[发明专利]竖直轴线式涡轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有竖直旋转轴线的涡轮，并且尤其涉及一种具有内置调速器的风力涡轮。

背景技术

风力涡轮传统地包括径向地围绕轴设置的多个帆或叶片。帆或叶片相对于气流而被适当成形和定位，以便在操作中，由气流冲击涡轮所产生的力使轴旋转。从历史观点上说，该旋转运动用于碾磨玉米或抽水，但现在通常用于发电。

具有竖直轴线的风力涡轮提供相对于具有旋转的水平轴线的风力涡轮的某些优点。例如，叶片水平地延伸，从而减少转子需放置在地面上方的高塔上的需求；轴和叶片的重量能够被均匀地施加到支撑轴的轴承上，从而防止在水平轴承底部处的过度磨损；且在某些实施例中，操作能够与风向无关。

但是，与所有的风力涡轮一样，存在涡轮叶片在大风中被损坏的危险。此外，对于风力涡轮的轴有利的是，不管风的强度如何，风力涡轮以尽可能大致恒定的速度旋转。因此，本发明的目的是提供一种机构，从而保护风力涡轮的叶片免受大风，并且还有助于：不管风的强度如何，仍保持涡轮轴以大致恒定的速度旋转。

发明内容

因此，本发明提供一种涡轮，包括：多个涡轮叶片，该多个涡轮叶片围绕大致竖直的中心轴线布置，使得它们能够一起围绕该中心轴线旋转，每个涡轮叶片具有外缘和内缘，并且以围绕大致平行于中心轴线的轴线枢转的方式靠近外缘安装；和偏压装置，该偏压装置朝着中心轴线偏压每个涡轮叶片，其中：当涡轮叶片位于流体流中时，它们一起围绕中心轴线旋转，并且随着它们的旋转速度增加时，它们克服该偏压装置的偏压围绕它们的支架枢转进入绕所述中心轴线更周向的取向；并且该偏压装置还包括：质量，该质量大致位于所述中心轴线上且相对于该中心轴线可轴向运动，该质量靠近每个涡轮叶片的内缘与该涡轮叶片连接，其中随着涡轮旋转速度增加并且涡轮叶片围绕它们的支架枢转时，该质量沿着所述中心轴线被升高。

优选地，由于当涡轮叶片围绕它们的支架枢转时涡轮叶片的重心移动离开旋转轴线，转速减小。优选地，由于当涡轮叶片围绕它们的支架枢转时涡轮叶片移出所述流体流，转速减小。

优选地，涡轮还包括沿着所述中心轴线定位的轴。优选地，质量以围绕所述主轴定位的轴环为形式。

优选地，涡轮还包括从所述中心轴线跨越的叶片框架，涡轮叶片被安装在该叶片框架上。优选地，每个涡轮叶片包括具有曲线轮廓的大致矩形片。优选地，每个涡轮叶片具有变粗糙的或涂有粗糙材料的凹面。优选地，每个涡轮叶片具有朝着其内缘设置的附加质量。

优选地，涡轮是风力的。优选地，涡轮被用来发电。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的特定实施例，其中：

图1是为清楚起见的最靠近观察者的叶片被去掉之后的涡轮的概略侧视图；

图2是涡轮的概略顶视图；

图3是当涡轮高速旋转时对应于图1的概略视图；并且

图4是当涡轮高速旋转时对应于图2的概略视图。

具体实施方式

如图所示，涡轮的实施例包括通过主轴承2而由框架1支撑的竖直主轴8。该主轴8可围绕其轴线旋转。包括金属环的下叶片支撑件11A通过一对旋臂而连接到主轴8，而类似的上叶片支撑件11B较高地连接到主轴8。有多个涡轮叶片6设置于下叶片支撑件11A和上叶片支撑件11B之间。所示的实施例具有六个涡轮叶片6，但根据设计选择，可使用任何数量的叶片6。每个叶片包括具有曲线轮廓的大致矩形金属板。每个叶片朝着其外周以可枢转的方式安装在朝着下叶片支撑件11A的外周定位的轴承12中，并且由上叶片支撑件11B中对应的轴承12支撑在大致竖直的位置。因此，每个叶片6被铰接，并且能够围绕其支架在大致围绕以主轴8为中心的圆的取向和与主轴8大致成径向的取向之间枢转。每个涡轮叶片6具有以沿着每个涡轮叶片的内缘设置的竖直支柱7为形式的加强件。竖直支柱7的质量用于朝着涡轮的中心定位每个涡轮叶片6的重心。

涡轮叶片6借助于质量9而被朝着大致径向取向偏置，该质量9以围绕竖直轴8的轴环为形式。质量9自由地沿着竖直轴8的轴线移动。每个涡轮叶片6通过连接件10而联接到质量9，其中该连接件10被朝着涡轮叶片6内周边连接。在每个连接件10的每个端部处都设有接头，以提供两个自由度，以便使质量9能够沿着竖直轴8的轴线的运动、和叶片围绕竖直轴8从大致周向的取向到大致径向的取向的连接的运动。连接件10可以具有固定的长度并且可包括调节装置，该调节装置用于在使用之前适当地调节连接件10的长度。或者，连接件10可以为强力弹簧形式。

涡轮通过齿轮装置4而连接到发电机/交流发电机3，用以发电。