利用風(fēng)力的設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種利用風(fēng)力的設(shè)備帶有至少一個轉(zhuǎn)子，其中，轉(zhuǎn)子具有帶有豎直布置的旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子軸并且在轉(zhuǎn)子軸處在其旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)子葉片彼此分別偏移相同角度地來布置，每個轉(zhuǎn)子容納在風(fēng)力模塊的框架中，轉(zhuǎn)子軸以其兩端可旋轉(zhuǎn)地支承在框架的容納部中，并且多個風(fēng)力模塊的各個轉(zhuǎn)子經(jīng)由用于轉(zhuǎn)子軸的容納部可力配合地相互聯(lián)結(jié)。
【專利說明】利用風(fēng)力的設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有至少一個轉(zhuǎn)子的利用風(fēng)力的設(shè)備，其中，轉(zhuǎn)子具有帶有豎直布置的旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子軸并且在轉(zhuǎn)子軸處在其旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)子葉片彼此分別偏移相同角度地來布置。
【背景技術(shù)】
[0002]帶有豎直布置的旋轉(zhuǎn)軸線的風(fēng)力設(shè)備相對于帶有轉(zhuǎn)子的處于風(fēng)向上的水平的旋轉(zhuǎn)軸線的風(fēng)力設(shè)備大多具有較低的效率，其至今與經(jīng)濟的運行相沖突。當(dāng)轉(zhuǎn)子構(gòu)造為阻力轉(zhuǎn)子(Widerstandslaeufer)時,尤其是這種情況。低效率常常由此引起，即風(fēng)始終沖擊到隨風(fēng)向和還逆著風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片上且僅不足地在逆著旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片處流走。因此此外嘗試?yán)貌糠值貒@轉(zhuǎn)子布置的殼體使空氣流動相應(yīng)地改道或轉(zhuǎn)向，然而在此存在該缺點，即僅還能從一個方向來捕獲風(fēng)。此外，不僅帶有水平布置的旋轉(zhuǎn)軸線的風(fēng)力設(shè)備而且?guī)в胸Q直布置的旋轉(zhuǎn)軸線的風(fēng)力設(shè)備在其建立之后大多不可擴展。與例如變化的功率輪廓(Leistungsprofil)的匹配在不更換主要部件的情況下是不能的,這樣大多要求整個風(fēng)力設(shè)備的拆卸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種利用風(fēng)力的設(shè)備，其可靈活地使用和擴展以及相對于至今的帶有豎直旋轉(zhuǎn)軸線的阻力轉(zhuǎn)子具有更高的效率。
[0004]該目的的解決方案利用根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備實現(xiàn)。該設(shè)備的改進方案和有利的設(shè)計方案在從屬權(quán)利要求2-10中來列舉。
[0005]在一種帶有至少一個轉(zhuǎn)子的利用風(fēng)力的設(shè)備中，其中，轉(zhuǎn)子具有帶有豎直布置的旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子軸并且在轉(zhuǎn)子軸處在其旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)子葉片彼此分別偏移相同角度地來布置，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成，每個轉(zhuǎn)子容納在風(fēng)力模塊的框架中，轉(zhuǎn)子軸以其兩端可旋轉(zhuǎn)地支承在框架的容納部中，并且多個風(fēng)力模塊的各個轉(zhuǎn)子經(jīng)由用于轉(zhuǎn)子軸的容納部可力配合地相互聯(lián)結(jié)。
[0006]容納部(轉(zhuǎn)子軸支承在其中且經(jīng)由其可將兩個轉(zhuǎn)子軸帶到力配合地相互連接)使能夠?qū)蓚€或更多個風(fēng)力模塊裝到共同的發(fā)電機處。根據(jù)風(fēng)力模塊的數(shù)量和總地產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，那么可確定發(fā)電機的所需的功率。轉(zhuǎn)子容納在其中的框架給由多個風(fēng)力模塊組狀而成的設(shè)備提供必需的穩(wěn)定性和安全性。對此，風(fēng)力模塊的框架有利地具有裝配件，經(jīng)由其可將風(fēng)力模塊連接和模塊式地組裝成一個設(shè)備。
[0007]因為各個風(fēng)力模塊可相互組合成一個設(shè)備，可使利用風(fēng)力的該設(shè)備的尺寸與相應(yīng)所需的或在設(shè)備的所在地處最大可能的功率靈活地匹配。后來的擴展可以通過附加的風(fēng)力模塊的安裝以及必要時待更換的發(fā)電機在沒有較大耗費的情況下是可能的。
[0008]為了獨立于風(fēng)的流入方向確保設(shè)備的運行，需要至少三個轉(zhuǎn)子葉片。它們優(yōu)選地可在垂直于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線的平面中以120°的角度來布置，由此實現(xiàn)風(fēng)力模塊的特別緊湊的尺寸。圍繞轉(zhuǎn)子軸的周緣可供使用的空間因此被最佳地利用。為了獲得更均勻的且更高的轉(zhuǎn)矩，可總計設(shè)置多于三個轉(zhuǎn)子葉片，它們那么彼此可以相應(yīng)較小的角距布置。有利地六個轉(zhuǎn)子葉片布置在垂直于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線的至少兩個平面中，其中，在一平面中轉(zhuǎn)子葉片彼此的角距為120°而第一平面的轉(zhuǎn)子葉片相對于第二平面在風(fēng)力模塊中總共兩個平面的情況下彼此以60°偏移。
[0009]四個轉(zhuǎn)子葉片的另一優(yōu)點在于，在裝置的運行中減少可能出現(xiàn)的不平衡且因此避免作用到轉(zhuǎn)子上的、根據(jù)方向變換的負(fù)荷。同時實現(xiàn)，通過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩遭受較少波動。
[0010]根據(jù)一改進方案設(shè)置成，轉(zhuǎn)子葉片與轉(zhuǎn)子軸徑向相間隔地布置，其中，在轉(zhuǎn)子葉片與轉(zhuǎn)子軸之間分別構(gòu)造有至少一個通風(fēng)口(Winddurchlass)。利用通風(fēng)口實現(xiàn)，與來自在背側(cè)被流入的、逆著風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)相反的阻力在設(shè)備的運行中相對于貼靠在轉(zhuǎn)子軸處的轉(zhuǎn)子葉片減小。沖擊到在背側(cè)被流入的轉(zhuǎn)子葉片上的風(fēng)那么有利地可在兩側(cè)、也就是說不僅在轉(zhuǎn)子葉片的面向轉(zhuǎn)子軸的側(cè)面處而且在背向轉(zhuǎn)子軸的側(cè)面處流走。因為沖擊到順風(fēng)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子葉片上的風(fēng)不變地被其“捕獲”，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子在帶有特別有利的壓力與背壓的比的轉(zhuǎn)子葉片處具有總體上改善的流動輪廓。該設(shè)備的效率由此特別有利。
[0011]為了確保通風(fēng)口尺寸設(shè)定得足夠，設(shè)置成，在轉(zhuǎn)子葉片與轉(zhuǎn)子軸之間的其面積為轉(zhuǎn)子葉片的面積的相應(yīng)至少六分之一、尤其分別為轉(zhuǎn)子葉片的面積的相應(yīng)至少四分之一、尤其轉(zhuǎn)子葉片面積的相應(yīng)至少一半。利用這些尺寸保證，被在背側(cè)被流入的轉(zhuǎn)子葉片偏轉(zhuǎn)的空氣量以最佳的方式且無空氣的滯塞地可從轉(zhuǎn)子葉片導(dǎo)出，其中，該至少所需的面積取決于轉(zhuǎn)子葉片的設(shè)計。在轉(zhuǎn)子葉片相應(yīng)地特別成型的情況下，通風(fēng)口的面積也可僅為轉(zhuǎn)子葉片的面積的七分之一至八分之一。
[0012]在豎直的延伸中，構(gòu)造在轉(zhuǎn)子葉片與轉(zhuǎn)子軸之間的通風(fēng)口有利地分別通過支承臂來限制。這些支承臂有利地與轉(zhuǎn)子軸相連接且形成對轉(zhuǎn)子葉片的支承框架，其中，轉(zhuǎn)子葉片在支承框架中保持在支承臂之間。通風(fēng)口的面積因此盡可能大。此外，空氣渦流由于支承框架的支桿而被避免。保持在相應(yīng)的支承框架處的轉(zhuǎn)子葉片同時被最佳地固定，其中，提供一種結(jié)構(gòu)簡單的且較輕的支承框架。
[0013]可由此有效地反作用于轉(zhuǎn)子或各個支承臂的強烈根據(jù)方向變化的負(fù)荷，即布置在垂直于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線的平面中的全部支承臂構(gòu)造為一件式的構(gòu)件。為防止在相應(yīng)的天氣下結(jié)冰，轉(zhuǎn)子葉片和/或支承臂此外可實施成可加熱。
[0014]通過轉(zhuǎn)子葉片的在流動技術(shù)上有利的設(shè)計，尤其可減少作用到在運行中逆著風(fēng)向在背側(cè)被流入的轉(zhuǎn)子葉片上的背壓。因此設(shè)置成，轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)造為帶有在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)方向上向外拱曲的葉片背脊(Schaufelruecken)的凹槽(Mulde)。在一實施形式中，凹槽例如半圓柱狀地成形，其中，轉(zhuǎn)子葉片以彼此平行的面部段固定在支承框架的支承臂上。在設(shè)備的運行中，風(fēng)壓到轉(zhuǎn)子葉片的朝向風(fēng)敞開的凹槽中。流入凹槽中的空氣被“捕獲”且在其中構(gòu)建被轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動的壓力。以簡單的方式圍繞轉(zhuǎn)子葉片的對著風(fēng)拱曲的葉片背脊來導(dǎo)引風(fēng)。在此方面，在相應(yīng)的凹槽中的壓力超過作用到轉(zhuǎn)子葉片的拱曲的、外面的葉片背脊上的背壓。
[0015]在一備選的實施方案中，轉(zhuǎn)子葉片也可具有帶有凸?fàn)畹毓扒娜~片背面的錐體的形狀，其中，錐體的底面構(gòu)造為敞開的凹部或具有凹槽。該形狀非常接近球體的有利的流動特性，使得沖擊到凸?fàn)畹毓扒耐饷娴娜~片背面上的風(fēng)可以以最佳的方式從其流走。同時利用錐體的底面提供較大的流入面，尤其當(dāng)?shù)酌鏄?gòu)造成矩形時利用其“可捕獲”盡可能多的風(fēng)以產(chǎn)生用于推動轉(zhuǎn)子的壓力。
[0016]可通過在轉(zhuǎn)子葉片處的優(yōu)化的風(fēng)載荷分布來提高利用該設(shè)備可產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。對此設(shè)置成，轉(zhuǎn)子葉片具有帶有從其中心向外偏移地布置的風(fēng)載荷中心(Windlastschwerpunkt)的不對稱的彎曲部。風(fēng)載荷中心取決于轉(zhuǎn)子葉片的形狀且在所構(gòu)造的凹槽中大多是凹槽的最深的區(qū)域。因為轉(zhuǎn)矩隨著與轉(zhuǎn)子軸的距離而增加，轉(zhuǎn)子葉片的凹槽的最深點可布置成與轉(zhuǎn)子軸有盡可能大的距離。該較大的距離利用不對稱的彎曲部來實現(xiàn)，而轉(zhuǎn)子本身的尺寸并不增加。
[0017]由風(fēng)力模塊所建立的設(shè)備的高穩(wěn)定性和安全性有利地可由此實現(xiàn)，即風(fēng)力模塊的框架具有帶方形支承面(Standflaeche)的直六面體形狀(Quaderform),其中，支承面的棱邊長于框架的垂直于支承面布置的棱邊。直六面體形的框架以特別簡單的方式使風(fēng)力模塊能夠不僅可相疊而且可并排布置。與寬度相比風(fēng)力模塊的總體上較低的高度尤其在多個風(fēng)力模塊相疊布置時是有利的，由此即使在多個風(fēng)力模塊相疊布置時也可在沒有附加的支桿和/或保險部的情況下確保必要的安全性。在此，帶有轉(zhuǎn)子葉片的轉(zhuǎn)子具有比框架的方形支承面的棱邊的長度更小的跨度。
[0018]用于風(fēng)力模塊的轉(zhuǎn)子軸的容納部有利地分別布置在風(fēng)力模塊的彼此平行延伸的兩個外表面中心。這些外表面是風(fēng)力模塊的支承面以及遮蓋面(Deckflaeche)，其中，兩個相疊布置的風(fēng)力模塊的支承面和遮蓋面彼此貼靠。經(jīng)由在一風(fēng)力模塊的支承面和另一風(fēng)力模塊的遮蓋面中的兩個容納部那么確保這兩個轉(zhuǎn)子軸的力配合的連接。相疊布置的、驅(qū)動共同的發(fā)電機的風(fēng)力模塊因此可在其數(shù)量上匹配相應(yīng)的發(fā)電機。
[0019]為了風(fēng)力模塊的相互固定，可設(shè)置有待帶到相互連接的裝配板，其尤其布置在風(fēng)力模塊的直六面體形的框架的角中。裝配板有利地不僅可布置在支承面和遮蓋面處而且可布置在風(fēng)力模塊側(cè)面。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖畫的唯一附圖示出風(fēng)力模塊I的透視圖。
【具體實施方式】
[0021]該風(fēng)力模塊I具有直六面體形的框架2。框架2包括沿著框架2的棱邊彼此成直角布置的框架桿3以及在直六面體形的框架2的彼此平行布置的兩個側(cè)面中的交叉的對角支桿4。帶有對角支桿4的側(cè)面構(gòu)造為直六面體形的框架2的支承面和為遮蓋面且分別具有方形的面積區(qū)域。
[0022]在對角支桿4的交點中分別布置有容納部5或5'，其中，在容納部5、5'之間支承有帶有豎直布置的旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子軸6。該轉(zhuǎn)子軸6經(jīng)由容納部5、5'可與另外的風(fēng)力模塊I的轉(zhuǎn)子軸6力配合地連接，其中，容納部5和容納部5'可分別相互聯(lián)結(jié)。
[0023]在轉(zhuǎn)子軸6處在垂直于轉(zhuǎn)子軸6的旋轉(zhuǎn)軸線的兩個平面中布置有轉(zhuǎn)子葉片7，其中，平面中的每個具有分別以120°彼此偏移地布置的三個轉(zhuǎn)子葉片7。轉(zhuǎn)子葉片7分別通過由上支承臂8和下支承臂9構(gòu)成的支承框架保持在轉(zhuǎn)子軸6處，其中，垂直于轉(zhuǎn)子軸6各布置有6個支承臂8和6個支承臂9。
[0024]轉(zhuǎn)子葉片7構(gòu)造為帶有在轉(zhuǎn)子軸6的旋轉(zhuǎn)方向上向外拱曲的葉片背脊的凹槽。轉(zhuǎn)子葉片7中的每個此外具有兩個彼此相對而置的、以大約20°的角度彼此調(diào)整地布置的面部段，其在曲線形部段處限制葉片背脊并且支承臂8、9分別固定在其處。與葉片背脊一起，因此在其與這兩個面部段之間構(gòu)造有轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)流入面，其中，面部段朝向葉片背脊彼此會聚地(zulaufend)布置。在轉(zhuǎn)子軸6與轉(zhuǎn)子葉片7之間分別構(gòu)造有通風(fēng)口 10，其此外由相應(yīng)的支承臂8、9來限制。
[0025]為了將多個風(fēng)力模塊I模塊式地相互拼接，在帶有風(fēng)力模塊I的容納部5'的遮蓋面和帶有容納部5的支承面的角處分別布置有裝配板11，其可與另外的風(fēng)力模塊I的裝配板11連接。在兩個風(fēng)力模塊I連接時，彼此貼靠的遮蓋面和支承面的容納部5和5'那么接合到彼此中，使得保持在容納部5、5'中的轉(zhuǎn)子軸6力配合地相互聯(lián)結(jié)。為了產(chǎn)生電流，風(fēng)力模塊I中的一個的轉(zhuǎn)子軸6可經(jīng)由容納部5或5'與發(fā)電機聯(lián)結(jié)。
[0026]在設(shè)備的運行中，風(fēng)壓到轉(zhuǎn)子葉片7的凹槽的相應(yīng)朝向風(fēng)敞開的凹部中且將轉(zhuǎn)子軸6置于旋轉(zhuǎn)中。沖擊到轉(zhuǎn)子葉片7的逆著風(fēng)向旋轉(zhuǎn)的拱曲部上的風(fēng)被向轉(zhuǎn)子軸6且向外在拱曲部處偏轉(zhuǎn)并且在轉(zhuǎn)子軸6的側(cè)面處經(jīng)由相應(yīng)的通風(fēng)口 10以簡單的方式流走。
【權(quán)利要求】
1.一種利用風(fēng)力的設(shè)備，其帶有至少一個轉(zhuǎn)子，其中，所述轉(zhuǎn)子具有帶有豎直布置的旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子軸并且在所述轉(zhuǎn)子軸處在其旋轉(zhuǎn)方向上轉(zhuǎn)子葉片彼此分別偏移相同角度地來布置，其特征在于，每個轉(zhuǎn)子容納在風(fēng)力模塊(I)的框架(2)中，所述轉(zhuǎn)子軸(6)以其兩端可旋轉(zhuǎn)地支承在所述框架(2)的容納部(5，5,)中，并且多個風(fēng)力模塊(I)的各個轉(zhuǎn)子經(jīng)由用于所述轉(zhuǎn)子軸(6)的所述容納部(5，5,)能夠力配合地相互聯(lián)結(jié)。
2 .根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，風(fēng)力模塊⑴的所述轉(zhuǎn)子葉片(7)在至少一個旋轉(zhuǎn)平面中、尤其在至少兩個旋轉(zhuǎn)平面中垂直于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片(7)與所述轉(zhuǎn)子軸(6)徑向相間隔地布置，其中，在所述轉(zhuǎn)子葉片(7)與所述轉(zhuǎn)子軸(6)之間分別構(gòu)造有至少一個通風(fēng)口(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子葉片(7)與所述轉(zhuǎn)子軸(6)之間的所述通風(fēng)口(10)的面積分別為所述轉(zhuǎn)子葉片(7)的面積的至少六分之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片(7)中的每個保持在由與所述轉(zhuǎn)子軸(6)相連接的兩個支承臂(8，9)構(gòu)成的支承框架處。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，布置在風(fēng)力模塊(I)的旋轉(zhuǎn)平面中的全部支承臂(8，9)構(gòu)造為一件式的構(gòu)件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片(7)構(gòu)造為帶有在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)方向上向外拱曲的葉片背脊的凹槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片(7)具有帶有凸?fàn)畹毓扒娜~片背面的錐體的形狀，其中，所述錐體的底面構(gòu)造為敞開的凹部(8)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片(7)具有不對稱的彎曲部，其帶有從其中心向外偏移地布置的風(fēng)載荷中心。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，風(fēng)力模塊(I)的所述框架(2)具有帶有方形支承面的直六面體形狀，其中，所述支承面的棱邊比垂直于所述支承面布置的棱邊更長。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，帶有所述轉(zhuǎn)子葉片(7)的所述轉(zhuǎn)子具有比所述框架(2)的方形支承面的棱邊的長度更小的跨度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，用于風(fēng)力模塊(I)的所述轉(zhuǎn)子軸(6)的所述容納部(5，5,)分別布置在所述風(fēng)力模塊(I)的彼此平行延伸的兩個外表面中心。
【文檔編號】F03D11/04GK103688049SQ201280011396
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月2日
【發(fā)明者】雷納·薩姆森 申請人:雷納·薩姆森