專利名稱：連接第一和第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件的包括旋轉(zhuǎn)致動器的鉸鏈裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于連接第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件和第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件并且包括旋轉(zhuǎn)致動器的鉸鏈裝置，并且具體地，其中所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件和所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件這二者中的一者是風(fēng)輪機(jī)葉片主體，并且另一者是風(fēng)輪機(jī)葉片的控制表面，例如副
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背景技術(shù)：
圖1中示出了典型的水平軸風(fēng)輪機(jī)，現(xiàn)將對其進(jìn)行說明。圖1示出了風(fēng)輪機(jī)1，該風(fēng)輪機(jī)包括風(fēng)輪機(jī)塔架2，在該風(fēng)輪機(jī)塔架上安裝有風(fēng)輪機(jī)機(jī)艙3。包括至少一個風(fēng)輪機(jī)葉片5的風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子4被安裝在輪轂6上。輪轂6通過從機(jī)艙前部延伸的軸(未示出)連接到機(jī)艙3。圖1中示出的風(fēng)輪機(jī)可以是家用或照明用的小型風(fēng)輪機(jī)，或者可以是大型風(fēng)輪機(jī)，例如，那些適用于有許多風(fēng)車的農(nóng)場上的大型發(fā)電站。在大型風(fēng)輪機(jī)的情況下，轉(zhuǎn)子的直徑可以高達(dá)100米以上。風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)的葉片被設(shè)計為從迎風(fēng)提取能量。風(fēng)輪機(jī)葉片的輪廓因此是翼型，當(dāng)風(fēng)吹動時，風(fēng)輪機(jī)葉片的形狀導(dǎo)致葉片一側(cè)相比于另一側(cè)存在壓力差。由于壓力差的原因，葉片繞著中心轉(zhuǎn)子輪轂轉(zhuǎn)動，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動，并因此產(chǎn)生電。很多類型的風(fēng)輪機(jī)葉片還包括襟翼或副翼7。如圖1所示，所述控制表面位于葉片在風(fēng)的影響下旋轉(zhuǎn)時葉片的后緣處。葉片表面的由襟翼或副翼7形成的那一部分與葉片表面的其余部分接合處的角度可被調(diào)節(jié)，以便改變?nèi)~片與風(fēng)的相互作用的空氣動力學(xué)特性。襟翼和副翼通過俯仰控制而被使用在風(fēng)輪機(jī)中，并且都被用于優(yōu)化由迎風(fēng)提供的升力， 并在發(fā)電機(jī)超載的情況下使風(fēng)溢出。這些功能對于風(fēng)輪機(jī)的日常運(yùn)轉(zhuǎn)是關(guān)鍵的，并且副翼和襟翼的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)對于有效和連續(xù)的能量產(chǎn)生也是關(guān)鍵的。與所有的風(fēng)輪機(jī)部件一樣，容易安裝和維護(hù)是重要的考慮因素。諸如副翼或襟翼的控制表面尤其如此，由于迎風(fēng)的壓力、諸如冰或其他不期望的物質(zhì)的積聚的環(huán)境因素，以及它們在繞著中心輪轂旋轉(zhuǎn)時重量的影響，諸如副翼或襟翼的控制表面容易受到沿著它們的長度不斷變化的載荷及應(yīng)力。此外，所述控制表面容易受到惡劣環(huán)境的影響，例如，閃電、 風(fēng)、冰以及海鹽。無論如何，這些控制表面必須保持能夠快速地對來自風(fēng)輪機(jī)俯仰控制系統(tǒng)的指令做出響應(yīng)以對控制表面的角度提供微小的變化。額外的復(fù)雜性在于，一旦被安裝好， 維修工程師可能僅能在現(xiàn)場接近副翼或襟翼，所述副翼或襟翼在地面之上幾十米，并且在有些情況下在海面之上幾十米。因此，認(rèn)為需要這樣一種控制表面，例如，副翼或襟翼，其能夠?yàn)榱税惭b、修理或替換的目的而被容易地附接到風(fēng)輪機(jī)葉片。還認(rèn)為，在副翼和襟翼的日復(fù)一日的嚴(yán)格運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，任何連接或致動系統(tǒng)都應(yīng)能夠承受要求在其中進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的嚴(yán)酷的環(huán)境條件，并且在應(yīng)用風(fēng)輪機(jī)的空間有限的情況下，能夠經(jīng)濟(jì)地使用空間。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，在第一方面，提供了一種風(fēng)輪機(jī)葉片，該風(fēng)輪機(jī)葉片包括用于連接第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件和第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件的鉸鏈裝置，所述鉸鏈裝置包括鉸鏈殼體，該鉸鏈殼體被設(shè)置在所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件上；旋轉(zhuǎn)致動器，該旋轉(zhuǎn)致動器被安裝在所述鉸鏈殼體上，用于使所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件相對于所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)致動器包括第一連接器部，該第一連接器部用于與所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件的所述第一鉸鏈殼體接合；第二連接器部，該第二連接器部用于與所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件上的對應(yīng)的鉸鏈殼體接合；以及旋轉(zhuǎn)元件，該旋轉(zhuǎn)元件用于使所述第一連接器部相對于所述第二連接器部旋轉(zhuǎn)，從而使所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件相對于所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)致動器被設(shè)置在連接所述第一葉片部件和所述第二葉片部件的所述鉸鏈機(jī)構(gòu)中，并因此受到保護(hù)以防受到惡劣的外部環(huán)境條件的影響。此外，所述致動器機(jī)構(gòu)需要所述鉸鏈風(fēng)輪機(jī)葉片部件中較少的安裝空間，這是因?yàn)橹聞悠鳈C(jī)構(gòu)被方便地定位在所述鉸鏈中。此外，由所述旋轉(zhuǎn)致動器施加的旋轉(zhuǎn)力可在每個鉸鏈處被直接施加到鉸接的部件。 結(jié)果，來自每個單獨(dú)的致動器的力不必像使用單個致動器來操縱各部件那樣大。在一個實(shí)施方式中，所述旋轉(zhuǎn)元件是位于所述第一連接器部和所述第二連接器部之間的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。有利地，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)具有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸和馬達(dá)殼體，所述第一連接器部或所述第二連接器部這兩者中的一者被設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸上，所述馬達(dá)殼體形成所述第一連接器部和所述第二連接器部這兩者中的另一者。這允許使用已在其他領(lǐng)域嘗試和測試過并且易于替換或修理的機(jī)電部件來對所述致動器機(jī)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)健的控制。在另一實(shí)施方式中，所述旋轉(zhuǎn)元件是在所述旋轉(zhuǎn)致動器上設(shè)置在所述第一連接器部和所述第二連接器部之間的壓電扭轉(zhuǎn)元件。這比馬達(dá)所包含的活動零件少，并且已在一些實(shí)施方式中發(fā)現(xiàn)更可靠。優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)致動器具有縱軸線，并且所述第一連接器部和所述第二連接器部與所述縱軸線同軸地安裝在所述旋轉(zhuǎn)致動器的相應(yīng)的端部上。有利地，所述旋轉(zhuǎn)元件可圍繞所述縱軸線旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，所述旋轉(zhuǎn)元件因此可以使所述旋轉(zhuǎn)致動器繞著中心軸線扭轉(zhuǎn)。在一些風(fēng)輪機(jī)部件的尺寸和重量不太大的情況下，這已被發(fā)現(xiàn)是最穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)模式?？蛇x擇地，所述旋轉(zhuǎn)元件引起在所述縱軸線上的彎曲。因此，這種旋轉(zhuǎn)模式不必總是需要與所述旋轉(zhuǎn)致動器的所述縱軸線共線，而是還可以導(dǎo)致一個連接器部相對于另一個連接器部的角位移和位置位移。優(yōu)選地，所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件和所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件是風(fēng)輪機(jī)葉片主體和風(fēng)輪機(jī)副翼。在另一實(shí)施方式中，所述裝置包括至少第一可伸展的鉸鏈銷，該至少第一可伸展的鉸鏈銷被安裝在所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件中并且能在縮回位置和伸展位置之間移動，以在所述伸展位置與所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件中的所述鉸鏈凹部接合；定位元件，該定位元件用于使所述鉸鏈銷在所述縮回位置和所述伸展位置之間移動；以及鎖定機(jī)構(gòu)，該鎖定機(jī)構(gòu)用于將所述鉸鏈銷鎖定在至少所述伸展位置。用于使所述風(fēng)輪機(jī)葉片部件相互附接的所述鉸鏈銷因此被設(shè)置在至少一個所述部件之內(nèi)。這允許所述鉸鏈銷被預(yù)先安裝，并可作為單元的一部分來運(yùn)輸，一旦就位，這允許容易并且可靠地安裝和修理所述風(fēng)輪機(jī)葉片部件。因此，有利地，所述旋轉(zhuǎn)致動器還可被設(shè)置為所述可伸展的鉸鏈銷的一部分。優(yōu)選地，所述鉸鏈銷被以可釋放的方式安裝在所述鉸鏈殼體中。這允許根據(jù)需要容易地將所述鉸鏈銷安裝在所述風(fēng)輪機(jī)部件中或從所述風(fēng)輪機(jī)部件移除。應(yīng)理解，在所述縮回位置，所述鉸鏈銷可被完全或部分地容納在所述鉸鏈殼體中。更有利地，所述鉸鏈銷在其縮回位置被完全保持在所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件的所述鉸鏈殼體中。當(dāng)所述風(fēng)輪機(jī)部件還未被安裝時，這能保護(hù)所述鉸鏈銷，并且當(dāng)安裝時，還允許所述部件被容易地對著相對的所述風(fēng)輪機(jī)部件定位。此外，有利地，所述鉸鏈殼體包括槽。于是，所述定位部件可以被設(shè)置為緊固件，該緊固件能被安裝在所述鉸鏈銷上，使得所述緊固件延伸穿過所述槽而延伸到所述鉸鏈殼體之外。這允許安裝工程師用手抓住所述緊固件，使所述鉸鏈銷在所述縮回位置和所述伸展位置之間移動。所述緊固件可具有螺紋，用于將所述緊固件擰緊到所述槽上而提供所述鎖定機(jī)構(gòu)。在可替換上述實(shí)施方式的實(shí)施方式中，所述鉸鏈銷的所述定位部件可包括線性致動器，該線性致動器用于使所述鉸鏈銷在所述鉸鏈殼體中在所述縮回位置和所述伸展位置之間移動。這可便于工程師在不易直接在葉片上作業(yè)的場所進(jìn)行安裝。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件和所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件各包括鉸接邊緣，該鉸接邊緣包括一個或更多個鉸鏈轉(zhuǎn)向節(jié)，所述鉸鏈殼體或所述鉸鏈凹部被形成在所述一個或更多個鉸鏈轉(zhuǎn)向節(jié)中；所述鉸鏈轉(zhuǎn)向節(jié)之間的間隙，以使得所述第一葉片部件和所述第二葉片部件的所述鉸鏈轉(zhuǎn)向節(jié)能以同軸直線布局相互鄰近地定位。這允許在多個鉸接點(diǎn)將大的襟翼穩(wěn)固地連接到所述葉片。優(yōu)選地，所述第一風(fēng)輪機(jī)部件和所述第二風(fēng)輪機(jī)部件的所述鉸接邊緣被布置成使得當(dāng)被附接時，通過所述第一風(fēng)輪機(jī)部件和所述第二風(fēng)輪機(jī)部件相接合而形成的表面是齊平的表面。這能防止所述鉸鏈轉(zhuǎn)向節(jié)不利地影響所述鉸鏈的空氣動力學(xué)性能。在一個實(shí)施方式中，所述第一風(fēng)輪機(jī)部件是風(fēng)輪機(jī)葉片的控制表面，并且所述第二風(fēng)輪機(jī)部件是風(fēng)輪機(jī)葉片主體。在可選擇的實(shí)施方式中，所述第一風(fēng)輪機(jī)部件是風(fēng)輪機(jī)葉片主體，并且所述第二風(fēng)輪機(jī)部件是風(fēng)輪機(jī)葉片的控制表面。


現(xiàn)將通過舉例并參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在附圖中圖1是風(fēng)輪機(jī)的正視圖；圖2是示出本發(fā)明的第一實(shí)施例的橫向剖視圖；圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施例的正視圖；圖4是鉸鏈銷的正視圖；圖5是通過具有鉸鏈凹部的鉸鏈筒體的側(cè)視剖視圖，所述鉸鏈筒體的鉸鏈凹部用于容納相鄰的鉸鏈筒體的鉸鏈銷；圖6是沿著線VI-VI通過如圖5所示的具有鉸鏈凹部的鉸鏈筒體的剖視圖，所述鉸鏈筒體的鉸鏈凹部用于容納相鄰的鉸鏈筒體的鉸鏈銷；
圖7是如圖5所示的具有鉸鏈凹部的鉸鏈筒體沿著方向VII的端視圖，所述鉸鏈筒體的鉸鏈凹部用于容納相鄰的鉸鏈筒體的鉸鏈銷；圖8是圖4所示的鉸鏈銷的端視圖；圖9是機(jī)動的旋轉(zhuǎn)致動器的等軸測視圖；圖10是涉及機(jī)動的致動器的第二實(shí)施方式的等軸測視圖；圖11是鉸鏈殼體的剖視圖，更詳細(xì)地示出了鉸鏈殼體的構(gòu)造；圖12是鉸鏈殼體的進(jìn)一步的剖視圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將參照圖2和圖3描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖2是通過葉片的橫向剖視圖，示出了葉片10和控制表面11，所述控制表面11或者被稱為襟翼或副翼?？刂票砻?1通過具有鉸鏈筒體或轉(zhuǎn)向節(jié)以及鉸鏈銷的鉸鏈機(jī)構(gòu)12 接合到葉片10。鉸鏈旋轉(zhuǎn)所繞的軸線被定位成正好在葉片表面的下方，使得鉸鏈筒體的表面與葉片表面齊平，從而避免經(jīng)過葉片表面的空氣流被擾亂。可選擇地，鉸鏈筒體還可被定位成使得其完全位于葉片表面之下，這樣設(shè)置仍能允許以期望的方式控制副翼。葉片10的頂表面根據(jù)具體的實(shí)施方式被配置為鄰接鉸鏈筒體，或覆蓋鉸鏈筒體。 在葉片的順風(fēng)側(cè)，唇部13從葉片10延伸以部分地覆蓋副翼11，并且維持期望的空氣流的空氣動力學(xué)性質(zhì)。圖3是正視圖，其更詳細(xì)地示出了控制表面11如何經(jīng)由鉸鏈機(jī)構(gòu)12連接到葉片主體10。鉸鏈機(jī)構(gòu)包括安裝在控制表面上的一個或更多個鉸鏈筒體15以及安裝在葉片主體上的一個或更多個鉸鏈筒體14。當(dāng)控制表面處于連接到葉片主體的正確位置時，控制表面11的鉸鏈筒體15裝配在葉片主體10的鉸鏈筒體之間，以使得兩個部件的鉸鏈筒體大致同軸地對準(zhǔn)。因此，對準(zhǔn)的鉸鏈筒體14、15形成控制表面11和葉片主體10之間的鉸鏈線 12。鉸鏈線的端部鉸鏈筒體可被置于葉片主體或控制表面上，但在優(yōu)選的實(shí)施例中，鉸鏈線的端部鉸鏈筒體位于葉片主體10上。鉸鏈筒體14、15可在被制造時一體地形成到葉片主體或控制表面，或者，鉸鏈筒體14、15可獨(dú)立形成，隨后通過適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合或焊接方法來附接?？刂票砻婧腿~片主體的鉸鏈筒體借助于可伸展的鉸鏈銷而接合在一起，這將在下文參照圖4進(jìn)行更詳細(xì)的討論。鉸鏈銷16最初被設(shè)置為處于縮回位置，位于控制表面11的鉸鏈筒體15的鉸鏈凹部或鉸鏈殼體17內(nèi)。為了形成可操作的鉸鏈機(jī)構(gòu)，需要使鉸鏈銷從其縮回位置伸展到伸展位置，在該伸展位置，鉸鏈銷與葉片主體10上的相鄰的鉸鏈筒體14的鉸鏈凹部接合。圖4 示出了以用于使鉸鏈銷伸展的定位元件18，其設(shè)置為手動機(jī)構(gòu)的形式。該定位元件包括緊固件18，該緊固件以可安裝的方式容納在鉸鏈銷16上的孔中以與鉸鏈筒體中的槽19協(xié)作。 當(dāng)鉸鏈銷16要連接到葉片主體10的鉸鏈筒體時，安裝工程師可抓住緊固件18，使鉸鏈銷 16從其縮回位置滑動到其伸展位置。優(yōu)選地，借助于螺紋或其他機(jī)構(gòu)，緊固件18以可釋放的方式附接到鉸鏈銷16。然而有利的是，如果緊固件18被設(shè)置為鎖定螺釘?shù)男问?，則工程師可通過部分地釋放螺釘來移動鉸鏈銷16，接著，可通過隨后再擰緊螺釘來將鉸鏈銷在控制表面鉸鏈筒體15內(nèi)鎖定到位。因此，緊固銷18也可用作閂或鎖定機(jī)構(gòu)。在這種情況下，槽19可設(shè)置有切除部以在緊固件18處于完全旋入位置時容納緊固件的頭部，使得緊固件在槽19內(nèi)是齊平的，并且相對于鉸鏈銷16的期望的直線位置被正確地定位?？蛇x擇地，定位元件18可包括由彈性可壓縮材料形成的突出部，以使得鉸鏈銷16 可被插入到鉸鏈凹部中并且可在突出部仍保持原位的情況下從鉸鏈凹部移除。在這種情況下，還可設(shè)置另一保持螺釘或螺栓(未示出)作為閂，以在伸展位置將鉸鏈銷固定到位。保持螺釘或螺栓優(yōu)選與鉸鏈銷16中對應(yīng)的凹部(未示出)相互作用。這種呈保持螺釘或銷的形式的分開的閂還可與圖4中所示的緊固件一起設(shè)置?？蛇x擇地，定位元件可包括設(shè)計成容納定位工具的腔體或凹部。優(yōu)選地，所述定位工具是一種被設(shè)計成與所述腔體或凹部相協(xié)作而不會滑移的專門成形的工具。簡單的例子是螺絲刀以及管狀或螺釘頭形狀的凹部。應(yīng)理解，在可選擇的實(shí)施例中，使銷從縮回位置伸展到伸展位置可通過任何適當(dāng)?shù)姆绞絹韺?shí)現(xiàn)。在上述實(shí)施例中，示出了手動操作的機(jī)構(gòu)。如果期望，電動的實(shí)施方式也是可行的。在這種情況中，定位元件可以是設(shè)置有其自身的閂鎖或鎖定機(jī)構(gòu)的電操作的線性致動器、音圈致動器或馬達(dá)。線性致動器可以例如將旋轉(zhuǎn)部件在鉸鏈殼體或凹部17中的螺紋上驅(qū)動，以使得鉸鏈銷縱向移動?？蛇x擇地，線性致動器或馬達(dá)可簡單地將臂伸到凹部中，以對著鉸鏈殼體內(nèi)的壁作用，從而沿相反的方向推動鉸鏈銷。電纜可延伸穿過鉸鏈筒體本身，或根據(jù)需要穿過襟翼或葉片的主體?？梢虼藢€性致動器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。圖4示出了兩個鉸鏈銷16，最左邊的銷處于部分伸展的位置，在該部分伸展的位置，所述銷部分地位于葉片主體10的相鄰的鉸鏈筒體14內(nèi)，并且在控制表面和葉片主體之間提供穩(wěn)固的可旋轉(zhuǎn)連接。最右邊的銷被示出為處于完全縮回的位置?？筛鶕?jù)本領(lǐng)域中已知的實(shí)踐利用適當(dāng)?shù)闹聞悠骱涂刂茩C(jī)構(gòu)，用于保持和調(diào)節(jié)控制表面11相對于葉片主體的角度位置。鉸鏈銷已被描述為最初被設(shè)置在控制表面的鉸鏈筒體中。然而，應(yīng)當(dāng)理解，圖4中示出的緊固件18和槽19的相互作用意味著銷總是被保持為至少部分地處于鉸鏈筒體內(nèi)， 即使在伸展時也是如此。這是有利的，因?yàn)檫@意味著，控制表面11及其用于與葉片主體10 連接的裝置可以被設(shè)置為單個單元以便于安裝。于是，當(dāng)需要附接控制表面時，工程師不必將每個鉸鏈銷16安裝在相應(yīng)的鉸鏈筒體中。這也意味著，當(dāng)工程師維護(hù)或修理鉸鏈機(jī)構(gòu)時，鉸鏈銷16不會意外脫離控制表面11或葉片主體10。然而，在優(yōu)選的實(shí)施例中，因?yàn)槎ㄎ辉?8是可拆卸的，所以如果需要的話，鉸鏈銷16仍可從鉸鏈筒體移除，并且新的鉸鏈銷可被插入。盡管優(yōu)選地鉸鏈銷16最初被被控制表面的鉸鏈筒體15容納，但在可選擇的實(shí)施例中，它們還可被容納在葉片主體的鉸鏈筒體14內(nèi)。在這種情況中，通過相對于風(fēng)輪機(jī)葉片主體10正確定位控制表面并且隨后使鉸鏈銷16伸展到控制表面的對應(yīng)的鉸鏈筒體中， 控制表面可被安裝在所述風(fēng)輪機(jī)葉片主體上。在上述實(shí)施例中，盡管控制表面11和葉片主體10已被描述為是通過若干個鉸鏈銷16連接的，應(yīng)理解，在簡單的實(shí)施方式中，每個控制表面僅需要兩個鉸鏈銷16。在下文將結(jié)合圖10來描述這種布置的實(shí)施例?，F(xiàn)在將描述本發(fā)明的第二實(shí)施例，在該第二實(shí)施例中，鉸鏈銷及其與鉸鏈筒體的連接被用作旋轉(zhuǎn)致動器，用于調(diào)節(jié)控制表面11相對于葉片主體10的角度。基本原理是，鉸鏈銷包括用于與容納鉸鏈銷的每個鉸鏈凹部接合的連接器部以及用于使一個連接器部相對于其他連接器部旋轉(zhuǎn)的可旋轉(zhuǎn)元件，例如，馬達(dá)或壓電扭轉(zhuǎn)元件。連接器部的旋轉(zhuǎn)又使一個風(fēng)輪機(jī)相對于其他風(fēng)輪機(jī)旋轉(zhuǎn)。連接器部可被設(shè)置在鉸鏈銷的兩端，而鉸鏈銷在這些連接器部之間延伸，因?yàn)檫@意味著，可以最容易地實(shí)現(xiàn)鉸鏈銷到相鄰的風(fēng)輪機(jī)部件中的鉸鏈凹部的連接。在其他實(shí)施方式中，還可能的是，一個或更多個連接器部可以位于沿著鉸鏈銷的長度的居間位置?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地描述上述致動器的示例性的實(shí)施方式。如圖5、圖6和圖7所示， 該實(shí)施方式的設(shè)置在葉片主體10上的鉸鏈筒體14設(shè)置有相對的止動部或肩部20。這些止動部或肩部限制鉸鏈銷16可以延伸進(jìn)入葉片主體的鉸鏈筒體14的鉸鏈凹部17的程度，并且因此可以減少在突出部和保持螺釘上的操作力。止動部或肩部20被示出為在其間在鉸鏈筒體14的中央處留有中間空間21，但是它們同樣也可以被設(shè)置為完全封閉鉸鏈筒體的板。如果需要電纜，則空間21可用于使電纜通過。止動部或肩部20設(shè)置有中央槽22，該中央槽用于容納設(shè)置在鉸鏈銷16的端部處的對應(yīng)的桿形致動器銷23。這示出在圖8中。當(dāng)鉸鏈銷16伸展并且致動器銷23被容納在槽22中時，控制表面11和葉片主體10相對于彼此的方向是固定的。這兩個部件不再能夠獨(dú)立旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樗霆?dú)立旋轉(zhuǎn)需要使致動器銷23移出槽22，而這由于使用閂18將鉸鏈銷鎖定到位而被阻止。盡管此處將致動器銷23示出為桿形的，但不允許致動器銷相對于容納致動器銷的凹部旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的任何致動器銷形狀都是適合的。例子是具有直邊并且旋轉(zhuǎn)對稱的形狀， 例如，正方形、其他多邊形和星形。應(yīng)理解，致動器銷23和槽22基于插銷和插座的結(jié)構(gòu)形成其中一個上述連接器部。因此，根據(jù)實(shí)施方式，還可以使用其他更常規(guī)的插銷和插座結(jié)構(gòu)。在圖4中，由緊固件18提供的定位和鎖定機(jī)構(gòu)形成另一連接器部。因此，致動器銷23相對于緊固件18的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動可用于引起葉片主體上的鉸鏈筒體14和控制表面11上的鉸鏈筒體15之間的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。假設(shè)鉸鏈線上的每個鉸鏈筒體中的致動器銷23的運(yùn)動是協(xié)調(diào)一致的，則這將導(dǎo)致控制表面相對于葉片主體的角運(yùn)動。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可以設(shè)置電控制系統(tǒng)(未示出)。在圖4示出的實(shí)施例中，可旋轉(zhuǎn)元件是由鉸鏈銷16的供安裝致動器銷23的部段 M來提供的。可旋轉(zhuǎn)的部段M是壓電扭轉(zhuǎn)元件。其是一種機(jī)電器件，在這種機(jī)電器件中， 如果提供電流，則可引起剪切運(yùn)動。在圖4中，為了清楚，省略了必需的電纜、電線和連接。 在電流的影響下，壓電元件繞其中心縱軸線扭轉(zhuǎn)，將相對于其他連接器部施加扭矩到一個連接器部。結(jié)果，定位元件18被推靠槽19，而致動器銷23被推靠槽22，并且產(chǎn)生了控制表面相對于葉片的相對旋轉(zhuǎn)。如果需要，還可以設(shè)置接觸脊或凸緣，以提供扭轉(zhuǎn)的鉸鏈銷16 可以推靠的凸緣唇，從而減少緊固件18上的應(yīng)變。盡管圖4中將部段M示出為鉸鏈銷16 的分開的部件，但如果需要，可將整個鉸鏈銷16設(shè)置為壓電扭轉(zhuǎn)元件。在可選擇的實(shí)施方式中，可以使用根據(jù)外部刺激來改變形狀的材料，例如，形狀記憶合金以及形狀記憶聚合物。在第二實(shí)施例中，致動器銷的運(yùn)動是通過將致動器銷安裝在帶馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)致動器上來產(chǎn)生的。該實(shí)施例被示出在圖9中。在這種情況下，致動器銷的形狀不同于圖4和圖8中所示的形狀，并且所述致動器銷包括帶花鍵的聯(lián)接部26，該帶花鍵的聯(lián)接部具有用于與相鄰的鉸鏈筒體中的連接肩部四接合的八個頂點(diǎn)27。帶花鍵的聯(lián)接部沈是被容納在馬達(dá)主體25中的軸的一部分。馬達(dá)主體25包括用于使軸以及帶花鍵的聯(lián)接部相對于馬達(dá)主體25轉(zhuǎn)動的馬達(dá)。在這里可在馬達(dá)主體的形狀中更清楚地看到以上參照鉸鏈銷16所述的接觸脊。具體地，馬達(dá)主體25 具有與控制表面11中的鉸鏈凹部17的內(nèi)部相互協(xié)作的平面。這防止了馬達(dá)主體由于其通過聯(lián)接部26施加到連接肩部的驅(qū)動力的反作用力而旋轉(zhuǎn)。此外，馬達(dá)主體25可由電氣非導(dǎo)電復(fù)合材料形成，并且涂覆有減少摩擦的材料，例如聚四氟乙烯PTFE。馬達(dá)主體25、驅(qū)動軸以及帶花鍵的聯(lián)接部26因此起到上述鉸鏈銷16的作用。在馬達(dá)主體25上設(shè)置有保持螺釘28，以允許馬達(dá)可在其伸展位置和縮回位置之間移動，并且還可以被保持到位。如上所述，保持螺釘觀可以在滑動槽中移動。這種實(shí)施例的圖釋示出在圖10中。保持螺釘因此被用作上述定位部件和鎖定機(jī)構(gòu)。單個控制表面11被設(shè)置為具有兩個可伸展的鉸鏈銷旋轉(zhuǎn)馬達(dá)25。控制表面11的形狀被設(shè)計為與葉片主體10上的互補(bǔ)凹部接合，以使得控制表面11可以被容易地滑動到位以便安裝，并且可以被容易地移除以便修理。帶花鍵的聯(lián)接部26也可與葉片主體10上的呈互補(bǔ)的帶花鍵的孔四的形式的連接肩部接合，以使得當(dāng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時，控制表面相對于葉片運(yùn)動。旋轉(zhuǎn)馬達(dá)可以是類似于以上所述的旋轉(zhuǎn)型壓電馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)氣缸或基于齒輪箱的DC 馬達(dá)。此外，在本發(fā)明的實(shí)施例中，馬達(dá)可以具有反饋裝置，例如編碼器，以對位置和速度進(jìn)行閉環(huán)控制。在上述實(shí)施例中，上述閂或鎖定機(jī)構(gòu)以及定位元件是手動操作的。如果設(shè)置有電致動器以及閂，則這些電致動器以及閂可以包括與鉸鏈凹部的內(nèi)壁接合的螺線管致動的制動器。這提供了高的失速扭矩，以承受襟翼上在所需位置處的氣動壓力。如圖11 (該圖11示出了鉸鏈殼體15，并且沒有處于原位的鉸鏈銷)所示，鉸鏈殼體15具有內(nèi)部30和外部31。優(yōu)選地，內(nèi)部30由抗疲勞并且非導(dǎo)電的玻璃纖維復(fù)合材料形成。另一方面，鉸鏈殼體的外部31優(yōu)選地是導(dǎo)電的。以這種方式，任何電纜并且實(shí)際上鉸鏈銷以及致動器本身都可被容納在鉸鏈凹部內(nèi)并被電絕緣。由于風(fēng)輪機(jī)葉片的高度和暴露的位置，閃電經(jīng)常會擊中風(fēng)輪機(jī)葉片，以上所述提供了防閃電保護(hù)。如果電纜需要穿過襟翼或葉片主體，那么通過安裝導(dǎo)電表皮材料來電屏蔽襟翼和葉片被電纜穿過的那些區(qū)域是優(yōu)選的。此外，可設(shè)置可伸展的導(dǎo)電或非導(dǎo)電襯套32，以橋接一個鉸鏈殼體和另一個鉸鏈殼體之間的間隙，從而當(dāng)鉸鏈銷和致動器處于伸展位置時保護(hù)鉸鏈銷和致動器。襯套32可以作為分開的可伸展的部分設(shè)置在鉸鏈殼體中，所述分開的可伸展的部分可借助于適當(dāng)?shù)难b置、螺釘、突出部或致動器(未示出)進(jìn)行伸展，以稍微伸展到相鄰?fù)搀w中的筒體之內(nèi)。可以在相鄰的鉸鏈殼體中設(shè)置肩部或止動部33以接納襯套32。圖12示出了處于伸展位置的襯套32。在圖10中，單個副翼11被形成為葉片主體中的可旋轉(zhuǎn)的后緣。應(yīng)理解，還可在單個葉片上使用多個這樣的副翼。此外，控制表面不限于副翼，而是可以是風(fēng)輪機(jī)葉片的任何可動部分，無論是位于后緣、前緣還是其他位置。在其他實(shí)施例中，控制表面可以是風(fēng)輪機(jī)部件的任何其他可動部分。
此外，在上述實(shí)施方式中，盡管旋轉(zhuǎn)致動器已被用于引起繞著縱軸線的旋轉(zhuǎn)，但在可選擇的實(shí)施方式中，可以通過例如在鉸鏈銷16的縱向方向彎曲來引起不同方向的旋轉(zhuǎn)。 在簡單的實(shí)施方式中，這可通過使用諸如雙金屬帶的縱向定向的壓電元件而不是扭轉(zhuǎn)元件來實(shí)現(xiàn)。盡管以上內(nèi)容討論了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但這些實(shí)施例僅是示例性的，并且并不限制由所附權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍。例如，旋轉(zhuǎn)致動器可被設(shè)置在鉸鏈銷是可伸展的或不可伸展的實(shí)施方式中。此外，應(yīng)理解，由于所述實(shí)施例與功能和結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以一個實(shí)施例的特征可以被有益地結(jié)合到另一實(shí)施例的實(shí)施方式中。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)輪機(jī)葉片，該風(fēng)輪機(jī)葉片包括用于連接第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件和第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件的鉸鏈裝置，所述鉸鏈裝置包括鉸鏈殼體，該鉸鏈殼體被設(shè)置在所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件上； 旋轉(zhuǎn)致動器，該旋轉(zhuǎn)致動器被安裝在所述鉸鏈殼體上，用于使所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件相對于所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件旋轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)致動器包括第一連接器部，該第一連接器部用于與所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件的所述第一鉸鏈殼體接合；第二連接器部，該第二連接器部用于與所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件上的對應(yīng)的鉸鏈殼體接合；以及旋轉(zhuǎn)元件，該旋轉(zhuǎn)元件用于使所述第一連接器部相對于所述第二連接器部旋轉(zhuǎn)，從而使所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件相對于所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述旋轉(zhuǎn)元件是位于所述第一連接器部和所述第二連接器部之間的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。
3.如權(quán)利要求2所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)具有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸和馬達(dá)殼體， 所述第一連接器部或所述第二連接器部這兩者中的一者被設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸上，所述馬達(dá)殼體形成所述第一連接器部和所述第二連接器部這兩者中的另一者。
4.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述旋轉(zhuǎn)元件是在所述旋轉(zhuǎn)致動器上設(shè)置在所述第一連接器部和所述第二連接器部之間的壓電扭轉(zhuǎn)元件。
5.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述旋轉(zhuǎn)致動器具有縱軸線，并且所述第一連接器部和所述第二連接器部與所述縱軸線同軸地安裝在所述旋轉(zhuǎn)致動器的相應(yīng)的端部上。
6.如權(quán)利要求5所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述旋轉(zhuǎn)元件圍繞所述縱軸線旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求5所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述旋轉(zhuǎn)元件在所述縱軸線上引起縱向彎曲ο
8.如前述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件和所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件是風(fēng)輪機(jī)葉片主體和風(fēng)輪機(jī)副翼。
9.如前述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，所述風(fēng)輪機(jī)葉片包括至少第一可伸展的鉸鏈銷，所述至少第一可伸展的鉸鏈銷被安裝在所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件中并且能在縮回位置和伸展位置之間移動，以在所述伸展位置與所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件中的所述鉸鏈殼體接合；定位元件，該定位元件用于使所述鉸鏈銷在所述縮回位置和所述伸展位置之間移動；以及鎖定機(jī)構(gòu)，該鎖定機(jī)構(gòu)用于將所述鉸鏈銷鎖定在至少所述伸展位置。
10.如權(quán)利要求9所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述鉸鏈銷包括所述旋轉(zhuǎn)致動器。
11.如權(quán)利要求9所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述鉸鏈銷被以可釋放的方式安裝在所述鉸鏈殼體中。
12.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述鉸鏈銷在其縮回位置被完全保持在所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件的所述鉸鏈殼體內(nèi)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述鉸鏈殼體包括槽，并且所述定位元件是緊固件，該緊固件能被安裝在所述鉸鏈銷上，使得所述緊固件延伸穿過所述槽而延伸到所述鉸鏈殼體之外。
14.如權(quán)利要求13所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述緊固件具有螺紋，用于將所述緊固件擰緊到所述槽上而提供所述鎖定機(jī)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求9所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述鉸鏈銷的所述定位元件包括線性致動器，該線性致動器用于使所述鉸鏈銷在所述鉸鏈殼體中在所述縮回位置和所述伸展位置之間移動。
16.如權(quán)利要求9至15中任一項(xiàng)所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件和所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件各包括鉸接邊緣，該鉸接邊緣包括一個或更多個鉸鏈轉(zhuǎn)向節(jié)，所述鉸鏈殼體被形成在所述一個或更多個鉸鏈轉(zhuǎn)向節(jié)中；所述鉸鏈轉(zhuǎn)向節(jié)之間的間隙，以使得所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件和所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件的所述鉸鏈轉(zhuǎn)向節(jié)能以同軸直線布局相互鄰近地定位。
17.如權(quán)利要求15所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件和所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件的所述鉸接邊緣被布置成使得當(dāng)被附接時，通過所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件和所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件相接合而形成的表面是齊平的表面。
18.如權(quán)利要求9所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件是風(fēng)輪機(jī)葉片的控制表面，并且所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件是風(fēng)輪機(jī)葉片主體。
19.如權(quán)利要求9所述的風(fēng)輪機(jī)葉片，其中，所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件是風(fēng)輪機(jī)葉片主體，并且所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件是風(fēng)輪機(jī)葉片的控制表面。
全文摘要
描述了一種用于將第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件固定到第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件的鉸接的連接裝置。第一風(fēng)輪機(jī)部件可以是風(fēng)輪機(jī)葉片主體(10)，并且第二風(fēng)輪機(jī)部件可以是諸如副翼的控制表面(11)。第一或第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件包括至少一個鉸鏈殼體，在該至少一個鉸鏈殼體中保持有旋轉(zhuǎn)致動器(26)。該旋轉(zhuǎn)致動器(26)可包括馬達(dá)，或在可選擇的實(shí)施方式中，可包括可在外部刺激的影響下改變其形狀的材料，例如，壓電元件或記憶合金。所述旋轉(zhuǎn)致動器可被設(shè)置為將所述第一風(fēng)輪機(jī)葉片部件連接到所述第二風(fēng)輪機(jī)葉片部件的鉸鏈銷的一部分。
文檔編號F03D1/06GK102414439SQ201080018264
公開日2012年4月11日 申請日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者卡斯藤·海因·韋斯特加德, 斯里坎斯·那拉斯馬魯, 馬克·漢考克 申請人:維斯塔斯風(fēng)力系統(tǒng)有限公司