CN105829707A - 包括叶片的族的水平轴线风力机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风力机(1)，包括：?转子(5)，围绕与风向基本上平行的旋转水平轴线(15)旋转，转子(5)具有面向风且与风轴线基本上垂直的前表面(6)以及朝向转子的支撑件定位的后表面(7)；叶片(9、9a、9b、9c)的至少两个不同的族(8)，分布在转子(5)上，叶片的每个族(8)均包括具有自由端以及连接至所述转子的叶片根端的至少三个叶片(9、9a、9b、9c)；根据本发明，叶片(9、9a、9b、9c)的每个族均包括捕获叶片(9a)，该捕获叶片朝向受力叶片(9c)引导风，该受力叶片具有布置为与风轴线基本上垂直的表面(13)，叶片(9、9a、9b、9c)的每个族(8)的叶片根端(11)在转子(5)的外表面(12)上沿着其旋转轴线(15)连续偏移。

Description

包括叶片的族的水平轴线风力机
1.技术领域
本发明涉及电能生产领域。具体地，旨在一种具有基本上平行于风向的水平旋转轴线的风力机，其用于将风的动能转化成机械能，该机械能本身将被转化成电能。
2.背景技术
现今，为了获取更大的技术和能量性能，这个领域的专家提出配备有逐渐增大长度的叶片的风力机。这些风力机的叶片跨度由于令人不满意的美观及其较大尺寸而不会真的适合风景。这些风力机还要求相当强的逻辑性和特别的基础设施，以便运输部件并对其进行组件，具体地，在海上风力机的情况下。
最大跨度(70米至130米(m)之间)在从9至15米/秒(中风)的范围内的风速下可达到2至7兆瓦的额定功率。风力机在这个范围以上和以下都不能产生更多能量。然而，为了增加其效率，正在开发旨在以140米的预期跨度(即，相当于并排的2架飞机)产生10兆瓦(MW)的功率的风力机。
在强风中，特别是15m/s以上的风，关键因素是风力机的完整性(可靠性、坚固性、应力载荷)而不是其能量效率。虽然可提高扭矩，但限制因素是关于功率系数(Cp)(由风力机供应的能量相对于进入通过叶片扫风的表面的风能之间的比例)的物理定律。上生产极限(最大额定功率)通常达到12至15m/s(45至55km/h)之间，在该点处在叶片尖端捕获的且跨越整个扫风表面的风量进而被最大化。除此之外的事实是超过其额定运行范围，其功率系数(Cp)开始显著减少；风力机减慢以便维持已获得的最大额定功率。
在25m/s以上(暴风、飓风)，通过风施加至风力机(并且特别是叶片)的机械应力载荷变得很高，并且大多数风力机自动关闭以便对其进行保护。在25m/s以上存在破坏风力机的完整性的风险以及很高的破损风险。在在岸市场中，噪声和暴风发作是证明在过大强风到达之前与网络良好断开的因素。
3.发明目标
本发明的显著目标是减轻现有技术的所有或者一些缺点。
本发明的一个目标是提供能够在任何类型的风中运行的风力机，更具体地，通过对除轻风和强风条件下以外的其他情况提供更好的效率。
具体地，本发明的一个目标是提供与具有相等跨度的传统风力机相比产生更多机械功率的风力机或者与传统风力机相比以较小跨度产生相等机械功率的风力机。
本发明的又一目标是为风力机的后方减少剪切和尾流湍流的效应，使风力发电场的风力机与其相邻的风力机分隔开。换言之，允许风力发电场具有更密集的风力机。
4.发明内容
使用风力机来实现这些目标，该风力机包括：
转子，用于围绕与风向基本上平行的水平旋转轴线旋转，转子具有面向风的前表面并且所述前表面与风向基本上垂直，以及朝向转子的支撑件定位的后表面；以及
叶片的至少两个不同的族，分布在所述转子(5)上，所述叶片的每个族均包括具有自由端以及连接至所述转子的叶片根端的至少三个叶片；每个族的叶片均包括捕获叶片，该捕获叶片朝向导向叶片引导风，该导向叶片朝向受力叶片引导风，受力叶片具有布置为与风向基本上垂直的表面，叶片的每个族中的叶片的叶片根端在转子的外表面上沿着转子的旋转轴线连续偏移，并且捕获叶片具有相比于导向叶片减小的长度，并且导向叶片本身具有相比于受力叶片减小的长度。
因此，叶片的族的这种构造使得可以通过增加族中的叶片的数量的供应具有与包括非常长的叶片的传统风力机的表面积基本上相同的叶片表面积的风力机。面向风的相同机械表面面积由族中的叶片的实际尺寸表示。与传统叶片相比，叶片的表面被风扫较长时间。因此，不管风速如何，引导的风施加不间断的最大推力。叶片具有在轻风并且特别是强风下加速的能力。因此，这些叶片的布置使得可以增加补偿叶片尖端(当叶片长度与传统风力机相比减小时，叶片尖端杠杆臂较低)处的力矩(叶片长度*风的强度)的损失部分所需的效率。这种布置还可以减小叶片的跨度，由此允许风力发电场具有更密集的风力机。例如，通过平分跨度以便具有与传统风力机相等的效率，通常受到限制的相同表面面积中的风力机的数量可以加倍，因此使风力发电场的效率相对于可利用的面积加倍。
根据本发明的一个具体特征，捕获叶片可沿着转子的旋转轴线定位在受力叶片的前面，从而产生不同的风力影响。因此，以此方式布置的叶片稍微像一连串的帆船航行一样运转。有利地，捕获叶片在长度上可较小，但其宽度大于受力叶片的宽度。捕获叶片在风吹的方向上遇到风并且将试图朝向较长的下一叶片引导第一风，并且因此将享有较大的杠杆臂；因此，这些族的布置将能够生成促使随后叶片的加速的低压微域，使下一叶片的长度的结果减少并且在转子和叶片族组件的风速和加速度之间产生相干性(在强风条件下，与传统风力机相比，转子和叶片族组件仍然具有加速的能力)。因此，存在较少的防风效应并且促使减少风力机后面的尾流效应。
根据一个实施方式，每个叶片根端以转子的旋转轴线与叶片根端的方向之间形成的预定角度α布置在转子的表面上，以便将风更好地引导至每个族的随后叶片上。
具体地，叶片沿纵向方向从转子突出，该纵向方向与转子的表面形成预定角度β。这样，叶片在转子上的位置结合其定向(成角度的叶片)允许风朝向叶片的内部集中。此外，这种构造使得可以减少湍流的效应，其不再不像传统风力机一样同时在一个叶片作用，而是在整个族的叶片上作用。
有利地，预定角度α或β大于0°并且小于或等于90°。
根据另一实施方式，风力机包括移动装置，该移动装置使叶片的族在以下位置之间移动：初始位置，在初始位置中，叶片的族接近于转子的水平轴线；以及展开位置，在展开位置中，叶片的族处于与转子的水平轴线相距一些距离。这样，风力机能够在轻风和强风的情况下运行并且特别是在强风情况下同时保证安全。
仍在相同目标下，移动装置在以下运动中改变叶片的族的布置：
-相对于转子的旋转轴线的径向运动；和/或
-在从后表面朝向前表面定位的方向上或者反过来与转子的表面基本上平行的平移运动。
移动装置可安装在转子中或者转子外部。
根据这个实施方式，叶片的每个族均安装在连接至移动装置的单个支撑件上，从而使得能够容易地同时移动整个族的叶片。
根据这个实施方式的一个可替换形式和另一实施方式，叶片的每个族8安装在支撑件上，该支撑件包括沿着导轨滑动的基部，所述导轨被布置在定位于转子中的结构的异形区段上，该异形区段连接至移动装置。
根据另一实施方式，该结构至少包括设置有第一端和第二自由端的异形区段，该异形区段布置在具有内表面的第一平台与铰接至第一端的第二平台之间，使得异形区段能够经由移动装置在第一运行位置与顺桨位置之间移动，在第一运行位置中，第二自由端位于与表面齐平，在顺桨位置中，第二自由端处于与表面相距一些距离。
有利地，支撑件包括将将所述支撑件相对于转子的表面围绕穿过所述支撑件的根部的旋转轴线以0°到360°之间的角度旋转地设定的装置。
根据本发明的另一实施方式，风力机可包括导向装置，该导向装置使族的每个叶片基本上围绕转子的旋转轴线旋转地在初始位置与收回位置之间移动，在初始位置中，叶片接近于旋转轴线，在收回位置中，叶片接近于旋转轴线且一个接一个地放置。这种构造使得可以增加族的叶片之间排出的空气并且在强风情况下减少叶片上的风力作用，例如相对于(旋转的)受力叶片的扫风表面。
根据这些前述实施方式的另一具体特征，转子可包括壁，该壁包括从转子的前表面朝向后表面纵向延伸或者在曲线中延伸的通孔，该曲线板包括从前表面朝向后表面基本上纵向延伸的第一部分以及在与受力叶片的叶片根端的方向基本上平行的方向上延伸的第二部分。
有利地，每个通孔被设计成接收至少一个元件，该元件连接至在初始位置与展开或收回位置之间穿过通孔的移动装置或者导向装置。
有利地，移动装置或导向装置可包括可由电动机驱动的至少一个液压致动器或蜗杆。
根据另一实施方式，转子可具有圆柱形或截头圆锥形截面。圆柱形转子允许叶片适当地分布于其上。在街头圆柱形截面的转子的情况下，这个构造的目标是迫使风覆盖与传统转子相比更大距离。此外，风的推力被从叶片的叶片根端更好地分布至自由端，从而提高风力机的效率并且提供更大的稳定性。
5.附图说明
在下文通过参考附图的非限制性指示的方式给出的说明书中，其他创新优势和特征将变得显而易见，附图中：
图1是根据本发明的风力机的前视图；
图2是安装有根据本发明的叶片的风力机转子的立体图；
图3、图4和图5示意性地描述了包括被称为静态叶片的叶片的风力机的一个实施方式，该叶片以特定定向被布置在转子上，图3是从转子上的叶片的上方看的视图，图4是转子上的叶片的前视图，并且图5是转子的侧视图；
图6a、图6b和图6d示意性地示出了包括被称为动态叶片的叶片的风力机的另一实施方式，该风力机处于轻风情形下；
图7a和图7b示出了根据前一实施方式的处于中风情形下的风力机；
图8a和图8b示出了根据前一实施方式的处于强风情形下的风力机；
图6c、图7c、图8c描述了图6a、图6b、图6d、图7a、图7b、图8a和图8b中示出的实施方式的替换形式；
图9a、图9b和图9c示出了包括“动态”叶片并处于顺桨位置(featheredposition)的风力机的另一实施方式；
图10a和图10b示意性地描述了包括“动态”叶片的风力机的又一实施方式；
图11和图12示意性地描述了包括“动态”叶片的风力机的另一实施方式；图11示意性地示出了转子的表面的展平部分，该部分具有通孔；图12是转子上的叶片的前视图；
图13、图14、图15、图16、图17、图22和图23描述了以移动和/或导向装置协作的结构及其替换形式；
图18和图19是图6至图8中示出的实施方式的又一替换形式；
图20和图21是风力机的又一示例性实施方式；
图24a和图24b描述了转子的内部部分的详细视图，特别是提供移动和抑止移动的装置的详细视图；
图25和图26示出了处于安全位置的“动态”风力机的另一实施方式的侧视图；
图27描述了处于安全位置的静态风力机的一个实例；
图28至图33示出了处于顺桨位置的“动态”风力机的另一实施方式，并且其中，对叶片进行支承的支撑件旋转；以及
图34和图35是图28至图33中示出的移动装置的详细视图。
6.具体实施方式
本发明涉及风力机1，该风力机被设计成在任何类型的风中(即，在轻风、中风和强风条件下)运行。以下说明为：
-轻风指的是风速在0至5到7米/秒(m/s)之间的风；
-中风指的是风速在5到7m/s至10到15m/s之间的风；
-强风指的是风速在15m/s以上的风；以及
-狂风(暴风、飓风)指的是风速在25m/s以上的风。
在图1中，风力机1包括竖直立柱2，该竖直立柱旨在通过底座3而固定至地面(基于陆地的(陆上)风力机)或者海床(海上风力机)。保持或锚固系统可提供用于牢固地固定至地面或者用于浮式底座3。立柱2的顶部配备有机舱4，该机舱容纳生产电力(未描述)所需的元件，诸如，发电机和增速齿轮组。机舱4安装在底架39(图5)上，该底架能够经由滚动轴承(未描述)而相对于立柱2移动。风力机1还包括转子5，该转子耦接至机舱4并且允许发电机的驱动。转子5相对于立柱2围绕旋转水平轴线15旋转。旋转轴线15基本上平行于风向16。表达基本上平行指的是并行或者基本上平行。转子5包括聚合物材料、共聚物材料、金属材料或者复合材料。复合材料可以是树脂以及合成的或天然纤维或者可包括金属或含有金属的合金。
为了使本发明更易于理解，人们认为立柱2在竖直的纵向方向Z上延伸。还描述了横向的水平方向Y，转子5的旋转轴线15在该横向的水平方向上延伸，该旋转轴线垂直于竖直的纵向方向Z并垂直于纵向方向X，这样使得这三个方向X、Y、Z形成如图1中所描述的直接正交参考系。
术语“下”、“上”、“顶”、“底”和“侧”是相对于竖直方向Z限定的，并且术语“前”和“后”是相对于方向Y限定的。
转子5具有：前表面6，该前表面迎风并且基本上垂直于风向；后表面7，该后表面位于朝向转子5的支撑件；以及外表面12。实际上，后表面7面向机舱4。表达基本上垂直指的是垂直或者基本上垂直。前表面6可具有椭圆形形状的整流罩(nosecone，鼻锥，前锥体)111以提高转子5的空气动力性。
根据图1和图2中示出的实施方式，转子5具有圆柱形截面。根据图3至图33中示出的各种实施方式，转子5具有截头圆锥形截面。转子5支承均匀分布在转子5的外表面12上的叶片9的至少两个独特的族8。表达“叶片的族”指的是将预定数量的叶片组合在一起的组合。叶片9的族8在其叶片数量方面以及在转子5上的叶片的位置方面是相同的。叶片9的每个族8均包括沿主方向14从转子5突出的至少两个叶片9；这些叶片是捕获叶片9a和受力叶片9c。
在示出的各种实施方式中，转子5支承以120°的角度分布在转子5上的叶片9的三个族8。每个族8包括三个叶片9。每个叶片9具有自由端10以及连接至转子5的叶片根端11。族的每个叶片9具有与其他叶片的族不同的尺寸、植入(implantation)、定向和/或功能。每个族包括：捕获叶片9a、导向叶片9b和受力叶片9c。风首先被捕获叶片9a捕获。该捕获叶片捕获风，然后将其朝向导向叶片9b引导。导向叶片9b还将风朝向受力叶片9c引导，风在受力叶片9c上积聚。利用这种布置，风被截获并且反过来仅通过将推力F施加至叶片9a、9b、9c而排出。因此，应理解的是，导向叶片9b沿着转子5的旋转轴线15被定位在受力叶片9c的前面。捕获叶片9a沿着转子5的旋转轴线15被定位在导向叶片9b的前面。以此方式，通过促使风传输其动能的三倍(或者n倍，n是族中的叶片的数量)，风通过叶片的族8的时间增加。如果族8中有n个叶片，其中，n大于三，则位于捕获叶片9a与受力叶片9c之间的所有叶片9都是导向叶片9b。叶片9的每个相邻的族8之间存在与排放区域34对应的空间，一些空气(风)经由该排放区域从风力机1排出。更具体地，排放区域34形成在一个族8的捕获叶片9a的叶片根端11至自由端10与叶片的相邻的族8的受力叶片9c的叶片根端11至自由端10之间。
捕获叶片9a具有与导向叶片9b相比减小的长度，导向叶片9b本身具有与受力叶片9c相比减小的长度。换言之，每个族8的叶片9a、9b、9c具有沿着转子5的旋转轴线15从转子5的前表面6朝向后表面7增大的尺寸。相反地，捕获叶片9a的叶片端11(在其底部)的宽度大于导向叶片9b和受力叶片9c的宽度。受力叶片9c的叶片端11的宽度(在其底部)小于捕获叶片9a和导向叶片9b的宽度。每个叶片9的叶片根端11具有小于自由端10的长度。这种布置也有助于使风从捕获叶片9a朝向受力叶片9c集中，使得受力叶片存储起来最大量的能量。更具体地，定位在族的其他叶片的上游的捕获叶片9a(小叶片)允许未被在空气(风)经过叶片的相邻的(上游的)族8的受力叶片9c(最后的叶片)之后生成的低压所扰动的新鲜空气尽快被捕获。这个捕获叶片9a然后将能量传输至其族的随后的叶片，同时从某种程度上来说已经存储了第一推力。
每个叶片9还具有如图1至图5中所描述的平坦表面13或者如图6b、图7b、图8b、图9b、图10b、图12、图18、图20和图25中所描述的基本上弯曲表面13'。优选地，所有叶片都可以是平坦的(没有弯曲)。叶片9在其主纵向方向14上也可具有弯曲。
如上所述，叶片9的每个族8的每个叶片9a、9b、9c在转子5上具有植入和特定定向；这些根据图3、图4和图5中描述的实施方式进行了描述。在这个实施方式中，转子5具有截头圆锥形截面。叶片族8的叶片9被称为“静态的”，这意味着叶片9相对于转子5被固定。
从上面看，图3描述了在由方向Y和X形成的水平面Y、X中对叶片9进行支承的转子5。在此仅描述了叶片9的一个族8。每个叶片9的叶片根端11(其为叶片9的族8的构件)沿着其旋转轴线15在转子5的外表面12上连续偏移。换言之，叶片9以不同高度定位在外表面12上，高度为h的(圆柱形的或截头圆锥形的)转子在方向Y上具有穿过该转子的旋转轴线15。叶片9根端11沿平面Y、X中的方向17在外表面12上延伸并且基本上横向于转子5的旋转轴线15。在这种情况下，每个叶片9根端11都是直线性的。相邻叶片根部的方向17基本上形成从转子5的后表面7朝向前表面6定向的曲线。每个叶片根端11以在转子的旋转轴线15与平面Y、X中的叶片根端11的方向17之间形成的预定角度α被布置在转子5的外表面12上。更具体地，通过绘制与旋转轴线15平行的直线Δ(其与确定每个叶片端11的方向17的直线相交)，然后在平面Y、X中获取预定角度α。这个角度α大于0°并且小于或等于90°。受力叶片9c可形成基本上等于90°的角度α3。角度α1可在35°到50°之间。角度α2可在45°到75°之间。角度α2优选地在α3与α1之间；应当理解，叶片越长，角度α越大。
在图4中，转子5支承由方向X和Z形成的竖直面X、Z中的叶片9的族8。平面X、Z垂直于平面Y、X。叶片9根端11定位在(圆柱形的或者截头圆锥形的)转子5的周缘上。先前可见的是，叶片根端11相对于转子5的高度(旋转轴线15)偏移并且在平面Y、X中与旋转轴线15具有角度α。为了更易于理解图4的说明，假设叶片根端11位于相同高度处。还将假设方向Y限定横坐标I的参照系O、X、Z中的三角学圆周18的中心O以及引导(逆时针的)方向，叶片根端11定位在三角学圆周18的周缘上。捕获叶片9a的叶片根端11的长度的中心限定属于圆周的点A。因此，例如，角度IOA在平面Z、X中形成与约75°对应的约5π/12弧度的角度。导向叶片9b的叶片根端11的长度的属于圆周的中心B在平面Z、X中形成与90°对应的约π/2弧度的角度IOB。受力叶片9c的叶片根端11的长度的属于圆周的中心C在平面Z、X中形成与约105°对应的约7π/12弧度的角度IOC。换言之，叶片9a、9b和9c在转子5的外表面12上相对于平面Z、X中的轴线Z彼此偏离。当然，叶片9在转子5的周缘上的位置取决于叶片9的族8中的叶片9的数量并且取决于风力机1的跨度。我们应当理解，叶片相对于转子5的表面的这种构造(定向和植入)有助于转子5的加速能力。具体地，在风穿过捕获叶片9a之后生成的第一低压区域允许下一个导向叶片9b加速。导向叶片9b仍然可以接收更多的风/能量，这是因为导向叶片大于捕获叶片9a等。因此，导向叶片9b在将一些风/能量传递至下一叶片等时加速并存储能量。此外，低压区域被引导，从而降低离开转子的空气的扰动。图5是在由方向Z和Y形成的竖直面Z、Y中对叶片进行支承的转子5的叶片9的侧视图。平面Z、Y垂直于平面Y、X。在此仅描述了叶片的一个族。每个族9的叶片9a、9b、9c都具有相对于转子5的外表面12的倾斜，该倾斜被定向为朝向转子5的前表面6。风向16被定向为朝向转子5的前表面6。从转子5突出的叶片9a、9b、9c的纵向方向14在平面Z、Y中与转子5的外表面12形成预定角度β。在平面Z、Y中，预定角度β大于0°并且小于或等于90°。更具体地，捕获叶片9a的主纵向方向14与转子5的外表面12形成角度β1。导向叶片9b的主纵向方向14与转子5的外表面12形成角度β2。受力叶片9c的主纵向方向14与转子5的外表面12形成角度β3。角度β1小于角度β2。角度β2还小于角度β3。在平面Z、Y中，角度β3可以基本上等于90°。在平面Z、Y中，角度β2可以在45°到75°之间。优选地，角度β2在β1与β3之间。在平面Z、Y中，角度β1可以在35°到50°之间。还应当理解，叶片9越大，角度β越大。
提供了尺寸较小且不很笨重的风力机1，以及中等尺寸风力机1或具有传统风力机的尺寸的风力机。只要涉及小的风力机，转子5和叶片9就由如图20所示的单一件形成或者由模制部件的组件形成。有利地，转子5通过模制获取。小的静态风力机可提供用于每种类型的风。在中等和大型静态风力机的情况下，例如，参见图21，如上所述，叶片9的族8的每个叶片9a、9b、9c都以相同的植入和定向安装在基部上。基部72借助于穿过转子5所包括的管口74的套筒73而安装在转子5上。套筒73配合到固定至轴44的组件76的腔75中。
根据图6、图7、图8、图9、图10、图13、图14、图16、图17、图18、图25、图26、图28中描述的其他实施方式(动态风力机)，风力机1包括动态的叶片族8，叶片9的每个族8能够相对于转子5移动，在此其具有截头圆锥形截面以便适应轻风、中风或强风。对于被称为“动态的”版本而言，重新使用将族8中的叶片9安装在转子5上的与先前对于“静态”族可见的相同的精确定位情况(尺寸、植入、定向)。然而，在这种情况下，叶片9的每个族8被认为是相对于支撑件24固定并且可相对于转子5在空间中移动的块或组件。换言之，叶片的族8保持了静态叶片的构造和布置(转子的外表面12上的定向、倾斜角)，但可在块中并以同步的方式移动，从而根据各种风的强度优化风力机的效率。
移动装置23被设置为使叶片9的族8在初始位置与展开位置之间移动，在初始位置中，叶片的族8接近于转子5的水平旋转轴线15(接近于前表面6)，在展开位置中，叶片9的族8位于距转子5的旋转轴线15的一些距离(接近于后表面7)。在初始位置中，移动装置23包括至少一个致动器32或者蜗杆。优选地，这些致动器32均包括汽缸25的，活塞26和杆27组件在汽缸中滑动。
例如，称为动态的风力机1包括如图6至图9和图13并且具体地图17中描述的结构19。结构19也具有截头圆锥形截面以适应转子5的形式。结构19包括以内置连接安装在使转子5旋转的轴44上的第一平台20和第二平台21。例如，结构19包括在图6至图8和图17、图28至图33中固定地安装在第一平台20与第二平台21之间布置的两个横构件115a和115b上的异形区段(profiledsection)22。异形区段22还相对于第一平台20和第二平台21被固定(例如，在图17中)。异形区段22还可以安装成能够相对于横构件115a和115b(例如，在图13至图16中)且相对于第一平台20和第二平台21移动。在异形区段22能够移动的情况下，每个异形区段22具有朝向第二平台21的周缘52与枢转连接件53连接的第一端35以及自由的第二端36。板37固定地安装在轴44上并且位于第一平台20与第二平台21之间。板37具有接收横构件115a、115b的切口54或开口，并且每个切口或开口都允许异形区段22随着其相对于枢转连接件53枢转而穿过。在切口54之间，板37在异形区段22之间形成间隔件55，从而维持其之间的空间并且使结构19加强。该结构在此包括叶片9的每个族8的异形区段22。第一平台20与第二平台21之间的直径的差值意味着每个异形区段22延伸的方向相对于第一平台20和第二平台21形成倾斜。
叶片的族8均安装在至少连接至移动装置23的支撑件24上。以这种方式，在移动中，支撑件24的移动引起叶片9的族8同时移动。支撑件24定位在转子5的外表面12上并且能够相对于这个表面移动。支撑件24包括在其一个端部59处对安装板57进行支撑的根部58。
安装板57(例如，在图15、图16中)可具有任何类型的形状：具有四个或更多个角或者圆形。安装板57的主长度基本上等于族8中的叶片9的叶片根端11的长度总和。安装板57的主宽度基本对应于转子5的高度的一部分，该高度的一部分对应于捕获叶片9a的叶片根端11的一个端部(最靠近前表面6的端部)与受力叶片9c的叶片根端11的一个端部(最靠近后表面7的端部)之间的距离。安装板57可悬挂风力机的整流罩111。因此，支撑件24可发现其在风力机1的前表面6的前方，从而允许叶片的族在轻风构造中尽可能多地隔离排放区域34。
转子5的壁33包括直接穿过壁33的通孔28和28”。
根据图6a、图6b、图6d、图7a、图7b、图8a和图8b的实施方式，致动器32被布置在每个异形区段22中。致动器32的汽缸25相对于异形区段22被固定并且平行于转子5的外表面12被安装。通孔28沿着转子5的旋转轴线15纵向延伸。通孔28允许臂29穿过，该臂包括：第一端30，该第一端固定至支撑件24的根部58的自由端；以及第二端31，该第二端固定至致动器32的活塞的杆27的远端40。有利地，臂29在与轴线Z平行的方向上被固定至杆27。每个通孔28具有基本上等于转子5的高度的长度。(图6d和图24a中示意性描述的)至少一个测力元件(loadcell)50通过任何合适的方式固定至移动装置23。在这个特定实例中，测力元件50被固定至致动器32的杆27的远端40。测力元件50电连接至电子电路(未描述)，该电子电路定位在转子5中或者定位朝向转子5的后表面7安装的单元(未描述)中。测力元件50测量由风施加至叶片的族的力，该叶片经由支撑件24连接至致动器32的杆27。电子电路包括微控制器，该微控制器包括风参数。除此之外，致动器32具有电连接至朝向转子5的后表面7定位的电动机42的装置，电动机42连接至微控制器。风速计61(示意性地表示)也可设置在机舱4、叶片9上或者设置在风力发电场中，以便确定风速或风压。
当由风施加的力在预定力以上时，微控制器命令电动机42然后使致动器32致动，以便移动叶片的族。当活塞26在汽缸25中移动时，杆27以平移运动的方式驱动臂29穿过纵向通孔28。
在图6a(前视图)、图6b和图6d(平面I-I上的截面图)中，风力机1面对轻风，轻风将推力F1施加至位于转子5的前表面6附近的叶片的族。在这种情况下，活塞26的杆27被完全展开。在此被称为初始排放区域的排放区域34较小并且跨度(受力叶片的直径)减小。在图7a(前视图)和图7b(平面II-II上的截面图)中，风力机1的叶片9正在经受中风的推力F2。推力F2大于推力F1。因此，活塞26在汽缸25上沿与转子的外表面12平行的方向平移运动(在此，从转子5的前表面6朝向后表面7)。叶片的族8在平行于从前表面6朝向后表面7定向的转子的外表面12的平移运动中同时移动，反之亦然。因此，叶片9的族8发现其在沿着通孔28的长度的大约中间位置。应当理解，在叶片9a、9b、9c移动之后，其仍然面向风。在移动叶片的族8中，排放区域34的表面积被改变。在这个构造中，当叶片9接近前表面6时，排放区域34'的表面积大于初始排放区域34的表面积，从而增加排放区域34'允许更多空气流动的能力。因此，风力机的跨度增加。换言之，风越强，排放区域34、34'、34”所需的空间越大，以便排出具有使转子5的旋转迟缓的风险的过量空气。
在图8a(前视图)和图8b(平面III-III上的截面图)中，风力机1面临将推力F3施加至叶片的族8的强风，推力F3大于推力F2。活塞影响朝向转子的后表面7的平移运动，以便影响全行程(fullstroke)。叶片的族8以与图7a和图7b中的类似方式移动，并且因此接近于转子5的后表面7。因此，如前所述，应当理解，在叶片9a、9b、9c移动之后，其仍然面向风。因此，排放区域34”的表面积大于排放区域34'的表面积，从而进一步增加通过这个区域的空气流动并减小(叶片9上的风阻)叶片相对于扫风表面积(随着受力叶片旋转由受力叶片扫风的表面面积)的风阻的比例。
图6c、图7c、图8c、图17和图24a描述了图6a、图6b、图6d、图7a、图7b、图8a和图8b中示出的实施方式的替换形式，其中，致动器32包括允许其从支撑件24的移动轴线偏离的两个枢转连接件(详见图24a)。致动器32的近端41经由连接件62枢转安装在结构19的第二平台21上。这个枢转连接件62定位成更靠近平台21的旋转轴线15，并且因此能够为支撑件24朝向结构21的周缘的滑动释放一些空间。支撑件24的根部58包括在其另一端59'处的基部60，其具有U的形状。这个基部60旨在与固定在结构19的每个异形区段22中的U形截面的纵向轨道63协作。基部60还经由枢转连接件64连接至致动器32的活塞26的杆27的远端40。图17是相对于第一平台20和第二平台21固定的具有异形区段22的结构19的立体图。正如在前述实施方式中，支撑件24可以沿着由转子5限定的倾角从底部向上移动，反之亦然。根据致动器32的新颖布置，基部60可以向上滑动更多，并且因此允许风力机1比以前具有更大的展开位置。
在这个实施方式的优选的替换形式中，致动器32能够仅通过风的推力(没有电动机42的作用)移动，以便经由支撑件24移动叶片9的族8。因此叶片9的族8使用施加至叶片9的风的推力从初始位置朝向展开位置移动。叶片9的族8在其重量的影响下返回至初始位置。根据需要将预先校准致动器32的阻力(暗指没有外来干预，诸如从轻风到高达强风而不是狂风中的运行的可接受范围的电子的、电气的或液压干预)：风越强(离心力越大)，则致动器32的阻力越大，当风变弱时，叶片9自然地将返回至向下位置(初始位置)。这三个致动器32单独运行，这是因为其不受控制。只有风的推力驱动它们。旋转速度将意味着通过致动器32接收的力几乎是相同的，使得这些致动器将以相同方式并且同时起作用。如在上文中的前述实施方式中提到的，根据与先前描述的静态风力机的相同构造，每个族8的叶片9相对于彼此维持其初始位置(在支撑件24上)。
根据如在图9b、图9c和图15中可见的另一实施方式，动态风力机1处于“枢转的”顺桨位置。例如，如图9、图13、图14和图16中所示，顺桨位置遵循动态风力机1可采用的安全位置。“枢转的”动态风力机的这个实施方式为可能遇到的狂风的区域而保留。
叶片9的动态移动与图6至图8中示出的风力机的叶片的动态移动保持相同。在这个实施方式中，并且更特别地，根据顺桨或者返回至运行位置(叶片根据风的强度重新开始沿着转子动态移动)，移动装置23包括致动器32以及至少一个连接杆66，该连接杆的一端67铰接至沿着轴44滑动的滑动组件43。相对的另一端部67'也铰接至固定于异形区段22的基部68。基部68朝向自由端36固定至异形区段22。在这种情况下，两个连接杆66支撑(具体地，基部68)异形区段22。滑动组件43包括使支撑件24的枢转抑制的中央致动器100。在我们的特定情况下，因为致动器32连接至基部60，因此其伴随异形区段22的枢转运动。然而，致动器32使异形区段22的枢转仅被抑制至较小范围，这个功能为中央致动器100保留。中央致动器安装在转子5的轴44上并且在第一平台20与第二平台21之间移动。滑动组件43经由机械和电连接装置而连接至朝向后表面7定位的电动机42。
在这个实施方式中(见图15和图22)，包括滑动组件43的移动装置23通过操作员手动地触发，或者通过接收来自元件50的信息的微控制器而控制，或者可替换地，由操作员经由从风速计61接收信息的机载计算机或者根据其他气象信息而远程控制。这在风很剧烈且操作员将其视作使枢转动态风力机1顺桨所必需时实现。为此，在向下安全位置中(例如，图15)，风力机1将提前将其设定为背对风。在顺桨的背景中，异形区段22能够相对于第一平台20和第二平台21移动。滑动组件43允许异形区段22在运行位置与顺桨位置之间枢转，在运行位置中，自由端36位于与第一平台的表面69齐平，而在顺桨位置中，自由端36不与表面69齐平并且在转子5的内部。滑动组件43的驱动部分由致动器100和/或叶片9的重量产生。致动器100包括通过凸缘106连接至滑块102的杆107。该滑块沿着轴44的旋转轴线移动。在端部67、67的铰接位置处经由至少连接杆66和两个枢转连接件67a和67b引起滑动组件43和异形区段22的移动。更具体地，在运行位置中，叶片9的族8位于前表面6附近(在这种情况下，第一平台20)。滑块102位于前表面6附近。致动器100的活塞107收回并且致动器100也在第一平台20附近。每个基部60通过位于基部60的下部134中的阻挡装置而被阻挡在适当位置。结构19包括在横构件115a、115b上阻挡异形区段22的锁定装置71(参见图23)。为了从运行位置移动到顺桨位置中，操作员使锁定装置71a致动以从横构件115a、115b释放异形区段22。每个异形区段22然后经由枢转连接件53朝向转子5的中心旋转(枢转)。因此，对连接杆66进行支撑的滑动组件43沿箭头70方向同时执行平移运动，从而降低(在图15的平面Z、Y中)自由端36。然后自由端不再接近于第一平台20的表面69。在顺桨位置中，滑块102在靠近第二平台21旋转之后被定位。异形区段22的旋转由中央致动器100抑制。根部58的一部分或整个根部位于转子5内部。支撑件24在顺桨位置中与转子5的表面12齐平。每个异形区段22然后通过横构件115a、115b上的锁定装置71b而被阻挡在这个顺桨位置中。顺桨位置中的叶片9的族8具有较小的周缘，由此减小了其风阻。
当飓风已经过去并且在已经执行运行的再开始之前进行检查时，操作员物理地或远程地干预风力机1以通过使锁定装置71b解除阻挡而使异形区段22从其顺桨位置解除阻挡。致动器100的杆127在相反方向(与70相反)上移动以使滑动组件43返回至接近第一平台20的位置。这允许叶片9的族8返回至运行位置。
自由端36然后位于与第一平台20(周缘)齐平。因此，异形区段22通过锁定装置71a被锁定。基部60通过阻挡装置134解除阻挡，从而允许其沿着轨道63滑动。
根据图18和图19中示出的这个实施方式的另一替换形式，移动装置23还包括至少一个致动器32，该致动器在平行于前表面6和/或后表面7的方向上布置在转子5中。在致动器的实例中(参见图18)，杆27的远端40被固定至支撑件24的根部58的端部59'，并且汽缸25的近端41被固定至滑动组件43。在这个实施方式的另一替换形式中，活塞26的杆27的远端可被固定至安装板57(然后支撑件24不具有根部58)。移动装置23也可位于转子5的外部，朝向转子5的后表面7，从而空出转子5的内部中央部分。
图25、图26和图27示出了在风很强烈(非常强的风、旋风、暴风)并且要求静态或动态风力机1保证安全的情形下的风力机1的实例的另一实施方式。为了将风力机1带到安全位置中，必须将转子5以其“后表面”放置在风中。通常，这通过相对于风力机1的立柱2的轴来枢转底架39而实现。叶片9的族8然后背向风的方向16。在动态风力机1的情况下，叶片优选地处于初始位置中，在此，该初始位置对应于(轻风)初始位置，这意味着叶片9的族8靠近前表面6(参见图6b和图25)。安全位置也可始于与展开(强风)位置(参考图8b和图26)对应的初始位置。
对于待被带到安全位置(例如，图27)的静态风力机而言，所需要的是在叶片背向风之前旋转底架39。
图28至图35示出了使风力机1从安全位置顺桨的另一优选方式，在安全位置中，叶片的族处于的向上位置(例如，图26中示出的展开位置)或者优选地，叶片9的族处于的向下位置(初始位置，例如，参见图25))。在这个顺桨位置中，支撑件24具有旋转装置，该旋转装置允许其围绕穿过支撑件24的根部58的轴线133旋转。被称为轮流顺桨的顺桨旨在通过提供小于或至少等于如之前看到的枢转顺桨构造的跨度而显著减少狂风的风力影响。这种构造允许叶片9的族8通过将叶片9的端部10尽可能地靠近地将转子5的旋转轴线15更靠近在一起。叶片9的族8的支撑件24的根部58具有轴130，该轴经由滚动轴承125相对于旋转轴线133枢转。这个轴130具有连接至凹部件129的下端，该凹部件旨在与动力输出类型的花键轴128的一部分协作。这个轴128连接至通过安装在横构件115a、115b之间的导轨122而在横构件115a、115b之间滑动的电动机121。电动机在致动器126的作用下经由杆127、至少一个连接杆124以及枢转连接件123和123'在导轨122中滑动。电动机121能够在对支撑件24旋转进行致动的第一位置与中性的第二位置之间移动，在第一位置中，轴128连接至凹部件129，而在中性的第二位置中，轴128与凹部件129断开连接。为叶片的每个族提供一个电动机121。致动器126安装在轴44上，并且致动器126的杆127沿着旋转轴线15移动。
在这个实施方式的第一替换形式中，基部60安装在枢转板上，该枢转板在其下部中配备有凹部件129，该凹部件旨在直接连接至轴128(在这个替换形式中没有轴130)。为了允许枢转板和底座60旋转，轨道63包括允许底座60的下部通过的凹槽(未描述)。
在这个实施方式的优选的第二替换形式中，轴130的上部连接至底座60。在这个替换形式中，异形区段22相对于横构件115a、115b以及第一平台和第二平台(图34和图35)被固定。锁定装置71d(图35)阻挡或释放轴130的旋转。基部60提前由位于基部60的下部134的阻挡装置锁定，以防止基部60沿着轨道63滑动。当致动器126的杆127收回时(图35)，电动机121然后处于中性位置并且不可能驱动。当致动器126的杆127展开时(图34)，电动机121然后处于致动位置，因此轴128驱动轴130，其允许设置有叶片9的支撑件24旋转。为了在轴128和凹部件129在已经连接之后允许支撑件24旋转，使用锁定装置71d将轴130从基部60解锁。电动机121、锁定装置71d、致动器126和阻挡装置可被远程致动。支撑件24可枢转通过0到360°之间的旋转角度。优选地，支撑件24在0°到180°之间枢转。在飓风经过并且已经执行检查之后，电动机121被致动以将叶片9的族8返回至其运行初始位置(通过反向旋转或者沿相同方向实现360°旋转)。图30和图31示出了枢转通过90°角度的中间物。例如，当最后确定顺桨位置时，也就是当根部58沿顺时针方向(箭头135)枢转180°(图32和图33)时，定位在轴130与基部60之间的位置传感器131使得电动机121的旋转停止。当支撑件24达到180°的角时，不像在叶片的前表面213将背向风的安全位置中，叶片的族8的每个叶片9a、9b、9c具有的前表面213正面向风。因此，受力叶片9c的跨度e1、e2、e3从e1减小至e3，其中，根据支撑件占用的角度，e1>e2>e3。
图10a和图10b示出了包括动态叶片族8的风力机1的又一实施方式。在图10a中，叶片的族8处于接近转子5的旋转轴线15的初始位置中。为了应对强风，叶片的族8通过移动装置23朝向展开位置同时移动，在展开位置中，叶片的族8与转子的水平轴线15相距一些距离。叶片的族8还都安装在支撑件24上。这些支撑件24定位在转子5的外表面12上。在这种情况下，每个支撑件24被固定至沿转子5的径向方向在汽缸25中平移运动的活塞杆27的远端。壁33还具有通孔28'，该通孔允许活塞26的杆27的通道在初始位置与展开位置之间移动。随着用作支撑件24的活塞致动器组件移动，这使叶片的族8以径向运动移动，杆27相对于转子5的旋转轴线15推动支撑件24。因此，在图10b中，尽管叶片维持初始位置的构造，但支撑件24和叶片9a、9b、9c与转子5的表面相距一些距离。应当理解，在这个实施方式中，在叶片9a、9b、9c移动之后，其仍然面向风。通过移动叶片的族8，排放区域34的表面积也被改变。在图10b中，当叶片9靠近转子5的表面时，排放区域34'的表面积大于初始排放区域34的表面积。
图11和图12描述了包括动态叶片族8的风力机的又一实施方式。根据这个实施方式，转子5的壁33包括允许叶片9移动的通孔28”(参见图14)。通孔28”在曲线46中延伸。具体地，通孔28”形成的曲线46具有从前表面6朝向后表面7基本上纵向延伸的第一部分47以及在基本上平行于受力叶片9c的叶片根端11的方向17的方向上延伸的第二部分48。在这种情况下，安装在转子5中的导向装置45沿箭头38的方向以基本上相对于转子5的旋转轴线的旋转使族8的每个叶片在初始位置与收回位置之间移动，在初始位置中，叶片9接近于旋转轴线，而在收回位置中，叶片仍然接近于旋转轴线并且一个接一个地放置。同样，在这个实施方式中，应当理解，在叶片9a、9b、9c移动之后，其仍然面向风。例如，导向装置45包括至少一个连接杆(未描述)，该连接杆具有旋转地安装在轴44上的一端以及固定至族8的叶片中的一个的叶片根端11的另一端。为每个叶片设置一个连接杆。能够提供圆板代替连接杆。导向装置45还包括锁定元件(未描述)，该锁定元件在初始位置中或在收回位置中阻挡叶片。微控制器使用从元件50或从风速计61接收的信息或者操作员的远程指令来命令锁定装置的阻挡或解除阻挡。布置在彼此后面的叶片9允许排放区域34放大，使得可以除去较大量的空气。
本风力机1完美适于陆上使用(特别用途：居住区域、商业区域或者活动区域)或者适于海上使用。
前文通过举例的方式描述了本发明。应当理解的是，在不背离本发明的范围的情况下，本领域技术人员能够以各种方式改变本发明的实施方式，例如，通过结合仅考虑或者结合考虑的上述各种特征。

Claims (17)

1.一种风力机(1)，包括：
-转子(5)，用于围绕与风向基本上平行的水平旋转轴线(15)旋转，所述转子(5)具有面向风且与风向基本上垂直的前表面(6)以及朝向所述转子的支撑件定位的后表面(7)；以及
-叶片(9、9a、9b、9c)的至少两个不同的族(8)，分布在所述转子(5)上，
其特征在于，所述叶片的每个族(8)均包括具有自由端以及连接至所述转子的叶片根端的至少三个叶片(9、9a、9b、9c)；
所述叶片(9、9a、9b、9c)的每个族均包括捕获叶片(9a)，所述捕获叶片朝向导向叶片(9b)引导风，所述导向叶片朝向受力叶片(9c)引导风，所述受力叶片(9c)具有布置为与风向基本上垂直的表面(13)，所述叶片(9、9a、9b、9c)的每个族(8)中的叶片(9、9a、9b、9c)的所述叶片根端(11)在所述转子(5)的外表面(12)上沿着所述转子的所述旋转轴线(15)连续偏移，并且所述捕获叶片(9a)具有相比于所述导向叶片(9b)减小的长度，并且所述导向叶片本身具有相比于所述受力叶片(9c)减小的长度。
2.根据权利要求1所述的风力机(1)，其特征在于，所述捕获叶片(9a)沿着所述转子(5)的所述旋转轴线(15)定位在所述受力叶片(9c)的前面。
3.根据权利要求2所述的风力机(1)，其特征在于，每个所述叶片根端(11)以在所述转子的所述旋转轴线与所述叶片根端的方向之间形成的一预定角度(α)布置在所述转子的所述表面(12)上。
4.根据权利要求2所述的风力机(1)，其特征在于，所述叶片(9、9a、9b、9c)沿纵向方向从所述转子(5)突出，所述纵向方向与所述转子(5)的所述表面(12)形成一预定角度(β)。
5.根据权利要求3或4所述的风力机(1)，其特征在于，所述预定角度(α、β)大于0并且小于或等于90°。
6.根据前述权利要求中任一项所述的风力机(1)，其特征在于，所述风力机包括移动装置(23)，所述移动装置使所述叶片(9、9a、9b、9c)的族(8)在以下位置之间移动：
-初始位置，在所述初始位置中，所述叶片的族(8)接近于所述转子的所述旋转轴线(15)并且被展开；以及
-展开位置，在所述展开位置中，所述叶片的族处于与所述转子的所述旋转轴线(15)相距一些距离。
7.根据权利要求6所述的风力机(1)，其特征在于，所述移动装置(23)在以下运动中改变所述叶片的族(8)的布置：
-相对于所述转子的所述旋转轴线(15)的径向运动；和/或
-在从所述后表面(7)朝向所述前表面(6)定位的方向上或者反过来与所述转子(5)的所述表面(12)基本上平行的平移运动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的风力机(1)，其特征在于，所述叶片(9)的每个族(8)均安装在连接至所述移动装置(23)的支撑件(24)上。
9.根据要求要求1至7中任一项所述的或者根据权利要求8所述的风力机(1)，其特征在于，所述叶片(8)的每个族(8)安装在支撑件(24)上，所述支撑件包括沿着导轨(63)滑动的基部(60)，所述导轨被布置在定位于所述转子(5)中的结构(19)的异形区段(22)上，所述异形区段(22)连接至所述移动装置(23)。
10.根据权利要求9所述的风力机(1)，其特征在于，所述结构(19)至少包括设置有第一端(35)和第二自由端(36)的所述异形区段(22)，所述异形区段(22)布置在具有内表面(69)的第一平台(21)与铰接至所述第一端(35)的第二平台(22)之间，使得所述异形区段(22)能够经由所述移动装置(23)在第一运行位置与顺桨位置之间移动，在所述第一运行位置中，所述第二自由端(36)位于与所述表面(69)齐平，在所述顺桨位置中，所述第二自由端(36)处于与所述表面(69)相距一些距离。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的风力机(1)，其特征在于，所述支撑件(24)包括将所述支撑件(24)相对于所述转子(5)的所述表面(12)围绕穿过所述支撑件(24)的根部(58)的旋转轴线(133)以0°到360°之间的角度旋转地设定的装置。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的风力机(1)，其特征在于，所述风力机包括导向装置，所述导向装置在每个所述族(8)内使所述族(8)的每个叶片(9、9a、9b、9c)基本上围绕所述转子的所述旋转轴线(15)旋转地在以下位置之间移动：
-初始位置，在所述初始位置中，所述叶片(9、9a、9b、9c)接近于所述旋转轴线(15)并且被展开；以及
-收回位置，在所述收回位置中，所述叶片(9、9a、9b、9c)接近于所述旋转轴线(15)且一个接一个地放置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的风力机(1)，其特征在于，所述转子(5)包括壁(33)，所述壁包括从所述转子(5)的所述前表面(6)朝向所述后表面(7)纵向延伸或者在一曲线(46)中延伸的通孔(28，28')，所述曲线包括从所述前表面(6)朝向所述后表面(7)基本上纵向延伸的第一部分(49)以及在与所述受力叶片(9c)的所述叶片根端(11)的方向(17)基本上平行的方向上延伸的第二部分(49)。
14.根据权利要求13所述的风力机(1)，其特征在于，每个所述通孔(28，28')均被设计成接收至少一个元件(27，29)，所述元件连接至在所述初始位置与所述展开或收回位置之间穿过所述通孔(28，28')的所述移动装置(23)或导向装置(45)。
15.根据权利要求13或14所述的风力机(1)，其特征在于，所述移动装置(23)或所述导向装置(45)包括至少一个液压致动器或蜗杆。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的风力机(1)，其特征在于，所述转子(5)具有截头圆锥形截面。
17.根据权利要求1至15所述的风力机(1)，其特征在于，所述转子(5)具有圆柱形截面。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109373387A (zh) * 2018-11-02 2019-02-22 滁州市云米工业设计有限公司 一种动态叶片分离式叶轮抽油烟机
CN111022255A (zh) * 2019-10-14 2020-04-17 西北工业大学 一种集发电送风功能的风机装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10563635B2 (en) * 2015-11-18 2020-02-18 Clarkson University Aft rotor ducted wind turbine
US20180017037A1 (en) * 2016-07-14 2018-01-18 James L. Kissel Hub and Rotor Assemby for Wind Turbines with Conjoined Turbine Blades
RU2017116792A (ru) * 2017-05-15 2018-11-15 Федосова Светлана Михайловна Ветроэлектрогенератор
US10844836B2 (en) * 2018-08-17 2020-11-24 Carlos Nielbock Wind turbine generator
DE102019111123A1 (de) 2019-04-30 2020-11-05 Wobben Properties Gmbh Rotor für eine Windenergieanlage und Windenergieanlage
EP4063645A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-28 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine comprising a drag device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3032119A (en) * 1959-05-20 1962-05-01 Hachmann Hans Wind power plant
JP2004060646A (ja) * 2002-06-05 2004-02-26 Furukawa Co Ltd 風車の起動風速低減装置
CN1793643A (zh) * 2004-12-23 2006-06-28 通用电气公司 风力涡轮机叶片上的主动流修正
DE102009038076A1 (de) * 2009-08-19 2011-02-24 Konrad Buckel Rotorelement zur Umströmung durch ein Fluid und Rotor

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4065225A (en) * 1976-04-22 1977-12-27 Allison William D Multivane windmill
DE3105183C2 (de) * 1981-02-13 1986-09-25 Günther 2000 Hamburg Spranger Einrichtung zur Verminderung des Strömungswiderstandes von von Gasen wie Luft oder dergl. umströmten Flügeln
DE3130257A1 (de) * 1981-07-31 1983-02-17 Louis L. 7570 Baden-Baden Lepoix Vorrichtung zur umwandlung der kinetischen energie des windes in eine andere energieart, vorzugsweise in elektrische energie
US4427343A (en) * 1982-09-27 1984-01-24 George Fosdick Efficient wind turbine design for low velocity air flow
US4483659A (en) * 1983-09-29 1984-11-20 Armstrong Richard J Axial flow impeller
US6053700A (en) * 1997-09-24 2000-04-25 Fosdick High-Tek Wind Turbines, Inc. Ducted turbine
AU2006225436B2 (en) * 2005-03-23 2010-01-07 Gu Duck Hong Windmill-type electric generation system
DK176357B1 (da) * 2005-11-21 2007-09-24 Lm Glasfiber As Et vindenergianlæg med ekstra sæt vinger
WO2009097850A2 (en) * 2008-02-05 2009-08-13 Bjarne Flytklint A rotor, in particular for propellers or wind energy systems
DK200800723A (en) * 2008-05-27 2009-11-28 Fo900 Invest Aps Wind turbine blade with aerodynamic slit near the root
WO2010053450A2 (en) * 2008-11-05 2010-05-14 Vestas Technology R&D Singapore Pte Ltd Tandem tip-joined blades for wind turbines
US7959404B2 (en) * 2009-09-18 2011-06-14 Caldwell Dennis P Wind turbine
US20110309633A1 (en) * 2010-06-22 2011-12-22 Edward Louis Padlo Wind Auger
US8240995B2 (en) * 2010-12-20 2012-08-14 General Electric Company Wind turbine, aerodynamic assembly for use in a wind turbine, and method for assembling thereof
US9989033B2 (en) * 2013-03-15 2018-06-05 George J. Syrovy Horizontal axis wind or water turbine with forked or multi-blade upper segments
TW201716687A (zh) * 2015-11-13 2017-05-16 guo-zhang Huang 多層葉片式風力發電裝置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3032119A (en) * 1959-05-20 1962-05-01 Hachmann Hans Wind power plant
JP2004060646A (ja) * 2002-06-05 2004-02-26 Furukawa Co Ltd 風車の起動風速低減装置
CN1793643A (zh) * 2004-12-23 2006-06-28 通用电气公司 风力涡轮机叶片上的主动流修正
DE102009038076A1 (de) * 2009-08-19 2011-02-24 Konrad Buckel Rotorelement zur Umströmung durch ein Fluid und Rotor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109373387A (zh) * 2018-11-02 2019-02-22 滁州市云米工业设计有限公司 一种动态叶片分离式叶轮抽油烟机
CN109373387B (zh) * 2018-11-02 2019-09-27 马鞍山市博浪热能科技有限公司 一种动态叶片分离式叶轮抽油烟机
CN111022255A (zh) * 2019-10-14 2020-04-17 西北工业大学 一种集发电送风功能的风机装置

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