CN106133308A - 风力发电机的涡轮(多个选择方案) - Google Patents

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Abstract

本组发明涉及风能，更特别地涉及预定用于在不同容量的风力发电设备中使用的风力发电机。本发明的涡轮包括径向叶片，所述径向叶片被连接至在机轴上安装的盘形件，各个叶片包括上部翼片和下部翼片，其中在它们之间固定有中间翼片。上部翼片向着一个方向倾斜，以使得所述上部翼片的一侧构成空气入口。下部翼片向着相反方向倾斜。根据第二种变型，中间翼片被竖直地或者相对于上部翼片以一定角度安装。本发明的目的在于提高风力发电机的电能产出。

Description

风力发电机的涡轮(多个选择方案)
技术领域
本组发明涉及风能，特别是涉及被设计成在丘陵、草原、住宅及商业建筑、水上及陆上交通上的各种容量的风力发电设备中使用的各种风力发电机。
背景技术
一种已知的风力涡轮具有垂直轴线以及径向的空气腔室，并包括盘形件，所述盘形件配备有上部径向叶片、下部径向叶片以及外部叶片。当盘形件旋转时，上述叶片最大程度地展开并形成许多空气腔室。以相反方向旋转的部段因为叶片被折叠起来而具有最小的摩擦阻力(PCT/KR 09/0808，《全球发明》，第66期发表于La 8/2011)。
这种基准方案的缺点是叶片相对低的工作面积以及当外部叶片展开时相对大的噪音，并且可能产生气穴。
发明内容
本发明的两个选择方案的技术效果是通过增大涡轮的工作面积(所述工作面积由上部翼片、下部翼片和中间翼片的面积组成)来增大风力发电机的电输出(第一选择方案)，以及通过附加的翼片来增大涡轮上的压力(第二选择方案)。
所述技术效果通过以下特征来实现。
如同基准方案，用于风力发电机的涡轮发明的第一选择方案包括径向叶片，所述径向叶片被连接至位于机轴上的盘形件。
与基准方案不同的是，在所建议的方案中，各个叶片包括上部翼片以及下部翼片，其中在它们之间附接有中间翼片。上部翼片向一侧倾斜，所以它们的另一侧(尾部)可以变成空气入口。上部翼片部分地彼此遮盖。下部翼片向着与上部翼片相反的方向倾斜。
中间翼片呈梯形形状并且竖直地或者相对于上部翼片以一定角度定位，同时所述中间翼片的前端较低(较小)的部分朝向涡轮的中心定位，以确保气流被朝向涡轮的中心引导。
各个中间翼片的长度可以等于安装位置的叶片宽度。
本发明的第二选择方案是各个中间翼片的长度小于安装位置的叶片宽度。在该发明选择方案中，中间翼片比之前的选择方案更频繁(密集)地安装。
一种用以调整机轴和叶片之间的角度的装置可以被安装在所述机轴上。
此外，另一种用以从0°至60°地调整角度(即转动叶片)以通过叶片摄入空气的装置可以被安装在所述机轴上。
对于较大尺寸的涡轮来说，可以在叶片下方安装轮子，所述轮子沿着具有限定边沿的特定轨道移动，从而避免风将叶片抬起。通过使用中间翼片，叶片被构造成栅格结构。
如同基准方案，用于风力发电机的涡轮发明的第二选择方案包括径向叶片，所述径向叶片被连接至位于机轴上的盘形件。
与基准方案不同的是，在所建议的方案的第二选择方案中，各个叶片包括部分地彼此遮盖的上部翼片和下部翼片。下部翼片向着与上部翼片相反的方向倾斜。中间翼片竖直地或者相对于上部翼片以一定角度定位。为了确保涡轮的稳定性，使用通过紧固线缆来固定的、带有支架的横梁将涡轮的机轴固定就位，同时将附加的翼片附接至横梁和支架。
附加的翼片可以呈L形。在这种情况下，各个附加的翼片包括彼此之间机械连接的两个扁平矩形件，所述两个扁平矩形件之一水平地定位并被固定至横梁，而另一个竖直地定位并被固定至支架。
附加的翼片可以以45°的角度安装。
附图说明
本发明通过附图来描述，其中图1显示了第二选择方案的涡轮(俯视图)；图2同样显示了第二选择方案的涡轮，但是为剖视图。
以下设计部件在其位置上示出。
1-上部翼片；
2-中间翼片；
3-最后的(最外侧的)中间翼片；
4-下部翼片；
5-负责升降叶片的装置；
6-负责转动叶片的装置；
7-杯形件，附加翼片的横梁被固定至所述杯形件；
8-机轴；
9-上述装置的手柄；
10-支杆，所述支杆用于将上述装置与叶片相连接；
11-带轮；
12-轴承；
13-横梁，所述横梁通过线缆将安装在机轴上的杯形件7与支架相连接；
14-附加翼片的水平部分；
15-附加翼片的竖直部分；
16-盘形件，叶片被固定至所述盘形件；
17-线缆的支架；
18-枢转轴，所述枢转轴将叶片与盘形件相连接；
19-转轴，叶片在所述转轴上转动；
20-紧固线缆；
21-防护罩。
具体实施方式
如图1所示，涡轮叶片围绕盘形件16固定。涡轮叶片的数量取决于涡轮的尺寸，以及叶片的宽度，并且相应地，叶片越多，则叶片彼此遮盖的越多。
上部翼片1相对于水平面以一定角度定位并且部分地彼此遮盖。所述上部翼片1的倾斜角度可以被调整，涡轮叶片依靠所述上部翼片1的倾斜角度来摄入空气。
中间翼片2呈梯形形状。所述中间翼片2被机械地固定在上部翼片上并且可以相对于所述上部翼片以任意角度定位。中间翼片在抵抗风力时承受着巨大的压力。同时，所述中间翼片是叶片的坚固的肋条，如同建筑物中的栅格结构。中间翼片以梯形的最小底边更靠近涡轮的中心的方式定位，从而确保气流的方向朝向涡轮的中心。
中间翼片2可以沿着上部翼片的整个长度安装或者可以被设计得更短。在中间翼片2被设计得更短的情况下，需要将其更加频繁地安装。
与前述叶片不同(图1和图2)，在各个叶片的外侧部分的边缘处定位的最后的中间翼片3被设计成向外伸出，并且沿着其整个高度摄入空气。
根据所建议的方案，在涡轮叶片中存在中间翼片在实现本发明所声明的技术效果中起到了重要的作用，因此，相对于上部翼片的(中间翼片的)高度、长度以及倾斜角度对于每个涡轮来说均被单独地计算。
下部翼片4被定位在中间翼片的下方并且被机械地固定至所述中间翼片。下部翼片沿着与上部翼片的倾斜方向相反的方向倾斜。所述下部翼片不仅抵抗气流，增加工作面积，而且防止叶片被风抬起，因为风将所述下部翼片向下推。下部翼片被设计成比上部翼片更窄。
在下部翼片之间存在一点空间，以用于排出被处理过的气流，以及当在暴风雨期间折叠叶片时确保安全性，因为，之前已经描述过，风将这些翼片向下推，这防止叶片因风抬起。
两个控制装置5和6被安装在机轴8上。这些装置通过支杆10来与各个叶片相连接。所述装置之一通过叶片的上部翼片控制摄入气流的角度(0°至60°)，而第二个装置控制机轴和叶片之间的角度，从而在强风期间降低叶片。所述装置被设计为机械式或液压式的，从而确保涡轮运行的安全性。
在涡轮通过紧固线缆20安装和固定的情况下，机轴8的上部可以被固定就位。在这种情况下，在轴承上定位的具有用于横梁13的孔口的杯形件7被置于机轴的顶部。在涡轮的侧面，至少在涡轮的三个侧面，安装了支架17，在所述支架17的上部具有用于线缆20的环。杯形件7通过横梁13连接至支架17，所述横梁13具有在所述横梁13上固定的附加的(例如L形的)翼片。附加翼片的较长的水平部分14以重复上部翼片1的倾斜角度(例如等于45°)的角度固定至横梁。附加翼片的较短的竖直部分15以与最后的中间翼片3朝向相同方向(例如也等于45°)倾斜的方式固定至支架17。
各个附加翼片被设计成彼此连接或者彼此独立的两个扁平弹性矩形件。附加翼片的部分14和15的长度和宽度可以不同并且取决于涡轮的特性。
通过紧固线缆20固定就位以及固定至涡轮的机轴8的支架17确保了组件的稳定性。
考虑到叶片位置的高度调整，所建议的设计还可以调整支架的高度。
锡制的遮罩21可以被定位在涡轮的中心部分的上方，从而保护涡轮免受大气降水的影响。
对于其中不能使用紧固线缆的较大的涡轮来说，在叶片下方安装轮子，同时在所述轮子下方设计具有限定边缘的轨道，所述轨道防止叶片在强风期间抬起。可以存在若干轮子以及与之相对应的轨道。
涡轮叶片的所建议的设计通过上述翼片增大了涡轮的工作面积(所述工作面积由上部翼片、下部翼片以及中间翼片的面积组成)，从而确保在涡轮上具有来自气流方向的增大的压力。因此，在顺着风向转动的隔室中和另一方面逆风转动的涡轮中出现最大的风阻，所述翼片驱赶气流，从而减小涡轮叶片上的压力。
涡轮按照如下方式工作。进入的气流抵达上部翼片1的下方，特别地进入在最后的中间翼片3之间形成的隔室中，如图1中的箭头所示。上部翼片1压缩并向下引导气流进入涡轮，同时中间翼片2和3压缩并引导气流朝向涡轮的中心。经过两个障碍后，气流遇到下部翼片4，而所述下部翼片4向上引导气流，而经过下部翼片后，气流的一部分通过在上部翼片和下部翼片之间的空隙中形成的空气通道离开涡轮叶片并进入下一叶片，而气流的一部分仍然留在隔室中，从而产生附加的压力。与此同时，来自附加翼片的部分14和15的气流从顶部以及侧面供应至涡轮，所述气流增大了涡轮上的风压力。在逆风旋转的涡轮的情况下，附加翼片驱赶风离开涡轮，从而部分地减小风对涡轮的冲击。为了确保涡轮组件的稳定性，通过相对上部翼片以一定角度设置中间翼片从而由所述中间翼片形成断线(分隔线)来将涡轮叶片设计成栅格结构。

Claims (7)

1.风力发电机的涡轮，所述涡轮包括径向叶片，所述径向叶片被连接至在机轴上定位的盘形件，此外，各个叶片包括上部翼片以及下部翼片，其中在它们之间固定有中间翼片，同时上部翼片以其侧面变成进气口的方式沿着一个方向以一定角度定位，并且所述上部翼片部分地彼此遮盖，以及下部翼片向着相反方向以一定角度定位，中间翼片呈梯形形状并且竖直地或者相对于所述上部翼片以一定角度设置，并且所述中间翼片的下部靠近涡轮中心以确保气流方向朝向涡轮中心。
2.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于，各个中间翼片的长度等于安装位置的叶片宽度。
3.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于，各个中间翼片的长度小于安装位置的叶片宽度，而中间翼片被更频繁地安装。
4.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于，所述涡轮在所述机轴上具有两个装置，第一个装置调整所述机轴和叶片之间的角度，而第二个装置从0°至60°地调整通过叶片摄入的空气的角度。
5.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于，所述涡轮在所述叶片下方具有轮子，所述轮子沿着具有限定边缘的特定轨道移动，从而防止叶片因强风而抬起。
6.根据权利要求1所述的涡轮，其特征在于，中间翼片被设计成栅格结构以确保设计稳定性。
7.风力发电机的涡轮，所述涡轮包括径向叶片，所述径向叶片被连接至在机轴上定位的盘形件，此外，各个叶片包括上部翼片以及下部翼片，其中在它们之间固定有中间翼片，同时上部翼片向着一个方向以一定角度定位并部分地彼此遮盖，以及下部翼片向着与上部翼片相反的方向以一定角度定位，中间翼片垂直地或者相对于所述上部翼片以一定角度设置，并且所述机轴通过横梁固定就位，所述横梁通过紧固线缆固定至支架，以及附加的翼片也被固定至所述横梁和支架。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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Application publication date: 20161116

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