涡轮系统技术方案

本文公开了一种涡轮系统，包括支撑结构，涡轮组件和导向叶片组件。支撑结构限定中空部并且具有外部和形成中空部的外周的内部。涡轮机组件可移动地连接到支撑结构的内部并且构造成从支撑结构的内部支撑，以使其能够沿中空部的外周并绕第一轴线旋转移动。导向叶片组件连接到支撑结构的外部，用于包围支撑结构，导向叶片组件包括多个导向叶片，这些导向叶片可定位用于引导冲击在其上的流体朝向涡轮机组件，从而使涡轮机组件围绕第一轴线旋转地移位。

Turbine system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涡轮系统
本专利技术大体上涉及一种用于从流体流获取能量的涡轮系统。
技术介绍
自古以来，风能一直用于为机械供电。从那时起，像风这样的更绿色和可再生能源发电的需求变得越来越迫切，并且已经开发出用于生产电力的风力涡轮机。尽管如此，由于风力随时间和地理的变化，风力发电在商业方面很少成功。通常，在具有持续高风速的区域中运行的风力涡轮机往往是商业上最可行的，但是这种站点是罕见的。不同的风力涡轮机设计已经被开发用于不同的场景和应用。例如，可以根据风向标的叶片是否围绕水平或垂直设置的轴的轴线旋转来对它们进行分类。水平轴风力涡轮机(HAWTs，Horizontalaxiswindturbines)倾向于更普遍地部署，因为它们往往更有效：这是叶片在垂直于风流方向的方向上旋转的结果，使得它们在旋转期间在整个循环中接收能量。然而，它们具有各种缺点，尤其是塔架和叶片的绝对高度，尺寸和重量，这使得安装，操作和维护成本极高。它们还需要小心地定位在风中，在风速在速度和方向上变化的情况下不太可能正常工作。这种风力涡轮机在视觉上以及从野生动物到无线电信号传输的任何东西中也具有潜在的破坏性。垂直轴风力涡轮机(VAWTs，Verticalaxiswindturbines)固有地效率较低，因为叶片仅在其旋转周期的一部分期间从风中接收能量，在此期间它被“吹”向前。对于周期的剩余部分的大部分，叶片在基本上逆着风流方向的方向上旋转。已经公开了使用导向叶片以更好地引导叶片的风流以提高VAWTs的效率。然而，使用具有平坦表面的导向叶片通常导致冲击在导向叶片的平坦表面上的风量被分散远离朝向叶片的预期流动方向。因此，需要一种用于解决上述问题的导向叶片。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，公开了一种涡轮系统，包括支撑结构，涡轮组件和导向叶片组件。所述支撑结构限定第一轴线和与所述第一轴线重合的中空部，并且具有外部和形成中空部的外周的内部。所述涡轮组件可移动地连接并构造成从所述支撑结构的所述内部支撑，以使其能够沿所述中空部的外周和所述第一轴线绕其旋转移动。所述导向叶片组件连接到所述支撑结构的所述外部，用于包围所述支撑结构，导所述向叶片组件包括多个导向叶片，其可定位用于引导冲击其上的流体朝向涡轮组件旋转，从而使涡轮组件围绕所述第一轴线旋转移位。附图说明图1示出了涡轮系统的示例性局部透视图，该涡轮系统包括根据本专利技术的一个方面的支撑结构，涡轮组件和导向叶片组件；图2示出了图1的涡轮系统的平面图；图3示出了图1的支撑结构的局部透视图；图4示出了图3的支撑结构的一部分的局部透视图；图5示出了图1的涡轮组件的平面图；图6示出了图5的涡轮组件的透视图；图7示出了配置有图5的涡轮组件的上内导轨的图3的支撑结构的内滚动元件的特写部分透视图；图8示出了配置有图7的上内导轨的内滚动元件的局部侧视图；图9示出了上转子接头的局部透视图，所述上转子接头构造成用于使转子叶片和图5的涡轮组件的上内导轨相互连接；图10示出了图1的导向叶片组件的导向叶片的局部侧视图，所述导向叶片连接到图3的支撑结构；图11示出了图10的导向叶片的局部侧视图；图12示出了图10的导向叶片组件的局部透视图；图13示出了根据图11的视图A的图10的导向叶片组件的局部侧剖视图；图14示出了连接到图11的导向叶片的顶部吊杆的帆的局部侧剖视图；图15示出了根据图13的视图B-B的图11的导向叶片的局部平面图；图16示出了根据图13的视图B-B的图11的导向叶片的局部平面图，其中风流被重定向到涡轮组件的转子叶片；图17示出了图11的多个导向叶片中的两个的平面图，其中示出了风被重定向到涡轮组件的转子叶片；和图18示出了图11的多个导向叶片中的两个的平面图，其中示出了在示例性可变定向导向叶片布置中将风重定向到涡轮组件的转子叶片。具体实施方式在下文中参考图1至图18描述了本专利技术的一个示例性实施例的涡轮系统20。该涡轮系统优选地包括支撑结构22，涡轮组件24和导向叶片组件26。在涡轮系统20内，支撑结构22限定第一轴线28和与第一轴线重合的中空部30。支撑结构22具有外部32和形成中空部30的外周的内部34。涡轮组件24可移动地连接到支撑结构22的内部34并且被配置成从支撑结构22的内部34支撑，以实现其沿中空部30的外周并围绕第一轴线28的旋转位移。在结构上，涡轮组件24悬挂在支撑结构22的内部34处。支撑结构22和涡轮组件24之间的这种结构配置是优选的，因为它使得涡轮组件24的重量能够分布在支撑结构22的内部34上。这与使涡轮组件24由与第一轴线28重合并平行，并用作涡轮组件24的轴的中心柱或轴(未示出)支撑的结构相反，该结构将导致涡轮组件24的全部重量集中在中心柱上。此外，涡轮组件24来自中心柱的吊杆可能导致重量和惯性偏心，这可能导致在使用时不均匀或过早磨损和裂缝和由于涡轮组件24在这样的中心柱上的静态和动态不平衡所导致的故障。导向叶片组件26连接到支撑结构22的外部32，以使导向叶片组件26能够围绕支撑结构22。此外，导向叶片组件26、涡轮组件24和支撑结构22之间的结构相互配置，使得导向叶片组件26的重量能够抵消涡轮组件24的重量并且至少部分地减小支撑结构22的力矩。导向叶片组件26包括多个导向叶片36，其可定位用于引导冲击其上的流体朝向涡轮组件24，从而使涡轮组件24围绕第一轴线28旋转地移位。然后旋转的涡轮组件24可以被获取能量，例如，通过使用交流发电机或类似的能量转换系统。支撑结构优选地，支撑结构22和涡轮组件24中的每一个具有沿第一轴线在第一端38和第二端40之间延伸的管状形状。这使得涡轮组件24能够与支撑结构22同心地构造。为了便于支撑结构22的构造和随后的维护，支撑结构22被分隔成围绕第一轴线28的多个区段42，其中多个区段42中的每一个在第一端38和第二端40之间延伸。多个区段42的每一个在结构上是独立的，并且优选地构造成形成独立的桁架结构模块。多个区段42中的每一个优选地由永久相互连接的通道、管、轴、型材或其任何组合构成。然后，多个区段42通过例如焊接永久地相互连接，或者通过使用例如接头和紧固件可拆卸地相互连接。为了便于运输、组装和维护，优选的是，支撑结构22包括多个区段42中的六个并且由多个区段42中的六个形成。在替代实施方式中，多个区段42可以被包裹或形成为混凝土。另外可选地，支撑结构22由混凝土形成，例如预浇铸混凝土或混凝土段被钢加固和预加应力以适应使用时的操作载荷。当多个区段42相互连接并配置使用时，支撑结构包括上环形结构43a、下环形结构43b和多个支柱43c，多个支柱43c在上环形结构43a和下环形结构43b之间延伸并相互连接。同样，优选的是，上环形结构43a、下环形结构43b和多个支柱43c中的至少一个由桁架结构形成，以提高强度和刚度。涡轮组件涡轮组件24包括多个内导轨44，其中支撑结构22包括多个内滚动元件46，用于操作地补充多个内导轨44。多个内滚动元件46布置成限定多个内部路径，多个内部路径的每一个均对应多个内导轨44的一个。这使得多个内导轨44能够与多个内滚动元件46接合，从而将涡轮组件24可移动地连接到支撑结构22，并且使多个内导轨44的每个能够沿着相应多个内部路径中的一个移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涡轮系统，包括：支撑结构，其限定第一轴线及与所述第一轴线同轴心的中空部，所述支撑结构具有外部和形成所述中空部的外周的内部；涡轮组件，其可移动地连接到所述支撑结构的所述内部并且构造成由所述支撑结构的所述内部支撑，以使其能够沿所述中空部的外周并围绕所述第一轴线旋转地移位；和导向叶片组件，其连接到所述支撑结构的所述外部以用于包围所述支撑结构，所述导向叶片组件包括多个导向叶片，其能够定位为用于引导冲击其上的流体朝向所述涡轮组件，从而使所述涡轮组件绕所述第一轴线旋转地移位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种涡轮系统，包括：支撑结构，其限定第一轴线及与所述第一轴线同轴心的中空部，所述支撑结构具有外部和形成所述中空部的外周的内部；涡轮组件，其可移动地连接到所述支撑结构的所述内部并且构造成由所述支撑结构的所述内部支撑，以使其能够沿所述中空部的外周并围绕所述第一轴线旋转地移位；和导向叶片组件，其连接到所述支撑结构的所述外部以用于包围所述支撑结构，所述导向叶片组件包括多个导向叶片，其能够定位为用于引导冲击其上的流体朝向所述涡轮组件，从而使所述涡轮组件绕所述第一轴线旋转地移位。2.根据权利要求1所述的涡轮系统，所述支撑结构和所述涡轮组件中的每一个具有在第一端和第二端之间沿着所述第一轴线延伸的管状形状，其中所述涡轮组件与所述支撑结构同轴心地构造。3.根据权利要求2所述的涡轮系统，所述涡轮组件包括多个内导轨，并且所述支撑结构包括多个内滚动元件，所述多个内滚动元件布置成限定多个内部路径，每个所述内部路径对应于所述多个内导轨中的一个，其中，所述多个内导轨与所述多个内滚动元件接合，从而将所述涡轮组件可移动地连接到所述支撑结构，并使得所述多个内导轨中的每一个能够沿着所述多个内部路径中相应的那一个行进。4.根据权利要求3所述的涡轮系统，所述多个内导轨相互连接以形成刚性主体，并且所述多个内滚动元件中每一个是聚合物、弹性体和金属轮中的一种，其通过衬套和轴承中的一个被设置在轴上，所述轴连接到所述支撑结构的所述内部。5.根据权利要求3所述的涡轮系统，所述多个内滚动元件布置成基本上防止所述多个内导轨中的每一个横向于所述多个路径中相应的那一个的运动。6.如权利要求3所述的涡轮系统，所述涡轮组件包括：上内导轨，其包括朝向所述涡轮组件的所述第一端设置的所述多个内导轨中的至少一个；和下内导轨，其包括朝向所述涡轮组件的所述第二端设置的所述多个内导轨中的至少一个。7.如权利要求6所述的涡轮系统，还包括：线性交流发电机，其连接到所述涡轮组件和所述支撑结构，并配置成介入所述涡轮组件和所述支撑结构，所述线性交流发电机用于从所述涡轮组件和所述支撑结构之间的相对位移产生动力。8.根据权利要求6所述的涡轮系统，所述涡轮组件包括：多个转子叶片，其在所述上内导轨和所述下内导轨之间延伸。9.根据权利要求8所述的涡轮系统，所述多个转子叶片中的每一个沿其长度限定转子轴线，所述多个转子叶片中的每一个的所述转子轴线基本上平行于所述第一轴线。10.根据权利要求9所述的涡轮系统，所述多个转子叶片中的每一个可旋转地连接到所述上内导轨和所述下内导轨，以使得所述多个转子叶片中的每一个绕其转子轴线旋转移动。11.如权利要求10所述的涡轮系统，还包括：多个转子致动器，其与控制器进行信号通信，用于控制其操作，所述多个转子致动器中的每一个与所述下内导轨和所述上内导轨中的一个以及所述多个转子叶片中相应的那一个操作接合，用于使所述多个转子叶片中相应的那一个围绕其转子轴线成角度地定位。12.根据权利要求1所述的涡轮系统，所述支撑结构包括：上环形结构；下环形结构；和多个支柱，其在所述上环形结构和所述下环形结构之间延伸并相互连接；其中，所述上环形结构、所述下环形结构和所述多个支柱中的至少一个由桁架结构形成。13.根据权利要求2所述的涡轮系统，所述导向叶片组件包括多个外导轨，并且所述支撑结构包括多个外滚动元件，所述多个外滚动元件布置成限定多个外部路径，每个所述外部路径对应于所述多个外导轨中的一个，其中，所述多个外导轨与所述多个外滚动元件接合，从而将所述导向叶片组件可移动地连接到所述支撑结构，并使所述多个外导轨中的每一个能够沿着所述多个外部路径中相应的那一个行进。14.根据权利要求3所述的涡轮系统，所述导向叶片组件包括：上外导轨，其包括朝向所述支撑结构的所述第一端设置的多个外...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖伊·安德鲁·瓦兹，
申请(专利权)人：盖伊·安德鲁·瓦兹，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG