改进的卧式风力涡轮机制造技术

本发明专利技术涉及风能。风力涡轮机包括水平轴涡轮机转子、发电机，该水平轴涡轮机转子安装在涡轮机转子轴上。该涡轮机包括与该涡轮机转子轴同轴安装的“中空中心”部分。该涡轮机转子包括一组叶片和支撑杆。该叶片安装在“中空中心”部分的外边缘上并且可以向上或向下成角度。该涡轮机使用由风力涡轮机转子轴驱动的风扇，使气流加速通过其“中空中心”部分，该风力涡轮机转子轴通过风力涡轮机转子而转动。因此，与具有相同涡轮机转子直径的基于升力的传统水平轴风力涡轮机相比，本发明专利技术通过以更高的性能系数从气流中提取更多动能并且将该动能转换为电能，提供了更高的性能效率。提供了更高的性能效率。提供了更高的性能效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的卧式风力涡轮机


[0001]本专利技术涉及风能并且可以用于收集风动能并将风动能转化为电力。分组：F03D,F03D 1/00(其他可能适用)。

技术介绍

[0002]基于不同能量提取概念的风力涡轮机有着许多不同类型，但通常分为两类，即基于升力的和基于阻力的。卧式风力涡轮机(水平轴风力涡轮机(HAWT))是最常见的基于升力的拓扑结构。该结构通过在其叶片上产生升力并将旋转机械能转化为电能来捕获风的动能。
[0003]传统卧式风力涡轮机包括涡轮机转子、转子偏航机构和塔架，该涡轮机转子的叶片逆风垂直安装在涡轮机转子轴上，该涡轮机转子轴通过齿轮箱(倍增器，即用于将低速进入的旋转转换为适合发电的高速旋转的组件)与发电机连接，该转子偏航机构用于根据风向使转子旋转，所有组件安装在塔架的顶部上。涡轮机转子的中心通常用于机舱，该机舱用作倍增器、发电机、发电机转子轴和涡轮机转子轴的外壳，并且将塔架与转子连接。机舱存在于转子中心对风力涡轮机的性能没有太多助益，因为中心的叶片旋转速度很低。

技术实现思路

[0004]本风力涡轮机通过实施机械设计特征提高了将风动能转换成电能的效率，这些机械设计特征通过使用“中空中心”部分和安装在距旋转轴线(转子轴)一定距离处的叶片来利用卷吸效应，以便允许气流以不间断(原始)速度或加速的速度(借助于喷气风扇或使用其他方法)穿过，从而在风力涡轮机后面形成更高速的空气射流。而且，通过使用独特的叶片配置(叶片与旋转平面成角度)，可以进一步提高效率。
[0005]
技术实现思路
用于以简化的形式对本专利技术的思想进行介绍，这在下面的具体实施方式中进一步公开。
技术实现思路
既非旨在指出所要求保护的本专利技术目的的基本特征，也非旨在用于限制本专利技术范围的目的。
[0006]技术问题
[0007]空气动力学特征显然是风力涡轮机性能效率的一个非常重要的方面，因此总是有目标要对其进行改进。
[0008]此外，基于升力的风力涡轮机的设计应当集中于完全利用转速来产生升力，但不要阻塞进入的气流。因此，本专利技术的目的是创建一种基于升力的水平轴风力涡轮机，与具有相同涡轮机转子直径的基于升力的传统水平轴风力涡轮机相比，本专利技术的设计将通过以更高的性能系数从气流中提取更多的动能并且将该动能转换为电能，提供更高的性能效率。
[0009]问题解决方案
[0010]以上问题通过以下方式解决：提供一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括涡轮机转子(一组叶片)，该涡轮机转子在转子的外半径处(从0.75R到1R的任何位置)具有工作区域(可以产生升力)，该涡轮机转子具有水平旋转轴线并且借助于支撑杆安装在涡轮机转子轴
上，该风力涡轮机通过使用“中空中心”部分和安装在距中心旋转轴线(转子轴)一定距离的叶片来利用卷吸效应，以便允许气流以不间断(原始)速度或加速的速度(借助于喷气风扇或使用其他方法)穿过，从而在风力涡轮机后面形成更高速的空气射流。
[0011]“中空中心”部分可以“按原样”起作用，或者可以通过扩散器增强或与机械或电动驱动风扇(或喷气风扇)一起使用，以便从通过外部风力涡轮机转子叶片捕获的动力中产生更高速的空气射流(气流)。
[0012]涡轮机转子叶片以任何方式(举例来说，带有轮辋基座的支撑杆或辐条)与涡轮机转子轴连接，并且定位在“中空中心”部分的外边缘处。它们(叶片)可以与该外边缘重叠或者远离“中空中心”部分坐落在转子轴上(而不是在单一旋转平面中)。上述叶片也可以从旋转平面逆风或顺风成角度，以便进一步提高上述风力涡轮机的性能。
[0013]上述风力涡轮机的发电机被配置为由风力涡轮机转子直接驱动(以风力涡轮机转子轴的速度)，或者通过使用具有可被固定的机械或电磁连接的倍增器、或者使用飞轮或与风力涡轮机转子连接的其他装置进行驱动。
[0014]专利技术有益效果
[0015]所提出的风力涡轮机的特征在于其包括“中空中心”部分，该中空中心部分允许空气以原始风速不间断地流过旋转叶片的中心，或者允许空气在涡轮机转子叶片(尾流)后面加速到比原始风速更高的速度。
[0016]以上所述产生“卷吸效应”，即移动速度更快的气流在涡轮机转子后面产生较低压区域(根据伯努利定律)，使气流加快通过涡轮机转子并使湍流空气更加远离。
[0017]由于升力取决于空气流动的表面积，因此将涡轮机转子叶片定位成与旋转平面成一定角度(顺风或逆风成角度)，进而使得可以使用保持相同外部涡轮机转子直径的更长叶片，并从而产生相对较高的升力。
[0018]因此，与基于升力的传统水平轴风力涡轮机相比，通过减少对进入气流的阻塞并增加升力，可以实现更高的性能效率。
附图说明
[0019]通过示出风力涡轮机的优选实施例的附图，对本专利技术进行更详细的说明：
[0020]图1是所要求保护的风力涡轮机的优选实施例之一在纵向剖面上的示意图；
[0021]图2是所要求保护的风力涡轮机另一个优选实施例在纵向剖面上的示意图；
[0022]图3是所要求保护的风力涡轮机的优选实施例之一在纵向剖面上与传统风力涡轮机的对比示意图；
[0023]图4是传统风力涡轮机和所要求保护的风力涡轮机的叶片转速的对比示意图；
[0024]图5是所要求保护的风力涡轮机的另一个优选实施例的示意图；
[0025]图6是所要求保护的风力涡轮机的另一个优选实施例的示意图；并且
[0026]图7是所要求保护的风力涡轮机的优选实施例之一的局部剖视图。通过示出风力涡轮机的优选实施例的附图，对本专利技术进行更详细的说明：
具体实施方式
[0027]应当明确的是，扩散器包括入口和出口，其中入口的直径小于出口的直径。还应当
明确的是，与涡轮机转子轴同轴安装的扩散器具有逆风朝向的入口。
[0028]应当明确的是，术语“成角度”描述了叶片与旋转平面并且与进入气流方向所成角度的方向，其中进入气流朝向风力涡轮机构造的前部。
[0029]应当明确的是，术语风力涡轮机的“前部”用于该构造朝向进入气流的一侧。
[0030]在本专利技术的优选实施例中，涡轮机转子叶片以固定角度或可调角度设置。处于角度调整的目的，涡轮机转子叶片可以借助于接头安装在支撑杆的顶部。调整角度有助于将升力系数保持的其最佳水平。
[0031]在本专利技术的优选实施例中，涡轮机包括倍增器，并且发电机被配置为由涡轮机转子经由涡轮机转子轴、倍增器和发电机转子轴来驱动。
[0032]应当明确的是，术语“倍增器”用于“倍增齿轮”，该倍增齿轮将风力涡轮机转子的缓慢旋转转变为更适合有效发电的发电机转子的更快旋转。在本专利技术的优选实施例中，倍增器是电动的或机械的。然而，应当明确的是，本专利技术的实施例可以为其中使用不同类型的发电机，例如，适合于较慢转速输入的发电机，因此该发电机直接从涡轮机转子轴驱动，两者之间没有倍增器。
[0033]在本专利技术的优选实施例之一中，涡轮机包括内部具有发电机的机械空气风扇(用于使气流加速的一组叶片)，该机械空气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种风力涡轮机，所述风力涡轮机包括：涡轮机转子，所述涡轮机转子具有水平旋转轴线并且安装在涡轮机转子轴上；发电机，所述发电机被配置为由所述涡轮机转子(直接或经由齿轮/倍增器或风扇转子轴)驱动；其中所述涡轮机包括“中空中心”部分(对本设计至关重要)，所述“中空中心”部分可以“按原样”起作用或者与扩散器和/或(喷气)风扇一起工作，以便允许不间断或加速的气流穿过其中心，所述中空中心部分与所述涡轮机转子轴同轴安装，所述涡轮机转子包括一组叶片，所述叶片位于支撑杆(或者位于远离所述涡轮机转子轴而保持所述叶片的任何其他机械装置)上，其中所述叶片定位在所述涡轮机的所述“中空中心”部分的外边缘处(或者与所述外边缘重叠或者甚至远离具有所述外边缘的单一平面)，并且(所述叶片)可以成角度以便进一步提高性能。2.根据权利要求1所述涡轮机，其中所述叶片以固定角度或可调角度设置。3.根据权利要求1所述涡轮机，其中所述涡轮机可以具有倍增器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦列里，
申请(专利权)人：尼古拉，
类型：发明
国别省市：