專利名稱：垂直軸渦輪機(jī)的混合葉片的制作方法
垂直軸渦輪機(jī)的混合葉片摶術(shù)領(lǐng)域與背景摶術(shù)
本發(fā)明涉及一種垂直軸風(fēng)力渦輪機(jī)，以及如何使它的葉片表現(xiàn)得更好。阻力型葉片和 升力型葉片各自具有它們自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)；本發(fā)明介紹將兩者結(jié)合以獲得更好的總體表 現(xiàn)的可能性。阻力型葉片是利用風(fēng)流過(guò)葉片產(chǎn)生的阻力來(lái)操作；升力型葉片類似于航空器 的機(jī)翼，是通過(guò)引入空氣流動(dòng)的改變而產(chǎn)生的升力來(lái)操作。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
本發(fā)明在這里將僅通過(guò)實(shí)施例以及參照附圖的方式進(jìn)行描述，在附圖中

圖1是混合和錐形的葉片的示意圖。圖2是混合的阻力型和升力型設(shè)計(jì)的示意圖。圖3是支持所述混合葉片的臂的示意圖。優(yōu)詵實(shí)施方式詳述
本發(fā)明顯示了垂直軸渦輪機(jī)葉片的解決方案，已解決同時(shí)提供最大的電力和最大的寧 靜(最小的噪聲)的問(wèn)題。當(dāng)工作在阻力型構(gòu)造(被風(fēng)推阻)時(shí)，垂直軸渦輪機(jī)葉片的發(fā)電能 力較低，而當(dāng)工作在升力型構(gòu)造(帶有機(jī)翼類型效果)時(shí)，噪聲較大。升力構(gòu)造也有更多故障 發(fā)生。因此，本申請(qǐng)?jiān)噲D通過(guò)展示幾種解決方案來(lái)填平在兩種類型的構(gòu)造之間的鴻溝，這些 解決方案增加了阻力型構(gòu)造的發(fā)電能力或者減少了升力型構(gòu)造的噪聲。定義本發(fā)明的工作環(huán)境可以是任意流體。這里常用術(shù)語(yǔ)“風(fēng)”，因?yàn)樗亲钇胀?的流體，但本發(fā)明所述的內(nèi)容也可適用于任意流體，無(wú)論是氣體還是液體。箔片是在航空器 工業(yè)領(lǐng)域所熟知的。如果一個(gè)非葉片的箔片形是足夠接近于葉片以影響該葉片的表現(xiàn)，該 箔片形是功能性地接近于該葉片。任何關(guān)于這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)是區(qū)別于可以在該葉片上的箔片 形。根據(jù)本發(fā)明所述的垂直軸渦輪機(jī)的原理和操作，可以參考附圖和相應(yīng)的說(shuō)明來(lái)得 到更清楚的理解?，F(xiàn)在參考附圖，圖1顯示了一類混合的升力型和阻力型葉片。我們引入垂直軸渦 輪機(jī)葉片的裝置，或者選自至少部分地可被制造的箔片形輪廓的任意葉片。在圖1中，該圖 片的底部顯示了一個(gè)開(kāi)放的葉片，在其邊緣(理想的是在外部邊緣)帶有這樣一個(gè)形狀曲 線在內(nèi)部邊緣的方向上折回。一種定義方式是它是穿到在一半結(jié)構(gòu)的虛線之外的任意輪 廓的葉片。在另一個(gè)實(shí)施例中，也包括這樣的任意葉片該葉片有一部分穿過(guò)所述虛線然后 轉(zhuǎn)回其內(nèi)部邊緣(見(jiàn)圖2)。圖1也在Mvonius型變體的一個(gè)實(shí)施例中顯示了在垂直軸渦輪機(jī)中采用不同的 葉片形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，所述葉片自身在形狀上成錐形，或者在周圍或在中央較大或較 小。原因在于具有較高的和較低的箔片，甚至只有一個(gè)較低的箔片，這樣的一個(gè)非垂直線 性的形狀可在該箔片附近帶來(lái)更高速度的優(yōu)勢(shì)。該葉片自身可通過(guò)所示的在一個(gè)方向上的 矩形阻力型葉片和在另一個(gè)方向上的升力型葉片來(lái)沿著垂直分布方向改變形狀?？梢跃哂?一個(gè)變換過(guò)渡區(qū)域。其目的是利用連接于所述箔片的不同速率的模式。在另一個(gè)實(shí)施例中， 上述每種構(gòu)造都與箔片相關(guān)聯(lián)。
總結(jié)來(lái)說(shuō)，(1)和(2)是不同類型的升力型葉片，(1)是一種完全的箔片。(3)顯 示了怎樣使(2)的幾何構(gòu)型參與部分地穿過(guò)弦中線。(4)是葉片的阻力型的一個(gè)示例。(5) 顯示了它們是怎樣垂直地結(jié)合的。在本例中，該葉片的較低部分和較高部分是阻力型，而該 葉片的中間部分是升力型。相反的構(gòu)造也是可行的。(6)顯示了一個(gè)錐形形狀。這個(gè)形狀 的原因在于帶有較低箔片或較高箔片的渦輪機(jī)產(chǎn)生了較高速的空氣分布，甚至在箔片形 (8)的前面的少量分布，以致在中間凸出的錐形形狀能接觸較高速率的區(qū)域。葉片的這個(gè)凸 出形狀也可用于阻力型和升力型的變體，并用于與箔片相關(guān)聯(lián)。為了定位，(7)是軸。圖2是帶有一側(cè)在其上彎曲的葉片設(shè)計(jì)的實(shí)施例，它能在一個(gè)葉片內(nèi)結(jié)合升力型 元件和阻力型元件。它自身也可與FDD箔片相關(guān)聯(lián)。部分(9)可作為阻力型來(lái)實(shí)現(xiàn)功能。 關(guān)于在點(diǎn)10和點(diǎn)11之間的角度的特殊點(diǎn)是向內(nèi)轉(zhuǎn)角將風(fēng)引導(dǎo)進(jìn)入在阻力型構(gòu)型的葉片 的中央，同時(shí)起到傳送一些升力的功能，由于類似于箔片的外形。圖3 在VAWT內(nèi)支持所述葉片的臂，這些臂可以是在面向渦輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)上具有流 線型收集器形狀，是尖形(12)或者類似于杯的圓形(13)，以致它們可協(xié)助啟動(dòng)該渦輪機(jī)。 這樣的構(gòu)造將一些阻力型元件結(jié)合了升力型元件，或者將升力型元件加入到阻力型元件 中。雖然本發(fā)明已經(jīng)通過(guò)有限數(shù)量的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是需要明確的是，本發(fā)明 的許多變化、修飾和其他應(yīng)用方式也可是可以實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明成功地通過(guò)提供用于在垂直軸渦輪機(jī)中同時(shí)獲得阻力型和升力型效果的 裝置來(lái)克服了目前已知的構(gòu)造的缺陷。本發(fā)明首次揭示了一種垂直軸渦輪機(jī)的葉片(包括葉片的部分)，包括
a、沿著所述葉片在垂直分布上的不同形狀的至少兩個(gè)部分。(注意，這并不是指在每個(gè)邊緣的不同形狀，例如現(xiàn)有技術(shù)已知的小翼。所有這些 說(shuō)明是指更多的加到所述葉片設(shè)計(jì)的最小改變或純感覺(jué)的曲線。這里所述的兩個(gè)不同形狀 的部分包括這樣的可能性可以有從一個(gè)形狀到另一個(gè)形狀的逐漸變換的區(qū)域。)
在一個(gè)實(shí)施例中，所述葉片還包括
b、箔片形(非所述葉片)，功能性地接近于所述葉片。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，一個(gè)部分主要是阻力型形狀，而另一個(gè)部分主要是升力型形 狀。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，至少一個(gè)部分是混合的阻力型和升力型形狀。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述渦輪機(jī)是在液體中的。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述不同形狀是選自相同形狀的不同尺寸之一。在一個(gè)實(shí)施例中，所述葉片還包括
b、升力型或阻力型的第三垂直的區(qū)別的部分。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，其中一個(gè)部分是部分箔片形。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，從一側(cè)上的外部邊緣到所述部分箔片形的端點(diǎn)的線是在所述 葉片的內(nèi)部曲線的方向上。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，從第二側(cè)的內(nèi)部邊緣到所述部分箔片形的端點(diǎn)的線是在所述葉片的內(nèi)部曲線的方向上。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，其中一個(gè)部分是完全箔片形。在一個(gè)實(shí)施例中，所述葉片還包括
b、箔片形(非所述葉片)，功能性地接近于所述葉片。本發(fā)明首次揭示了一種用于垂直軸渦輪機(jī)的葉片(包括葉片的部分)，其中，從至 少一側(cè)上的外部邊緣到所述部分箔片形的端點(diǎn)的線是在所述葉片的內(nèi)部曲線的方向上。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述渦輪機(jī)是在液體中的。在一個(gè)實(shí)施例中，所述葉片還包括 箔片形(非所述葉片)，功能性地接近于所述葉片。本發(fā)明首次揭示了一種垂直軸渦輪機(jī)的葉片(包括葉片的部分)，包括
a、在垂直分布上的外圍凸出和/或中央突出的形狀。在一個(gè)實(shí)施例中，所述葉片還包括
b、箔片形(非所述葉片)，功能性地接近于所述葉片。本發(fā)明首次揭示了一種支持垂直軸渦輪機(jī)葉片的臂，包括
a、流線型臂，面向所述渦輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向，在相對(duì)側(cè)帶有收集器形狀。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述流線型臂是在前面達(dá)到一個(gè)點(diǎn)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述流線型臂是在前面圓形的。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述渦輪機(jī)是在液體中的。
權(quán)利要求
1.一種垂直軸渦輪機(jī)的葉片(包括葉片的部分)，包括a、沿著所述葉片在垂直分布上的不同形狀的至少兩個(gè)部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述葉片，還包括b、箔片形(非所述葉片)，功能性地接近于所述葉片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述葉片，其特征在于一個(gè)部分主要是阻力型形狀，而另一個(gè)部分 主要是升力型形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述葉片，其特征在于至少一個(gè)部分是混合的阻力型和升力型形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述葉片，其特征在于所述渦輪機(jī)是在液體中的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述葉片，其特征在于所述不同形狀是選自相同形狀的不同尺寸之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述葉片，還包括b、升力型或阻力型的第三垂直的區(qū)別的部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述葉片，其特征在于其中一個(gè)部分是部分箔片形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述葉片，其特征在于從一側(cè)上的外部邊緣到所述部分箔片形的 端點(diǎn)的線是在所述葉片的內(nèi)部曲線的方向上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述葉片，其特征在于從第二側(cè)的內(nèi)部邊緣到所述部分箔片形的 端點(diǎn)的線是在所述葉片的內(nèi)部曲線的方向上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述葉片，其特征在于其中一個(gè)部分是完全箔片形。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述葉片，還包括b、箔片形(非所述葉片)，功能性地接近于所述葉片。
13.一種用于垂直軸渦輪機(jī)的葉片(包括葉片的部分)，其特征在于從至少一側(cè)上的外 部邊緣到所述部分箔片形的端點(diǎn)的線是在所述葉片的內(nèi)部曲線的方向上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述葉片，其特征在于所述渦輪機(jī)是在液體中的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述葉片，還包括 箔片形(非所述葉片)，功能性地接近于所述葉片。
16.一種垂直軸渦輪機(jī)的葉片(包括葉片的部分)，包括a、在垂直分布上的外圍凸出和/或中央突出的形狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述葉片，還包括b、箔片形(非所述葉片)，功能性地接近于所述葉片。
18.一種支持垂直軸渦輪機(jī)葉片的臂，包括a、流線型臂，面向所述渦輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向，在相對(duì)側(cè)帶有收集器形狀。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的臂，其特征在于所述流線型臂是在前面達(dá)到一個(gè)點(diǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的臂，其特征在于所述流線型臂是在前面圓形的。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的臂，其特征在于所述渦輪機(jī)是在液體中的。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于將垂直軸渦輪機(jī)的阻力型元件和升力型元件相結(jié)合的葉片設(shè)計(jì)。本發(fā)明的設(shè)計(jì)能結(jié)合渦輪機(jī)的這兩種形式的最佳特征。
文檔編號(hào)B63H1/26GK102112368SQ200980131190
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日
發(fā)明者丹尼爾·法伯 申請(qǐng)人:丹尼爾·法伯