿2 包括底座開(kāi)口 2 和末梢開(kāi)口 230。 支承桿2 定位成使得底座開(kāi)口 2 與底座部件開(kāi)口 222同心地對(duì)齊，且末梢開(kāi)口 230與 轉(zhuǎn)子葉片開(kāi)口 2M同心地對(duì)齊。葉片剪切銷232插入而穿過(guò)轉(zhuǎn)子葉片開(kāi)口 224，且穿過(guò)末梢 開(kāi)口 230，至少部分地延伸穿過(guò)第一側(cè)壁102和支承桿226，使得轉(zhuǎn)子葉片22聯(lián)接到支承桿 2 上。底座部件剪切銷234插入而穿過(guò)底座部件開(kāi)口 222，且穿過(guò)支承桿底座開(kāi)口 228，至 少部分地延伸穿過(guò)第一外表面214和支承桿226，使得轉(zhuǎn)子葉片22聯(lián)接到底座部件206上。 末梢壁部116包括多個(gè)槽口 236。內(nèi)壁218包括對(duì)應(yīng)的多個(gè)槽口 238。槽口 236和238的 尺寸和形狀設(shè)置成容納支承桿226。在備選實(shí)施例中，支承桿2 為矩形，然而，支承桿2 可具有使轉(zhuǎn)子葉片22能夠如本文所述起作用的任何形狀。在另外的實(shí)施例中，葉片延伸部 組件200包括聯(lián)接到底座部件206上的小翼M0。小翼240定位在底座部件206的末梢端 部對(duì)2附近，且從第一外表面214上向外延伸，且排列成大致垂直于第一外表面214。在另 外的實(shí)施例中，小翼240排列成從第一外表面214大致傾斜。在另一實(shí)施例中，小翼240從 第二外表面216向外延伸。在另外的實(shí)施例中，小翼240沿底座部件206定位在任何位置， 使得風(fēng)力渦輪機(jī)10如本文所述起作用。
底座部件206聯(lián)接到葉片末梢部分120上，使得壓力側(cè)表面202和第一外表面214 處于配合關(guān)系，且使得底座部件206的至少一部分與葉片末梢部分120的至少一部分融合， 使得壓力側(cè)表面202和第一外表面214大致齊平，以便促進(jìn)減小后緣108處的空氣流在轉(zhuǎn) 子葉片22上的擾動(dòng)。吸入側(cè)表面204和第二外表面216處于類似的配合關(guān)系，使得吸入側(cè) 表面204和第二外表面216大致齊平。
在轉(zhuǎn)子葉片22旋轉(zhuǎn)期間，葉片延伸部組件200便于減小空氣流在轉(zhuǎn)子葉片22上 的擾動(dòng)，且便于減小空氣流與壓力側(cè)表面202和吸入側(cè)表面204的分離。更具體而言，葉片 延伸部組件200便于減小在葉片末梢沈處產(chǎn)生噪音的紊流。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，葉片 延伸部組件200改變從葉片末梢部分120蔓延的渦流，從而便于降低渦流的紊流動(dòng)能(TKE) 水平，且減少空氣流與葉片末梢部分120的過(guò)早分離。減小TKE便于減小產(chǎn)生噪音的壓力 波動(dòng)。減小渦流沖洗便于減少高效源噪音機(jī)制，而消除轉(zhuǎn)角便于減小在空氣擦過(guò)尖銳邊緣 時(shí)產(chǎn)生的噪音，且便于擴(kuò)散和分散聲波，以防止由平坦表面產(chǎn)生的相干噪音輻射。
圖6為適于與轉(zhuǎn)子葉片22 —起使用的備選葉片延伸部組件300的截面視圖。圖 3中所示的構(gòu)件標(biāo)有與圖6中所示的相似的參考標(biāo)號(hào)。在備選實(shí)施例中，葉片延伸部組件 300包括底座部件302，該底座部件302包括第一外表面304、第二外表面306和外壁308。 外壁308在第一外表面304與第二外表面306之間延伸，且聯(lián)接到第一外表面304和第二 外表面306上。底座部件302聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片末梢部分120上，使得外壁308鄰近末梢壁 部116。第一外表面304和壓力側(cè)表面202處于配合關(guān)系，其中，第一外表面304大致沿切 向從壓力側(cè)表面202延伸，使得壓力側(cè)表面202和第一外表面304大致齊平。第二外表面 306和吸入側(cè)表面204處于類似的配合關(guān)系，其中，第二外表面306大致沿切向從吸入側(cè)表 面204延伸。
壓力側(cè)表面202和第一外表面304各包括多個(gè)開(kāi)口 310。多個(gè)支承支架312從底 座部件302朝葉片末梢部分120延伸。支承支架312包括定位在支承支架312的外側(cè)部分316附近的開(kāi)口 314。支承支架312定位成使得支承支架開(kāi)口 314對(duì)應(yīng)于開(kāi)口 310。開(kāi)口 310和314的尺寸和形狀設(shè)置成容納多個(gè)剪切銷318。剪切銷318插入而穿過(guò)支承支架開(kāi)口 314，且穿過(guò)開(kāi)口 310，使得剪切銷318至少部分地延伸穿過(guò)支承支架312、壓力側(cè)表面202 和第一外表面304。剪切銷318插入而穿過(guò)壓力側(cè)表面202和支承支架312，使得轉(zhuǎn)子葉片 22聯(lián)接到支承支架312上。剪切銷318插入而穿過(guò)底座部件302和支承支架312，使得轉(zhuǎn) 子葉片22聯(lián)接到葉片延伸部組件300上。在備選實(shí)施例中，支承支架312聯(lián)接到吸入側(cè)表 面204和第二外表面306上。在另外的實(shí)施例中，支承支架312聯(lián)接到壓力側(cè)表面202、第 一外表面304、吸入側(cè)表面204和第二外表面306上。
圖7為用于組裝葉片延伸部組件100的示例性方法400的流程圖。在示例性實(shí)施 例中，該方法400包括在風(fēng)力渦輪機(jī)10的位置處現(xiàn)場(chǎng)組裝葉片延伸部100。方法400包括 從轉(zhuǎn)子葉片22的葉片末梢部分120移除末梢端部118的步驟402，以及將末梢壁部116聯(lián) 接到葉片末梢部分120上的步驟404，使得末梢壁部116在第一側(cè)壁102與第二側(cè)壁104 之間延伸。在步驟406中葉片延伸部組件100聯(lián)接到葉片末梢部分120上。在一個(gè)實(shí)施例 中，在步驟406中通過(guò)將支承桿138插入腔體110中來(lái)將葉片延伸部組件100聯(lián)接到葉片 末梢部分120上。在另一實(shí)施例中，支承桿138利用至少部分地插入而穿過(guò)葉片末梢部分 120和支承桿138的多個(gè)剪切銷166來(lái)聯(lián)接到葉片末梢部分120上。在示例性實(shí)施例中， 葉片延伸部組件100在轉(zhuǎn)子葉片22聯(lián)接到輪轂20上的情況下聯(lián)接到塔架上的葉片末梢部 分120上。在組裝期間，可使用吊籃、吊車、梯子或在轉(zhuǎn)子葉片22聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機(jī)10上 的情況下接近轉(zhuǎn)子葉片22的任何適合的方式來(lái)接近轉(zhuǎn)子葉片22。在備選實(shí)施例中，葉片延 伸部組件100在轉(zhuǎn)子葉片22并未聯(lián)接到風(fēng)力渦輪機(jī)10上的情況下聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片22上。 小翼240可選地聯(lián)接408到底座部件136上，其中，小翼240從底座部件136大致垂直地向 外延伸。
上述系統(tǒng)和方法便于增加現(xiàn)有風(fēng)力渦輪機(jī)的功率產(chǎn)生，且便于減小現(xiàn)有風(fēng)力渦輪 機(jī)運(yùn)行期間產(chǎn)生的噪聲。更具體而言，聯(lián)接到現(xiàn)有轉(zhuǎn)子葉片上的葉片延伸部組件便于增大 轉(zhuǎn)子葉片長(zhǎng)度和表面面積，從而便于增加風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的功率。此外，葉片延伸部便于改 變從轉(zhuǎn)子葉片上蔓延的渦流，從而便于減小產(chǎn)生噪音的跨越轉(zhuǎn)子葉片表面的壓力波動(dòng)。改 型翻新現(xiàn)有轉(zhuǎn)子葉片來(lái)便于增加風(fēng)力渦輪機(jī)的功率產(chǎn)生的能力消除了為試圖增加功率產(chǎn) 生而更換轉(zhuǎn)子葉片的需要。因此，顯著降低了升級(jí)風(fēng)力渦輪機(jī)來(lái)增加功率產(chǎn)生的成本。降 低此類成本延長(zhǎng)了風(fēng)力渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的工作壽命預(yù)期。
上文詳細(xì)地描述了用于組裝在風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的轉(zhuǎn)子葉片延伸部的系統(tǒng)和方 法的示例性實(shí)施例。該系統(tǒng)和方法不限于本文所述的特定實(shí)施例，而是相反，系統(tǒng)的構(gòu)件和 /或方法的步驟可獨(dú)立地且與本文所述的其它構(gòu)件和/或步驟分離地使用。例如，該方法還 可結(jié)合其它轉(zhuǎn)子葉片改進(jìn)系統(tǒng)和方法使用，且不限于僅利用如本文所述的風(fēng)力渦輪機(jī)系統(tǒng) 來(lái)實(shí)施。相反，示例性實(shí)施例可結(jié)合許多其它轉(zhuǎn)子葉片應(yīng)用來(lái)執(zhí)行和使用。
盡管一些圖中示出了而另一些圖中未示出本發(fā)明的各種實(shí)施例的具體特征，但這 僅是為了方便。根據(jù)本發(fā)明的原理，可結(jié)合任何其它附圖中的任何特征來(lái)參考和/或要求 保護(hù)附圖中的任何特征。
本書(shū)面說(shuō)明使用了包括最佳模式的實(shí)例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，且還使本領(lǐng)域的技術(shù)人員 能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域的技術(shù)人員想到的其它實(shí)例。如果此類其它 的實(shí)例具有并非不同于本權(quán)利要求的書(shū)面語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)元件，或者，如果這些其它實(shí)例包括 與本權(quán)利要求的書(shū)面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)差異的等價(jià)結(jié)構(gòu)元件，則此類其它實(shí)例意在處于權(quán)利要求 的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用來(lái)在風(fēng)力渦輪機(jī)(10)中使用的葉片延伸部組件00，100)，所述葉片延伸部 組件包括適于聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片0 的末梢部分(120)上的末梢壁部(116)，所述末梢部分包括 葉片外表面；適于聯(lián)接到所述末梢部分上的底座部件(136，206)；以及，聯(lián)接到所述底座部件上且從所述底座部件朝所述末梢部分延伸的多個(gè)支承桿(138)， 所述多個(gè)支承桿聯(lián)接到所述末梢部分上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片延伸部組件(40，100)，其特征在于，所述末梢壁部(116) 包括尺寸設(shè)置成容納所述支承桿(138)的多個(gè)槽口(170)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片延伸部組件(40，100)，其特征在于，所述多個(gè)支承桿 (138)包括延伸穿過(guò)末梢端部(118，152，160)的多個(gè)開(kāi)口(140，222)，所述轉(zhuǎn)子葉片(22) 包括延伸穿過(guò)第一側(cè)壁(102)的多個(gè)開(kāi)口，所述剪切銷(166，318)至少部分地插入而穿過(guò) 所述第一側(cè)壁開(kāi)口和所述支承桿開(kāi)口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片延伸部組件(40，100)，其特征在于，所述葉片延伸部組 件(40，100)還包括插入而穿過(guò)由所述末梢壁部(116)至少部分地限定的前方槽口(171)的前方支承桿 (142)，所述前方支承桿定位在所述轉(zhuǎn)子葉片0 的前方腔體(130)中；以及，插入而穿過(guò)由所述末梢壁部(116)至少部分地限定的后方槽口(171)的后方支承桿 (144)，所述后方支承桿定位在所述轉(zhuǎn)子葉片0 的后方腔體(130)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片延伸部組件(40，100)，其特征在于，所述葉片延伸部組 件00，100)還包括延伸穿過(guò)所述底座部件(136，206)的多個(gè)開(kāi)口(140，222)，所述支承桿 (138)利用插入而穿過(guò)所述開(kāi)口的多個(gè)剪切銷(166，318)來(lái)聯(lián)接到所述底座部件上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片延伸部組件(40，100)，其特征在于，所述底座部件(136) 包括內(nèi)壁018)，所述內(nèi)壁(218)聯(lián)接到內(nèi)表面上，使得在其間限定腔體020)，所述腔體的 尺寸設(shè)置成容納所述末梢部分(120)，使得所述內(nèi)表面與所述轉(zhuǎn)子葉片外表面(214)成密 封接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片延伸部組件(40，100)，其特征在于，所述多個(gè)支承桿 (138)包括從所述底座部件(136，206)朝所述末梢部分(120)延伸的至少一個(gè)支承支架 (312)，所述支承支架利用所述多個(gè)剪切銷(166)聯(lián)接到所述葉片外表面和所述底座部件 外表面(214)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉片延伸部組件(40，100)，其特征在于，所述葉片延伸部組 件00，100)還包括聯(lián)接到所述底座部件(136，206)上的小翼Q40)，所述小翼從所述底座 部件的末梢端部(118，152，160)上大致垂直地向外延伸。
9.一種風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，包括塔架(12)；聯(lián)接到所述塔架上的外罩(16)；可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述外罩上的輪轂00)；聯(lián)接到所述輪轂上的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片(22)，所述轉(zhuǎn)子葉片包括末梢部分(120)和葉 片外表面；以及，聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子葉片上的葉片延伸部組件(40，100)，所述葉片延伸部組件包括聯(lián)接到所述末梢部分上的末梢壁部(116)；聯(lián)接到所述末梢部分上的底座部件(136，206)；以及，聯(lián)接到所述底座部件上且從所述底座部件朝所述末梢部分延伸的多個(gè)支承條，所述多 個(gè)支承條聯(lián)接到所述末梢部分上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)力渦輪機(jī)(10)，其特征在于，所述末梢壁部(116)包括尺 寸設(shè)置成將所述支承桿(226)容納在其中的多個(gè)槽口(170，236，238)。
全文摘要
本發(fā)明涉及組裝風(fēng)力渦輪機(jī)中使用的轉(zhuǎn)子葉片延伸部的系統(tǒng)及方法。具體而言，提供了一種在風(fēng)力渦輪機(jī)(10)中使用的葉片延伸部組件(40，100)。該葉片延伸部組件包括適于聯(lián)接到轉(zhuǎn)子葉片(22)的末梢部分(120)上的末梢壁部(116)，該末梢部分包括葉片外表面；適于聯(lián)接到末梢部分上的底座部件(136，206)；以及，聯(lián)接到底座部件上且從底座部件朝末梢部分延伸的多個(gè)支承桿(138)，該多個(gè)支承桿聯(lián)接到末梢部分上。
文檔編號(hào)F03D1/06GK102032099SQ20101051296
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者E·耶格羅塞戈維亞, P·L·貝尼托圣地亞哥 申請(qǐng)人:通用電氣公司