CN108138744A - 萨伏纽斯转子、转子模块、其装置及应用 - Google Patents
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Abstract
萨伏纽斯转子，其包括与朝向和围绕其流动的流体的方向正交定位的旋转轴线、以及至少第一叶片和至少第二叶片，叶片围绕所述旋转轴线对称定位而不直接附接到所述轴线，从而提供用于供流体在所述至少第一叶片与所述至少第二叶片之间并且围绕所述旋转轴线通过的中心流体通道，其中：每个所述叶片包括平行于所述旋转轴线的纵向轴线、位于距所述叶片的所述旋转轴线最远的点处的前缘以及位于最靠近所述旋转轴线的点处的后缘；每个所述前缘和所述后缘限定围绕所述叶片的所述纵向轴线定位的周边表面；每个所述叶片周边表面包括前面和后面，前面从所述前缘朝向所述后缘延伸并由具有第一多个连续曲率半径的第一样条曲线限定，后面从所述后缘朝向所述前缘延伸并且由具有第二多个连续曲率半径的第二样条曲线限定，所述第二样条曲线不同于所述第一样条曲线；每个叶片包括所述前面的相应高度和所述后面的相应高度；其中每个所述前面高度、后面高度、第一样条曲线和第二样条曲线限定叶片体积，所述叶片体积配置成优化来自流动到每个所述叶片上和周围的流体的能量的传递。
Description
本发明一般涉及风力涡轮机，具体涉及萨伏纽斯转子、涉及此类转子的模块、其装置及其应用。
萨伏纽斯风力转子及相关联的风力涡轮机系统自S.J.Savonius在20世纪20年代首次描述并为其系统申请专利以来就已为人所知。授予Savonius的示例性专利包括US1766765和US1679574，所述专利涉及具有大致为直线母线的两个相对布置的中空形轮叶，其由圆柱形、抛物线形、螺旋形或其他合适的表面形成并且布置成使得轮叶的内边缘延伸到由另一个轮叶为边界的分段空间，两个所述轮叶在其内边缘处彼此重叠并且形成间隙或空气通道，所述间隙或空气通道适于迫使气流在具有大致恒定面积的S形路径中从一个轮叶的中空侧流到另一个轮叶的中空侧。
自最初的设计以来，已经尝试过各种修改和改进，但是到目前为止还没有成功地设法提高萨伏纽斯转子的效率，限制因素有很多，其中重要的一个因素是当返回叶片或轮叶绕旋转轴线以面对迎面而来的流体(在大多数情况下是空气)流时在返回叶片或轮叶上操作的阻力，因为萨伏纽斯涡轮机过去主要用于从撞击或入射在转子的轮叶或叶片上的空气流产生能量。
M.H.Mohamed等人在“Energy ConverS1on and Management”，2011年第52卷第236-242页中提到了萨伏纽斯风力涡轮机的背景以及众所周知的整个系统的效率低下。表1中列出了一些已知的用于提高效率的解决方案，并且接着讨论了使用计算机处理和放置在迎面而来的入射风流与返回叶片之间的强制性阻挡板的萨伏纽斯转子系统的理论优化。尽管提到了叶片的优化形状，但是实际上并未描述该形状，并且该形状的形成也必需考虑阻挡板的存在。此外，假定叶片厚度为2mm进行计算。本文的作者使用他们自己的算法(包括进化算法)和计算设置来实现计算，但是这些并未透露或公开。第241页给出了在存在阻挡板的情况下计算机优化叶片的轮廓的示意图。
尽管上述文章给出了理论细节，但是萨伏纽斯原理未在能源生产中得到广泛应用，这有力地表明了尚未克服这些系统效率低下的已知限制。因此，这也成为市场内长期以来未得到满足的需求。
本发明致力于克服现有系统中存在的效率低下的已知限制，并满足长期迫切需求。
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的萨伏纽斯转子，其能够满足这种需求并克服关于萨伏纽斯技术的现有偏见。随后该转子可以形成为模块、模块组件和并入所述改进的萨伏纽斯转子的装置，并且具有如下所述的其他应用。
因此，本发明的一个目的是一种萨伏纽斯转子，包括：旋转轴线，其定位成与朝向和围绕其流动的流体的方向正交；以及至少第一叶片和至少第二叶片，所述叶片围绕所述旋转轴线对称定位，而不直接附接到所述轴线，从而提供用于供流体在所述至少第一叶片与所述至少第二叶片之间并且围绕旋转轴线通过的中心流体通道，其中：
-每个所述叶片包括平行于所述旋转轴线的纵向轴线、位于距所述叶片的所述旋转轴线最远的点处的前缘以及位于最靠近所述旋转轴线的点处的后缘；
-每个所述前缘和所述后缘限定围绕所述叶片的纵向轴线定位的周边表面；
-每个所述叶片周边表面包括前面和后面，所述前面从所述前缘朝向所述后缘延伸并由具有第一多个连续曲率半径的第一样条曲线限定，所述后面从所述后缘朝向所述前缘延伸并且由具有第二多个连续曲率半径的第二样条曲线限定，所述第二样条曲线不同于所述第一样条曲线；
-每个叶片包括所述前面的相应高度和所述后面的相应高度；
-其中每个所述前面高度、后面高度、第一样条曲线和第二样条曲线限定叶片体积，所述叶片体积配置成优化来自流动到每个所述叶片上和周围的所述流体的能量的传递。
应注意，大多数已知现有技术解决方案仅涉及薄叶片轮廓形状，而不涉及叶片体积或由该体积限定的周边表面。本发明的申请人已经确定，除了在现有技术中使用的通常2或3mm厚的轮廓之外，为萨伏纽斯转子的叶片提供三维体积是有利的，因为整体式叶片(即具有大于现有技术叶片的2至3mm厚度所提供的空气动力学体积轮廓和相关体积的叶片)显示大致弯曲或圆形表面，所述表面避免了叶片周围的空气循环突然下降，并且尤其是当空气在叶片主体周围流动时减小了空气流量下降。已知的萨伏纽斯叶片形状由于其最小厚度而导致气流在其边缘周围被打乱，这也导致从所述气流中抽取能量并因此将能量传递给叶片的效率低。此外，已经意外地发现，本发明的萨伏纽斯叶片的圆形体积表面(与现有技术中已知的那些相比，其体积增加)不仅减缓了在叶片上的空气流动，而且还同时提高了对空气流围绕叶片并进入一对叶片之间的中心通道的引导。本发明的萨伏纽斯叶片的形状和体积轮廓的另一个不可预见的优点是，与仅约2mm厚的萨伏纽斯叶片相比，此类叶片能抵抗更强的风速。实际上，本发明的叶片能够在高达或小于30m/s的风速下运行。
根据本发明的另一个目的，叶片的周边表面是连续的。在本发明的替代实施方案中，叶片的周边表面是不连续的。
根据本发明的又一个替代实施方案，叶片的周边表面是不连续的，并且包括沿第一样条曲线和第二样条曲线布置的多个基本上垂直的可单独取向或可调节的表面。
根据本发明的另一个实施方案，叶片体积是中空的或基本上中空的。当提到空心体积时，应理解，尽管叶片的周边表面可以是连续的，但是由该周边表面限定的内部体积可以是中空的、空的或基本上中空的，例如，它可以包括支撑支柱或蜂窝结构，复合三维结构就是如此，如本领域已知的，所述复合三维结构诸如在制造或飞机零件或一些汽车部件中需要弹性和机械强度以及低密度。可替代地或另外地，叶片可以由挤制或模制材料制成。
然而，优选地，并且根据本发明的有利实施方案，叶片体积是实心的或基本上实心的。用来制造此类叶片或填充根据本发明的叶片的体积的材料可以有利地选自由塑料材料(诸如聚酰胺)、ABS、高密度聚乙烯、高密度聚丙烯、聚氨酯泡沫和金属(诸如挤制铝材或不锈钢)组成的组。例如，可以用约0.4mm厚度的不锈钢制造根据本发明的基本中空的弯曲体积轮廓叶片主体。
优选地，在根据本发明的叶片是中空的情况下，在叶片设置有适于如下所述接收可选联接件的穿孔的区域中，后者设置有与叶片的材料相同或不同的材料的附加覆盖层。可替代地，代替如上所述的附加覆盖层，叶片可以由围绕任何此类穿孔具有比叶片材料的其余部分的密度更大的密度的材料区域制成。
根据本发明的又一个实施方案，叶片具有基本为逗号形状的构造。申请人已经确定，这种通用逗号形状特别适于提高此类萨伏纽斯转子的能量效率。如将在本发明的详细描述中将变得显而易见，通常逗号形叶片更具体地以最佳方式限定。
根据本发明的另一实施方案，叶片具有带尾部和头部的基本为逗号形状的构造，其中逗号的头部位于旋转轴线附近，逗号的尾部位于距旋转轴线一定距离的位置处，朝向转子的周边。
根据本发明的又一个实施方案，所述中心流体通道基本上为“S”形，其中所述“S”由具有多个连续曲率半径的至少两个外部样条曲线限定，其中所述“S”的每个外部样条曲线与叶片后面的样条曲线相同。
根据本发明的另一实施方案，改进的萨伏纽斯转子还包括至少第一板凸缘，该第一板凸缘附接到旋转轴线并且可围绕旋转轴线自由旋转，其中所述第一板凸缘覆盖所述至少第一叶片和所述至少第二叶片。
在本发明的又一个实施方案中，改进的萨伏纽斯转子还包括第一板凸缘和第二板凸缘，所述第一板凸缘和所述第二板凸缘覆盖所述第一叶片和所述第二叶片的相应顶部和底部，从而将所述第一叶片和所述第二叶片夹在所述第一板凸缘与所述第二板凸缘之间。
根据本发明的又一个实施方案，改进的萨伏纽斯转子还包括与旋转轴线分开的至少两个联接件，所述至少两个联接件将所述第一板凸缘和所述第二板凸缘彼此联接并且联接至所述叶片的相应每个。
根据本发明的优选实施方案，每个叶片的高度小于转子的最大直径，并且其中叶片高度与最大转子直径的比率在约0.4：1至0.6：1之间。
根据本发明的更优选实施方案，叶片的前缘具有基本上成角度的二面角形状，其角度在30度至34度之间，优选为32度。
在本发明的另一实施方案中，后缘具有基本为圆形的形状，并且优选基本为半圆柱形形状。
在本发明的另一个实施方案中，限定前面的第一样条曲线基本上是凸的。
在本发明的另一实施方案中，限定后面的第二样条曲线基本上是凹的。
根据本发明的又一个实施方案，限定前面的样条曲线从前缘朝向后缘延伸，并且包括：
-第一弧，该第一弧具有标称半径Rn，标称半径Rn基本上等于旋转轴线与前缘之间的距离，所述第一弧限定圆柱形表面，并且沿所述圆柱形表面延伸距离L1，距离L1基本上略微大于由前缘围绕旋转轴线旋转一周产生的圆周的四分之一，其中L1＝(Rn*2*pi)*(106°/360°)。
根据本发明的另一实施方案，限定前面的样条曲线从前缘朝向后缘延伸，并且包括：
-准圆柱形第二弧，其切向且连续地连接到所述第一弧，所述第二弧具有半径R2，半径R2在约Rn/6至Rn/5之间，并且沿所述准圆柱形表面延伸距离L2，距离L2基本上等于(Rn/5*2*pi)*(A°/360°)，其中A°在44°至46°之间，优选为45°。
根据本发明的又一个实施方案，限定前面的样条曲线从前缘朝向后缘延伸，并且包括：
-第三弧，其切向且连续地连接到所述第二弧，所述第三弧具有基本上等于标称半径Rn的半径R3并且沿所述周边表面延伸距离L3，其中L3＝(Rn*2*pi)*(B°<360°)，其中B°在39°至41°之间，优选为39°。
在本发明的另一个实施方案中，限定前面的样条曲线从前缘朝向后缘延伸，并且包括：
-第四弧，其具有半径R4，所述第四弧切向且连续地连接到所述第三弧，所述第四弧具有基本为半圆柱形的表面并且构成后缘。
根据本发明的另一个实施方案，限定后缘的样条曲线的第四弧被可调整地限定为使得能够在后缘处实现第一样条曲线与第二样条曲线之间的连接。
在本发明的另一实施方案中，限定后面的样条曲线从前缘朝向后缘延伸，并且包括：
-基本为圆柱形的第六弧，其半径R6基本上等于Rn*(24/25)，所述第六弧沿所述周边表面延伸距离L6，距离L6基本上等于(Rn*(24/25)*2*pi)*(C°/360°)上，其中C°在约58°至60°之间，并且优选为58°。
根据本发明的又一个实施方案，限定后面的样条曲线从后缘朝向前缘延伸，并且包括：
-基本上为圆柱形的第五弧，其半径为R5(其中R5基本上等于Rn*(11/25))，所述第五弧切向且连续地连接到所述第一弧，并且沿所述周边表面延伸距离L5，距离L5基本上等于(Rn*(11/25)*2*pi)*(D°/360°)上，其中D°在约59°至约61°之间，并且优选为60°。
在本发明的又一个实施方案中，转子不可移动地安装到传动轴上，所述传动轴的旋转轴线与转子的旋转轴线一致。
本发明的另一实施方案是萨伏纽斯转子模块，其包括根据前述权利要求中任一项所述的至少第一萨伏纽斯转子和至少第二萨伏纽斯转子，每个转子沿所述传动轴定位，其中第二转子的叶片的前缘和后缘相对于第一转子的叶片的前缘和后缘定位成围绕传动轴成角位移。
根据本发明的又一个实施方案，第二转子的叶片的前缘和后缘相对于第一转子的叶片的前缘和后缘围绕传动轴位移90°。
在本发明的又一个实施方案中，所述模块包括两个以上转子，并且优选地从由两个、四个、六个和八个转子组成的组中选择。
根据本发明的又一个实施方案，转子模块还包括与传动轴分开的至少一个联接件，该至少一个联接件将所述第一转子的板凸缘连接到所述第二转子的板凸缘。
在本发明的又一个实施方案中，设置有萨伏纽斯转子模块组件，其包括安装在单个传动轴上的多个转子模块。
根据本发明的另一实施方案，所述模块组件还包括连接到传动轴的盘状发电机。
在根据本发明的又一个实施方案中，设置有萨伏纽斯风力涡轮机装置，其包括至少第一萨伏纽斯转子模块和第二萨伏纽斯转子模块，每个模块组装在平行构造组件中、位于安装框架内。
根据本发明的另一实施方案，每个转子模块经由分别连接在每个传动轴之间的至少一个传动带动力连接到另一个转子模块。
在根据本发明的又一个实施方案中，该至少一个传动带是齿形带。
在根据本发明的又一个实施方案中，该至少一个传动带是链带。
在根据本发明的另一实施方案中，该装置还包括至少一个固定流体偏转器，该至少一个固定流体偏转器位于与相应一对转子模块之间的转子的旋转轴线平行的流体流动路径中。
在根据本发明的另一个实施方案中，流体流动偏转器具有“S”形轮廓。
在根据本发明的又一个实施方案中，流体流动偏转器的基本为“S”形的轮廓配置成在叶片的前面侧上产生流体压力较高的区域，并且在叶片的后面侧上产生流体压力较低的区域。
在根据本发明的另一个实施方案中，萨伏纽斯风力涡轮机装置被组装以形成风障。
因此，本发明的另一实施方案是风障，其包括安装框架以及平行地组装在安装框架内的至少第一风力转子模块和至少第二风力转子模块。
在根据本发明的又一个实施方案中，风障还包括至少第一流体流动偏转器，该第一流体流动偏转器在倾斜平面中从所述安装框架的下部朝地面延伸，并且配置成使迎面而来的入射流体流从地面朝向风力涡轮机模块向上偏转。
根据本发明的另一个实施方案，风障还包括用于将所述框架附接到地面的至少一个附接构件。
在根据本发明的又一个实施方案中，风障还包括至少第二流体流动偏转器，该第二流体流动偏转器在倾斜平面中从所述安装框架的上部向上延伸，并且配置成使迎面而来的入射流体流朝向风力涡轮机模块向下偏转。
在根据本发明的又一个实施方案中，风障还包括至少一个横向流体流动偏转器，该横向流体流动偏转器安装在所述安装框架的垂直立柱上，在倾斜平面中从所述立柱向外延伸并且配置成使迎面而来的入射流体流朝向风力涡轮机模块向内偏转。
现在将根据非限制性示例并参考附图更详细地描述本发明和各种实施方案，其中：
图1是根据本发明的用在萨伏纽斯转子中的一对萨伏纽斯叶片的示意性虚拟透视图，其中叶片具有如下所述的体积和大致弯曲的体积轮廓；
图2是根据本发明的适用于萨伏纽斯转子的替代萨伏纽斯叶片的示意性虚拟透视图，并且示出了改进的叶片体积和体积轮廓；
图3是根据本发明的用于萨伏纽斯转子中的萨伏纽斯叶片的弯曲轮廓的细节的示意性俯视图；
图4是根据本发明的如在萨伏纽斯转子模块中可以发现的彼此叠加的两对萨伏纽斯叶片的示意性俯视图，其中第二萨伏纽斯转子具有相对于第一萨伏纽斯转子成角度位移的一对叶片；
图5是根据本发明的用于形成萨伏纽斯转子模块的一系列凸缘板和联接件的示意性分解虚拟透视图，其中不包括任何萨伏纽斯叶片；
图6是根据本发明的用于形成萨伏纽斯转子模块的另一系列凸缘板和联接件的示意性分解虚拟透视图，其中萨伏纽斯转子叶片夹在对应的凸缘板之间，并且模块通过联接件联接在一起；
图7是图2中的改进萨伏纽斯转子叶片的示意性虚拟透视图，其由相应地改进的凸缘板包围；
图8是在用于形成由四对叶片组成的涡轮单元的组件中的如图2和图7所示的改进萨伏纽斯转子叶片的示意性虚拟透视图；
图9a和图9b是两个萨伏纽斯转子的平行、并排构造的示意性俯视图，其中偏转器位于每对叶片之间；
图10是图9a和图9b所示类型的偏转器的示意性虚拟透视图；
图11是根据本发明的萨伏纽斯转子的组件的示意性虚拟透视图，其中两个转子的三个转子模块各自垂直安装，并且随后以平行或并排构造形成萨伏纽斯涡轮机阵列或组件；
图12是包括如图11所示的萨伏纽斯转子模块的组件的风障的示意性前视图，其安装在附接到地面或其他基本上平坦表面的底盘中；
图13是图12的风障的示意性侧视图；
图14是类似于图11和图12中所表示的较大风障的示意性虚拟透视图。
现在转到图1，示出了根据本发明的萨伏纽斯转子的虚拟透视图，其总体以附图标记1指示。转子(1)包括：旋转轴线(2)，其定位成与朝向和围绕其流动的流体(例如由分组的三个箭头表示的风或气流(5))的方向正交；以及至少第一叶片(3)和至少第二叶片(4)，叶片(3、4)围绕旋转轴线(2)对称定位而不直接附接到轴线(2)，由此提供用于供流体在至少第一叶片与至少第二叶片(3、4)之间并且围绕旋转轴线(2)通过的中心流体通道。每个叶片(3、4)包括平行于旋转轴线(2)的纵向轴线(6、7)、位于距叶片(3、4)的旋转轴线(2)最远的点处的前缘(8、10)以及位于最靠近旋转轴线(2)的点处的后缘(9、11)。另外，每个前缘(8、10)和后缘(9、11)限定位于叶片(3、4)的纵向轴线(6、7)周围的周边表面(12、13、14、15)。每个叶片周边表面包括前面(12、13)和后面(14、15)，前面(12、13)从前缘(8、10)朝向后缘(9、11)延伸并由具有第一多个连续曲率半径的第一样条曲线(S1)限定，后面(14、15)从后缘(9、11)朝向前缘(8、10)延伸并且由具有第二多个连续曲率半径的第二样条曲线(S2)限定，第二样条曲线(S2)不同于第一样条曲线(S1)。每个叶片(3、4)包括前面(12、13)的相应高度(Hf)和后面(14、15)的相应高度(Hr)。相对的前面高度(Hf)、后面高度(Hr)、第一样条曲线(S1)和第二样条曲线(S2)限定叶片体积(Vb)，叶片体积(Vb)配置成优化来自流动到每个叶片(3、4)上和周围的流体(例如，风)的能量传递。从上面看，改进的萨伏纽斯叶片类似于逗号，并且具有大致为逗号形状的外部轮廓，具有尾部和头部，其中逗号的头部位于旋转轴线(2)附近，而逗号的尾部朝向转子的周边位于距其一定距离处。
在图1所示的改进萨伏纽斯叶片中，前面(12、13)和后面(14、15)具有连续表面，即它们形成单个连续的周边表面。在替代且未示出的实施方案中，可以提供一系列离散表面，其取向或呈现可以通过手动地或者使用协调微型电动机系统远程地控制。例如，可以提供一系列基本上垂直的表面，其沿前面和后面的样条曲线中的任一个或两个垂直或水平地平行排列，类似于遮板。遮板可以安装在可旋转的轴上，耦接到协调且独立供电的微型电动机，使得表面轮廓能够以更高的精度适配或修改，以便考虑特定的风况或电流，或者响应于给定的气流或通过萨伏纽斯转子产生特定的气流。
用来形成根据本发明的萨伏纽斯转子的萨伏纽斯叶片具有比目前已知的萨伏纽斯叶片中的任一个大得多的主体体积，并且还限定了将在下文中更详细解释的体积轮廓。叶片的体积可以基本上由固体材料组成，或者可替代地，可以部分地、基本上或甚至完全中空。适合于制造这种叶片的材料对于本领域的技术人员来说本身是已知的，并且可以包括以下材料，例如金属和金属合金、塑料或聚合物材料，这些材料被适当地成形或形成以产生叶片和叶片主体。例如，复合材料(诸如模制泡沫聚合物，或金属体，例如，由铝和其他轻质金属制成，形成为例如用于飞机和车辆制造工业中的蜂窝结构)可以用来提供根据本发明的具有适当体积的轻质、但具有足够机械抗性的改进萨伏纽斯叶片。
每个叶片的高度通常小于转子的最大直径，并且其中叶片高度与最大转子直径的比率在约0.6：1至0.4：1之间。换句话说，叶片具有小于根据上述比率的最大转子直径的高度(Hf、Hr)。这已被确定为提供转子的高度与宽度的最佳比率，以便将风或空气流量最有效地转换成用于驱动驱动机构并产生可以作为电力储存的机械能的转矩，并且还表示与已知萨伏纽斯叶片的差异，萨伏纽斯叶片的高度往往等于或大于转子的总直径。通常，叶片的前缘具有基本上成角度的二面角形状，其角度在30度至34度之间，并且更优选为32度，而叶片的后缘具有基本上为圆形的形状，并且更优选地基本上为半圆柱形形状。如从图1的示例图中显而易见的是，限定前面的第一样条曲线(S1)基本上是凸的，并且限定后面的第二样条曲线(S2)基本上是凹的，两个面分别在前缘和后缘(8、9)处交汇。
如从图1还可以看出，萨伏纽斯转子具有基本上为S形的中心流体通道(18)。在这种情况下，S形通道(18)由具有多个连续曲率半径的至少两个外部样条曲线限定，其中“S”的每个外部样条曲线与叶片的后面(14、15)的样条曲线相同。换句话说，后面的样条曲线的形状限定S形通道(18)的形状、曲率和极限。
现在考虑图2，示出了替代叶片形状的虚拟透视图，其中相同的附图标记表示图1所述的叶片的相同元件。图1的叶片与图2所示的叶片之间最显著的差异在于，外轮廓已经被修改以产生体积更小的叶片，因此提高了性能，其中示出了前面和后面，并且清楚的是，前面已经成形(17a、17b)以形成与机翼的前导面的前面类似的前面。虚线16a和16b示出了前面(12)的原始边缘曲线，以更清楚地指示已经从叶片去除物体的位置。根据本发明的该替代实施方案是有利的，因为当空气流动通过转子、越过叶片的表面并且通过转子的中心空气流动通道时，对应的轮廓显著减少或完全去除湍流的原因。通过去除由边缘曲线(16a、16b)的角边缘引起的湍流，在中心“S”形通道的入口处，转子的整体性能得以显著改善。同样地，如图2中的形状所示，去除叶片的额外材料会导致中心通道入口处的压力的增加，并且导致通过所述通道的气流相应地增加，这转变成增加的动能传递。
参见图3，示出了限定改进的萨伏纽斯叶片的前面(12、13)和后面(14、15)的样条曲线(S1、S2)的其他细节，其对应于由申请人就以下两方面确定的最佳轮廓，一方面是流体流速转换成转矩，另一方面是在前面(12、13)前方形成较高压力的区域而在后面(14、15)后方形成较低压力的区域，从而使萨伏纽斯转子的旋转速度最大化。指示了改进的萨伏纽斯转子的旋转轴线(2)，以及多条虚线，从而示出了根据本发明的样条曲线的各种弧线以限定特别有利的叶片轮廓。
在图3中，限定前面(12、13)的样条曲线(S1)从前缘(8)朝向后缘(9)延伸，并且包括具有标称半径Rn的第一弧(19)，标称半径Rn基本上等于旋转轴线(2)与前缘(8)之间的距离，第一弧(19)限定圆柱形表面，并且沿圆柱形表面延伸距离L1(8-20)，距离L1(8-20)基本上略微大于由前缘围绕旋转轴线旋转一周而产生的圆周的四分之一，对应于约106°的角度A，其中L1＝(Rn*2*pi)*(106°/360°)。
样条曲线(S1)还包括具有半径R2的准圆柱形第二弧(21)，半径R2在约Rn/6至Rn/5之间，第二弧(21)切向且连续地连接到第一弧(19)并且沿所述准圆柱形表面延伸距离L2(20-22)，距离L2(20-22)基本上等于(Rn/5*2*pi)*(D°/360°)，其中D°在44°至46°之间，并且优选为45°。
样条曲线(S1)还包括具有半径R3的第三弧(23)，半径R3基本上等于标称半径Rn，第三弧(23)切向且连续地连接到第二弧(21)并且沿所述周边表面延伸距离L3(22-24)，其中L3＝(Rn*2*pi)*(E°<7360°)，其中E°在39°至41°之间，优选为39°。
样条曲线(S1)还包括具有半径R4的第四弧(25)，第四弧(25)切向且连续地连接到第三弧(23)，具有基本上为半圆柱形的表面并且构成后缘(9)，并沿所述周边表面延伸距离L4(24-26)。可以调整限定前面(12、13)的样条曲线(S1)的该第四弧(25)，以便在后缘(9)处将第一样条曲线(S1)连接到第二样条曲线(S2)。
限定后面(14、15)的样条曲线(S2)从前缘(8)朝向后缘延伸，并且包括具有半径R5的基本上为圆柱形的第五弧(27)，其中半径R5基本上等于Rn*(11/25)，第五弧(27)切向且连续地连接到第一弧(19)，并且沿所述周边表面延伸距离L5(8-28)，距离L5(8-28)基本上等于(Rn*(11/25)*2*pi)*(B°/360°)，其中B°在约59°至约61°之间，并且优选为60°。
另外，限定后面(14、15)的样条曲线包括具有半径R6的基本上为圆柱形的第六弧，半径R6基本上等于Rn*(24/25)，所述第六弧沿所述周边表面延伸距离L6，距离L6基本上等于(Rn*(24/25)*2*pi)*(C°/360°)，其中C°在约58°至60°之间，并且优选为58°。
如从前面对图3的描述可以理解的，前面(12、13)具有限定前面的样条曲线(S1)的四个弧(19、21、23、25)以及限定后面的样条曲线(S2)的两个弧(27、29)。
图4示出了形成转子模块的两个叠加的改进萨伏纽斯转子的俯视图，每个转子具有一对叶片(30、31)和(32、33)，其中每个转子的叶片，即一对叶片(30、31)相对于另一对叶片(32、33)，围绕旋转轴线(2)以角位移定位。在该图中，一个转子相对于另一个围绕旋转轴线(2)的角位移或旋转是90°，但是可以根据转子的所期望构造来选择其他中间角度，例如1°、2°、3°、4°、5°、6°、8°、9°、10°、12°、15°、18°、20°、24°、30°、36°、40°、45°、60°、72°、90°和120°的角度对于具有数对叶片的转子都是合适的位移角。可替代地，在每个转子的叶片数量大于两个的情况下，假设每个转子有三个或四个或更多个叶片，则以本身已知的方式相应地计算位移角。图4还示出了在叶片(30、31、32、33)的上表面和下表面中制成的一系列穿孔或孔(34、35、36)。当叶片不是中空的，或部分或基本上中空时，所述穿孔延伸穿过构成叶片的材料体积。孔使得能够插入如下文所述的联接件，以允许将各个转子彼此连接以形成更坚固的结构，并且将转子转换成转子模块或转子组件。如从图4显而易见的，下部叶片相对于上部叶片的角位移进一步促进了转子模块的加强，转子模块可以优选地包括垂直对齐的一个、两个、三个或四个萨伏纽斯转子，因为下部转子的一些穿孔对齐，使得他们根据所述角位移与上部转子的一些穿孔重合。在图4中，可以看到靠近一个上部转子的前缘的穿孔或孔(34)与以角位移定位的对应孔(34)对齐，使得下部转子的叶片的前部的一部分与上部转子的叶片重叠，从而使得连接器元件能够穿过其中。
这也在图5和图6中示出，其中改进的萨伏纽斯转子还包括至少第一板凸缘(37)，该第一板凸缘(37)附接到旋转轴线(2)并围绕旋转轴线(2)自由旋转，第一板凸缘(37、38、39、40、41)覆盖转子的第一叶片和第二叶片。图5未示出叶片以便于理解转子模块，但示出了将包含四个萨伏纽斯转子的模块，每个转子具有如上所述的一对叶片，而图6示出了包含夹在相应的凸缘板(37、38、39)之间的两个萨伏纽斯转子的转子模块，其中凸缘板总共有三个。凸缘板优选地由抗变形材料(例如，钢板或铝板)制成，可选地镀锌或以其他方式化学或物理涂覆以保护其免受环境破坏。
凸缘板(37、38、39、40、41)经由联接件(42、43)联接在一起，由此联接件(42)将一对凸缘板联接在包含一对叶片的单个萨伏纽斯转子周围，并且联接件43将转子模块中的所有凸缘板从上到下联接在一起，并且进一步加强了整个结构以抵抗由于扭矩和气流速度引起的变形。联接件(42、43)通过对应的固定构件(例如，螺母(44))保持在适当位置，螺母(44)可被拧入以匹配设置在联接件的周边表面上的对应螺纹。将联接件固定到凸缘板的替代装置自然也在本领域的技术人员的理解范围内，并且其等同物被预见为有效的替代方案。至少两个联接件(42、43)与旋转轴线(2)物理分离并且与其间隔开，并且还不同于与旋转轴线(2)同轴设置的传动轴(45)。联接件可以由任何适当的抗磨材料制成，例如，不锈钢或在每单位长度上优选无额外重量的情况下提供等同机械阻力的任何其他材料、或者甚至更优选地，比钢轻并且表现出相同或更好机械阻力的材料。联接件经受相当极端的应力，并且由于它们与转子一起围绕旋转轴线旋转，因此优选联接件的材料具有足够的机械抵抗力以抵抗施加在其上的张力和应力并避免早期磨损、腐蚀或退化。具体地，如果萨伏纽斯转子旨在用于海洋环境中，即热带地区海洋附近的地方，则构成叶片、转子、板、联接件和其他构成零件的材料应至少部分抵抗这种海洋或热带环境的影响。
在图6的分解图中，示出了包含两个萨伏纽斯转子的转子模块，因此每个转子包含夹在总共三个凸缘板(37、38、39)之间的一对叶片(30、31)和(32、33)。顶部凸缘板(37)、中间凸缘板(38)和底部凸缘板(39)通过上端和下端处具有螺纹(47)的联接件(43)保持在一起。在该图中，仅示出了一个这种联接件，但是应理解，转子模块包括至少两个此类联接件，并且优选四个或更多个此类联接件。联接件穿过上部凸缘板37、第一转子的叶片(31)的孔(34)、中间凸缘板(38)、第二转子的叶片(33)的对应孔(34)和下部凸缘板(39)，并且全部通过装配在联接件(43)的端部上的螺母(44)和相应垫圈(46)保持在适当位置。螺母(44)以常规方式拧入到联接件(43)的螺纹端(47)上，并压在垫圈(46)上，垫圈(46)进而压在上部和下部凸缘板(37、39)上，以将所有零件稳固地保持在适当位置。以类似的方式，联接件(42)经由上板中的孔和叶片(30、31)中的对应孔(34)穿过上板(37)进入中间凸缘板(38)的对应孔，并且经由拧入到联接件(42)的端部上的垫圈(46)和螺母(44)紧固。再一次，尽管在图6的分解图中仅示出一个这种联接件，但是应当理解，存在至少两个此类联接件，并且优选地存在四个或更多个此类联接件，这正是鉴于以下情况，即中间凸缘板(38)和下部凸缘板(39)也以类似的方式连接在一起，其中对应的联接件(42)穿过中间(38)和下部(39)凸缘板并穿过下部转子的叶片(32、33)，所述叶片相比于上部转子以围绕旋转轴线的角位移定位。这使得组装结构非常牢固，能够承受其预定操作的极端环境。
图7是如图2所示的根据本发明的萨伏纽斯转子的替代实施方案的示意性虚拟透视图，所述萨伏纽斯转子附带有一对凸缘板。在该实施方案中，与图2中的实施方案一样，已对外轮廓进行了改进以产生体积更小的叶片，因此提高了性能，其中示出了前面和后面，并且清楚的是，前面已经成形(17a、17b)以形成与机翼的前导面的前面类似的前面。虚线16a和16b示出了前面(12)的原始边缘曲线，以更清楚地指示已经从叶片去除物体的地方。另外，凸缘板(37、38)已经相应地成形以支持叶片的边缘曲线(16a、16b)。
图8是包含由对应的凸缘板(37、39、41)分开、安装在传动轴(45)上的4个转子或4对叶片的单元的示意性虚拟透视图，所述单元类似于图5所示的组件，但是由图2和图7的替代实施方案成型转子和凸缘板组成。
图9a和图9b示出了如何组装平行、水平间隔开的转子模块以形成屏障或增加表面面积以捕捉空气流量并且增加能量转换以及所述空气或风流量的发电的俯视图。在这些示意图中，具有一对叶片(30a、31a)的第一转子与具有一对叶片(30b、31b)的第二转子水平分开，并且每个转子或转子模块之间定位有偏转器(48)。偏转器的目的是通过使转子迎风侧上的空气压力保持增大并使转子背风侧上的空气压力保持降低来提高转子组件的性能，由此提供通过每个转子的叶片之间和叶片上方的中心通道的空气流速，进而允许更多的能量由所述叶片回收并转换成合适的其他能量供应，诸如通过机械传动的电力供应。
图10示出了图9a和图9b示意性所示的偏转器(48)的更详细的表示。偏转器(48)围绕支撑支柱(49)成固定关系，并且位于流体或空气流动路径中，与相应的一对转子模块之间的转子的旋转轴线的平行，如图9a和图9b中的箭头所指示。流体流动偏转器具有基本上为“S”形的轮廓，其中当叶片旋转时，流体流动偏转器的基本为“S”形的轮廓配置成在叶片30b的面(14)的前方延长较高流体压力的迎风区的持续时间，如由加号所指示。如从图9a和图9b可以推断，当空气流过其表面时，叶片30b的迎风侧向前移动。另外，偏转器还延长了叶片(30b)的面(12)的背风侧上的减小的流体压力的持续时间。如此，偏转器后方的背风区中的压力下降有利于提高通过中心气流通道的流速，从而减少向前移动的叶片(31b)的面(15)上的阻力。偏转器可以由片材或部件区段(51)的组件制成，成形以形成大致“S”形轮廓，类似于翼面或翼(50)，其在邻近支柱(49)的末端(53)处的尺寸比轮廓缩小到一点的周边(54)处的尺寸更厚。偏转器(48)通过任何合适的装置(例如，设置在偏转器48的主体内的孔(52))安装在支柱上，支柱穿过所述孔并且在偏转器的顶部和底部处可见。当安装在以平行、并排的空间关系组织的转子的组件中时，偏转器自然地为转子的叶片提供间隙以便能够旋转而不接触所述偏转器。此类间隙配置成为由根据本发明的改进萨伏纽斯转子组成的组件优化风或气流效率。应注意，偏转器(48)对于用根据本发明的改进的萨伏纽斯转子构造的组件来说是可选的有利补充，因为它增加其总体能量效率，但是对于这样的组件来说，它不是正确运行所必需的。
图11是包括多个转子模块的转子模块组件或转子模块阵列的示意图，所述多个转子模块以水平平行的间隔关系组织，每个转子模块通过相应的偏转器(48a、48b、48c、48d)与其相邻模块分开。从图中可以看出，在该示例中的每个转子模块包含六个萨伏纽斯转子，其以垂直对齐方式成对组装，以使得：
-给定转子中的每对下部叶片相对于对应的每对上部叶片围绕旋转轴线成角度地位移，在这种情况下位移90°；
-六个转子的每个转子模块与下一个转子模块水平对齐，以使得当考虑多排水平对齐的叶片时，后继转子的叶片相对于前驱转子叶片成角位移。这为组件或阵列提供了整体棋盘效果，这被认为是特别有利的。
图12是萨伏纽斯转子模块组件的示意性前视图，该萨伏纽斯转子模块组件已经形成为风障(55)并且还配置成发电。该示例中的风障(55)包括三个垂直安装的、轴向对齐的转子模块，每个转子模块由四个转子(30a、31a)组成，四个转子(30a、31a)以一个相对于另一个成角位移安装。转子模块共用共同的传动轴(56)，传动轴(56)与转子的旋转轴线同轴。风障还包括两个另外水平间隔开且平行的转子模块组件，每个转子模块组件具有以与第一个相同的方式设置的相应的传动轴(57、58)，所有组件都位于附接到地面(60)的安装框架或底盘(59)内。在底盘(59)的顶部处设置有流体流动偏转器(61)，该流体流动偏转器(61)在倾斜平面内从安装框架(59)的上部向上延伸并配置成使迎面而来的入射流体流朝向萨伏纽斯转子模块向下偏转。每个转子模块经由分别连接在每个传动轴(56、57、58)之间的至少一个传动带(62、63)动力连接到相邻的转子模块，传动轴均由横杆(64)保持在垂直位置以获得额外的稳定性。传动带可以是齿形带或链条带，但是在扭矩传递方面用齿形带获得了最佳结果。传动轴连接到发电机，以允许发电。已经发现盘状发电机在这方面特别有利，但是也可以设想其他类型的发电机。
图13是类似于图12的风障(55)和电动风力涡轮机系统的变型的侧视图，其中相同的附图标记是指相同的元件。图12的发电风障与图13的发电风障之间的主要区别在于，后者还显示第一流体流动偏转器(65)，该第一流体流动偏转器(65)在倾斜平面中从安装框架(59)的下部朝地面延伸并配置成使迎面而来的入射流体流从地面(60)朝向风力涡轮机转子模块向上偏转。另外，图13的风障(55)还配备有用于将框架或底盘(59)附接到地面(60)的至少一个附接构件(66、67)。在图13所示的示例中，此类附接构件包括例如由钢或另一种合适的材料制成的撑杆(66a、66b)，撑杆(66a、66b)从框架(59)向外并向下延伸并通过任何合适的装置(例如，支脚(68))附接到地面(60)，并且任选地如图所示，固定在框架(59)的顶部附近并且也朝向地面(60)向下延伸的支柱(67)(例如电缆或其他导线)附接到例如撑杆(66b)中的一个的支脚(68)。
图14是虚拟透视图，除了风障和发电装置要大得多之外，其构造与图12和图13的构造相似。示出了框架(59)仅具有转子模块的小阵列或组件，其中相同的3个转子模块垂直对齐的组件水平延伸以形成转子模块的四乘三栅格或阵列，每个模块包含六个转子，即每个模块有六对叶片，或者仅图中所示的小区域共有七十二对叶片。框架的其余部分指示可以装配多少个其他模块来产生高效的风障，当根据图12和图13设置时，该风障也将产生电力。
除了如前面附图中所示的风障和风力涡轮机装置的各种实施方案之外，所述风障结构还可以装配有至少一个横向流体流动偏转器，所述偏转器安装在安装框架(59)的垂直立柱上，在倾斜平面中从所述立柱向外延伸并进入风中，并且配置成使迎面而来的入射流体流朝向风力涡轮机模块向内偏转。自然地，这种偏转器也可以配备有定位装置，例如，铰链和锁定系统，其允许偏转器取向并固定到迎面而来的风或气流的方向。
如上所述的各种转子、转子模块、组件、风力涡轮机和风障可以用来产生电力，由此风或气流使转子围绕旋转轴线旋转。由于旋转轴线与传动轴杆或轴同轴并且固定保持所述转子的凸缘板安装在传动轴或传动轴杆上，所以所述传动轴或传动轴杆也旋转并且将旋转能量传递给发电机，例如沿着所述传动轴的长度位于方便的位置处、优选靠近所述轴的一个或两个末端的发电机盘。该结构中的每个轴可以通过如上所述的互连带驱动装置(例如，链带或齿形皮带驱动装置)将其相对旋转能量传递到另一个轴杆。发电机可以设置在每个传动轴上，或者可替代地设置在中心传动轴上，所述中心传动轴使旋转能量传递到位于所述中心传动轴上的发电机协调并同步。发电机本身以已知的方式发电，并且这种电力可以使用适当的电能储存装置(例如像电池或电容器)储存，并且在需要时释放，或者根据需要可替代地直接馈送到馈电电源。
如在此描述的系统不仅可以如图所示垂直定位，而且可以水平定位。根据本发明的垂直风力涡轮机装置与所示风障应用不同的示例是传动轴上的一组垂直安装的转子，所述垂直转子装置抵靠建筑物(例如，房屋)的直立壁安装。可替代地，所述转子装置可以例如水平地跨越房屋屋顶的顶部脊安装，由此屋顶的斜面还将有助于将空气流送入风力涡轮机装置中。自然地，这种装置还可以装配有偏转器以增加到风力涡轮机和转子组件上的空气流量，从而增加潜在的功率输出。
在其他替代实施方案中，例如，风障可以装配有附接到转子叶片的周边表面或直接印刷在所述周边表面上的彩色或广告面板或片材，从而当叶片在冲击面板或片材的气流的推动下旋转时用于显示消息或广告。每个叶片的消息或广告可以不同，从而以相应的方式使显示给这种装置的观看者的消息、颜色或广告的数量增倍。
Claims (44)
1.一种萨伏纽斯转子，其包括与朝向和围绕其流动的流体的方向正交定位的旋转轴线、以及至少第一叶片和至少第二叶片，所述叶片围绕所述旋转轴线对称定位而不直接附接到所述轴线，由此提供用于供流体在所述至少第一叶片与所述至少第二叶片之间并且围绕所述旋转轴线通过的中心流体通道，其中：
-每个所述叶片包括平行于所述旋转轴线的纵向轴线、位于距所述叶片的所述旋转轴线最远的点处的前缘以及位于最靠近所述旋转轴线的点处的后缘；
-每个所述前缘和所述后缘限定围绕所述叶片的所述纵向轴线定位的周边表面；
-每个所述叶片周边表面包括前面和后面，该前面从所述前缘朝向所述后缘延伸并由具有第一多个连续曲率半径的第一样条曲线限定，该后面从所述后缘朝向所述前缘延伸并且由具有第二多个连续曲率半径的第二样条曲线限定，所述第二样条曲线不同于所述第一样条曲线；
-每个叶片包括所述前面的相应高度和所述后面的相应高度；
-其中每个所述前面高度、后面高度、第一样条曲线和第二样条曲线限定叶片体积，所述叶片体积配置成优化来自流动到每个所述叶片上和周围的所述流体的能量的传递。
2.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中所述叶片的周边表面是连续的。
3.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中所述叶片的周边表面是不连续的。
4.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中所述叶片的周边表面是不连续的，并且包括沿所述第一样条曲线和所述第二样条曲线布置的多个基本上垂直的可单独取向或可调节的表面。
5.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中所述叶片体积是中空的或基本上中空的。
6.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中所述叶片体积是实心的或基本上实心的。
7.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中所述叶片具有基本上逗号形状的构造。
8.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中所述叶片具有带尾部和头部的基本上为逗号形状的构造，其中所述逗号的头部位于所述旋转轴线附近，而所述逗号的尾部朝向所述转子的周边位于距其一定距离处。
9.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中所述中心流体通道基本上为“S”形，其中所述“S”由具有多个连续曲率半径的至少两个外部样条曲线限定，其中所述“S”的每个外部样条曲线与所述叶片的后面的样条曲线相同。
10.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其还包括至少第一板凸缘，所述第一板凸缘附接到所述旋转轴线并且能够围绕所述旋转轴线自由旋转，其中所述第一板凸缘覆盖所述至少第一叶片和所述至少第二叶片。
11.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其还包括第一板凸缘和第二板凸缘，所述第一板凸缘和所述第二板凸缘覆盖所述第一叶片和所述第二叶片的相应顶部和底部，从而将所述第一叶片和所述第二叶片夹在所述第一板凸缘与所述第二板凸缘之间。
12.根据权利要求11所述的萨伏纽斯转子，其还包括与所述旋转轴线分开的至少两个联接件，所述至少两个联接件将所述第一板凸缘和所述第二板凸缘彼此联接并且联接所述叶片的相应每个。
13.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中每个叶片的高度小于所述转子的最大直径，并且其中叶片高度与最大转子直径的比率在约0.4：1至0.6：1之间。
14.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中所述叶片的前缘具有基本上成角度的二面角形状，其角度在30度与34度之间，优选为32度。
15.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中所述后缘具有基本上为圆形的形状，并且优选地基本上为半圆柱形形状。
16.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中限定所述前面的第一样条曲线基本上是凸的。
17.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中限定所述后面的第二样条曲线基本上是凹的。
18.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中限定所述前面的样条曲线从所述前缘朝向所述后缘延伸，并且包括：
-第一弧，所述第一弧具有标称半径Rn，标称半径Rn基本上等于所述旋转轴线与所述前缘之间的距离，所述第一弧限定圆柱形表面，并且沿所述圆柱形表面延伸距离L1，所述距离L1基本上略微大于由所述前缘围绕所述旋转轴线旋转一周而产生的圆周的四分之一，其中L1＝(Rn*2*pi)*(106°/360°)。
19.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中限定所述前面的样条曲线从所述前缘朝向所述后缘延伸，并且包括：
-准圆柱形第二弧，其切向且连续地连接到所述第一弧，所述第二弧具有在约Rn/6至Rn/5之间的半径R2，并且沿所述准圆柱形表面延伸距离L2，距离L2基本上等于(Rn/5*2*pi)*(A°/360°)，其中A°在44°至46°之间，优选为45°。
20.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中限定所述前面的样条曲线从所述前缘朝向所述后缘延伸，并且包括：
-第三弧，其切向且连续地连接到所述第二弧，所述第三弧具有基本上等于所述标称半径Rn的半径R3，并且沿所述周边表面延伸距离L3，其中L3＝(Rn*2*pi)*(B°<360°)，其中B°在39°至41°之间，优选为39°。
21.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中，限定所述前面的样条曲线从所述前缘朝向所述后缘延伸，并且包括：
-第四弧，其具有半径R4，所述第四弧切向且连续地连接到所述第三弧，具有基本上为半圆柱形的表面并且构成所述后缘。
22.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中限定所述后缘的样条曲线的第四弧被可调整地限定以在所述后缘处实现所述第一样条曲线与所述第二样条曲线之间的连接。
23.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中，限定所述后面的样条曲线从所述前缘朝向所述后缘延伸，并且包括：
-基本上为圆柱形的第六弧，其具有半径R6，半径R6基本上等于Rn*(24/25)，所述第六弧沿所述周边表面延伸距离L6，距离L6基本上等于(Rn*(24/25)*2*pi)*(℃/360°)，其中℃在约58°至60°之间，并且优选为58°。
24.根据权利要求1所述的萨伏纽斯转子，其中，限定所述后面的样条曲线从所述后缘朝向所述前缘延伸，并且包括：
-基本上为圆柱形的第五弧，其切向且连续地连接到所述第一弧，所述第五弧具有基本上等于Rn*(11/25)的半径R5，并且沿所述周边表面延伸距离L5，距离L5基本上等于(Rn*(11/25)*2*pi)*(D°/360°)，其中D°在约59°至约61°之间，并且优选为60°。
25.根据前述权利要求中任一项所述的萨伏纽斯转子，其中所述转子不可移动地安装到传动轴上，所述传动轴的旋转轴线与所述转子的旋转轴线一致。
26.一种萨伏纽斯转子模块，其包括根据前述权利要求中任一项所述的至少第一萨伏纽斯转子和至少第二萨伏纽斯转子，每个转子沿所述传动轴定位，其中所述第二转子的叶片的前缘和后缘相对于所述第一转子的叶片的前缘和后缘被定位成围绕所述传动轴成角位移。
27.根据权利要求26所述的萨伏纽斯转子模块，其中所述第二转子的叶片的前缘和后缘相对于所述第一转子的叶片的前缘和后缘围绕所述传动轴位移90°。
28.根据权利要求26或权利要求27所述的萨伏纽斯转子模块，其中所述模块包括多于两个转子，并且优选地从由两个、四个、六个和八个转子组成的组中选择。
29.根据前述权利要求26至28中任一项所述的萨伏纽斯转子模块，其还包括与所述传动轴分开的至少一个联接件，所述至少一个联接件将所述第一转子的板凸缘连接到所述第二转子的板凸缘。
30.一种萨伏纽斯转子模块组件，其包括安装在单个传动轴上的多个转子模块。
31.根据权利要求30所述的萨伏纽斯转子模块组件，其还包括连接到所述传动轴的盘状发电机。
32.一种萨伏纽斯风力涡轮机装置，其包括根据前述权利要求26至31中任一项所述的至少第一萨伏纽斯转子模块和第二萨伏纽斯转子模块，每个模块组装在平行构造组件中、位于安装框架内。
33.根据权利要求32所述的萨伏纽斯风力涡轮机装置，其中每个转子模块经由分别连接在每个传动轴之间的至少一个传动带动力连接到另一个转子模块。
34.根据权利要求32或权利要求33所述的萨伏纽斯风力涡轮机装置，其中所述至少一个传动带是齿形带。
35.根据前述权利要求32或33中任一项所述的萨伏纽斯风力涡轮机装置，其中所述至少一个传动带是链带。
36.根据前述权利要求32至35中任一项所述的萨伏纽斯风力涡轮机装置，其还包括至少一个固定流体偏转器，所述至少一个固定流体偏转器位于与相应一对转子模块之间的转子的旋转轴线平行的流体流动路径中。
37.根据权利要求35所述的萨伏纽斯风力涡轮机装置，其中所述流体流动偏转器具有“S”形轮廓。
38.根据权利要求36或37中任一项所述的萨伏纽斯风力涡轮机装置，其中所述流体流动偏转器的基本上为“S”形的轮廓配置成在所述叶片的前面侧上产生流体压力较高的区域，并且在所述叶片的后面侧上产生流体压力较低的区域。
39.根据权利要求31至38中任一项所述的萨伏纽斯风力涡轮机装置，所述萨伏纽斯风力涡轮机装置被组装以形成风障。
40.一种风障，其包括安装框架以及平行地组装在所述安装框架内的至少第一风力转子模块和至少第二风力转子模块。
41.根据权利要求40所述的风障，其还包括至少第一流体流动偏转器，所述第一流体流动偏转器在倾斜平面中从所述安装框架的下部朝地面延伸，并且配置成使迎面而来的入射流体流从地面朝向所述风力涡轮机模块向上偏转。
42.根据前述权利要求40或41中任一项所述的风障，其还包括用于将所述框架附接到所述地面的至少一个附接构件。
43.根据前述权利要求40至42中任一项所述的风障，其还包括至少第二流体流动偏转器，所述第二流体流动偏转器在倾斜平面中从所述安装框架的上部向上延伸，并且配置成使迎面而来的入射流体流朝向所述风力涡轮机模块向下偏转。
44.根据前述权利要求40至43中任一项所述的风障，其还包括至少一个横向流体流动偏转器，所述横向流体流动偏转器安装在所述安装框架的垂直立柱上，在倾斜平面中从所述立柱向外延伸并且配置成使迎面而来的入射流体流朝向所述风力涡轮机模块向内偏转。
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