專利名稱：全向風(fēng)輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及這樣一種帶罩式全向風(fēng)輪機(jī)，其豎直排氣并且能夠 提取比同等直徑的自由風(fēng)輪機(jī)更多的電力。
背景技術(shù)：
近年來，對于電力呈指數(shù)級增長的全球性需求以及由于利用諸 如油和煤等不可再生燃料發(fā)電而對生態(tài)系統(tǒng)帶來的巨大的侵略性的 破壞，還有這些資源的快速消耗以及能夠跟上這種增長的需求的其它 自然資源的匱乏，已經(jīng)為找到可再生能源的進(jìn)一步發(fā)展提供了新的推 動(dòng)力。
幾個(gè)世紀(jì)以來，人類已經(jīng)嘗試?yán)蔑L(fēng)中可獲得的巨大能量，并 且己經(jīng)在驅(qū)動(dòng)帆船、泵水和磨碎谷物方面取得成功。盡管由于旋轉(zhuǎn)式 發(fā)電機(jī)的發(fā)明，已經(jīng)在利用風(fēng)能驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)方面作出了一些嘗試，但 是僅僅是在最近五十年才由于發(fā)現(xiàn)了高強(qiáng)而輕質(zhì)的材料而開始認(rèn)為 將風(fēng)能用于該用途在經(jīng)濟(jì)上具有可行性。
風(fēng)輪機(jī)廣義上劃分為兩類。如在荷蘭風(fēng)車中非常熟悉的"水平" 型，以及如在風(fēng)速測量杯/槳或達(dá)里厄氣翼單元中使用的"豎直"型。 "豎直"型風(fēng)輪機(jī)由于不需要經(jīng)常地旋轉(zhuǎn)以面向風(fēng)向，因而設(shè)計(jì)簡單、 強(qiáng)度高并且采用的運(yùn)動(dòng)部件更少，并因此眾所周知，但是與水平型風(fēng) 輪機(jī)相比較低的效率已經(jīng)使得水平型風(fēng)輪機(jī)受到偏愛。
對風(fēng)力發(fā)電所進(jìn)行的廣泛公認(rèn)的理論分析表明，可以從風(fēng)中提 取的能量與截獲受風(fēng)面積以及風(fēng)速的三次方成比例。對于在自由風(fēng)條 件下工作的風(fēng)輪機(jī)，只有通過增大葉片直徑以掃掠更大的面積來實(shí)現(xiàn)
從風(fēng)中提取更多的能量。在目前葉片直徑超過150米的商用供電單元 中就可以發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)。根據(jù)貝茨定律，能量提取的最大理論值受限于 不超過每平方米自由風(fēng)中可獲得的能量的59%。然而，即使采用如
今的高科技機(jī)器，目前也遠(yuǎn)沒有達(dá)到這一水平。
一種可選的方法是在風(fēng)到達(dá)轉(zhuǎn)子葉片之前利用擴(kuò)散器、罩或其 它裝置來使自由風(fēng)加速，從而增大其每平方米的能量密度。由于可提 取的能量與風(fēng)速的三次方成比例，即使是微小的加速也能導(dǎo)致能量密 度的巨大增加，因而導(dǎo)致可提取能量的巨大增加。這還使得可以在低 得多的風(fēng)速下開始能量提取，并且可以在長得多的時(shí)間內(nèi)提取能量。 于是，這些機(jī)器可以在風(fēng)速低于自由風(fēng)輪機(jī)的可用風(fēng)速的地區(qū)使用。
盡管具有這些優(yōu)點(diǎn)，但是由于需要將大型罩式結(jié)構(gòu)柔性地安裝 在高度暴露于風(fēng)的位置中，并且需要該結(jié)構(gòu)可以旋轉(zhuǎn)為面向風(fēng)，這一 點(diǎn)己經(jīng)成為這種裝置的主要缺陷。另外，隨著自由風(fēng)的風(fēng)速增大，通 過使用罩而實(shí)現(xiàn)的增速效應(yīng)會(huì)將轉(zhuǎn)子速度提高到非常高的水平，結(jié)果 在轉(zhuǎn)子葉片上產(chǎn)生較高的應(yīng)力。
為了努力結(jié)合兩種應(yīng)用的最佳效果，已經(jīng)嘗試使加速風(fēng)的罩豎 直排氣并且使風(fēng)輪機(jī)位于豎直部分中。
這種機(jī)器主要分為不同的兩類。第一類包括這樣的單元，其利
用自由風(fēng)形成螺旋形空氣運(yùn)動(dòng)(渦旋)而產(chǎn)生氣旋效應(yīng)，從而或者產(chǎn)
生通過喉部抽吸空氣的壓差，或者空氣直接沖擊在轉(zhuǎn)子上以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)
推力。第二類包括這樣的單元，通過該單元的空氣運(yùn)動(dòng)基本上是非旋
轉(zhuǎn)的。這種裝置依靠將自由風(fēng)加速并且從圓筒形單元的周圍經(jīng)由同心
或分段的溝槽進(jìn)行輸送，從而排放到轉(zhuǎn)子的掃掠區(qū)域的選定部分中。
這兩類單元中所使用的轉(zhuǎn)子從軸向翼型到混合流或離心型。第一類由 于具有多于十倍以上的增速效應(yīng)的能力而更有希望，但是這類裝置不
能滿足商業(yè)實(shí)現(xiàn)的要求。第二類由于純粹依靠通過對氣流進(jìn)行直接聚 集來加速自由風(fēng)，從而增大其能量密度，因此其增速效應(yīng)是有限的。 這種聚集通過減小風(fēng)經(jīng)過的橫截面積來實(shí)現(xiàn)。由于風(fēng)在開放環(huán)境中將 完全繞過("漏出")任何收縮裝置，因此這種直接聚集方式的最大 能力是有限的。
由于需要復(fù)雜的形狀，需要大量的運(yùn)動(dòng)部件，當(dāng)轉(zhuǎn)子從其掃掠 區(qū)域中的活動(dòng)部分運(yùn)動(dòng)到非活動(dòng)部分時(shí)轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生較高的周期性負(fù) 荷，通過非活動(dòng)部分產(chǎn)生泄漏損失以及在迫使自由風(fēng)以高度受收縮的
方式經(jīng)過增速裝置時(shí)產(chǎn)生巨大的能量損失，這些裝置的主要缺陷就在 于其構(gòu)造成本較高。較高的收縮會(huì)產(chǎn)生阻力和能量損失，這需要利用 自由風(fēng)的一些能量來克服。在多數(shù)情況下，這些阻力趨于將經(jīng)過裝置 的風(fēng)量減小到增速效應(yīng)實(shí)際上為負(fù)效應(yīng)的程度。很多這樣的裝置還依 靠另外的物理"氣門"來避免通過非活動(dòng)部分的空氣損失。因此，即 使有一些優(yōu)點(diǎn)，增速裝置的額外成本都是不合理的。結(jié)果，增速式豎 直軸機(jī)器(甚至水平單元)在商業(yè)上還沒有吸引力，并且在與該形式 的水平軸風(fēng)輪機(jī)的競爭中還沒有得到認(rèn)可。
然而，環(huán)境主義者在如下方面提出了反對，即，對于侯鳥生命 造成傷害，通過限制當(dāng)局發(fā)出無法容忍的低頻噪聲來實(shí)施禁止，頻閃 光反射效應(yīng)以及與這些大型推進(jìn)器在聚居區(qū)的應(yīng)用相關(guān)的安全方面 的危險(xiǎn)，由于這些反對，很多對于風(fēng)能發(fā)電來說理想的地區(qū)(例如大 型建筑物的頂部)遭受到完全的禁止。由于上述這些機(jī)器遠(yuǎn)離用電地 區(qū)，因此需要構(gòu)建昂貴的電網(wǎng)以將產(chǎn)生的能量輸送到消費(fèi)者所在的地 區(qū)，這些消費(fèi)者通常居住在大的城區(qū)。結(jié)果，由于輸送電網(wǎng)中的損耗 以及增大的輸送成本，可獲得的電力進(jìn)一步減少。
另外，這些機(jī)器也不能夠設(shè)置在如下地區(qū)，即，可能獲得大量 風(fēng)力資源但是由于局部地形而導(dǎo)致風(fēng)向頻繁變化，或者具有例如颶風(fēng) 或龍巻風(fēng)等風(fēng)速大增的時(shí)期，因?yàn)檫@很容易損壞完全暴露的轉(zhuǎn)子葉 片。
本發(fā)明的目的是解決或者至少緩解上述缺陷中的一些。

發(fā)明內(nèi)容
在本說明書中，術(shù)語"罩"用于表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的風(fēng) 輪機(jī)的總體外殼結(jié)構(gòu)。也就是說，罩表示這樣的結(jié)構(gòu)，其與限定中空 部件的結(jié)構(gòu)一起包圍并限定中央集氣室，所述中空部件在空氣已經(jīng)通 過旋轉(zhuǎn)部件的葉片之后將空氣背向所述中央集氣室引導(dǎo)。所述旋轉(zhuǎn)部 件本身被包圍在該罩結(jié)構(gòu)內(nèi)。
因此，在廣義上說，本發(fā)明提供一種用于發(fā)電的帶罩式豎直全 向風(fēng)輪機(jī)，所述風(fēng)輪機(jī)包括 a) 多個(gè)彎曲部件，其限定中央集氣室；
b) 多個(gè)豎直支撐部件；
C)中空部件，其朝著氣流方向擴(kuò)大；
d)旋轉(zhuǎn)部件，其位于所述中央集氣室上方，并且與發(fā)電機(jī)連接 以便通過所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)發(fā)電；
所述旋轉(zhuǎn)部件位于所述中空部件的入口附近；
各彎曲部件與所述支撐部件中的至少一個(gè)相連接，從而形成進(jìn) 入所述中央集氣室的空氣入口；
所述彎曲部件和所述支撐部件中的至少一個(gè)成形并間隔，以便 將空氣引導(dǎo)至所述全向風(fēng)輪機(jī)的中央集氣室的相對側(cè)，從而減小空氣 泄漏；
所述彎曲部件和所述支撐部件成形并間隔以便將空氣引導(dǎo)至所 述旋轉(zhuǎn)部件的整個(gè)下表面。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件包括徑向彎曲的環(huán)形葉片。 優(yōu)選的是，所述豎直支撐部件包括豎直壁。
優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)部件包括豎直安裝的水平軸式風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子。
優(yōu)選的是，所述中空部件包括擴(kuò)散器。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件具有翼型橫截面。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件具有變化的外周直徑和內(nèi)環(huán)直徑。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件以同心布置方式固定在位。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件豎直交錯(cuò)。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件以疊置布置方式設(shè)置。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件具有重疊布置。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件形成中央集氣室，所述中央集氣室的 橫截面從所述彎曲部件的最低位置向所述彎曲部件的最高位置擴(kuò)大。 優(yōu)選的是，所述中央集氣室朝向中央喉部區(qū)域會(huì)聚。 優(yōu)選的是，所述中央集氣室與所述中空部件的內(nèi)表面輪廓是連 續(xù)的。
優(yōu)選的是，所述豎直支撐部件具有空氣動(dòng)力學(xué)形狀。 優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)部件以其軸線豎直的方式安裝在所述中央
喉部區(qū)域附近。
優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)部件包括翼型葉片。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件使進(jìn)入所述罩的空氣聚集，從而導(dǎo)致 在所述彎曲部件的非活動(dòng)部件所形成的空氣通道上形成流體動(dòng)力氣 門，從而避免空氣泄漏。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件中最下面的彎曲部件成形并構(gòu)造成將 空氣引導(dǎo)至壓力比所述罩的外部空氣壓力更低的非活動(dòng)彎曲部件，從 而促進(jìn)氣門效應(yīng)。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件和所述豎直支撐部件的方向適于接受 并利用來自任何方向的風(fēng)。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件和所述豎直支撐部件的方向適于引導(dǎo) 空氣經(jīng)過所述旋轉(zhuǎn)部件的整個(gè)掃掠區(qū)域。
優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)部件經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸與發(fā)電動(dòng)力傳輸組件和裝 置相連接。
優(yōu)選的是，在鐘形口的上部與底部支撐板之間，利用3至6個(gè) 基本上豎直的支撐部件固定所述彎曲部件。
優(yōu)選的是，所述豎直支撐部件包括倒置翼型部分，所述倒置翼 型部分的兩個(gè)豎直壁面具有相同的表面曲率。
優(yōu)選的是，所述豎直支撐部件具有從各豎直支撐部件的兩個(gè)表 面的前緣到后緣形成的保持邊界層的空氣溝槽。
優(yōu)選的是，所述保持邊界層的空氣溝槽相對于外表面的切線以 小于15度的角度離開各豎直支撐部件的兩個(gè)表面。
優(yōu)選的是，所述豎直支撐部件從所述空氣入口到所述中央集氣 室的周邊以相等的間距徑向布置。
優(yōu)選的是，所述豎直支撐部件包括厚度在弦長的35%至50%之 間的翼型壁葉片。
優(yōu)選的是，各豎直支撐部件的最厚部位距所述前緣的距離大于 所述弦長的51%。
優(yōu)選的是，在距離所述后緣為所述弦長的15%的范圍內(nèi)，所述 豎直支撐部件的兩個(gè)表面之間的夾角在75至150度的范圍內(nèi)。
優(yōu)選的是，所述風(fēng)輪機(jī)包括四個(gè)或更多個(gè)從水平到接近豎直的 彎曲環(huán)形葉片，所述環(huán)形葉片的內(nèi)環(huán)直徑在所述轉(zhuǎn)子直徑的20%至 145%的范圍內(nèi)變化。
優(yōu)選的是，各彎曲部件的凸形表面和凹形表面的曲率半徑等于
所述旋轉(zhuǎn)部件的直徑的25%至55%。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件在外周處相對于水平方向以小于20度 的角度開始彎曲，相對于水平方向以50至70度之間的豎直彎曲角終 止。
優(yōu)選的是，連接最大彎曲部件的內(nèi)周和任何其它彎曲部件的內(nèi) 周連接的最短直線與任何豎直軸線之間的角度在5至35度的范圍內(nèi)。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件疊置為在所述彎曲部件之間存在間隔， 使得各彎曲部件的前緣和后緣重疊，重疊量的最小值為所述旋轉(zhuǎn)部件 的直徑的2%。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件將進(jìn)入所述罩的空氣聚集在所述旋轉(zhuǎn) 部件的整個(gè)掃掠區(qū)域上。
優(yōu)選的是，在任何一對彎曲部件之間，所述全向風(fēng)輪機(jī)的內(nèi)部 出口通道面積為外周入口通道面積的25%至75%。
優(yōu)選的是，所述喉部區(qū)域的面積不小于所述彎曲部件中的最上 面部件的環(huán)形中心面積的70%。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件的最上面部件是鐘形口環(huán)形葉片。
優(yōu)選的是，在至少一個(gè)彎曲部件中，從所述至少一個(gè)彎曲部件 的凹形表面?zhèn)鹊酵剐伪砻鎮(zhèn)刃纬啥鄠€(gè)空氣通道。
優(yōu)選的是，所述多個(gè)空氣通道相對于至少一個(gè)彎曲部件的表面 的切線以小于15度的角度終止并離開所述至少一個(gè)彎曲部件的凸形 表面?zhèn)取?br> 優(yōu)選的是，所述中空部件具有同心敞頂排氣口，所述排氣口的 直徑是所述旋轉(zhuǎn)部件的直徑的130%至180%。
優(yōu)選的是，所述中空部件的敞頂排氣口設(shè)置有圍繞所述中空部 件的外周的水平楔形件和套圈。
優(yōu)選的是，在所述中空部件的排氣口之下設(shè)置楔形件，所述楔形件距所述排氣口的高度在所述中空部件的上部直徑的7%至19% 之間。
優(yōu)選的是，所述楔形件的表面長度在所述中空部件的套圈的高
度的135 %至160%之間。
優(yōu)選的是，在主楔形件之下圍繞所述中空部件的外本體均勻間 隔地周向設(shè)置有另外的小楔形件，多個(gè)空氣通道從所述中空部件的外 表面到達(dá)內(nèi)表面。
優(yōu)選的是，多個(gè)空氣通道相對于所述中空部件的外表面的切線 以小于15度的角度終止并離開所述中空部件的外表面。
優(yōu)選的是，在獨(dú)立支撐的機(jī)艙中，直接在所述旋轉(zhuǎn)部件上方設(shè) 置有發(fā)電單元，所述機(jī)艙位于所述旋轉(zhuǎn)部件的遮蔽件的下游。
優(yōu)選的是，所述機(jī)艙通過與所述中空部件連接的傾斜徑向支撐 結(jié)構(gòu)固定。
優(yōu)選的是，在獨(dú)立支撐的轉(zhuǎn)子轂頭錐中直接在所述旋轉(zhuǎn)部件下 方設(shè)置有發(fā)電單元。
優(yōu)選的是，所述頭錐通過從底部支撐板延伸到所述頭錐的柱支 撐結(jié)構(gòu)固定。優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)部件經(jīng)由支撐軸承上的旋轉(zhuǎn)軸與完整的發(fā) 電組件連接。
優(yōu)選的是，所述彎曲部件包括以封閉多邊形的方式布置的任何 彎曲葉片。
優(yōu)選的是，所述套圈的傾斜表面相對于豎直方向形成5至20度 之間的角度。
優(yōu)選的是，所述中空部件基本上為半橢球形，在所述橢球形的 開始位置和結(jié)束位置處的切角是特定的。
更廣義上說，本發(fā)明提供一種在用于發(fā)電的帶罩式豎直全向風(fēng) 輪機(jī)上使用的中空部件，所述中空部件的橫截面朝著氣流方向擴(kuò)大。
優(yōu)選的是，所述中空部件包括擴(kuò)散器。
優(yōu)選的是，所述中空部件具有同心敞頂排氣口，所述排氣口的 直徑是所述旋轉(zhuǎn)部件的直徑的130%至180%。
優(yōu)選的是，所述中空部件的敞頂排氣口設(shè)置有圍繞所述中空部 件的外周的水平楔形件和套圈。
優(yōu)選的是，在所述中空部件的排氣口之下設(shè)置有楔形件，所述 楔形件距所述排氣口的高度在所述中空部件的上部直徑的7%至19 %之間。
優(yōu)選的是，所述楔形件的表面長度在所述中空部件的套圈的高
度的135%至160%之間。
優(yōu)選的是，所述中空部件具有另外的小楔形件，所述小楔形件 在主楔形件之下圍繞所述中空部件的外本體均勻間隔地周向設(shè)置，多 個(gè)空氣通道從所述中空部件的外表面到達(dá)內(nèi)表面。
優(yōu)選的是，所述中空部件具有多個(gè)空氣通道，所述空氣通道相 對于所述中空部件的外表面的切線以小于15度的角度終止并離開所 述中空部件的外表面。
優(yōu)選的是，所述中空部件具有發(fā)電單元，所述發(fā)電單元在獨(dú)立 支撐的機(jī)艙中直接設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)部件上方，所述機(jī)艙位于所述旋轉(zhuǎn) 部件的遮蔽件的下游。
優(yōu)選的是，所述中空部件具有機(jī)艙，所述機(jī)艙通過與所述中空 部件連接的傾斜徑向支撐結(jié)構(gòu)而固定。
優(yōu)選的是，所述中空部件基本上為半橢球形，在所述橢球形的 開始位置和結(jié)束位置處的切角是特定的。
優(yōu)選的是，所述套圈的傾斜表面相對于豎直方向形成5至20度 之間的角度。
更廣義上說，本發(fā)明提供一種形成用于發(fā)電的帶罩式豎直全向 風(fēng)輪機(jī)的方法，包括如下步驟
在接近水平的平面中從任何方向?qū)⒅車鷼饬魇占谥醒爰瘹馐?br> 中；
將氣流的方向從接近水平運(yùn)動(dòng)改變?yōu)榻咏Q直運(yùn)動(dòng)； 將氣流從所述中央集氣室的一側(cè)引導(dǎo)至所述中央集氣室的另一
側(cè)，以便在所述第二側(cè)形成氣門，從而減小從所述中央集氣室的第二
側(cè)的空氣泄漏；
將氣流引導(dǎo)至旋轉(zhuǎn)部件的基本上全部下表面。
更廣義上說，本發(fā)明提供一種方法，包括如下步驟將中空部 件連接在用于發(fā)電的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)中，所述中空部件的橫截 面朝著氣流方向擴(kuò)大。


在附圖中示出最佳設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)布置
圖l是沿著圖1A的線AA截取的豎直剖視圖，示出帶罩式風(fēng)輪
機(jī)的實(shí)施例。
圖1A是沿著圖1的線BB截取的水平剖視圖，示出壁和環(huán)形葉片。
圖1B是沿著圖1的線CC截取的水平剖視圖，示出擴(kuò)散器和轉(zhuǎn) 子葉片。
圖2是環(huán)形葉片的形狀和疊置布置細(xì)節(jié)的剖視圖。
圖3是帶有楔形件、套圈和通風(fēng)槽的橢圓形擴(kuò)散器壁布置的剖視圖。
圖4是帶有通風(fēng)槽的翼型豎直支撐壁的剖視圖。 圖5是帶有通風(fēng)槽的進(jìn)氣環(huán)形葉片的剖視圖。 圖6是安裝在塔式結(jié)構(gòu)上的本發(fā)明實(shí)施例的全向風(fēng)輪機(jī)的等軸 測視圖。
具體實(shí)施例方式
概述
圖1示出本發(fā)明的實(shí)施例。增力式全向風(fēng)輪機(jī)組件1安裝為其 底部2與支撐柱17剛性連接。
帶有翼型轉(zhuǎn)子葉片的直徑為"D"的風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子3經(jīng)由中心旋轉(zhuǎn) 軸16安裝在非旋轉(zhuǎn)轂4內(nèi)的裝置上，該非旋轉(zhuǎn)轂4由從完整組件的 底部2延伸的支撐柱5支撐。風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子3是豎直安裝的水平軸式轉(zhuǎn) 子。
非旋轉(zhuǎn)轂4由安裝在罩?jǐn)U散器的支撐壁19上的另外的拉索18
保持。轂容納有發(fā)電機(jī)15a和用于將轉(zhuǎn)子的力矩轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏Φ娜肯?關(guān)齒輪箱和控制機(jī)構(gòu)?？梢岳梦挥谧钕旅姝h(huán)形葉片10e之下的空區(qū) 20來容納對供給到終端用戶的電力進(jìn)行優(yōu)化所需的其它電力設(shè)備 15c。提供了從底部穿過支撐柱5到達(dá)轂的梯子。
在轉(zhuǎn)子3的下游側(cè)設(shè)置流線型機(jī)艙14，該機(jī)艙可以安裝在轉(zhuǎn)子 上。這種布置方式使得能夠容易通過罩組件的頂部21拆卸大型轉(zhuǎn)子。 在較小尺寸的機(jī)型中，可以不設(shè)置豎直的支撐柱5，配備有全部發(fā)電 設(shè)備15b的機(jī)艙可以由安裝在轉(zhuǎn)子下游側(cè)的罩?jǐn)U散器9的壁上的斜梁 22支撐。
藍(lán)
如圖1A所示，以相等的角度間距徑向布置的三個(gè)翼型豎直壁 6.1、 6.2和6.3從罩的底部2與豎直線成一定角度地延伸到罩的鐘形 口。這三個(gè)豎直壁從中央集氣室12的周邊附近徑向橫跨至超出環(huán)形 葉片的外周。豎直壁超出任何環(huán)形葉片的延伸部分'M'限于最大值為 0.3D。豎直壁從底部2到"鐘形口"懸盤47的豎直高度'P'最小值可 以為0.7D。
如圖4中詳細(xì)示出，翼型豎直支撐壁具有零外傾角，并且按與 標(biāo)準(zhǔn)方式相反的構(gòu)造布置，以便在空氣動(dòng)力學(xué)上將沖擊在其上的空氣 朝向中央集氣室12聚集。各壁葉片的厚度'T'在葉片長度'L'的35%至 50%之間，葉片的最厚點(diǎn)與前緣24距離'N'不小于長度的51%。壁葉 片的兩個(gè)表面23a和23b從最厚點(diǎn)25朝向公共的后緣26以橢圓形彎 曲。在后緣處，葉片的這兩個(gè)表面相對于葉片的中心線以60度的傾 角'AA'終止。在距離壁葉片的后緣為弦長的15%的范圍內(nèi)，兩個(gè)壁 面之間的夾角為'AA'的兩倍，在75至150度的范圍內(nèi)。
壁的前緣24構(gòu)成有沿著從罩的鐘形口到底部的豎直邊緣精確設(shè) 置的空氣溝槽(通風(fēng)槽)開口 27。從這些開口延伸的空氣溝槽28允 許高動(dòng)能空氣從前緣射入到葉片兩表面的后半部，從而增強(qiáng)氣流的邊 界層并且減小氣流分離。射入溝槽相對于表面的切線以小于15度的 角度'AB'離開葉片表面。這減小了加速過程中的能量損失。
環(huán)形葉片
如圖1中最佳示出，在豎直壁6.1、6.2和6.3之間固定多個(gè)環(huán)形 葉片10a、 10b、 10c、 10d和10e，這些葉片置于圖1所示罩的底部2 與鐘形口之間。如圖2所示，這些葉片具有外傾角較高的倒置翼型橫 截面。葉片將氣流進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)加速，并且將進(jìn)入葉片之間通道的 氣流的方向從接近水平改變?yōu)榻咏Q直。
不包括"鐘形口"環(huán)形葉片7和"端蓋"環(huán)形葉片10e在內(nèi)， 最少四個(gè)環(huán)形葉片10a、 10b、 10c、 10d提供最佳的能量捕獲和利用。 最大環(huán)形葉片的內(nèi)(環(huán))直徑與通向喉部的會(huì)聚部分11的較大開口 的直徑相等。這兩個(gè)邊緣在其周邊48處連續(xù)地連接在一起，從而形 成單個(gè)主體，該單個(gè)主體典型地為轉(zhuǎn)子所在的喉部8的"鐘形口 "入 □。
罩組件中的環(huán)形葉片的內(nèi)環(huán)直徑在轉(zhuǎn)子直徑的20%至145%的 范圍內(nèi)變化。為了獲得最佳結(jié)果，最小環(huán)形葉片的內(nèi)環(huán)49的直徑在 轉(zhuǎn)子直徑的20%至35%的范圍內(nèi)變化；最大環(huán)形葉片的內(nèi)環(huán)48的直 徑在轉(zhuǎn)子直徑的100%至145%的范圍內(nèi)變化。
如圖2所示，各對葉片之間的通道的總出口面積'Ex'的最小值為 相同葉片之間的通道的入口面積'En'的25%，最大值為入口面積'En' 的75%。葉片的翼型截面中心線的曲率半徑'R'在0.25D至0.55D之 間。前緣29處葉片的中心線相對于豎直線的角度'AC'為0至15度， 后緣30處葉片的中心線相對于豎直線的角度'AD'為50至70度。從 第二大的環(huán)形葉片10a開始，葉片以交錯(cuò)方式布置在罩的鐘形口前 方。為了確保沒有水平視線從上風(fēng)側(cè)向下風(fēng)側(cè)穿過整個(gè)罩，各隨后的 環(huán)形葉片的后緣以最小值為0.02D的'F'與前一環(huán)形葉片的前緣重疊。 豎直線與將最大環(huán)形葉片的后緣和任何隨后環(huán)形葉片的后緣連接的 最短直線之間的角度'AE'可以在5至35度的范圍內(nèi)。位于最下面的 作為"端蓋"環(huán)形葉片的環(huán)形葉片10e直接安裝在底部2上。錐形部 分37從最下面環(huán)形葉片的后緣49延伸至與支撐柱5相接，從而完全 封閉最下面環(huán)形葉片的內(nèi)環(huán)。"鐘形口"環(huán)形葉片的前緣周向延伸成
為平坦的懸盤47，在豎直壁6.1、 6.2和6.3的前緣24處終止。
圖5示出空氣溝槽開口 35，其沿著前緣31的周邊并且沿著包括 鐘形口環(huán)形葉片的各環(huán)形葉片10a、 10b、 10c、 10d的凹形表面32精 確地設(shè)置。這些開口以及相關(guān)的空氣溝槽34允許高動(dòng)能空氣從葉片 的前緣射入到凸形表面33，從而增強(qiáng)沿著凸形表面流動(dòng)的氣流的邊 界層，并且減小葉片的凸形表面的氣流分離。射入溝槽在36處相對 于切線以小于15度的角度'AF'離開凸側(cè)。該措施再次減小了加速過 程中的能量損失。因?yàn)闆]有空氣沿凸形表面引導(dǎo)，最下面環(huán)形葉片 10e不需要這些結(jié)構(gòu)。
參照圖1，從任何方向流動(dòng)并且進(jìn)入環(huán)形葉片10a、 10b、 10c、 10d和10e所形成的罩的水平通道13a、 13b、 13c、 13d和13e的風(fēng) 將加速并且以更高的速度離開葉片進(jìn)入中央集氣室12。位置最靠近 中央集氣室的中心軸線的最下面通道13e設(shè)計(jì)為產(chǎn)生最高的出口速 度并且指向不直接面向風(fēng)的非活動(dòng)通道38的表面。由于這里的壓力 低于非活動(dòng)通道的入口側(cè)39中的壓力，所以空氣的這一運(yùn)動(dòng)作為流 體動(dòng)力"氣門"，并且導(dǎo)致氣流經(jīng)由非活動(dòng)通道進(jìn)入中央集氣室12， 從而大大減少進(jìn)入中央集氣室的空氣經(jīng)由活動(dòng)通道逸出。
喉部
中央集氣室12的設(shè)計(jì)為這樣的從中央集氣室的下部到上部的 平均空氣速度接近一致或者增大。如圖1所示，罩的鐘形口部分的環(huán) 形葉片7朝向喉部8同心地變窄。風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子3的位置靠近喉部的下 游側(cè)。將鐘形口環(huán)形葉片的內(nèi)環(huán)與擴(kuò)散器9連接的短會(huì)聚部分11的 喉部8的橫截面積不小于鐘形口環(huán)形葉片的內(nèi)環(huán)48的橫截面積的70 %。由于轂4還減小喉部面積，其直徑限于最大值為0.3D。橫截面 積的減小得越多，中央集氣室中的背壓累積就越大，并且經(jīng)過非活動(dòng) 部分的空氣損失就越大。
轂4以及頭錐的氣流輪廓設(shè)計(jì)為半橢球形，以確保從活動(dòng)通道 接近喉部的空氣能夠以最小的干擾流到喉部的遠(yuǎn)側(cè)。這導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片 的整個(gè)掃掠區(qū)域都接受到以接近一致的速度流過的空氣，從而減小轉(zhuǎn)
子葉片上的周期性應(yīng)力負(fù)荷。 擴(kuò)散器、套圈和楔形件
于是，罩?jǐn)U大成為帶有敞開頂部21的同心擴(kuò)散器9。如圖3中 詳細(xì)示出，擴(kuò)散器具有大致半橢球形的形狀，在喉部8的下游側(cè)橢球 內(nèi)表面的切線相對于豎直線的角度'AG'最大值為30度，最小值為12 度。擴(kuò)散器的內(nèi)表面38的傾角逐漸減小至最小值5度。從擴(kuò)散器部 分的始點(diǎn)到該位置39的豎直距離'H'最小值為0.5D。該擴(kuò)散器使得離 開風(fēng)輪機(jī)葉片的空氣壓力(低于大氣壓)可以穩(wěn)步升高到接近環(huán)境壓 力的水平?？諝獾乃俣入S著擴(kuò)散器擴(kuò)大而減小。在該位置39處擴(kuò)散 器的直徑為喉部直徑的130%至180%。
擴(kuò)散器以位置39處擴(kuò)散器直徑的7%至19%的最小長度丁進(jìn)一 步延伸并擴(kuò)大，形成為最終通向大氣21的套圈40。該套圈部分的內(nèi) 表面與豎直線形成5至20度之間的角度'AH'。楔形件41沿著擴(kuò)散器 的外表面的周邊形成，從而與套圈相結(jié)合大致豎直地偏轉(zhuǎn)從上風(fēng)側(cè)接 近擴(kuò)散器的自由氣流。該偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生沿著擴(kuò)散器的上風(fēng)側(cè)的內(nèi)壁的抽吸 效應(yīng)，并且增加離開擴(kuò)散器的氣流，從而導(dǎo)致增加通過喉部8吸取的 氣流。楔形件的較高側(cè)設(shè)置為終止于套圈40的底端39處。楔形件的 上表面與水平線形成的角度'AJ'在10至60度之間。楔形件41的表 面長度'K'在套圈的豎直高度'J'的135%至160%之間。楔形件的下支 撐件42朝向擴(kuò)散器向下傾斜，并且可以是封閉的。如果沒有這里規(guī) 定的楔形件和套圈，實(shí)現(xiàn)相同的抽吸效應(yīng)所需的擴(kuò)散器的長度為該布 置中擴(kuò)散器長度的兩倍以上。
可以沿著擴(kuò)散器的外周形成具有類似形狀但是比該楔形件尺寸 的10%更小的兩個(gè)另外的小楔形件43。如圖3所示，緊鄰小楔形件 的上表面終止的位置的上方，在罩體上周向形成空氣溝槽開口 44和 從擴(kuò)散器的外表面到內(nèi)表面的通道。這些開口允許高動(dòng)能空氣從上風(fēng) 側(cè)射入到擴(kuò)散器的內(nèi)表面，從而增強(qiáng)氣流的邊界層并且減小氣流分 離。射入溝槽45相對于表面的切線以小于15度的角度'AK'離開擴(kuò)散 器表面。這減小了沿著擴(kuò)散器內(nèi)表面流動(dòng)的空氣的減速過程中的能量
損失。
如圖1所示，完整的擴(kuò)散器組件9和喉部8由豎直壁6.1、 6.2 和6.3通過安裝在鐘形口環(huán)形葉片上的延伸壁19支撐。另外的結(jié)構(gòu) 支撐柱46從擴(kuò)散器延伸到豎直壁6.1、 6.2和6.3。
描述
參照上面的詳細(xì)描述，上述實(shí)施例的顯著特征總結(jié)如下
本發(fā)明提供一種豎直排氣的帶罩式全向風(fēng)輪機(jī)，其包括置于罩 內(nèi)的軸向翼型轉(zhuǎn)子。罩的敞開式設(shè)計(jì)與其它豎直排氣的罩的布置方式 相比具有最小的收縮作用，采用空氣動(dòng)力學(xué)聚集，采用加速布置，流 體動(dòng)力"氣門"布置可以防止泄漏，擴(kuò)散器的排氣口處的楔形件/套 圈布置可以增大通過罩的抽吸效應(yīng)，上述因素促使更多的空氣流過轉(zhuǎn) 子。轉(zhuǎn)子所提取的動(dòng)力通過旋轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)傳遞到發(fā)電機(jī)。
本發(fā)明實(shí)施例中的罩構(gòu)成有會(huì)聚的"鐘形口"，在通向喉部的 入口處具有環(huán)形葉片。朝任何方向移動(dòng)的自由風(fēng)都被這些葉片截獲， 并且引導(dǎo)至?xí)鄄糠?。葉片沿徑向彎曲，具有翼型橫截面，在外周處 接近水平地開始延伸并且在內(nèi)周處接近豎直地終止。各環(huán)形葉片具有 不同的直徑。"鐘形口"由具有最大內(nèi)徑(環(huán))的環(huán)形葉片構(gòu)成，該 環(huán)形葉片在外周處水平延伸并且在內(nèi)環(huán)處以截錐形的形狀錐形地延 伸。為了截獲更多地風(fēng)，從第二大的環(huán)形葉片開始到最小的環(huán)形葉片 結(jié)束，隨后的環(huán)形葉片在該"鐘形口"前方交錯(cuò)并同心地布置。
環(huán)形葉片的組合內(nèi)環(huán)限定中央集氣室，該中央集氣室用作空氣 朝向轉(zhuǎn)子所在的會(huì)聚喉部的整個(gè)橫截面區(qū)域移動(dòng)的"封閉"管道。通 過使相鄰葉片的外周與內(nèi)周重疊來防止空氣水平地直接移動(dòng)到中央 集氣室的相對側(cè)。
最小環(huán)形葉片的內(nèi)環(huán)由錐形延伸部分完全封閉，該錐形延伸部 分有助于將經(jīng)由位置最靠近中心軸線的該通道進(jìn)入的空氣朝向中央 集氣室的非活動(dòng)環(huán)形葉片表面引導(dǎo)。
環(huán)形葉片具有通過空氣動(dòng)力學(xué)形狀的豎直壁(板)固定在適當(dāng)
位置，這些壁通過環(huán)形葉片垂直地連接。豎直壁從鐘形口延伸到最下
面環(huán)形葉片的端部。這些壁橫跨各環(huán)形葉片，從環(huán)形葉片的外周前面
開始延伸并且終止于內(nèi)環(huán)處。這些壁通過在空氣動(dòng)力學(xué)上將沖擊于其
上的自由風(fēng)加速，并且在該過程中以最小的能量損失將風(fēng)朝向中央集
氣室聚集，從而有助于增大自由風(fēng)的截獲。這通過如下方式實(shí)現(xiàn)，艮P，
將壁構(gòu)造成在壁的兩個(gè)豎直表面上具有相同曲率的倒置輪廓翼型，并 且具有增強(qiáng)邊界層的空氣溝槽，這些空氣溝槽從氣翼的前緣延伸并在
兩個(gè)表面處離開。
對自由風(fēng)的空氣動(dòng)力學(xué)截獲減小了自由風(fēng)朝向罩接近的速度， 并且將風(fēng)的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋毫δ苤械囊恍┯糜诳朔h(huán)形 葉片中的損失；當(dāng)通過收縮的環(huán)形葉片溝槽使空氣加速時(shí)剩余的能量 再次轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。
由于自由風(fēng)現(xiàn)在正朝向喉部沿著接近豎直的方向流入中央集氣 室，環(huán)形葉片的位于中央集氣室的相對側(cè)的非活動(dòng)部分"表現(xiàn)為"幫 助進(jìn)入中央集氣室的空氣朝向罩的會(huì)聚部分和喉部流動(dòng)的平面?？諝?經(jīng)過這些非活動(dòng)部分的表面的高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生具有抽吸效應(yīng)的相對負(fù) 壓，這種抽吸效應(yīng)將空氣拉入中央集氣室，其作用類似于阻止空氣經(jīng) 過非活動(dòng)部分泄漏的流體動(dòng)力"氣門"。當(dāng)空氣接近喉部中的轉(zhuǎn)子時(shí)， 其速度減小，這導(dǎo)致壓力增加，少量空氣經(jīng)由最近的非活動(dòng)環(huán)形葉片 通道泄漏。
環(huán)形葉片構(gòu)成有從接收空氣直接沖擊的凹形表面?zhèn)鹊酵剐伪砻?側(cè)的精確設(shè)置的空氣通道。這些通道使得可以將少量空氣從高壓凹形 表面?zhèn)鬏數(shù)酵剐伪砻?。這些通道設(shè)置為允許傳輸?shù)目諝馀c凸側(cè)相切并 且沿著與經(jīng)過凸形表面的主氣流相同的方向離開。這減小主氣流與凸 側(cè)的分離(通過增強(qiáng)流體邊界層)，從而減小進(jìn)入中央集氣室時(shí)的壓 力能損失。
罩中的喉部的入口構(gòu)成有標(biāo)準(zhǔn)截錐形的會(huì)聚部分，該會(huì)聚部分 使朝向喉部移動(dòng)的空氣能夠以減小的壓力損失緩慢加速。
在轉(zhuǎn)子處提取能量，并且氣流的壓力能迅速降低，從而導(dǎo)致氣 流壓力達(dá)到低于大氣壓的水平。本發(fā)明實(shí)施例中的罩構(gòu)成有從喉部的 下游側(cè)為倒置橢球形/截錐形的頂部敞開的排氣擴(kuò)散器組件。通過將
一部分剩余動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ芏箽饬魉俣冉档?，這使得氣流的壓力 能夠再次達(dá)到大氣壓水平。
經(jīng)過排氣口的自由風(fēng)使開口經(jīng)受朝向自由風(fēng)偏壓的壓差，并且 來自罩的空氣被吸入自由風(fēng)氣流中。這使得轉(zhuǎn)子下游的壓力能夠達(dá)到 大氣壓之下的更高水平，從而導(dǎo)致通過轉(zhuǎn)子從氣流中提取甚至更多的 能量。如果沒有壓力恢復(fù)，經(jīng)過頂部開口的自由風(fēng)氣流將處于比出口 壓力更高的壓力，并且將阻礙空氣離開擴(kuò)散器，從而導(dǎo)致背壓和經(jīng)過 轉(zhuǎn)子的氣流減少。
排氣口越大，來自罩的自由風(fēng)中夾帶的空氣量就越多，喉部處 的速度就越高。然而，這一擴(kuò)散過程需要逐漸進(jìn)行，并且為實(shí)現(xiàn)這一 點(diǎn)擴(kuò)散錐需要非常長(小于15度的夾角)。由于壁處的氣流分離并 且由于排氣口處轉(zhuǎn)子的尾流受自由風(fēng)的干擾，具有較大擴(kuò)散角的短錐 形將不能成功。
在本發(fā)明的該實(shí)施例中，利用安裝在擴(kuò)散器排氣口附近的楔形 件和套圈減小擴(kuò)散器的長度。這減小了來自上風(fēng)側(cè)的自由風(fēng)干擾，并 且增強(qiáng)了擴(kuò)散器出口表面上的抽吸效應(yīng)。這減小喉部的背壓并且增加 通過轉(zhuǎn)子的氣流。
在擴(kuò)散器的外本體上沿周向安裝另外的楔形套圈。這些楔形套 圈使自由風(fēng)集中并且引導(dǎo)其到達(dá)空氣溝槽，這些空氣溝槽沿著氣流的 方向與擴(kuò)散器內(nèi)表面相切地離開。這減小沿著擴(kuò)散器內(nèi)表面的主氣流 分離(通過增強(qiáng)流體邊界層)，從而允許以減小的壓力能損失導(dǎo)致擴(kuò) 散器內(nèi)的壓力恢復(fù)。
置于喉部附近的轉(zhuǎn)子截獲加速的風(fēng)并且從中提取能量。當(dāng)風(fēng)速 增大并且轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速增大時(shí)，背壓增大，從中央集氣室經(jīng)由非活動(dòng)環(huán) 形葉片的泄漏增大，并且經(jīng)過彎曲環(huán)形葉片的壓力損失也顯著增大， 這樣，通過減小和逆轉(zhuǎn)增速效應(yīng)，使得產(chǎn)生較高風(fēng)速處的限制性條件。 這提供保護(hù)轉(zhuǎn)子不暴露于非常高的風(fēng)速的有利特征。
轉(zhuǎn)子是豎直安裝的水平軸式風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子，其能夠從風(fēng)中提取能 量。轉(zhuǎn)子包括為在這種罩的布置方式中產(chǎn)生風(fēng)能而優(yōu)化的扭曲翼型截 面葉片。對于小型單元，與齒輪箱或其它部件連接的發(fā)電裝置在出口 氣流的機(jī)艙中置于轉(zhuǎn)子葉片上方。機(jī)艙由固定在罩本體上的徑向傾斜 的梁結(jié)構(gòu)支撐。支撐結(jié)構(gòu)充分地傾斜，以確保轉(zhuǎn)子葉片的任何向上的 偏轉(zhuǎn)不會(huì)干擾各支撐部件。
對于大型單元，全部發(fā)電設(shè)備都位于轉(zhuǎn)子上游的頭錐形轂中。 從轉(zhuǎn)子的頭錐形轂延伸到罩組件底部的中空柱支撐頭錐。從底部經(jīng)由 中空柱中的梯子應(yīng)該容易達(dá)到置于頭錐內(nèi)部的單個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)。
多個(gè)環(huán)形葉片的圓形形狀可以由橫截面為漸圓形的葉片的任何 其它直形或彎曲多邊形布置代替，以實(shí)現(xiàn)相同的目的。
材料
該帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)的豎直壁、擴(kuò)散器和環(huán)形葉片的材料 從高強(qiáng)輕質(zhì)的金屬、復(fù)合材料、夾層結(jié)構(gòu)等中選擇。環(huán)形葉片和豎直 壁具有雙層結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子葉片的材料包括本行業(yè)中現(xiàn)有技術(shù)水平的高強(qiáng) 輕質(zhì)材料的組合，以使得轉(zhuǎn)子的起動(dòng)慣性最小并且增強(qiáng)對微風(fēng)的響 應(yīng)。
在使用中，本發(fā)明的實(shí)施例適合用于各種地區(qū)。 一些實(shí)施例可 以用于偏遠(yuǎn)地區(qū)以及城區(qū)。實(shí)施例的帶罩特性減小了在使用中風(fēng)輪機(jī) 的部件分離的情況下給人或物體帶來傷害的可能性。
另外，通過將罩用作屏蔽件來減小風(fēng)輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件所產(chǎn)生的 噪聲，罩的形狀將低頻噪聲降至最低。此外，帶罩特性還減小與來自 風(fēng)輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)部件的頻閃光反射相關(guān)的視覺問題。
此外，由于不需要將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)為面向盛行風(fēng)向的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，因 此消除了轉(zhuǎn)子、軸承和相關(guān)機(jī)構(gòu)上的回轉(zhuǎn)力，從而消除了風(fēng)輪機(jī)的常 見故障的主故障源。
基本上豎直的部件(豎直壁6)與彎曲部件(環(huán)形葉片10)之 間的相關(guān)形狀和間隔確?？梢詫⑴c外部空氣相比壓力相對較低的空 氣朝向非活動(dòng)環(huán)形葉片10引導(dǎo)，以便形成氣門，由此將經(jīng)過非活動(dòng) 環(huán)形葉片IO的空氣泄漏降至最低，否則這種空氣泄漏將帶來巨大的
能量損失。由于最下面環(huán)形葉片10 (最小環(huán)形葉片)可以形成為利
用壁6與環(huán)形葉片10限定的中央集氣室12的半橢球形構(gòu)造的優(yōu)勢， 從而增強(qiáng)流到非活動(dòng)環(huán)形葉片10的氣流，因此這也促進(jìn)了氣門的形
成過程。
另外，豎直壁6 (6.1， 6.2， 6.3)和環(huán)形葉片10的形狀和間隔 促使空氣流到轉(zhuǎn)子3的基本上整個(gè)下表面，從而確保實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子3上的 應(yīng)力分布均勻，以便使施加于轉(zhuǎn)子3上的非均勻周期性應(yīng)力最小化， 否則這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子3斷裂。
擴(kuò)散器可以包括套圈40和至少一個(gè)楔形件41，擴(kuò)散器適于使離 開風(fēng)輪機(jī)的空氣與外部空氣能夠平滑地過渡，從而使經(jīng)過實(shí)施例的氣 流受到出口氣流的負(fù)反饋干擾的可能性降至最低。
優(yōu)選實(shí)施例為基本上非旋轉(zhuǎn)的類型，其通過提供其中只有轉(zhuǎn)子 作為運(yùn)動(dòng)部件的低阻力、低泄漏的帶罩式豎直排氣風(fēng)輪機(jī)而消除了現(xiàn) 有公知帶罩式風(fēng)輪機(jī)的很多缺陷，該風(fēng)輪機(jī)可以在很大的風(fēng)速范圍內(nèi) 安全而有效地工作。
進(jìn)入罩的入口部分的自由風(fēng)在朝向位于罩內(nèi)部的轉(zhuǎn)子聚集時(shí)被
引導(dǎo)并加速至更高的速度和更高的能量水平。入口部分的元件使得在 促使空氣從上風(fēng)側(cè)進(jìn)入的同時(shí)防止空氣通過完整裝置的下風(fēng)側(cè)泄漏。 結(jié)果，即使在較低的風(fēng)速下，也能增加可提取的風(fēng)能水平，并且降低 風(fēng)輪機(jī)工作的自由風(fēng)速閾值，而在較高的風(fēng)速下，經(jīng)過罩的入口部分 的氣流將失速并且在罩的中央集氣室內(nèi)產(chǎn)生高度紊亂和背壓，從而實(shí) 現(xiàn)自限功能。轉(zhuǎn)子葉片轉(zhuǎn)變提高的風(fēng)能，在相同自由風(fēng)速下提供的能 量輸出比利用相等直徑的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)輪機(jī)獲得的能量輸出高 得多。
優(yōu)點(diǎn)
與現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)帶罩式和不帶罩式的豎直和水平風(fēng)輪機(jī)相比， 本發(fā)明的實(shí)施例可以具有如下一個(gè)或多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
a、由于運(yùn)動(dòng)部件容納在罩內(nèi)部，因此完整的裝置可以置于建筑 物、水塔或其它類似結(jié)構(gòu)的頂部，而不用擔(dān)心大型運(yùn)動(dòng)部件在惡劣的
氣候條件下斷裂并且撞擊周圍結(jié)構(gòu)或人，從而帶來災(zāi)難性的后果。由 于不會(huì)遭遇高度安全方面的問題，因此本發(fā)明的完整裝置可以置于高 度較低的位置。
b、由于拋棄使大型結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)以面向盛行風(fēng)所需的機(jī)構(gòu)，本發(fā)明 中的運(yùn)動(dòng)部件大大減少。
C、本發(fā)明沒有物理"氣門"、運(yùn)動(dòng)翼片或其它這樣的多個(gè)部件 以及運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)可操作性并保持效率或安全性所需的復(fù)雜控制機(jī)構(gòu)。
d、 由于葉片末端容納于罩內(nèi)部，因此作為自由風(fēng)輪機(jī)的主要噪 聲源，轉(zhuǎn)子葉片末端渦流大大降低。
e、 由于旋轉(zhuǎn)部件由罩遮蔽，因此本發(fā)明沒有頻閃光反射效應(yīng)， 對于侯鳥的生命沒有危險(xiǎn)。
f、 不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)大型旋轉(zhuǎn)部件以面向風(fēng)而產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)力問 題以及相關(guān)的部件故障。
g、 與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子相比，為提取相同的能量所需的轉(zhuǎn)子尺寸更小。 這允許更高的旋轉(zhuǎn)速度，并且不需要使用齒輪箱，或者只需要小傳動(dòng) 比齒輪箱來產(chǎn)生容易轉(zhuǎn)變?yōu)?電網(wǎng)"供電質(zhì)量的高頻電力供應(yīng)。
h、 在較高風(fēng)速的風(fēng)中，罩和環(huán)形葉片通過干擾流向轉(zhuǎn)子的氣流 來減小轉(zhuǎn)子葉片在高速風(fēng)中的暴露程度。
i、 因?yàn)檎痔岣吡四芰靠商崛⌒裕虼吮景l(fā)明能夠在風(fēng)速較低的 地區(qū)應(yīng)用。這允許更長時(shí)間地產(chǎn)生可用能量。增加的瞬時(shí)能量和增加 的應(yīng)用時(shí)間導(dǎo)致本發(fā)明的年度提取總能量比現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)輪機(jī)更高。
j、由于本發(fā)明能夠利用方向快速變化的低速風(fēng)，而不需要不斷 地調(diào)節(jié)完整裝置以面向風(fēng)，因此使得本發(fā)明可以設(shè)置為更靠近城郊聚 居區(qū)或者設(shè)置在更靠近電力終端用戶的其它人口聚居區(qū)。
k、本發(fā)明的全方向特征還使得本發(fā)明的裝置能夠置于這樣的地 區(qū)，即，風(fēng)向的連續(xù)變化使得不能令人滿意地利用標(biāo)準(zhǔn)水平軸風(fēng)輪機(jī) 裝置。
上面已經(jīng)參照特別優(yōu)選的特征描述了本發(fā)明的實(shí)施例。然而， 在不脫離本發(fā)明的原理的情況下可以進(jìn)行各種優(yōu)化改進(jìn)，在上面特別指出和下面權(quán)利要求書中要求的發(fā)明主體中公開了本發(fā)明的原理。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)電的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，所述風(fēng)輪機(jī)包括a)多個(gè)彎曲部件，其在內(nèi)部限定中央集氣室；b)多個(gè)基本上豎直的支撐部件；c)中空部件，其朝著氣流方向擴(kuò)大；d)旋轉(zhuǎn)部件，其位于所述中央集氣室上方，并且適于與發(fā)電機(jī)連接，以便通過所述旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)發(fā)電；其中，所述旋轉(zhuǎn)部件位于所述中空部件的入口附近；所述多個(gè)彎曲部件中的每一個(gè)與所述多個(gè)支撐部件中的至少一個(gè)相連接，從而形成進(jìn)入所述中央集氣室的多個(gè)空氣入口；所述多個(gè)彎曲部件和所述多個(gè)支撐部件中的至少一個(gè)成形并間隔，以便將空氣引導(dǎo)至所述全向風(fēng)輪機(jī)的中央集氣室的相對側(cè)，從而減小空氣泄漏；所述多個(gè)彎曲部件和所述多個(gè)支撐部件成形并間隔，以便將空氣引導(dǎo)至所述旋轉(zhuǎn)部件的整個(gè)下表面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中， 所述多個(gè)彎曲部件包括徑向彎曲的環(huán)形葉片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中， 所述多個(gè)基本上豎直的支撐部件包括豎直壁。
4. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述旋轉(zhuǎn)部件包括豎直安裝的水平軸式風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子。
5. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述中空部件包括擴(kuò)散器。
6. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)彎曲部件具有翼型橫截面。
7. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述多個(gè)彎曲部件具有變化的外周直徑和內(nèi)環(huán)直徑。
8. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述多個(gè)彎曲部件以同心布置方式固定在位。
9. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述多個(gè)彎曲部件豎直交錯(cuò)。
10. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述多個(gè)彎曲部件以疊置布置方式設(shè)置。
11. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述多個(gè)彎曲部件具有重疊布置。
12. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述多個(gè)彎曲部件形成中央集氣室，所述中央集氣室的橫截面 從所述多個(gè)彎曲部件的最低位置向所述多個(gè)彎曲部件的最高位置擴(kuò) 大。
13. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述中央集氣室朝向中央喉部區(qū)域會(huì)聚。
14. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述中央集氣室與所述中空部件的內(nèi)表面輪廓是連續(xù)的。
15. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述多個(gè)基本上豎直的支撐部件具有空氣動(dòng)力學(xué)形狀。
16. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述旋轉(zhuǎn)部件以其軸線豎直的方式安裝在所述中央喉部區(qū)域處。
17. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述旋轉(zhuǎn)部件包括翼型葉片。
18. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述多個(gè)彎曲部件使進(jìn)入所述罩的空氣聚集，從而導(dǎo)致在由所 述多個(gè)彎曲部件的非活動(dòng)部件形成的空氣通道上形成流體動(dòng)力氣門， 從而避免空氣泄漏。
19. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述多個(gè)彎曲部件中的最下面的彎曲部件成形并構(gòu)造成將空氣引導(dǎo)至壓力比所述罩的外部空氣壓力更低的非活動(dòng)彎曲部件，從而促 進(jìn)氣門效應(yīng)。
20. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)彎曲部件和所述多個(gè)基本上豎直的支撐部件的方向適 于接受并利用來自基本上任何方向的風(fēng)。
21. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)彎曲部件和所述多個(gè)基本上豎直的支撐部件的方向適 于引導(dǎo)空氣經(jīng)過所述旋轉(zhuǎn)部件的整個(gè)掃掠區(qū)域。
22. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述旋轉(zhuǎn)部件經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸與發(fā)電動(dòng)力傳輸組件和裝置相連接。
23. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，在鐘形口的上部與底部支撐板之間，利用3至6個(gè)基本上豎直 的支撐部件固定所述多個(gè)彎曲部件。
24. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)基本上豎直的支撐部件包括倒置翼型部分，所述倒置 翼型部分的兩個(gè)豎直壁面具有相同的表面曲率。
25. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)基本上豎直的支撐部件具有從所述多個(gè)基本上豎直的支撐部件中的每一個(gè)的兩個(gè)表面的前緣到后緣形成的保持邊界層的 空氣溝槽。
26. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述保持邊界層的空氣溝槽相對于外表面的切線以小于15度的 角度離開所述多個(gè)基本上豎直的支撐部件中的每一個(gè)的兩個(gè)表面。
27. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)基本上豎直的支撐部件從所述多個(gè)空氣入口到所述中 央集氣室的周邊以相等的間距徑向布置。
28. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)基本上豎直的支撐部件包括厚度在弦長的35%至50% 之間的翼型壁葉片。
29. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)基本上豎直的支撐部件中的每一個(gè)的最厚部位距所述 前緣的距離大于所述弦長的51%。
30. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，在距離所述后緣為所述弦長的15%的范圍內(nèi)，所述多個(gè)基本上 豎直的支撐部件中的每一個(gè)的兩個(gè)表面之間的夾角在75至150度的 范圍內(nèi)。
31. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述風(fēng)輪機(jī)包括四個(gè)或更多個(gè)從水平到接近豎直的彎曲環(huán)形葉片，所述環(huán)形葉片的內(nèi)環(huán)直徑在所述轉(zhuǎn)子直徑的20%至145%的范圍 內(nèi)變化。
32. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述多個(gè)彎曲部件中的每一個(gè)的凸形表面和凹形表面的曲率半 徑等于所述旋轉(zhuǎn)部件的直徑的25%至55%。
33. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)彎曲部件在外周處相對于水平方向以小于20度的角度 開始彎曲，相對于水平方向以50至70度之間的豎直彎曲角終止。
34. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，連接所述多個(gè)彎曲部件中最大一個(gè)的內(nèi)周和所述多個(gè)彎曲部件 中任何其它彎曲部件的內(nèi)周的最短直線相對于任何豎直軸線的傾角 在5至35度的范圍內(nèi)。
35. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)彎曲部件疊置為在所述多個(gè)彎曲部件之間存在間隔， 使得所述多個(gè)彎曲部件中的每一個(gè)的前緣和后緣重疊，重疊量的最小 值為所述旋轉(zhuǎn)部件的直徑的2%。
36. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)彎曲部件將進(jìn)入所述罩的空氣聚集在所述旋轉(zhuǎn)部件的 整個(gè)掃掠區(qū)域上。
37. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，在所述多個(gè)彎曲部件的任何一對之間，所述全向風(fēng)輪機(jī)的內(nèi)部出口通道面積為外周入口通道面積的25%至75%。
38. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述喉部區(qū)域的面積不小于所述多個(gè)彎曲部件中的最上面部件 的環(huán)形中心面積的70%。
39. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)彎曲部件的最上面部件是鐘形口環(huán)形葉片。
40. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，在至少一個(gè)彎曲部件中，從所述至少一個(gè)彎曲部件的凹形表面 側(cè)到凸形表面?zhèn)刃纬啥鄠€(gè)空氣通道。
41. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述全向風(fēng)輪機(jī)包括多個(gè)空氣通道，所述多個(gè)空氣通道相對于 至少一個(gè)彎曲部件的表面的切線以小于15度的角度終止并離開所述至少一個(gè)彎曲部件的凸形表面?zhèn)取?br> 42. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述中空部件具有同心敞頂排氣口，所述排氣口的直徑是所述 旋轉(zhuǎn)部件的直徑的130%至180%。
43. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述中空部件的敞頂排氣口設(shè)置有圍繞所述中空部件的外周的 水平楔形件和套圈。
44. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，在所述中空部件的排氣口之下設(shè)置有楔形件，所述楔形件距所 述排氣口的高度在所述中空部件的上部直徑的7%至19%之間。
45. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述楔形件的表面長度在所述中空部件的套圈的高度的135% 至160%之間。
46. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述全向風(fēng)輪機(jī)包括另外的小楔形件，所述另外的小楔形件在 主楔形件之下圍繞所述中空部件的外本體均勻間隔地周向設(shè)置，多個(gè) 空氣通道從所述中空部件的外表面到達(dá)內(nèi)表面。
47. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述全向風(fēng)輪機(jī)包括多個(gè)空氣通道，所述多個(gè)空氣通道相對于 所述中空部件的外表面的切線以小于15度的角度終止并離開所述中 空部件的外表面。
48. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中， 在獨(dú)立支撐的機(jī)艙中直接在所述旋轉(zhuǎn)部件上方設(shè)置有發(fā)電單 元，所述機(jī)艙位于所述旋轉(zhuǎn)部件的遮蔽件的下游。
49. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述全向風(fēng)輪機(jī)包括機(jī)艙，所述機(jī)艙通過與所述中空部件連接 的傾斜徑向支撐結(jié)構(gòu)固定。
50. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，在獨(dú)立支撐的轉(zhuǎn)子轂頭錐中直接在所述旋轉(zhuǎn)部件下方設(shè)置有發(fā)電單元。
51. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述全向風(fēng)輪機(jī)包括頭錐，所述頭錐通過從底部支撐板延伸到 所述頭錐的柱支撐結(jié)構(gòu)固定。
52. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述旋轉(zhuǎn)部件經(jīng)由支撐軸承上的旋轉(zhuǎn)軸與完整的發(fā)電組件連接。
53. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)， 其中，所述多個(gè)彎曲部件包括以封閉多邊形的方式布置的彎曲葉片。
54. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述套圈的傾斜表面相對于豎直方向形成5至20度之間的角度。
55. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)，其中，所述中空部件基本上為半橢球形，在所述橢球形的開始位置和 結(jié)束位置處的切角是特定的。
56. —種在用于發(fā)電的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)上使用的中空部 件，其中，所述中空部件的橫截面朝著氣流方向擴(kuò)大。
57. 根據(jù)權(quán)利要求56所述的中空部件，其中， 所述中空部件包括擴(kuò)散器。
58. 根據(jù)權(quán)利要求56和57所述的中空部件，其中，所述中空部件具有同心敞頂排氣口 ，所述排氣口的直徑是旋轉(zhuǎn) 部件的直徑的130%至180%。
59. 根據(jù)權(quán)利要求56至58中任一項(xiàng)所述的中空部件，其中， 所述中空部件的敞頂排氣口設(shè)置有圍繞所述中空部件的外周的水平楔形件和套圈。
60. 根據(jù)權(quán)利要求56至59中任一項(xiàng)所述的中空部件，其中， 在所述中空部件的排氣口之下設(shè)置有楔形件，所述楔形件距所述排氣口的高度在所述中空部件的上部直徑的7%至19%之間。
61. 根據(jù)權(quán)利要求56至60中任一項(xiàng)所述的中空部件，其中， 所述楔形件的表面長度在所述中空部件的套圈的高度的135%至160%之間。
62. 根據(jù)權(quán)利要求56至61中任一項(xiàng)所述的中空部件，其中， 所述中空部件具有另外的小楔形件，所述小楔形件在主楔形件 之下圍繞所述中空部件的外本體均勻間隔地周向設(shè)置，多個(gè)空氣通道 從所述中空部件的外表面到達(dá)內(nèi)表面。
63. 根據(jù)權(quán)利要求56至62中任一項(xiàng)所述的中空部件，其中， 所述中空部件具有多個(gè)空氣通道，所述空氣通道相對于所述中空部件的外表面的切線以小于15度的角度終止并離開所述中空部件 的外表面。
64. 根據(jù)權(quán)利要求56至63中任一項(xiàng)所述的中空部件，其中， 所述中空部件具有發(fā)電單元，所述發(fā)電單元在獨(dú)立支撐的機(jī)艙中直接設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)部件上方，所述機(jī)艙位于所述旋轉(zhuǎn)部件的遮蔽 件的下游。
65. 根據(jù)權(quán)利要求56至64中任一項(xiàng)所述的中空部件，其中， 所述中空部件具有機(jī)艙，所述機(jī)艙通過與所述中空部件連接的傾斜徑向支撐結(jié)構(gòu)固定。
66. 根據(jù)權(quán)利要求56至65中任一項(xiàng)所述的中空部件，其中， 所述中空部件基本上為半橢球形，在所述橢球形的開始位置和結(jié)束位置處的切角是特定的。
67. 根據(jù)權(quán)利要求56至66中任一項(xiàng)所述的中空部件，其中， 所述套圈的傾斜表面相對于豎直方向形成5至20度之間的角度。
68. —種形成用于發(fā)電的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)的方法，包括 如下步驟在接近水平的平面中從任何方向?qū)⒅車鷼饬魇占谥醒爰瘹馐抑校?br> 69. 將氣流的方向從接近水平運(yùn)動(dòng)改變?yōu)榻咏Q直運(yùn)動(dòng)； 將氣流從所述中央集氣室的一側(cè)引導(dǎo)至所述中央集氣室的另一側(cè)，以便在所述第二側(cè)形成氣門，從而減小從所述中央集氣室的第二側(cè)的空氣泄漏；將氣流引導(dǎo)至旋轉(zhuǎn)部件的基本上全部下表面。
70. 根據(jù)權(quán)利要求68所述的方法，還包括如下步驟 將中空部件連接在用于發(fā)電的帶罩式豎直全向風(fēng)輪機(jī)中，所述中空部件的橫截面朝著氣流方向擴(kuò)大。
71. —種基本上如說明書中所示和所述的方法。
72. —種基本上如說明書中所示和所述的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種豎直排氣的帶罩式全向風(fēng)輪機(jī)組件(1)，該風(fēng)輪機(jī)組件包括擴(kuò)散器(9)和包圍并限定集氣室(12)的結(jié)構(gòu)，集氣室(12)捕獲任何方向的風(fēng)并且將其引導(dǎo)為經(jīng)由疊置的環(huán)形彎曲葉片(10a-10e)豎直流動(dòng)。葉片(10a-10e)由豎直壁(6.1-6.3)固定。擴(kuò)散器(9)連接在轉(zhuǎn)子(3)的下游側(cè)，并且橫截面朝著氣流方向擴(kuò)大。在擴(kuò)散器(9)的出口附近形成楔形件(41)和套圈(40)。楔形件(41)和套圈(40)通過使流過擴(kuò)散器出口的自由風(fēng)偏轉(zhuǎn)而有助于增強(qiáng)通過轉(zhuǎn)子的氣流。
文檔編號(hào)F03D7/06GK101103198SQ200580044762
公開日2008年1月9日 申請日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者瓦海斯瓦蘭·蘇雷珊 申請人:卡特魯生態(tài)發(fā)明有限公司