本發(fā)明屬于風(fēng)能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是適用于風(fēng)力機械及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前水平軸螺旋槳式風(fēng)力機的技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)十分成熟，積累了大量的經(jīng)驗，研究得十分細(xì)致。世界上并不是每一種東西都是越大越好，但是風(fēng)力發(fā)電機卻是個例外，風(fēng)力發(fā)電機單機功率越大，其單位發(fā)電的成本就越低，因此，世界上許多著名的風(fēng)機企業(yè)，都在不遺余力的進(jìn)行大型機或超大型機的研制與開發(fā)，據(jù)互聯(lián)網(wǎng)資料顯示，目前，v164維斯塔斯是世界上最大和最強大的風(fēng)力渦輪發(fā)電機。高131米，直徑177米，可以產(chǎn)生產(chǎn)生8兆瓦的電力。這臺風(fēng)力發(fā)電機將用于近海，它的每個葉片的翼展為80米，比波音747還長。然而，隨著風(fēng)輪葉片尺寸、重量的不斷增大，其給風(fēng)機設(shè)計及工程上帶來極大的難度。從發(fā)改委、能源局網(wǎng)站獲悉，兩部委聯(lián)合下發(fā)了《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃(2016-2030年)》，其中指出，重點開展10MW級及以上風(fēng)電機組，以及100米級及以上風(fēng)電葉片等方面研發(fā)與攻關(guān)。2020年目標(biāo)。形成200~300米高空風(fēng)力發(fā)電成套技術(shù)。掌握自主知識產(chǎn)權(quán)的10MW級以下大型風(fēng)電機組及關(guān)鍵部件的設(shè)計制造技術(shù)，形成國際競爭力;突破近海風(fēng)電場設(shè)計和建設(shè)成套關(guān)鍵技術(shù)，形成海上風(fēng)電工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前世界上還沒有任何一家企業(yè)可以生產(chǎn)出200米以上風(fēng)輪直徑或100米以上葉片及10兆瓦以上風(fēng)力風(fēng)機。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種帶加長裝置的風(fēng)機風(fēng)輪或葉片，以及提供一種利用所述風(fēng)輪或葉片的風(fēng)力機。所述加長裝置是一種可以用來增加風(fēng)輪直徑或可以用來增加葉片長度的裝置。提供一種200米以上直徑的風(fēng)輪或100米以上長度的風(fēng)機葉片，以及提供一種10兆瓦以上單機容量的風(fēng)力機。

一種帶加長裝置的風(fēng)機風(fēng)輪或葉片，包括至少一個風(fēng)力機風(fēng)輪或葉片，其特征是，在所述風(fēng)輪或葉片上有至少一個加長裝置，在所述加長裝置的內(nèi)部或外部，安裝或設(shè)置有密閉空間裝置；在所述密閉空間裝置內(nèi)盛有密度小于空氣的氣體，或在所述密閉空間裝置內(nèi)是稀薄空氣。

所述加長裝置，可以采用任意材料，包括軟性材料或硬質(zhì)材料。

所述加長裝置，包括殼體以及內(nèi)部的密閉空間裝置。

所述密度小于空氣的氣體，是指所有相對分子量小于29的氣體的密度,都小于空氣的密度，例如, 氫氣、氦氣、氖氣、氮氣、一氧化碳、甲烷,氟化氫、乙炔等。

優(yōu)選的，所述密閉空間裝置內(nèi)盛有氫氣或氦氣或氖氣或氮氣或所述氣體的任意比例混合體。

最優(yōu)選的是使用氦氣。但為了降低成本，也可以使用氫氣和氮氣或氫氣和氦氣的混合氣體，這樣既可以克服單獨使用氫氣容易引爆的缺點，還可以降低成本，也可以達(dá)到我們的使用目的。

所述密閉空間裝置可以采用任意材料，包括軟性材料或硬質(zhì)材料。

當(dāng)所述密閉空間裝置采用軟性材料時，例如，采用橡膠類膜材料或塑料類膜材料時，須在其內(nèi)部充入密度小于空氣的氣體，例如氦氣或氫氣與氮氣的混合體；橡膠類膜材料或塑料類膜材料體積便會膨脹，然后密封。所述密閉空間裝置在空氣中產(chǎn)生向上的浮力，所述浮力就會抵消或部分抵消整個加長裝置向下的重力，從而降低加長裝置的重量，當(dāng)所述密閉空間裝置體積足夠大時，其所產(chǎn)生的浮力大于加長裝置向下的重力時，所述加長裝置的重量即為零或負(fù)值。如此即可以增加風(fēng)輪的直徑或葉片的長度，也可以減輕整體風(fēng)輪的重量。

當(dāng)所述密閉空間裝置采用硬質(zhì)材料時，其有兩種選擇，即可以采用在其內(nèi)部充入密度小于空氣的氣體產(chǎn)生浮力，也可以將其內(nèi)部空間內(nèi)的空氣抽出，形成稀薄氣體，也即在其內(nèi)部形成真空狀態(tài)，也可以產(chǎn)生向上的浮力，所述浮力就會抵消或部分抵消加長裝置向下的重力，從而降低風(fēng)輪或葉片的重量。

當(dāng)所述密閉空間裝置內(nèi)的氣體壓力足夠大時，其完全可以替代或部分替代加長裝置內(nèi)部的支撐體，從而減少支撐體材料，降低加長裝置本身的重量。

我們通過大量的計算及模擬實驗得出結(jié)論，當(dāng)密閉空間裝置內(nèi)的氣體壓力大于1.5—2個大氣壓時，其完全可以替代或部分替代加長裝置內(nèi)部的支撐體。

所述密閉空間裝置也可以是所述加長裝置殼體本身，在所述殼體內(nèi)部，設(shè)置好一定的區(qū)域，充滿密度小于空氣的氣體，然后密封。

所述密閉空間裝置是密封后氣體不再外泄的裝置。

優(yōu)選的，本發(fā)明風(fēng)機葉片是安裝在所述加長裝置上。所述加長裝置與風(fēng)機葉片之間是可伸縮的，在所述帶加長裝置的風(fēng)機風(fēng)輪或葉片上包括控制系統(tǒng)、加長裝置及葉片，其特征是，所述控制系統(tǒng)連接葉片或加長裝置，所述控制系統(tǒng)可以將葉片收縮到加長裝置內(nèi)或從加長裝置內(nèi)伸出葉片，使葉片變短或增長。

所述控制系統(tǒng)包括信號接收器、控制器及動力裝置，通過信號接收器可以接收風(fēng)力的大小及方向，傳導(dǎo)到控制器，控制器可以通過動力裝置控制葉片收縮到加長裝置內(nèi)的長度，或控制葉片從加長裝置內(nèi)伸出的長度；所述收縮或伸長的距離，是可以根據(jù)風(fēng)力的大小和方向任意調(diào)節(jié)的。所述控制系統(tǒng)可以安裝在風(fēng)機的任意位置。

當(dāng)風(fēng)力不足時，信號接收器可以接收風(fēng)力的大小及方向，傳導(dǎo)到控制器，控制器可以通過動力裝置控制葉片伸長到最長位置，可以最大限度的利用風(fēng)能；當(dāng)風(fēng)力超過額定風(fēng)速時，控制器可以通過動力裝置控制葉片收縮到一定位置，使輸出功率達(dá)到最大；可以將葉片的最短位置設(shè)計到完全可以抗臺風(fēng)的位置，當(dāng)臺風(fēng)來臨時，收縮到最短位置，仍然可以繼續(xù)工作。例如：如果一臺普通1.5兆瓦的風(fēng)機，葉片長度為36米，當(dāng)臺風(fēng)來臨時，只能通過變槳系統(tǒng)停機；如果采用本發(fā)明風(fēng)輪或葉片時，就可以將葉片的長度縮短到20米或者更短的長度，因此，其抗強風(fēng)能力就會大大提高，就可以在臺風(fēng)中繼續(xù)工作，充分利用臺風(fēng)的能量，同時，還可以保護(hù)設(shè)備的安全，提高發(fā)電效率。

所述動力裝置，可以采用電動機動力，也可以采用液壓動力裝置或任意公知動力裝置。

本發(fā)明所述信號接收器也可以接收葉片轉(zhuǎn)動的位置信息，可以根據(jù)葉片旋轉(zhuǎn)到不同的位置，任意調(diào)節(jié)葉片收縮或伸長的距離。

對于水平軸風(fēng)力發(fā)電機來說，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動到下半圈或下半圈的設(shè)定位置時，可以將葉片收縮；當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動到上半圈或上半圈的設(shè)定位置時，可以將葉片伸長；這樣就可以在設(shè)計時有效的降低塔筒的高度；同時，上半圈的風(fēng)力資源大，下半圈的風(fēng)力資源小，這樣就可以最大限度的提高風(fēng)能利用率，提高發(fā)電效率。

優(yōu)選的，對于發(fā)展10兆瓦以上的大型或超大型風(fēng)力發(fā)電機來說，采用垂直軸風(fēng)機具有巨大的優(yōu)勢，因此，本發(fā)明可以采用垂直軸風(fēng)力發(fā)電機型。 對于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機來說，所述信號接收器也可以接收到葉片轉(zhuǎn)動到逆風(fēng)位置或順風(fēng)位置，當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動到逆風(fēng)位置時，通過控制器將葉片收縮；當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動到動力風(fēng)位置時，可以將葉片伸長；這樣就可以大幅度提高發(fā)電效率，還可以降低垂直軸風(fēng)機的推倒力矩。當(dāng)臺風(fēng)來臨時，可以將兩邊的葉片同時收縮。

所述加長裝置可以是獨立的，也可以是葉片的一部分。所述可伸縮的部位，可以是在葉片的根部，也可以是在葉片的尖部或任意位置。所述加長裝置，可以安裝在輪轂上或風(fēng)機葉片上或風(fēng)機上任意位置。所述風(fēng)輪，可以包括葉片連桿。

所述加長裝置的形狀，可以采用任意形狀，優(yōu)選的，可以做成和相應(yīng)的風(fēng)機葉片相同。

優(yōu)選的，在本發(fā)明所述風(fēng)輪或葉片的內(nèi)部或外部，安裝或設(shè)置有密閉空間裝置；在所述密閉空間裝置內(nèi)盛有密度小于空氣的氣體，或在所述密閉空間裝置內(nèi)是稀薄空氣。

一種利用帶加長裝置的風(fēng)機風(fēng)輪或葉片的風(fēng)力機，包括風(fēng)輪或葉片、發(fā)電機系統(tǒng)，其特征是，在所述風(fēng)輪或葉片上有至少一個加長裝置，在所述加長裝置的內(nèi)部或外部，安裝或設(shè)置有密閉空間裝置；在所述密閉空間裝置內(nèi)盛有密度小于空氣的氣體，或在所述密閉空間裝置內(nèi)是稀薄空氣。

本發(fā)明中，將公知風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)分為兩部分，其一是風(fēng)輪或葉片，另一部分統(tǒng)稱為發(fā)電機系統(tǒng)，不做一一細(xì)分，其工作過程為由風(fēng)輪或葉片將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)換為機械能并帶動發(fā)電機系統(tǒng)發(fā)電。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過增加加長裝置的方法，可以提供一種超大型200米以上直徑或100米以上長度的葉片，以及10兆瓦以上風(fēng)力發(fā)電機，所述加長裝置，可以在增加長度的同時，不增加或減小風(fēng)輪整體的重量。

四、附圖說明：

圖1是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機葉片結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖2是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖3是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；

圖4是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪另一結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖5是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪另一結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；

圖6是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖7是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；

圖8是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖9是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；

圖10是本發(fā)明所述垂直軸風(fēng)機葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖11是本發(fā)明所述垂直軸風(fēng)機葉片與加長裝置結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖12是本發(fā)明所述垂直軸風(fēng)機結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖13是本發(fā)明所述另一垂直軸風(fēng)機結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖14是本發(fā)明所述再一垂直軸風(fēng)機結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖15是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖16是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；

圖17是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；

圖18是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；

附圖標(biāo)志

1風(fēng)機葉片 2加長裝置 3密閉空間裝置 4風(fēng)機葉片 5塔桿 6發(fā)電機系統(tǒng)

7輪轂 8風(fēng)機主軸 9支撐連桿 10小風(fēng)機葉片A 11風(fēng)機軸

五、具體實施方式

下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

實施例一：

如圖1所示，圖1是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機葉片結(jié)構(gòu)原理示意圖；在所述葉片1的根部安裝有加長裝置2，在所述加長裝置2的內(nèi)部安裝有一個或多個密閉空間裝置3，所述密閉空間裝置3是充滿氦氣的橡膠密封袋或塑料密封袋，其可以替代或部分替代原有的內(nèi)部填充物如輕木或泡沫材料或肋板。當(dāng)葉片運轉(zhuǎn)時，橡膠密封袋或塑料密封袋在加長裝置2內(nèi)產(chǎn)生向上的浮力，托舉住加長裝置2內(nèi)壁，可以抵消一部分加長裝置2的重力，降低葉片的總體重量，降低運動中產(chǎn)生的震動，提高發(fā)電效率。所述加長裝置2的形狀，與葉片1的根部吻合。

實施例二：

如圖2--9所示，圖2是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；圖3是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；俯視圖為公知常識，省略。本實施例為在水平軸風(fēng)輪的輪轂7外面，安裝有加長裝置2，所述加長裝置2為橢球型或橢球型的一部分或球型或球型的一部分或任意的形狀，所述葉片1或/和4安裝在所述加長裝置2上。在所述加長裝置2的內(nèi)部安裝有一個或多個密閉空間裝置3，所述密閉空間裝置3是充滿氦氣的橡膠密封袋或塑料密封袋，其可以替代或部分替代原有的內(nèi)部填充物如輕木或泡沫材料或肋板。

圖4是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪另一結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；圖5是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪另一結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；俯視圖為公知常識，省略。本實施例為在水平軸風(fēng)力機的輪轂7外面，安裝有加長裝置2，所述加長裝置2為橢球型或橢球型的一部分或球型或球型的一部分或任意的形狀，所述葉片1或/和4安裝在所述輪轂7上。在所述加長裝置2的內(nèi)部安裝有一個或多個密閉空間裝置3，所述密閉空間裝置3是充滿氦氣的橡膠密封袋或塑料密封袋。

所述加長裝置，可以直接安裝在風(fēng)機軸上，替代輪轂的作用。

圖6是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；圖7是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；俯視圖為公知常識，省略。本實施例為在水平軸風(fēng)力機的風(fēng)輪上，安裝有加長裝置2，所述加長裝置2為環(huán)形管狀，所述加長裝置與輪轂或風(fēng)機葉片相連，所述葉片1或/和4安裝在所述加長裝置2上。在所述加長裝置2的內(nèi)部安裝有一個或多個密閉空間裝置3，所述密閉空間裝置3是充滿氦氣的橡膠密封袋或塑料密封袋。

圖8是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；圖9是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；俯視圖為公知常識，省略。本實施例為在水平軸風(fēng)力機的葉片上，安裝有加長裝置2，所述加長裝置2為環(huán)形管狀，所述葉片1或/和4安裝在所述輪轂7上。在所述加長裝置2的內(nèi)部安裝有一個或多個密閉空間裝置3，所述密閉空間裝置3是充滿氦氣的橡膠密封袋或塑料密封袋。

實施例三：

如圖10、12所示，圖10是本發(fā)明所述垂直軸風(fēng)機葉片結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；圖12是本發(fā)明所述垂直軸風(fēng)機結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；左視圖與俯視圖為公知常識，省略。圖10為風(fēng)機葉片1安裝在所述加長裝置2上。所述加長裝置與風(fēng)機葉片之間是可伸縮的，在所述帶加長裝置的風(fēng)機風(fēng)輪或葉片上包括控制系統(tǒng)、加長裝置及葉片，其特征是，所述控制系統(tǒng)連接葉片或加長裝置，所述控制系統(tǒng)可以將葉片收縮到加長裝置內(nèi)或從加長裝置內(nèi)伸出葉片，根據(jù)風(fēng)力的大小或方向，使葉片變短或增長。當(dāng)風(fēng)力不足時，信號接收器可以接收風(fēng)力的大小及方向，傳導(dǎo)到控制器，控制器可以通過動力裝置控制葉片伸長到最長位置，可以最大限度的利用風(fēng)能；當(dāng)風(fēng)力超過額定風(fēng)速時，控制器可以通過動力裝置控制葉片收縮到一定位置，使輸出功率達(dá)到最大。圖12為利用圖10所示的風(fēng)輪或葉片制作的風(fēng)力機。

實施例四：

如圖11、13所示，圖11是本發(fā)明所述垂直軸風(fēng)機葉片與加長裝置結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；圖13是本發(fā)明所述另一垂直軸風(fēng)機結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；左視圖與俯視圖為公知常識，省略。圖11所示加長裝置為橫向加長裝置，所述葉片1安裝在橫向加長裝置2上，所述橫向加長裝置2可以使風(fēng)輪的掃風(fēng)半徑加長。在所述橫向加長裝置2安裝有密閉空間裝置3。所述葉片1或/和4內(nèi)，安裝有密閉空間裝置3。所述密閉空間裝置3是充滿氦氣的橡膠密封袋或塑料密封袋。

實施例五：

如圖14所示，圖14是本發(fā)明所述再一垂直軸風(fēng)機結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；所述加長裝置2為V字形結(jié)構(gòu)，在所述橫向加長裝置2安裝有密閉空間裝置3。所述葉片1或/和4內(nèi)，安裝有密閉空間裝置3。所述密閉空間裝置3是充滿氦氣的橡膠密封袋或塑料密封袋。所述葉片1或/和4內(nèi)，安裝有密閉空間裝置3。所述密閉空間裝置3是充滿氦氣的橡膠密封袋或塑料密封袋。

實施例六：

如圖15、16、17、18所示，圖15是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；圖16是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；圖17是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理主視圖示意圖；圖18是本發(fā)明所述水平軸風(fēng)機風(fēng)輪再一結(jié)構(gòu)原理左視圖示意圖；俯視圖為公知常識，省略。所述加長裝置2為橢球型或橢球型的一部分或球型或球型的一部分或圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)；由于加長裝置2體積巨大，當(dāng)風(fēng)吹來時，將會產(chǎn)生巨大的阻力，對風(fēng)機塔桿產(chǎn)生巨大的推倒力矩，為了解決這個問題，同時，為了提高發(fā)電效率，優(yōu)選的，需要在加長裝置2的前面或結(jié)構(gòu)上面，安裝至少一個小風(fēng)機葉片A，本實施例為安裝了2或3個小風(fēng)機葉片A，所述小風(fēng)機葉片A的長度小于風(fēng)機葉片1或4；所述小風(fēng)輪可以降低風(fēng)力發(fā)電機的額度風(fēng)速，提高發(fā)電效率，又可以減小阻力風(fēng)對塔桿的推倒力矩。