專利名稱：風輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有豎直旋轉軸線的風輪，所述風輪包括具有垂直軸的轉子和至少一個支撐臂，所述支撐臂徑向地延伸到軸，在軸的兩側上設有葉片且被繞其縱向軸線相對于軸可旋轉地支撐，其中在軸的兩側上的葉片布置成繞支撐臂的縱向軸線彼此有角度偏移且具有位于距支撐臂的縱向軸線的一定徑向距離處的風沖擊(wind attack)區(qū)域的質心。
背景技術：
具有豎直旋轉軸線的風輪具有在風向上的和逆風向上的回轉區(qū)域，其需要在逆風回轉區(qū)域中特定措施以保持在該回轉方向的這個區(qū)域中的風轉矩盡可能小。為了這個目的，已知的是提供具有葉片的風輪，該葉片形成流動輪廓且該葉片可以被繞平行于豎直旋轉軸線的軸線調節(jié)。一種控制裝置被用于根據(jù)葉片沿相對于風的軌道的位置定位葉片傾角 (incidence)使得風流動引起有利于推進風輪的扭矩。這些已知風輪中的不利方面尤其是由于用于葉片的致動器和所述致動器的觸發(fā)引起的復雜性。為了避免控制的這樣的復雜性，已知(WO 89/11595A2)安裝可繞其縱向軸線旋轉的用于葉片的支撐臂且以關于支撐臂的縱向軸線的彼此角度偏移在每個軸的兩側上布置葉片，以致這些葉片的風沖擊區(qū)域的質心位于距支撐臂的縱向軸線的一定徑向距離上。由于這些措施，不被風加載的轉子的葉片由于容納所述葉片的支撐臂的自由可旋轉性處于重力引起的停止位置，在該位置它們在相對于穿過風輪旋轉軸線和支撐臂縱向軸線的平面在它們的支撐臂的縱向軸線的方向上的投影中對稱地彼此相對，這是因為它們由于它們的質心距支撐臂的縱向軸線的徑向距離引起了圍繞支撐臂軸線的相反的重力力矩。由于風載引起的相對于支撐臂的縱向軸線的風力矩以相反方向作用在處于隨風回轉區(qū)域的葉片上和作用在相對于各重力力矩的相同方向上的逆風回轉區(qū)域的葉片上，這引起的結果是具有支撐臂的葉片繞其縱向軸線旋轉使得在隨風回轉區(qū)域內它們被旋轉到風中并且在逆風回轉區(qū)域中它們被樞轉出風中，由此位于相對于風向彼此相對的兩個回轉區(qū)域之間的葉片的必要結構自動地發(fā)生而不需要任何外部控制執(zhí)行。在支撐臂繞豎直旋轉軸線旋轉期間在支撐臂通過風向時，通過支撐臂彼此連接的葉片將樞轉，以致從逆風區(qū)域向順風區(qū)域回轉的葉片會被轉向風中且到達逆風區(qū)域的相對的葉片會被從風中轉出，這是因為抗扭的兩個葉片的連接與支撐臂軸相關。葉片與相對于支撐臂的旋轉固定的相關支撐臂的連接導致在轉子旋轉期間與相對于支撐臂的縱向軸線的葉片的互相角度偏移相關地葉片繞支撐臂軸轉進風中或背離風；但是，葉片也被沿它們的圍繞風輪的豎直旋轉軸線的軌道旋轉進風中或背離風，這帶來的缺點是特別是在軌道的順風和逆風區(qū)域之間的過渡區(qū)域中，推進力矩不能有利地被使用。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明基于的目標在于提供上述類型的具有相對簡單結構裝置的風輪，使得尤其是在軌道的順風和逆風區(qū)域之間的過渡區(qū)域中各自的推進力矩可以被保證。通過本發(fā)明來實現(xiàn)該目標，其中葉片被支撐在其支撐臂上以繞垂直于質心的徑向距離和支撐臂的縱向軸線的軸旋轉。由于這些措施，單獨葉片靠風自身可以被保持在允許風沖擊區(qū)域的有利利用的位置，這是因為葉片在通過風的軌道的順風側在轉子繞它們的鉸接軸旋轉的相反方向上被扭動，從而它們相對于平行于它們自身的轉子旋轉軸線而沿軌道運動，但也明顯地跟隨支撐臂繞其縱向軸線的樞轉運動。由于該與轉子相反方向上的附加旋轉，流動對著葉片橫向于它們的風沖擊區(qū)域運動而不考慮轉子的旋轉位置，從而在軌道的順風側上導致對于風輪有利的加壓條件。為了葉片可繞垂直于質心的徑向距離和支撐臂的縱向軸線的軸線自由的可旋轉安裝，所述支撐臂在它們的端部處可以包括互相成角度地偏移的軸承軛，其中例如葉片通過軸頸安裝。盡管葉片繞該軸的自由旋轉能力，但是葉片相對于支撐臂的縱向軸線的抗扭連接仍舊是具有支撐臂的葉片的調整的前提。當葉片包括兩個部分時提供另一個安裝葉片的可能，該兩部分被放置在支撐臂的兩側，且該兩部分利用共同軸上的保持架而被安裝，從而保證葉片部分的抗扭連接。附圖簡要說明本發(fā)明的主題內容以實例的方式在附圖中示出，其中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的風輪在沒有風載的情況下在支撐臂的縱向軸線的方向上的示意側視圖；圖2示出了根據(jù)圖1的風輪在有風載的情況下的頂視圖，和圖3示出了對應于圖1的根據(jù)本發(fā)明的風輪的構造變體的示意圖。
具體實施例方式根據(jù)按照圖1和2的具體實施方式
，風輪包括具有可旋轉地安裝在殼體3中的豎直軸2的轉子1，其有利地包括可以在風輪幫助下被驅動的發(fā)電機。轉子1設置有用于葉片 5的支撐臂4，這些臂相對于軸2可旋轉地安裝。進行這樣的布置以使支撐臂4穿過布置在軸2上的軸承體6。由于僅僅支撐臂4繞它們的縱向軸線的可旋轉安裝是有關的，所以不同構造的具體實施方式
可以被用于支撐臂4相對于軸2的可旋轉安裝。在相對于軸2彼此相對的支撐臂4的側部上的葉片5以相對于支撐臂4的縱向軸線有角度地偏移的方式，如特別是圖1所示，布置在底部支撐臂4的區(qū)域中，所述區(qū)域在視圖方向上延伸。相應于到垂直于支撐臂4的平面上的投影的圖也示出殼狀輪廓的葉片5形成風沖擊區(qū)域，其質心被設在距支撐臂4的縱向軸線的一定徑向距離處。由于葉片5的相對于支撐臂4偏心的布置和在所述的實施例中角度為90° (但這不是強制性的)的它們的相互角度距離，葉片5由于支撐臂4的自由旋轉能力而呈現(xiàn)出沒有風載時在支撐臂4的方向上的投影中的位置，該支撐臂4相對于延伸通過旋轉軸線7和各自支撐臂4的縱向軸線的平面是對稱的。該重力引起的平衡位置在風載下將會消除，這是因為風載會使處在相反側上的葉片5承受由它們的質心關于支撐臂4的位置引起的相同方向上的轉矩，該轉矩使支撐臂4的在風的方向上的下游的葉片向風旋轉并使支撐臂4的上游的葉片背離風，如圖2所示。這意味著在轉子1順風回轉區(qū)域中葉片5各自提供大的風沖擊區(qū)域，但是在逆
4風回轉區(qū)域中僅僅小的沖擊區(qū)域。當支撐臂4通過如圖2所指示的風向8時，支撐臂4將總是被旋轉成使得從逆風區(qū)域出現(xiàn)的葉片5會被旋轉到風中且從順風區(qū)域進入逆風區(qū)域的相反的葉片5被扭轉背離風。葉片5被安裝在支撐臂4上以可繞軸9旋轉。進行該布置使得軸9分別垂直于風沖擊區(qū)域質心的徑向距離和垂直于支撐臂4的縱向軸線延伸。由于這樣的布置，在不破壞葉片5向風或背風的自動旋轉的情況下葉片5在轉子1回轉區(qū)域中相對于風的自調整被完成。如圖1和2所示，葉片5分別被分為兩部分10，該兩部分10位于支撐臂4的每一側和通過軸9以抗扭方式連接，以使葉片5以能不被它們的支撐臂阻礙的方式繞軸9旋轉大約 360°。由于軸9的調整，葉片5相對于支撐臂4繞支撐臂4的縱向軸線的的旋轉被防止， 以致在它們通過風期間通過支撐臂4實現(xiàn)的往復轉動的自動反轉是無害的。葉片5上的葉片部分10在共同軸9上的固定通過保持架11實現(xiàn)。圖3表示相對于圖1和2簡化的風輪的構造，其包括葉片5，所述葉片5相對于支撐臂4繞軸9可以自由地旋轉的方式安裝。支撐臂4在它們的端部處帶有軸承軛12，軸承軛12相對于彼此有角度地偏移和在其中葉片5經(jīng)由形成軸9的軸頸13被安裝，以致軸9能保持既垂直于各個葉片5的風沖擊區(qū)域的質心距支撐臂4的徑向距離又垂直于各自支撐臂 4的縱向軸線。這樣的布置還導致相對于用于葉片5的支撐臂4的縱向軸線的抗扭連接，這表示對具有軸承體6中的支撐臂4的葉片5進行調整以在轉子1繞其轉子軸線7旋轉期間在支撐臂4通過風期間，使在隨風回轉區(qū)域中的葉片5向風旋轉和在逆風回轉區(qū)域的葉片 5背離風的旋轉的前提。
權利要求
1.一種具有豎直旋轉軸線(7)的風輪，所述風輪包括轉子(1)，所述轉子(1)具有豎直軸(2)和至少一個支撐臂G)，所述支撐臂(4)徑向地延伸到所述軸O)，且設有所述軸O) 的兩側上的葉片(5)且繞其縱向軸線相對于所述軸(2)可旋轉地支撐，其中所述軸⑵的兩側上的所述葉片( 被布置成圍繞所述支撐臂(4)的縱向軸線彼此有角度的偏移且具有它們的風沖擊區(qū)域的質心，所述質心位于距所述支撐臂⑷的縱向軸線的徑向距離處，其特征在于所述葉片(5)安裝在其支撐臂(4)上以能夠繞垂直于所述質心的徑向距離并垂直于所述支撐臂的縱向軸線的軸(9)旋轉。
2.根據(jù)權利要求1所述的風輪，其特征在于所述支撐臂(4)包括在它們的端部處的軸承軛(12)，所述軸承軛布置成彼此有角度的偏移且所述葉片( 可旋轉地安裝在所述軸承軛中。
3.根據(jù)權利要求1所述的風輪，其特征在于所述葉片(5)被分為兩個部分(10)，所述兩個部分設置在所述支撐臂的兩側上且經(jīng)由所述軸(9)以抗扭的方式彼此連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的風輪，其特征在于所述葉片(5)的葉片部分(10)經(jīng)由保持架(11)連接到共同的軸(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有豎直旋轉軸線(7)的風輪，所述風輪包括轉子(1)，其具有垂直軸(2)和至少一個支撐臂(4)，所述支撐臂徑向地延伸到軸(2)且設有軸(2)的兩側上的葉片(5)且繞其縱向軸線相對于軸(2)可旋轉地支撐，其中在所述軸(2)兩側上的葉片(5)被設置成圍繞支撐臂(4)的縱向軸線彼此有角度的偏移和具有暴露于風的其表面的質心，該質心位于距支撐臂(4)的縱向軸線的一定徑向距離處。為了實現(xiàn)有利的葉片調節(jié)，所述葉片(5)被支撐在其支撐臂(4)上以致能夠繞垂直于質心的徑向距離且垂直于支撐臂(4)的縱向軸線的軸(9)旋轉。
文檔編號F03D3/06GK102483036SQ201080035173
公開日2012年5月30日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權日2009年8月7日
發(fā)明者沃爾特·弗萊勒 申請人:沃爾特·弗萊勒