專利名稱：具有垂直軸的風(fēng)輪機(jī)和風(fēng)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有垂直軸的風(fēng)輪機(jī)和一種風(fēng)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
在期望將流動(dòng)空氣的能量利用和轉(zhuǎn)化為其它類型的能量的技術(shù)中，公開(kāi)的具有特 別實(shí)施例和性能的技術(shù)方案的數(shù)量日益增加。事實(shí)上，期望將流動(dòng)空氣的能量轉(zhuǎn)化為電能 或其它類型的能量一最廣泛熟知的系統(tǒng)例如用于抽取水和加熱水的系統(tǒng)。在替代能源項(xiàng)目的體系中，更有效地開(kāi)發(fā)風(fēng)能變得在世界范圍內(nèi)越來(lái)越重要。在 需要高性能的情況下，具有水平軸的風(fēng)輪機(jī)是最廣泛采用的結(jié)構(gòu)，最常使用的是具有三個(gè) 葉片的結(jié)構(gòu)，其工作在本技術(shù)領(lǐng)域是熟知的。但該水平軸風(fēng)輪機(jī)的一個(gè)缺點(diǎn)是其只可能在很高的高度實(shí)現(xiàn)有效的工作，因?yàn)樵?這些高度風(fēng)速最大。另一個(gè)缺點(diǎn)是為了獲得最佳的和有效的能量制造水平，需要保持葉面方向始終垂 直于風(fēng)速矢量，因而需要不斷改變?nèi)~片的角度。這樣的多方向移動(dòng)對(duì)系統(tǒng)提出了很高要求，也就是說(shuō)只有通過(guò)非常昂貴的解決方 案才能充分滿足技術(shù)要求。這類風(fēng)輪機(jī)系統(tǒng)的另一個(gè)缺點(diǎn)是其構(gòu)造還需要能在很高高度仍具有高性能的材 料。水平軸風(fēng)輪機(jī)只能在葉面限定的平面內(nèi)轉(zhuǎn)化能量。而且，這類系統(tǒng)只能在很窄的風(fēng)速范圍內(nèi)有效地利用風(fēng)能。為了克服具有水平軸的系統(tǒng)的這些缺點(diǎn)，在本技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)提出了許多使用垂直 軸風(fēng)輪機(jī)的技術(shù)方案。這類技術(shù)方案在例如US4365929，US6749393, US2005079054, DE4122919, JP2006037898和DE102005041600的專利文件中公開(kāi)。這些技術(shù)方案共同的缺點(diǎn)是它們的
構(gòu)造非常復(fù)雜并且昂貴。本發(fā)明的主要方面是在與流體力學(xué)能量系統(tǒng)相關(guān)的新數(shù)學(xué)概念的理論方案的基 礎(chǔ)上，提供一種具有垂直軸的風(fēng)輪機(jī)。因此，本發(fā)明的目的是提供一種始終以相同的方式運(yùn)行的風(fēng)電設(shè)備，與現(xiàn)有技術(shù) 的風(fēng)電設(shè)備相比，該風(fēng)電設(shè)備沒(méi)有反饋調(diào)節(jié)并且與實(shí)際風(fēng)向無(wú)關(guān)，而且由于作用在設(shè)備入 口端和出口端的扭矩平衡和設(shè)備新穎的幾何構(gòu)型，該風(fēng)電設(shè)備具有最小的流阻一即具有高 的效率，而且該風(fēng)電設(shè)備具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和低的維護(hù)成本，還具有即使在弱風(fēng)環(huán)境和弱風(fēng) 地點(diǎn)仍能有效工作的能力，并且不易受突然的變化和與高度有關(guān)的風(fēng)力載荷分布的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的通過(guò)提供一種具有垂直軸的風(fēng)輪機(jī)實(shí)現(xiàn)，該風(fēng)輪機(jī)具有與該軸相連 的轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)以及所述轉(zhuǎn)子的通過(guò)軸承保持該軸的支撐結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)子包括與上軸承和下軸承進(jìn)行裝配的軸、支承環(huán)和多個(gè)與該支承環(huán)裝配并支撐輪機(jī)葉片的拱形梁，該上軸承固 定在上支架的上部，該下軸承安裝在沿地平面設(shè)置的建筑物內(nèi)，這些支承環(huán)沿該軸間隔地 垂直固定在軸上，其中，相鄰葉片的位于葉片內(nèi)徑上的邊緣之間形成風(fēng)道，該風(fēng)道的尺寸取 決于輪機(jī)葉片和圍繞該轉(zhuǎn)子的導(dǎo)流片裝置的幾何構(gòu)型。本發(fā)明風(fēng)輪機(jī)優(yōu)選地具有至少兩個(gè)拱形梁，所述輪機(jī)葉片形成為由至少一個(gè)二次 和/或三角的和/或雙曲數(shù)學(xué)曲線確定的形狀。另外，拱形梁的平面有利地與該輪機(jī)葉片的母線垂直，在與該輪機(jī)葉片的母線垂 直的平面內(nèi)設(shè)置任選數(shù)量的分隔翼板(翼片，葉片)。該風(fēng)輪機(jī)優(yōu)選地包括具有作為效率增強(qiáng)器的偏轉(zhuǎn)和支撐元件的導(dǎo)流片裝置，所述 效率增強(qiáng)器設(shè)置在導(dǎo)流片裝置的內(nèi)徑和外徑之間，其數(shù)量與所述導(dǎo)流片裝置的數(shù)量相同， 并且該效率增強(qiáng)器構(gòu)成閉合的多邊形，所述支撐結(jié)構(gòu)由本身已知的管狀件或滾壓成形件制 成，并設(shè)置在多個(gè)垂直于所述軸的平面內(nèi)。該風(fēng)輪機(jī)還優(yōu)選地包括支撐滾子滑道(導(dǎo)軌)，該支撐滾子滑道沿所述軸設(shè)置并 位于轉(zhuǎn)子(F)的外徑和導(dǎo)流片裝置的內(nèi)徑之間，該滑道(G)包括支承環(huán)，所述支承環(huán)在導(dǎo)流 片裝置上形成并與設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子外徑上的座圈環(huán)相接觸。具有較短弧長(zhǎng)的成對(duì)葉片在轉(zhuǎn)子的外徑處對(duì)稱地設(shè)置在該輪機(jī)葉片之間，其數(shù)量 與輪機(jī)葉片的數(shù)量相同，由四個(gè)平面界定的渦流觸發(fā)器設(shè)置在與所述效率增強(qiáng)器相同的平 面內(nèi)。本發(fā)明的目的還通過(guò)提供這樣一種具有垂直軸的風(fēng)輪機(jī)實(shí)現(xiàn)，該風(fēng)輪機(jī)具有與該 軸連接的轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)，并能夠以任選高度建造，沿該高度等間隔地設(shè)置有板，該轉(zhuǎn)子包含 間隔一定距離固定的支承環(huán)和拱形梁，所述拱形梁支撐設(shè)置在該板之間的輪機(jī)葉片，該轉(zhuǎn) 子的軸通過(guò)軸承固定在所述板的孔內(nèi)。該板優(yōu)選地具有柱狀盤的形狀或橢球形狀。所述板和導(dǎo)流片裝置由輕型結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土制成。該風(fēng)輪機(jī)有利地包括有回彈力的構(gòu)件，該構(gòu)件補(bǔ)償風(fēng)輪機(jī)軸各部分之間不同的運(yùn) 動(dòng)，由此達(dá)到了轉(zhuǎn)動(dòng)平衡。


圖1是本發(fā)明的垂直軸風(fēng)輪機(jī)的豎直剖面圖，圖2是沿圖1中的A-A平面截取的剖面圖，圖3是本發(fā)明的垂直軸風(fēng)輪機(jī)第二實(shí)施例的立體側(cè)視圖，圖4是沿圖3中的A-A平面截取的剖面圖，圖5是沿圖3中的B-B平面截取的剖面圖，圖6是本發(fā)明垂直軸風(fēng)輪機(jī)的渦流觸發(fā)器的俯視圖，圖7是圖6中所示的觸發(fā)器的立體圖，圖8是本發(fā)明的垂直軸風(fēng)輪機(jī)第三實(shí)施例的立體側(cè)視圖，圖9是圖8中風(fēng)輪機(jī)沿C-C平面的剖面圖，圖10是圖9中風(fēng)輪機(jī)沿D-D平面的剖面圖， 圖11是本發(fā)明風(fēng)輪機(jī)示意性的工作圖。
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明的垂直軸風(fēng)輪機(jī)的豎直剖面圖，其中所述風(fēng)輪機(jī)由地平面8支撐。用 于運(yùn)行所述風(fēng)輪機(jī)的中心控制站和裝置位于沿地平面8設(shè)置的建筑物20內(nèi)?；?設(shè)置在地平面8上，用于支撐所述風(fēng)輪機(jī)的上部機(jī)器，并且該上部機(jī)器 的頂部具有上支架10。該風(fēng)輪機(jī)的軸3由所述上支架10上的軸承4和固定在建筑物20內(nèi)的軸承5支撐， 并且該軸3以本身已知的方式與設(shè)置在建筑物20內(nèi)的發(fā)電機(jī)7相連，因此該發(fā)電機(jī)7由所 述軸3驅(qū)動(dòng)。對(duì)橫向載荷軸承也適合的導(dǎo)流片裝置1位于設(shè)置在地平面8的基座元件9上。所 述導(dǎo)流片裝置1固定地附裝在所述基座元件9上，并且所述導(dǎo)流片裝置1的上端用上支架 10剛性地交叉拉牢。所述由上支架10上的軸承4和固定在建筑物20內(nèi)的軸承5支撐的軸3上安放有 直徑為Cl1的支承環(huán)11，所述支承環(huán)優(yōu)選沿著該軸3等距離放置并彼此平行，而且這些支承 環(huán)的安裝平面與該軸3垂直(見(jiàn)圖1和3)。用于支撐和固定輪機(jī)葉片12的拱形梁2由固定在所述軸3上的支承環(huán)11夾緊 (圖 2)。所述輪機(jī)葉片12的數(shù)量和與其連接的拱形梁2的數(shù)量是任意的，但是至少需要兩 個(gè)。所述輪機(jī)葉片12的表面形成為具有由至少一個(gè)二次和/或三角的和/或雙曲數(shù) 學(xué)曲線確定的形狀。所述軸3與固定在其上并保持具有輪機(jī)葉片12的拱形梁2的支承環(huán)11 一起構(gòu)成 一個(gè)獨(dú)立單元一即轉(zhuǎn)子F，這些元件在運(yùn)行中以相同的旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)置在軸3上的拱形梁2和支承環(huán)11具有這樣的構(gòu)造，該構(gòu)造具有本身已知的結(jié) 構(gòu)，例如由鋁或塑料材料制成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。所述輪機(jī)葉片12在拱形梁2上設(shè)置成使得其母線與該拱形梁2的內(nèi)部部分相接。相鄰葉片12的位于內(nèi)徑Cl1上的邊緣之間形成了風(fēng)道S，該風(fēng)道S的尺寸取決于輪 機(jī)葉片12和圍繞該轉(zhuǎn)子F的導(dǎo)流片裝置1的幾何構(gòu)型。應(yīng)當(dāng)注意到，對(duì)于高性能風(fēng)輪機(jī)的情況，可在與輪機(jī)葉片12的母線垂直的平面內(nèi) 設(shè)置任意數(shù)量的分隔翼板C，所述翼板C具有與葉片12的母線垂直的平面(圖3)。每個(gè)零件的直徑是非常重要的因數(shù)。導(dǎo)流片裝置1的內(nèi)弧起始于直徑d3，該直徑 d3大于所述輪機(jī)葉片12的直徑d2。沿垂直于所述導(dǎo)流片裝置1的母線觀看，具有凹進(jìn)的和突起的弧。所述導(dǎo)流片裝置1的弧的最靠外的點(diǎn)位于直徑為d4的圓上。導(dǎo)流片裝置1豎直地并且以相同的角度間隔對(duì)稱設(shè)置。對(duì)于具有低性能的風(fēng)輪機(jī)，所述導(dǎo)流片裝置1由網(wǎng)格結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述網(wǎng)格結(jié)構(gòu)具 有豎直的板殼并且其材料能夠任意選擇。在轉(zhuǎn)子F的直徑d2和導(dǎo)流片裝置1的外徑d3和內(nèi)徑d4之間存在嚴(yán)格的數(shù)學(xué)函數(shù)， 該數(shù)學(xué)函數(shù)由風(fēng)速和風(fēng)輪機(jī)的性能級(jí)別決定。對(duì)于風(fēng)速較低的情況，有利地選擇更大的導(dǎo)流片裝置1的外徑d4和更小的直徑d2和d3，因?yàn)樵谶@種情況下，雖然導(dǎo)流片裝置的數(shù)量保 持不變，但入流空氣的體積增大，并且與入流空氣體積相同的空氣必須進(jìn)入直徑d2減小的 輪機(jī)葉片12之間。由于連續(xù)方程，這兩個(gè)體積必須相等，因此在直徑d3處獲得遠(yuǎn)遠(yuǎn)更大的 入流空氣速度，導(dǎo)致動(dòng)能以二次方增加。與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明的一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)是 其在低風(fēng)環(huán)境下仍有有效的可行性和適用性。本發(fā)明風(fēng)輪機(jī)的工作將在下面參考圖11詳細(xì)描述。圖2示出本發(fā)明在圖1中公開(kāi)的垂直軸風(fēng)輪機(jī)的一高功率實(shí)施例。圖4描述的技術(shù)方案包括八個(gè)導(dǎo)流片裝置1和八個(gè)效率增強(qiáng)器13，所述效率增強(qiáng) 器本身也是導(dǎo)流和支撐裝置，所述效率增強(qiáng)器沿著一小于所述導(dǎo)流片裝置1的直徑d4并大 于其直徑d3的直徑設(shè)置。根據(jù)導(dǎo)流片裝置1的數(shù)量，效率增強(qiáng)器13形成一個(gè)封閉的多邊形，從而增強(qiáng)結(jié)構(gòu) 的強(qiáng)度和效率。效率增強(qiáng)器13的多邊形的角部以與所述導(dǎo)流片裝置1的母線垂直的方式連接到 所述導(dǎo)流片裝置1的側(cè)面。圖5示出效率增強(qiáng)器13的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。效率增強(qiáng)器13具有包括管或本身已知的截面形狀的框架結(jié)構(gòu)，其優(yōu)選地通過(guò)焊 接接合與兩個(gè)相鄰的導(dǎo)流片裝置1相接。所述效率增強(qiáng)器13的框架結(jié)構(gòu)包括由外殼b包圍的支撐元件a，其中支撐元件a 的數(shù)量?jī)?yōu)選為八，但該數(shù)量是可以隨意選擇的。所述效率增強(qiáng)器13的縱向結(jié)構(gòu)元件和外殼b的母線位于垂直于所述導(dǎo)流片裝置 1的殼體的平面內(nèi)(圖4)。所述效率增強(qiáng)器13的每個(gè)支撐元件a垂直于所述導(dǎo)流片裝置1并且與所述支承 環(huán)11和拱形梁2的平面平行地設(shè)置，因此有利于將效率增強(qiáng)器13設(shè)置在支承環(huán)11和拱形 梁2的平面內(nèi)。可選數(shù)量的效率增強(qiáng)器13可以彼此平行的安裝在導(dǎo)流片裝置1中。用于構(gòu)造所述效率增強(qiáng)器13的材料根據(jù)風(fēng)輪機(jī)的性能而變，也就是說(shuō)，對(duì)于需要 更高特性的情況，效率增強(qiáng)器13可以像導(dǎo)流片裝置1 一樣由鋼筋混凝土制成。在本實(shí)施例中，支撐滾子凸輪G表面可以設(shè)置在所述轉(zhuǎn)子F的外徑d2和所述導(dǎo)流 片裝置1的內(nèi)徑d3之間(圖3)。即使在轉(zhuǎn)子F非常長(zhǎng)(高)和極端風(fēng)載荷的情況下，該支 撐滾子凸輪G表面仍在所述轉(zhuǎn)子F的外徑d2和所述導(dǎo)流片裝置1的內(nèi)徑d3之間提供了精 確的距離控制。將沿所述轉(zhuǎn)子F建造的支撐滾子凸輪G表面的數(shù)量由期望的風(fēng)載荷和風(fēng)輪機(jī)的設(shè) 計(jì)特性決定。在圖3所示的實(shí)施例中，建造有三個(gè)支撐滾子凸輪G表面。所述支撐滾子凸輪G表面的基本元件是支承環(huán)t，所述支承環(huán)t由導(dǎo)流片裝置1支 撐并與設(shè)置在轉(zhuǎn)子F的外緣d2的座圈環(huán)η接合。在圖6所示的高功率風(fēng)輪機(jī)的實(shí)施例中，具有較短弧長(zhǎng)的成對(duì)翼板16對(duì)稱地設(shè)置 在輪機(jī)葉片12之間。成對(duì)翼板16的弧長(zhǎng)比輪機(jī)葉片12的弧長(zhǎng)短，翼板16的平行于軸3延 伸的最靠外的母線位于所述轉(zhuǎn)子F的直徑d2上，所述翼板16的數(shù)量等于所述輪機(jī)葉片12的數(shù)量。如前所述，對(duì)于高功率風(fēng)輪機(jī)，優(yōu)選地將渦流觸發(fā)器14應(yīng)用到垂直于所述軸3設(shè) 置的導(dǎo)流片裝置1上，并且所述渦流觸發(fā)器14與所述效率增強(qiáng)器13在同一平面內(nèi)。圖7示出該實(shí)施例的渦流觸發(fā)器14。該圖清楚地示出，渦流觸發(fā)器14是一個(gè)四面 體。除了將空氣流在所述輪機(jī)葉片之間流動(dòng)改變?yōu)榭諝饬髟谒鲂试鰪?qiáng)器13和旋 轉(zhuǎn)觸動(dòng)器14之間流動(dòng)一這將使性能增強(qiáng)一以外，第二實(shí)施例的運(yùn)行與圖1所示的實(shí)施例的 運(yùn)行基本相同。圖9示出具有任意特性的風(fēng)輪機(jī)的結(jié)構(gòu)。風(fēng)輪機(jī)的高度應(yīng)由動(dòng)力穩(wěn)定性決定。在本實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)力穩(wěn)定性，沿所述 導(dǎo)流片裝置1的預(yù)定高度設(shè)置至少一個(gè)支撐和分隔板17，所述板由已知的建筑材料制成， 優(yōu)選與所述導(dǎo)流片裝置1的材料一致的材料。對(duì)于大功率風(fēng)電設(shè)備，即大于1MW，所述材料 優(yōu)選鋼筋混凝土。也可以垂直于所述導(dǎo)流片裝置1和軸3設(shè)置任意數(shù)量的支撐和分隔板17，從而形 成同時(shí)滿足流體動(dòng)力學(xué)和強(qiáng)度力學(xué)的結(jié)構(gòu)，其尺寸基本上由所述軸3的尺寸和所述導(dǎo)流片 裝置1的外徑d4決定。板17以相同的距離h彼此間隔放置，該距離還決定了所述軸在板17之間的長(zhǎng)度。圖1和圖2所示的風(fēng)輪機(jī)基本上位于兩個(gè)板17之間(見(jiàn)圖9)，但可以在兩個(gè)板 17之間設(shè)置不同的風(fēng)輪機(jī)實(shí)施例。實(shí)際上，因?yàn)樯现Ъ?0的作用由板17取代，因而在這種 情況下上支架10可以省略。如圖10所示，板17具有位于其中心的通孔18，并且優(yōu)選地通過(guò)軸承將所述軸3固 定在該通孔18內(nèi)。所述板17優(yōu)選為盤形，并且旋轉(zhuǎn)橢球體或任何其它符合流體動(dòng)力學(xué)的適合的形 狀也是有利的。在本實(shí)施例中，高度限由所述軸3的長(zhǎng)度確定。因?yàn)榇酥匾?，?yōu)選地采 用根據(jù)所述板17的距離h分段的軸3，但在這種情況下，該軸承裝置需要如下的特殊構(gòu)造。由于本實(shí)施例使用的板17，可以沿總高度將轉(zhuǎn)子？設(shè)置成多個(gè)段？1斤2斤3... 11。 由于作用在設(shè)置于兩個(gè)平行的板17之間的輪機(jī)葉片12上的風(fēng)力可能不同，因此必須考慮 不同板17之間不同的空氣流動(dòng)環(huán)境。考慮到此影響，所述軸3可以根據(jù)距離h分成段F1， F2，F(xiàn)3. . .Fn，這樣一給定段Fl通過(guò)齒輪固定在相應(yīng)的上板17的中心孔18內(nèi)，從而該段Fl 的下端優(yōu)選地通過(guò)彈性聯(lián)軸器與其下面的段F2的上端相聯(lián)，該彈性聯(lián)軸器在軸向支撐該 段F1，但僅允許該段Fl有微小的橫向運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，所述軸承通過(guò)有回彈力的構(gòu)件 固定在孔18內(nèi)。通過(guò)這種方式，即使在沿所述風(fēng)輪機(jī)的高度作用有不同的大風(fēng)力載荷的情 況下，由多段Fl，F(xiàn)2，F(xiàn)3. . . Fn組成的軸3的屈曲也可以忽略。現(xiàn)在參考圖11對(duì)本發(fā)明的具有垂直軸3的風(fēng)輪機(jī)的工作進(jìn)行描述。本發(fā)明的具有垂直軸3的風(fēng)輪機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是其可以在各種風(fēng)速下使用，并且發(fā) 電機(jī)一即熱水供應(yīng)一的性能隨著風(fēng)速的增加而提高，而且該風(fēng)輪機(jī)具有抗震結(jié)構(gòu)。到達(dá)由直徑山和相應(yīng)的高度確定的表面的空氣量通過(guò)由所述導(dǎo)流片裝置1確定 的開(kāi)口 進(jìn)入該風(fēng)電設(shè)備。入流空氣通過(guò)所述導(dǎo)流片裝置1的彎曲和通過(guò)從開(kāi)口面向 比其小的開(kāi)口面f2變窄的截面積而加速。加速后的空氣量的速度增大并因此沖量增加，該空氣量通過(guò)開(kāi)口 f2進(jìn)入所述輪機(jī)葉片12，通過(guò)獲得流動(dòng)方向的改變而對(duì)所述轉(zhuǎn)子F施加扭 矩，另外，該空氣量通過(guò)由軸3和支承環(huán)11界定的通道S流入相對(duì)的輪機(jī)葉片12，在相對(duì)的 輪機(jī)葉片中該空氣量的沖量發(fā)生改變，并產(chǎn)生流動(dòng)方向更大的改變，因此對(duì)所述輪機(jī)葉片 12施加更大的扭矩。由于對(duì)這種系統(tǒng)的布置，導(dǎo)流片裝置1的曲率和開(kāi)口 f1; f2以及轉(zhuǎn)子F的直徑d2 和所述輪機(jī)葉片12的曲率提供了在各種速度下的層流，并且在入口和出口獲得的作用在 所述輪機(jī)葉片12上的扭矩相等，因而平衡地作用到所述軸3上。實(shí)際上，與入流情況相比，所述導(dǎo)流片裝置1的開(kāi)口在出流端具有相反的特性。從所述出流端開(kāi)口 f2排出的廢氣膨脹到具有更大面積的開(kāi)口 處，然后被所述風(fēng) 電設(shè)備附近自由流動(dòng)的氣流帶走，這種情況降低了流阻并提高了風(fēng)輪機(jī)的效率。本發(fā)明的風(fēng)電設(shè)備與現(xiàn)有設(shè)備相比的主要優(yōu)點(diǎn)是提供了一種始終以相同的方式 運(yùn)行的風(fēng)電設(shè)備，它不需要反饋調(diào)節(jié)并與實(shí)際的風(fēng)向無(wú)關(guān)，由于作用在所述設(shè)備的入口端 和出口端的扭矩平衡以及設(shè)備新穎的幾何構(gòu)型，該設(shè)備具有最小的流阻一即具有高效率， 而且該設(shè)備具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和低的維護(hù)成本，還具有即使在弱風(fēng)環(huán)境和弱風(fēng)地點(diǎn)仍能有效 工作的能力，并且不易受突然的變化和與高度有關(guān)的風(fēng)力載荷分布的影響。
權(quán)利要求
具有垂直軸(3)的風(fēng)輪機(jī)，該風(fēng)輪機(jī)具有與該軸(3)相連的轉(zhuǎn)子(F)和發(fā)電機(jī)(7)以及所述轉(zhuǎn)子(F)的通過(guò)軸承保持該軸(3)的支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于，該轉(zhuǎn)子(F)包括與上軸承和下軸承進(jìn)行裝配的軸(3)、支承環(huán)(11)和與該支承環(huán)(11)裝配并支撐輪機(jī)葉片(12)的多個(gè)拱形梁(2)，該上軸承固定在上支架(10)的上部，該下軸承安裝在沿地平面(8)設(shè)置的建筑物(20)內(nèi)，所述支承環(huán)(11)沿所述軸(3)間隔地垂直固定在該軸(3)上，其中，相鄰葉片(12)的位于內(nèi)徑(d1)上的邊緣之間形成風(fēng)道(S)，所述風(fēng)道(S)的尺寸取決于所述輪機(jī)葉片(12)和圍繞該轉(zhuǎn)子(F)的導(dǎo)流片裝置(1)的幾何構(gòu)型。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，該風(fēng)輪機(jī)具有至少兩個(gè)拱形梁(2)。
3.如前述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，所述輪機(jī)葉片(12)形成為由至少 一個(gè)二次和/或三角的和/或雙曲數(shù)學(xué)曲線確定的形狀。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，所述拱形梁(2)的平面垂直于該 輪機(jī)葉片(12)的母線。
5.如前述任一權(quán)利要求所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，在與所述輪機(jī)葉片(12)的母線垂 直的平面內(nèi)設(shè)置有任選數(shù)目的分隔翼板(C)。
6.如權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，該風(fēng)輪機(jī)包括具有作 為效率增強(qiáng)器(13)的偏轉(zhuǎn)和支撐元件的導(dǎo)流片裝置(1)，所述效率增強(qiáng)器設(shè)置在導(dǎo)流片裝 置的內(nèi)徑(d3)和外徑(d4)之間，該效率增強(qiáng)器的數(shù)量與所述導(dǎo)流片裝置(1)的數(shù)量相同， 所述效率增強(qiáng)器(13)構(gòu)成閉合的多邊形。
7.如權(quán)利要求6所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，該風(fēng)輪機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)(a)由本身已知的管 狀件或滾壓成形件制成，并設(shè)置在多個(gè)垂直于所述軸(3)的多個(gè)平面內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6或7所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，該風(fēng)輪機(jī)包括支撐滾子滑道(G)，該 支撐滾子滑道沿所述軸(3)設(shè)置并位于所述轉(zhuǎn)子(F)的外徑(d2)和所述導(dǎo)流片裝置(1)的 內(nèi)徑(d3)之間，該滑道(G)包括支承環(huán)(t)，所述支承環(huán)在導(dǎo)流片裝置(1)上形成并與設(shè)置 在所述轉(zhuǎn)子(F)的外徑(d2)上的座圈環(huán)相接觸。
9.如權(quán)利要求6-8中任一權(quán)利要求所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，在所述輪機(jī)葉片(12) 之間在所述轉(zhuǎn)子(F)的外徑(d2)上對(duì)稱地設(shè)置具有較短弧長(zhǎng)的成對(duì)葉片(16)，所述成對(duì)葉 片的數(shù)量等于輪機(jī)葉片(12)的數(shù)量。
10.如權(quán)利要求6-9中任一權(quán)利要求所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，在與所述效率增強(qiáng)器 (13)相同的平面內(nèi)設(shè)有由四個(gè)面界定的渦流觸發(fā)器(14)。
11.具有垂直軸(3)的風(fēng)輪機(jī)，該風(fēng)輪機(jī)具有與該軸(3)相連的轉(zhuǎn)子(F)和發(fā)電機(jī)(7)， 其特征在于，該風(fēng)輪機(jī)能夠以任選的高度建造，沿所述高度以相等的距離(h)隔開(kāi)地形成 有板(17)，該轉(zhuǎn)子(F)包含間隔一定距離固定的支承環(huán)(11)并具有拱形梁(2)，所述拱形 梁(2)支撐設(shè)置在該板(17)之間的輪機(jī)葉片(12)，轉(zhuǎn)子(F)的軸(3)通過(guò)軸承固定在所述 板(17)的孔(18)內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，所述板(17)具有柱狀盤的形狀。
13.如權(quán)利要求11所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，所述板(17)具有橢球形狀。
14.如權(quán)利要求11-13中任一權(quán)利要求所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，所述板(17)和所述 導(dǎo)流片裝置(1)由輕型結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土制成。
15.如權(quán)利要求11-14中任一權(quán)利要求所述的風(fēng)輪機(jī)，其特征在于，該風(fēng)輪機(jī)包括有回彈力的構(gòu)件，該構(gòu)件補(bǔ)償了風(fēng)輪機(jī)軸(3)各部分之間不同的運(yùn)動(dòng)，由此達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)平衡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有垂直軸(3)的風(fēng)輪機(jī)，該風(fēng)輪機(jī)具有與該軸(3)相連的轉(zhuǎn)子(F)和發(fā)電機(jī)(7)以及所述轉(zhuǎn)子(F)的通過(guò)軸承保持該軸(3)的支撐結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)子(F)包括與上軸承和下軸承進(jìn)行裝配的軸(3)、支承環(huán)(11)和多個(gè)與該支承環(huán)(11)裝配并支撐輪機(jī)葉片(12)的拱形梁(2)，該上軸承固定在上支架(10)的上部，該下軸承固定在沿地平面(8)設(shè)置的建筑物(20)內(nèi)，這些支承環(huán)(11)沿該軸(3)間隔地垂直固定在軸(3)上。
文檔編號(hào)F03D3/06GK101918708SQ200880118181
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者維克托·捷爾吉 申請(qǐng)人:維克托·捷爾吉