[发明专利]带有垂直旋转轴的风力涡轮机

说明书

涡轮机包括几个不同长度的机翼(3,5)组件(2,4)，具体取决于它们的位置，与下部第一机翼组件(2)的机翼(3)的长度(L)相比，上部的第二机翼组件(4)具有较短的机翼(5)长度(l)。上部的第二机翼组件(4)的机翼(5)的长度(l)是下部的第一机翼组件(2)的机翼(3)的长度(L)的0.15至0.85。后续组件的机翼(3,5)的尖端重叠到下部的第一机翼组件(2)的机翼(3)的长度(L)的0.15处。在另一种形式中，连续组件的机翼(3,5)间隔开的距离不小于第一机翼组件(2)的长度(L)的0.02且不大于0.4。

本发明涉及一种具有主轴的垂直旋转轴线的风力涡轮机。

这种涡轮机通常具有一个或多个位于发电站主竖直轴上的翼组件，它们相对于彼此以固定或改变的角度移动。

在专利US20120201687A1中描述的“垂直轴风力涡轮机翼及其风力转子”是单级风力涡轮机，其特征在于，其翼的横截面是空气动力学轮廓并且翼以这样的方式弯曲。每个机翼的上端和下端之间存在角度偏差。

在专利UK2463957-A“多转子垂直轴风力涡轮机”中描述的另一解决方案是指具有大量发电机的结构，多个独立转子连接到所述发电机，每个转子彼此分开地移动。

申请号为PL 396608的波兰专利中包括的解决方案“具有垂直旋转轴并且转子被分成独立移动区段的风力涡轮机”是指多级风力涡轮机，其特征在于，其各个转子彼此分开地移动。并且在工作期间不会移动固定的角度-它们的速度和位置由控制系统连续控制。由于与申请号为UK2463957-A的相似性，该申请被驳回。

国际公布号为WO 2016/030821 A1的国际申请是“用于垂直轴风力涡轮机的三机翼双转子”，是指三翼，拖曳式双转子风力涡轮机，其特征在于，100％的阻塞比，其中部件由水平板和每个部件具有相同的高度，国际公布号为WO 2013/046011 A2的国际申请是“用于生产电能的涡轮机”是指一种气体或液体拖曳式涡轮机，由安装有水平板的轴组成。弯曲的瓷砖改变了它们相对于轴的偏差角度，并且高度一致。

如今，所有工业风力涡轮机都是水平轴风力涡轮机(HAWT)。生产大型垂直轴风力涡轮机(VAWT)的尝试由于诸如弯曲的上限值之类的重大问题而通常被呈现为具有额外的亲社会效益的更便宜，更有效的替代方案尚未成功。在垂直轴风力涡轮机的操作循环期间的力矩和这些值的幅度转化为由于其关键部件的疲劳而导致的结构的使用寿命的减少。

这两种现象导致发电站的耐久性显着降低，这表现为对其基础的非常快速的损坏或对结构的破坏，这导致决定在如此有限的寿命内架设物体缺乏经济上的合理性，尽管他们有很多优点。有时，这个问题部分地通过创建一个大型结构来增加结构的强度来解决，但是这个过程在工业规模上不足以满足工厂的计划使用寿命，同时由于所需材料的增加。

根据本发明，风力涡轮机的特征在于各个动力单元的机翼的长度不同。

取决于他们的位置水平。位于上部的第二机翼组件具有比下部的第二机翼组件的机翼长度更短。位于上方的每个组件的翼长为下方组件的翼长的0.15至0.85，优选为下方组件的翼长的0.4至0.6。

根据本发明，风力涡轮机优选地具有连续组件的机翼，其在下方组件的机翼的长度“L”的0.25倍处重叠，优选地，下方组件的翼的长度“L”最多为0.05。

在另一个实施例中，风力涡轮机具有彼此远离的另外组件的翼尖，其距离不超过下组件的翼的长度“L”的0.35，优选地，不大于下组件的翼的长度“L”的0.15。

大型多级风力涡轮机的技术通过适当的转子结构解决了寿命短的问题，该转子被分成相对于彼此以相对于彼此的特定比率相移的组件。所提出的解决方案限制了基座处的扭矩的上限值，同时还显着降低了负载幅度。同时，所采取的措施可以使结构更轻，既可以降低材料成本又可以执行空气动力学功能-可以调整包括机翼尺寸在内的参数，以免阻碍空气流动。程度大于必要程度并允许高空气动力学性能。