專利名稱：具有豎直軸的風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明第 一方面涉及具有豎直渦輪軸的風(fēng)力渦輪機(jī)，并且第二
方面涉及風(fēng)力發(fā)電i殳備(wind-power unit,風(fēng)力裝置)。本發(fā)明還涉及電力干線。
此外，本發(fā)明涉及所發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的使用。
背景技術(shù)：
幾千年來，風(fēng)能的再生已為人們所知?；旧蠌陌l(fā)電機(jī)問世一直以來，人們也知道了利用風(fēng)力來產(chǎn)生電流。
然而，風(fēng)力發(fā)電難以與其他產(chǎn)生電能的能源在經(jīng)濟(jì)上成功竟
劃。盡管在最近幾十年中向電力干線供應(yīng)的風(fēng)力發(fā)電的商業(yè)化生產(chǎn)已經(jīng)取得相當(dāng)大的發(fā)展，但其占總發(fā)電量的比重仍然非常小。
鑒于在風(fēng)力中潛在可利用的大量能量，同時鑒于由其他類型的能源生產(chǎn)電能帶來的各種缺點(diǎn)，為大幅提升風(fēng)力發(fā)電的商業(yè)竟?fàn)幜Χ鴦?chuàng)造機(jī)會是非常重要的。
從風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中產(chǎn)生電能的主要技術(shù)是基于具有水平軸的風(fēng)力渦輪機(jī)的設(shè)備。也有人提出了具有豎直軸的不同類型的風(fēng)力渦壽侖才幾。在這些風(fēng)力渦壽侖才幾中，可能才是到Savonius轉(zhuǎn)子、Darrerius轉(zhuǎn)子和H-轉(zhuǎn)子。作為用于風(fēng)力發(fā)電的H-轉(zhuǎn)子的實例，參考US 6 320273以及WO 03/058059。
為了實現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備能夠產(chǎn)生具有價格竟?fàn)幜Φ碾娔埽匾氖菑募夹g(shù)和經(jīng)濟(jì)的角度對風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中的每個部件進(jìn)行優(yōu)化。
在具有豎直軸的風(fēng)力渦輪機(jī)中，由于必須從渦輪機(jī)傳遞到發(fā)電機(jī)的扭矩以及彎曲力的影響，渦輪軸受到巨大的應(yīng)力。這使得對軸的構(gòu)造和尺寸有很高的要求，這就需要高的成本。
為了將這些成本保持在合理的水平，當(dāng)然可以通過對尺寸限制來平衡。然而，這承擔(dān)了運(yùn)行干護(hù)C的風(fēng)險，并且可能需要^皮迫設(shè)定一上限，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到此上限時必須停止風(fēng)力發(fā)電i殳備。
此外，彎曲力向下傳遞至風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的發(fā)電才幾，這導(dǎo)致對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸承座有很高的要求和/或承擔(dān)伴隨運(yùn)行干擾的發(fā)電機(jī)
軸的傾殺牛風(fēng)險。
題，并且由此提供一種渦輪軸，該渦輪軸制造上更廉價，但還確保在4艮高的風(fēng)力時可靠i也運(yùn)4亍。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，通過將渦輪軸設(shè)置接頭從而渦輪軸由上軸部和下軸部構(gòu)成的事實來實現(xiàn)所闡述的目的，上軸部安裝在4皮此遠(yuǎn)離一定3巨離的至少兩個45向4由浮義中。
由于通過4妄頭將軸分成兩部分，所以^又軸的上部在最大程度上受到彎曲力。因此，從這種觀點(diǎn)看，對軸的下部的尺寸可以要求較
5低，并且從而制造上更廉價。此外，通過彎曲力4又完全作用在上軸 部上并且因此在很小的程度上彎曲力朝向渦輪軸的連接點(diǎn)向下到 達(dá)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的發(fā)電機(jī)這一事實，風(fēng)力渦輪機(jī)在運(yùn)行時將更可靠。
通過這種上軸部的軸承座，提供了彎曲力的穩(wěn)定承載，從而接 頭的位置是固定的。此外，這有助于降低彎曲力對下軸部的沖擊。
才艮據(jù)優(yōu)選實施例，上軸部比下軸部短。
因此，渦輪軸的在很小的程度上受到彎曲力影響的部分會很 大，這表明這種接頭布置的優(yōu)點(diǎn)變得相對明顯。
就此而言，優(yōu)選地，下軸部的長度是上軸部長度的5至20倍。
在大多數(shù)情況下，這是所述軸的兩部分的相對長度的最佳平 衡， 一方面，考慮了使下軸盡可能長的優(yōu)點(diǎn)，另一方面，上軸具有 足夠的長度以確保上軸的穩(wěn)定軸壽義座。
才艮據(jù)另一優(yōu)選實施例，上軸部和下軸部具有不同的構(gòu)造，其中， 上軸部構(gòu)造成能夠承載4丑矩以及彎矩，而下軸部構(gòu)造成主要(in all essentials)能夠承載4丑矩，并且能夠承載彎矩的范圍比上軸部小。
因此，充分利用了提供更廉價的渦輪軸的可能性。
根據(jù)另 一優(yōu)選實施例，下軸部通過第二接頭與發(fā)電機(jī)軸連接。
因此，額外降低了彎曲載荷傳遞到發(fā)電機(jī)軸的風(fēng)險。從而，渦 輪軸在運(yùn)行時變得更加可靠，并且可以更簡單地實現(xiàn)軸承座。
6本發(fā)明還涉及設(shè)置有才艮據(jù)本發(fā)明的或其中 一 個優(yōu)選實施例的 風(fēng)力渦輪機(jī)的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
此外，根據(jù)本發(fā)明，電力干線連接至根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
才艮據(jù)本發(fā)明的用途，該風(fēng)力渦專侖才幾用于產(chǎn)生電能。
本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電站、本發(fā)明的電力干線以及本發(fā)明的方法具 有與上文給出的本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)及其優(yōu)選實施例對應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。
通過隨后對本發(fā)明的有利實施例的詳細(xì)描述更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。


圖1是穿過風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的豎直截面圖，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備設(shè)置 有根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)。
具體實施例方式
在圖1中，示出了設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中的根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力 渦輪機(jī)，除了風(fēng)力渦輪機(jī)以外，該風(fēng)力發(fā)電設(shè)備還包括底座1和支
柱2，所述支柱立在底座1上并通過錨固裝置5錨固于底座1。此 外，還包4舌發(fā)電才幾6。
該風(fēng)力渦輪機(jī)具有豎直軸3以及帶有豎直渦輪葉片4的轉(zhuǎn)子。 每個渦輪葉片4通過兩個支撐臂9與渦輪軸連接。所示的風(fēng)力渦輪 才幾具有所謂的H-轉(zhuǎn)子，^f旦本發(fā)明當(dāng)然也可應(yīng)用于具有豎直軸的其他 類型的風(fēng)力渦4侖機(jī)。渦4侖軸3包括上軸部10和下軸部11。這兩部分通過能夠傳遞 扭矩的4妻頭13合成為一體。4妄頭13適合為萬向4妄頭(universal joint), 侈'J^口，；求窩4妄頭或萬向節(jié)(cardan joint )。
上軸部10比下軸部11短4艮多。渦壽侖軸3的總長度為40 m，上 軸部10的長度適合為5-6 m。
上軸部10安裝在兩個徑向軸承15、 16中，其中，上徑向軸承 15 i殳置在支柱2的上端，而下徑向軸厚、沒置在上軸部10的靠近4妄 頭13的下端。此外，設(shè)置有推力軸承17,用于承載風(fēng)力渦輪機(jī)的
全部或部分重量。
優(yōu)選地^f旦不必需地，下軸部11徑向安裝。圖中所示的實例i殳 置有上徑向軸承18和下徑向軸7 c 19。下軸部11也可i殳置有推力軸 承20。
下軸部11與發(fā)電機(jī)軸12連接。這可以形成為剛節(jié)點(diǎn)，或者可 以基于發(fā)電機(jī)軸12構(gòu)成下軸部11的直接延伸的事實。然而，如圖 中所示，也形成萬向型4妄頭14的這種4妄頭是有利的。
上軸部10和下軸部11均可適合為中空的。下軸部11 一皮制成 為具有比上軸部11薄的壁，因為下軸部在很小的程度上需要承載 彎矩。對上軸部和下軸部來說，各自的軸外徑也可以不同。在所示 的實例中，下軸部11具有稍樣t大的外徑。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力渦輪機(jī)，具有豎直渦輪軸(3)，所述渦輪軸(3)設(shè)置有接頭(13)，從而所述渦輪軸(3)包括上軸部(10)和下軸部(11)，其特征在于，所述上軸部(10)安裝在彼此遠(yuǎn)離一定距離的至少兩個徑向軸承(15、16)中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述上軸部(10)比戶斤述下壽由丟卩(11 ) #豆。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述下軸部(11 )的長度是所述上軸部(10 )的長度的5至20倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述上軸部(10)和所述下軸部(11 )具有不同的構(gòu)造，其中，所述上軸部(10)構(gòu)造成能夠承載扭矩以及彎矩，而所述下軸部(11 )構(gòu)造成主要能夠承載扭矩，并且能夠承載彎矩的范圍比所述上軸部小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，所述下軸部通過第二接頭(14)與發(fā)電才幾軸(12)連接。
6. —種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述風(fēng)力發(fā)電設(shè)備設(shè)置有根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，發(fā)電機(jī)是同步發(fā)電才幾。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述 發(fā)電機(jī)是永久》茲化的。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在 于，所述發(fā)電才幾與交流或直流干線連4妄。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)電 機(jī)通過直流J 某介與50或60Hz的干線連接。
11. 一種電力干線，其特征在于，所述電力干線連接至根據(jù)權(quán)利要 求6至10中任一項所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的風(fēng)力渦輪機(jī)的使用，用于產(chǎn)生電能。
全文摘要
本發(fā)明涉及風(fēng)力渦輪機(jī)，該風(fēng)力渦輪機(jī)具有豎直渦輪軸(3)。根據(jù)本發(fā)明，該渦輪軸設(shè)置有接頭(13)，從而渦輪軸(3)包括上軸部(10)和下軸部(11)。本發(fā)明還涉及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、電力干線以及該風(fēng)力渦輪機(jī)的使用以產(chǎn)生電能。
文檔編號F03D11/04GK101688523SQ200880019604
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者漢斯·伯恩霍夫, 馬茨·萊永 申請人:垂直風(fēng)公司