專利名稱：用于風(fēng)輪機(jī)的導(dǎo)風(fēng)裝置以及結(jié)合該導(dǎo)風(fēng)裝置的風(fēng)輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)輪機(jī)，尤其涉及用于風(fēng)輪機(jī)的導(dǎo)風(fēng)裝置。
背景技術(shù)：
在本領(lǐng)域中，垂直軸式風(fēng)輪機(jī)是公知的。在垂直軸式風(fēng)輪機(jī)中，主轉(zhuǎn)子軸是垂直地 設(shè)置并有徑向延伸的臂支撐著葉片。在升力型的垂直軸式風(fēng)輪機(jī)，具有翼型的葉片使得大 部分的旋轉(zhuǎn)力來(lái)自由于風(fēng)通過(guò)葉片而產(chǎn)生的空氣動(dòng)力。因?yàn)闇u輪的旋轉(zhuǎn)，所述翼片的受風(fēng) 方向，在整個(gè)圓形的路徑上不斷改變，并且每個(gè)葉片在每一圖旋轉(zhuǎn)內(nèi)均受到正面的和負(fù)面 的風(fēng)力作用。這可能使風(fēng)輪機(jī)的效率低于它本應(yīng)實(shí)現(xiàn)的最高效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于風(fēng)輪機(jī)的導(dǎo)風(fēng)裝置，該導(dǎo)風(fēng)裝置克服或至少改 善上述的問(wèn)題，或至少為現(xiàn)有技術(shù)提供了有用的選擇。根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了用于風(fēng)輪機(jī)的導(dǎo)風(fēng)裝置。該導(dǎo)風(fēng)裝置具有一位 于導(dǎo)軌或旋轉(zhuǎn)盤上的垂直導(dǎo)風(fēng)表面，并可沿圓形路徑環(huán)繞風(fēng)輪機(jī)移動(dòng)。優(yōu)選地，所述導(dǎo)風(fēng)表面的圓周跨度小于圓形路徑的30度。優(yōu)選地，所述導(dǎo)風(fēng)表面的圓周跨度在圓形路徑的5度到30度之間。優(yōu)選地，其中所述導(dǎo)風(fēng)表面沿著水平向彎曲。優(yōu)選地，所述的導(dǎo)風(fēng)裝置進(jìn)一步具有控制裝置用以移動(dòng)所述導(dǎo)風(fēng)表面至超前于主 導(dǎo)風(fēng)向30度的位置。根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供一種風(fēng)輪機(jī)。該風(fēng)輪機(jī)包括固定中芯；可旋轉(zhuǎn)地 支撐于所述中芯并具有多個(gè)徑向延伸轉(zhuǎn)子臂的轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子臂置有轉(zhuǎn)子葉片；以及上述 的導(dǎo)風(fēng)裝置。優(yōu)選地，所述圓形路徑環(huán)繞所述轉(zhuǎn)子的外周。優(yōu)選地，所述導(dǎo)風(fēng)表面的圓周跨度小于圓形路徑的30度。優(yōu)選地，所述導(dǎo)風(fēng)表面的水平跨度在圓形路徑的5到30度之間。優(yōu)選地，所述導(dǎo)風(fēng)表面的垂直高度高于轉(zhuǎn)子葉片的高度。優(yōu)選地，所述導(dǎo)風(fēng)表面是直的或是沿著水平方向彎曲的。優(yōu)選地，所述導(dǎo)風(fēng)表面超前于主導(dǎo)風(fēng)向30度。根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供一種操作垂直軸式風(fēng)輪機(jī)的方法，包括設(shè)置一垂 直導(dǎo)風(fēng)表面在環(huán)繞風(fēng)輪機(jī)的圓形導(dǎo)軌或旋轉(zhuǎn)盤上，沿圓形路徑移動(dòng)導(dǎo)風(fēng)表面，使其面對(duì)主 導(dǎo)風(fēng)向。優(yōu)選地，所述導(dǎo)風(fēng)表面沿圓形路徑移動(dòng)致超前于主風(fēng)導(dǎo)向30度。本發(fā)明的更多方面將會(huì)在隨后的描述中變得明確。該等描述僅為示例，并無(wú)意圖 限制本發(fā)明的使用或功能的范圍。


現(xiàn)以本發(fā)明的實(shí)施例，僅作為例子進(jìn)行描述，并以隨附的附圖作為參考，其中圖1是置有導(dǎo)風(fēng)裝置的垂直軸式風(fēng)輪機(jī)的透視圖；圖2是當(dāng)渦輪順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從主導(dǎo)風(fēng)向觀看的置有導(dǎo)風(fēng)裝置的風(fēng)輪機(jī)的正 視圖；圖3是置有導(dǎo)風(fēng)裝置的風(fēng)輪機(jī)的平面圖；以及圖4是可采用導(dǎo)風(fēng)裝置的第二種類型的垂直軸式風(fēng)輪機(jī)的透視圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中描述了根據(jù)本發(fā)明的置有導(dǎo)風(fēng)裝置風(fēng)輪機(jī)的透視圖。對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)風(fēng)輪 機(jī)的規(guī)模并不是關(guān)鍵的。它可以是任何的規(guī)模，從小屋頂式的到大型風(fēng)輪機(jī)，例如直徑300 米的和高度達(dá)500米的。這種規(guī)模的風(fēng)輪機(jī)已經(jīng)由申請(qǐng)人在早期的專利申請(qǐng)中提出。圖1所示的風(fēng)輪機(jī)含裝置發(fā)電機(jī)10的基座。固定的渦輪支撐架26從所述基座垂 直地延伸并涵蓋著連接發(fā)電機(jī)的垂直旋轉(zhuǎn)軸11。所述的軸11與三個(gè)徑向葉片結(jié)構(gòu)連接，各 自支撐著升力式翼型葉片12。葉片12于旋轉(zhuǎn)軸11間隔120度設(shè)置。如在本領(lǐng)域中已知 的，風(fēng)作用于葉片12導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸11旋轉(zhuǎn)以發(fā)電。所述風(fēng)輪機(jī)在沿基座處置有導(dǎo)軌20。該導(dǎo)軌20沿所述葉片12的旋轉(zhuǎn)路線的圓 周，形成一條圓形路徑?？梢苿?dòng)框架21被設(shè)置成可在圓形軌道20上移動(dòng)。該框架垂直地 延伸至高于葉片12頂端。在所述框架21和渦輪支撐架26之間的兩個(gè)徑向延伸臂22、23， 在框架21的頂端和中部的位置上支撐著框架21。兩個(gè)徑向臂22、23被分別垂直地設(shè)置在 低于和高于轉(zhuǎn)子葉片12的位置上。所述框架21置有輪子或滾輪(未有顯示)，使其可在圓 形軌道20上自由移動(dòng)，并因此而可沿著風(fēng)輪機(jī)的圓周移動(dòng)。在基架置有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用 以推動(dòng)框架21沿著圓形軌道20移動(dòng)。垂直的導(dǎo)風(fēng)表面25位于框架21的外向面上。該導(dǎo) 風(fēng)表面25寬約橫跨圓周部分的10度，垂直高度B長(zhǎng)于轉(zhuǎn)子葉片12的垂直長(zhǎng)度。導(dǎo)風(fēng)表面 25在框架上的位置需使整個(gè)B長(zhǎng)度的延伸與轉(zhuǎn)子葉片12的整個(gè)垂直高度相應(yīng)。所述導(dǎo)風(fēng) 表面25沿水平方向是平直的。在另一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，導(dǎo)風(fēng)表面25沿著水平方向 是彎曲的。用于導(dǎo)風(fēng)裝置的控制裝置包括風(fēng)向傳感器和導(dǎo)風(fēng)裝置的位置控制電路。在使用 中，作用于風(fēng)輪機(jī)的主導(dǎo)風(fēng)向被確定后，位置控制裝置可驅(qū)動(dòng)框架21致導(dǎo)風(fēng)表面25在主導(dǎo) 風(fēng)向的30度的位置。在附圖中，如時(shí)鐘的表面，圓形軌道20設(shè)位置編號(hào)1至12。這些數(shù)字 的目的僅是為了提供示范。它們不構(gòu)成所述裝置的實(shí)體的任何部份亦無(wú)意圖限制本發(fā)明的 使用或功能的范圍。如圖1所述示，在該實(shí)施例中，翼型渦輪葉片12使渦輪沿著順時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)。在該實(shí)施例中，主導(dǎo)風(fēng)向來(lái)自6點(diǎn)鐘的位置。如果導(dǎo)風(fēng)表面25被放置于超前于主導(dǎo) 風(fēng)向大約30度的位置上，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)可達(dá)最大效率和速度。在實(shí)施例中，超前于主風(fēng)方向 30度的位置是指時(shí)鐘表面5點(diǎn)鐘的位置。在本文件，術(shù)語(yǔ)“超前于”是指當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片12到 達(dá)與主導(dǎo)風(fēng)向成90度垂直的位置時(shí)，該轉(zhuǎn)子葉片12經(jīng)過(guò)導(dǎo)風(fēng)表面25后已轉(zhuǎn)動(dòng)了三十度。即使放置一個(gè)圓周跨度只有10度的導(dǎo)風(fēng)表面25在超前于主導(dǎo)風(fēng)向30度的位置， 風(fēng)輪機(jī)在同一風(fēng)強(qiáng)度的旋轉(zhuǎn)速度和效率亦獲得重大改善。導(dǎo)風(fēng)表面25使渦輪在較低風(fēng)速 時(shí)開始旋轉(zhuǎn)，并且在同一風(fēng)強(qiáng)度的情況下，比沒(méi)有導(dǎo)風(fēng)表面25時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度更快。導(dǎo)風(fēng)表面25放置的最佳位置可根據(jù)導(dǎo)風(fēng)表面的規(guī)模尺寸和風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片的類型和規(guī)模尺寸而 有所改變，而非確切地為30度。應(yīng)該理解，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見的修改和替換不超出本發(fā)明的范 圍。例如，在優(yōu)選的實(shí)施例中，導(dǎo)風(fēng)表面25的水平跨度是10度。然而，這對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō) 不是必要的，所述跨度可以是小于30度的任何跨度。另外，發(fā)明人目前相信導(dǎo)風(fēng)表面25最 有效率的位置是超前于主導(dǎo)風(fēng)向30度。然而，這對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)并不是必要的，除了 30度 之外的其他位置也有可接受的效果。另外，可以預(yù)見的是，導(dǎo)風(fēng)表面25的最有效率的位置 可能與導(dǎo)風(fēng)表面跨度有關(guān)。例如，如果說(shuō)所述跨度從10度增加至30度，那么相對(duì)于主導(dǎo)風(fēng) 向的最優(yōu)位置可能從優(yōu)選的30度有所變化。圖4描述了由申請(qǐng)人在早期的專利申請(qǐng)中提出的大規(guī)模多層風(fēng)輪機(jī)。圖4所描述 的風(fēng)輪機(jī)有三層獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的渦輪，一層疊于另一層之上。這種風(fēng)輪機(jī)可延伸達(dá)300至500 米的高度。因受地形的影響，對(duì)這樣高的風(fēng)輪機(jī)，在不同高度的各層所受的風(fēng)可能有所改 變。因此，若每層的導(dǎo)風(fēng)表面可放置于稍微不同的方向，則可應(yīng)付在不同高度的風(fēng)的方向會(huì) 有所改變的情況，且效果會(huì)更好。在該實(shí)施例中，設(shè)置于風(fēng)輪機(jī)外圍的旋轉(zhuǎn)盤能為在不同垂 直高度的每層渦輪，攜帶一可分別獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)風(fēng)表面。所述旋轉(zhuǎn)盤可由管狀的框架構(gòu)件 組成，以避免旋轉(zhuǎn)盤在導(dǎo)風(fēng)表面區(qū)域外對(duì)作用于風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)造成過(guò)大影響。
權(quán)利要求
一種用于風(fēng)輪機(jī)的導(dǎo)風(fēng)裝置，該導(dǎo)風(fēng)裝置具有一位于導(dǎo)軌或旋轉(zhuǎn)盤上的垂直導(dǎo)風(fēng)表面，并可沿圓形路徑環(huán)繞風(fēng)輪機(jī)移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)風(fēng)裝置，其中導(dǎo)風(fēng)表面的圓周跨度小于圓形路徑的30度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的導(dǎo)風(fēng)裝置，其中導(dǎo)風(fēng)表面的圓周跨度在圓形路徑的5到30度 之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)風(fēng)裝置，其中導(dǎo)風(fēng)表面沿著水平方向彎曲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的導(dǎo)風(fēng)裝置，進(jìn)一步具有控制裝置以移動(dòng)所述導(dǎo)風(fēng)表面至超前 于主導(dǎo)風(fēng)向30度的位置。
6.一種風(fēng)輪機(jī)，其包括 固定中芯；可旋轉(zhuǎn)地支撐于所述中芯并具有多個(gè)徑向延伸轉(zhuǎn)子臂的轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子臂置有轉(zhuǎn)子葉 片；以及如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)風(fēng)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)輪機(jī)，其中所述圓形路徑環(huán)繞轉(zhuǎn)子的外周。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)輪機(jī)，其中導(dǎo)風(fēng)表面的圓周跨度小于圓形路徑的30度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)輪機(jī)，其中導(dǎo)風(fēng)表面的水平跨度在圓形路徑的5到30度之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)輪機(jī)，其中導(dǎo)風(fēng)表面的垂直高度高度高于轉(zhuǎn)子葉片。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)輪機(jī)，其中導(dǎo)風(fēng)表面是平直的或是沿著水平方向彎曲的。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)輪機(jī)，其中導(dǎo)風(fēng)表面超前主導(dǎo)風(fēng)向30度。
13.一種操作垂直軸式風(fēng)輪機(jī)的方法包括，設(shè)置一垂直導(dǎo)風(fēng)表面在環(huán)繞風(fēng)輪機(jī)的圓形 導(dǎo)軌或旋轉(zhuǎn)盤上，沿圓形路徑移動(dòng)所述導(dǎo)風(fēng)表面，使其面對(duì)主導(dǎo)風(fēng)向。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中導(dǎo)風(fēng)表面沿圓形路徑移動(dòng)，以使其超前于主導(dǎo) 風(fēng)向30度。
全文摘要
一種用于風(fēng)輪機(jī)的導(dǎo)風(fēng)裝置，具有一垂直的導(dǎo)風(fēng)表面，可沿圓形路徑環(huán)繞風(fēng)輪機(jī)移動(dòng)，用以面對(duì)主導(dǎo)風(fēng)向。
文檔編號(hào)F03D3/04GK101871421SQ20091000410
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者胡應(yīng)湘, 胡文新, 胡芝明 申請(qǐng)人:合和風(fēng)電有限公司