[发明专利]涡轮机

说明书

本发明涉及一种用于基于旋翼机转子使用风能和水能的、具有增加的效率和扩大的应用范围的可替代装置(优选布置为小型发电设备)。

本发明具体涉及一种涡轮机，包括基本上圆柱形的转子，所述转子具有转子本体和旋转轴线，其中所述转子布置成在垂直于旋转轴线的方向上遍布，所述涡轮机还包括平行于旋转轴线布置于转子本体中的若干转子叶片以及用于周期性地调整转子叶片的调整装置。

从可再生能源发电在全世界正显得越来越重要。已知用于布置为风车或者垂直轴线转子(达里厄(Darrieus)转子)的风力发电设备的关于水平旋转轴线或者垂直旋转轴线的概念。翼型轮廓主要布置为升力轮廓。风力发电设备或者建立成风电场中的大型设施(为此目的在电力网络基础设施中需投入大量努力以及高的建立成本)或者建立成分散化的小型设施，所述小型设施用于基础设施的建立成本和花费相对较低。在欧洲，作为能源的风每年的可用量大约为4000小时(其中风速遍布很宽的、可大致由威尔布(Weibull)分布来描述的范围)，并具有大约2-8m/s范围内的最大频率。由于临界风速(启动速度或者接合速度)下电力产量不足，风力发电设备将保持暂停。在欧洲，每年从太阳能可发电大约1700小时，这就是每年光伏发电设施中总的电力产量相当受限的原因。不利的风速频率分布以及不一致的风向对传统风力发电设备的操作具有不利的影响，并且相对低的阳光使用时数对光伏发电设施具有不利的影响。

为了改善风力发电设备的电能产量而作出了各种努力。这些努力包括：通过例如风车中的翼梢来优化翼部的几何形状(这种优化仅增加百分之几的效率)、在屋顶结构集成小的风力发电设备、或者用于放大风能的有关流量的装置。

德国专利DE2914957A1(R.H.Illig,1979年)中介绍了水平风力发电设备，该水平风力发电设备的转子布置有固定的翼部元件并且完全封装在具有翅片(flap)系统的壳体中，该翅片系统允许入射流朝向仅一半转子的转子翼部。由此可仅从两个优选的风向产生转子的入射流。外壳集成为单独的立方形外壳或者沿着屋顶的形状集成在屋顶的脊部。

澳大利亚专利AT393.399B(M.Rettenbacher，1985年)中介绍了风力发电设备，该风力发电设备横向地遍布旋转轴线，并且布置有柔性的帆面。所述帆面固定地固定在一侧并连接另一侧到转子中的横向件，该横向件做半径为R的圆周运动。在转子旋转期间，帆面由此实际上张紧一次(横向件对着固定的帆面固定位置落位)或者在翼部中以环形的方式突起。三个单元沿着共同的旋转轴线依次偏置120度的角距离设置。安装的效率相当受限。

德国专利DE19644890A(R.Huber，1998年)中介绍了一种具有风引导装置的水平风力发电设备，该水平风力发电设备集成在屋顶的山形结构中，其转子布置有刚性平坦径向的转子翼部并且以如此的方式集成在屋顶山部的凹口中，即，使风仅对着“滚动转子”的上部流动。盖元件用作风引导装置，并用来防护雨雪。

德国专利DE10054815A(J.Kramer，2000)中介绍了一种用于发电用屋顶的风力发电设备，其中布置为贯流风机的风车和发电机是屋顶脊部盖的一体的部件。该屋顶脊部盖包括可移动的风引导板。

欧洲专利EP1422422A2(Takahashi，2002年)中介绍了一种基于达里厄(Darrieus)转子的风力发电设备，其刚性的转子叶片设置有翼型轮廓，所述翼型轮廓以口袋的方式布置，并且在一侧打开以增加低风速情形中的风产量。

英国专利GB2396888A(Mackinnon calum，2004年)中介绍了一种风力或水力涡轮机，该风力或水力涡轮机在转子轴线横向充满空气或水，并且布置有平坦的径向转子叶片。空气或者水介质通过特定的流体引导装置引导至转子的一半，从而可使转子转动。流动的介质对着流动的方向通过反向旋转的转子叶片被部分地传送回来。效率仍然很低。

英国专利GB2440946B(P.P.Robertson，2006年)中介绍了一种垂直轴线的风力发电设备，该发电设备安装在房子的屋顶上，将进入的空气引导至垂直轴线的涡轮机，该垂直轴线的涡轮机通过特定的流体引导装置落位于下面，并且该垂直轴线的涡轮机具有控制空气量的翅片阀从而将速度保持在一个宽的风速范围中。