帶有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的利用風(fēng)力的裝置制造方法
【專利摘要】一種帶有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的利用風(fēng)力的裝置，其中，轉(zhuǎn)子具有帶有豎直布置的旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子軸，在轉(zhuǎn)子軸處布置有分別帶有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的至少三個(gè)支承框架并且轉(zhuǎn)子葉片在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上彼此分別偏移相同的角度地來布置，轉(zhuǎn)子葉片與轉(zhuǎn)子軸徑向相間隔地布置。在轉(zhuǎn)子軸與轉(zhuǎn)子葉片之間分別構(gòu)造有至少一個(gè)通風(fēng)口。由此來提供一種帶有高效率的裝置。
【專利說明】帶有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的利用風(fēng)力的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的利用風(fēng)力的裝置，其中，轉(zhuǎn)子具有帶有豎直布置的旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子軸，在轉(zhuǎn)子軸處布置有分別帶有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的至少三個(gè)支承框架并且轉(zhuǎn)子葉片在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上彼此分別偏移相同的角度地來布置。
【背景技術(shù)】
[0002]由于相對(duì)于其它實(shí)施形式效率更高，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線處于風(fēng)向上的風(fēng)力設(shè)備使所謂的水平軸線轉(zhuǎn)子相對(duì)這樣的帶有豎直旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子很大程度上獲得承認(rèn)。然而隨著水平軸線轉(zhuǎn)子推廣越來越多，其缺點(diǎn)也顯露出來，如運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子葉的周期性陰影投射(Schattenwurf)和尤其由外翼尖的高旋轉(zhuǎn)速度所引起的噪聲生成。不僅這些風(fēng)力設(shè)備的陰影投射而且其噪聲尤其在居民區(qū)附近常被居民感覺為干擾，由此經(jīng)常使對(duì)于新設(shè)備的批準(zhǔn)程序變困難。
[0003]除了設(shè)立帶有水平軸線轉(zhuǎn)子的離岸設(shè)備之外，用于避免問題的方式是使用設(shè)計(jì)為阻力轉(zhuǎn)子(Widerstandslaeufer)的帶有豎直的旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子。大多數(shù)設(shè)計(jì)為升力轉(zhuǎn)子(Auftriebslaeufer)的豎直軸線轉(zhuǎn)子類似于推廣的水平軸線轉(zhuǎn)子引發(fā)噪聲和周期性的陰影投射，而這些缺點(diǎn)對(duì)于阻力轉(zhuǎn)子大多不重要。然而已知的帶有豎直的旋轉(zhuǎn)軸線的阻力驅(qū)動(dòng)的裝置具有非常低的效率，其至今與經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行相沖突。低效率常常由此引起，即沖擊到轉(zhuǎn)子葉片上的風(fēng)除了轉(zhuǎn)子葉片的流入面之外還總是壓到轉(zhuǎn)子葉片的逆著風(fēng)旋轉(zhuǎn)的背面上和僅不足地在其處流走。因此此外嘗試?yán)貌糠值貒@轉(zhuǎn)子布置的殼體使空氣流動(dòng)相應(yīng)地改道或轉(zhuǎn)向，然而在此存在該缺點(diǎn)，即僅還能從一個(gè)方向來捕獲風(fēng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種帶有豎直旋轉(zhuǎn)軸線的利用風(fēng)力的裝置，在其中避免所提及的缺點(diǎn)并且其與相對(duì)于迄今的帶有豎直旋轉(zhuǎn)軸線的阻力轉(zhuǎn)子具有更高的效率。
[0005]該目的的解決方案利用根據(jù)權(quán)利要求1的裝置實(shí)現(xiàn)。該裝置的改進(jìn)方案和有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求2-11中來列舉。
[0006]一種帶有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子的利用風(fēng)力的裝置，其中，轉(zhuǎn)子具有帶有豎直布置的旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)子軸，在該子軸處布置有分別帶有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的至少三個(gè)支承框架并且轉(zhuǎn)子葉片在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上彼此分別偏移相同的角度地來布置，根據(jù)本發(fā)明設(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)子軸與轉(zhuǎn)子葉片之間分別構(gòu)造有至少一個(gè)通風(fēng)口(Winddurchlass)。利用通風(fēng)口實(shí)現(xiàn)，與來自在背側(cè)被流入的轉(zhuǎn)子葉片的風(fēng)相反的阻力在裝置的運(yùn)行中相對(duì)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?yàn)闆_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(dòng)輪廓。該裝置的效率由此特別有利。[0007]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。
[0008]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。對(duì)此，用于轉(zhuǎn)子葉片的每個(gè)支承框架有利地具有兩個(gè)支承臂，轉(zhuǎn)子葉片保持在它們之間。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盡可能被避免。保持在支承框架處的轉(zhuǎn)子葉片同時(shí)被最佳地固定，其中，提供一種結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單的且較輕的支承框架。
[0009]當(dāng)轉(zhuǎn)子葉片布置在垂直于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線的平面中時(shí)，該裝置可具有特別緊湊的尺寸。圍繞轉(zhuǎn)子軸的周緣可供使用的空間因此被最佳地利用。理想地，在一平面中因此布置有至少三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片。轉(zhuǎn)子葉片之間的距離或角度應(yīng)盡可能相同且在三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的情況下優(yōu)選地各為120°。轉(zhuǎn)子葉片彼此間的最小距離也許可根據(jù)出現(xiàn)的風(fēng)的渦流來確定。
[0010]轉(zhuǎn)子葉片的支承框架或各個(gè)支承臂的穩(wěn)定性可由此來提高，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或支承框架構(gòu)造為一件式的構(gòu)件。由此可有效地抵抗轉(zhuǎn)子或各個(gè)支承臂或支承框架的強(qiáng)烈取決于方向的變換的負(fù)荷，因?yàn)橛娠L(fēng)所產(chǎn)生的且作用到裝置上的力分布到整個(gè)結(jié)構(gòu)件上。為防止在相應(yīng)的天氣下結(jié)冰，轉(zhuǎn)子葉片和/或支承框架此外可實(shí)施成可加熱。
[0011]通過轉(zhuǎn)子葉片的在流動(dòng)技術(shù)上有利的設(shè)計(jì)，尤其可減少作用到在背側(cè)被流入的轉(zhuǎn)子葉片上的背壓。對(duì)此設(shè)置成，轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)造為平躺的(Iiegend)杯，其分別具有與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)方向相反的至少一個(gè)杯口(Becheroeffnung)。在裝置運(yùn)行時(shí),風(fēng)壓入以杯口朝向風(fēng)敞開的杯中且在其它杯處被偏轉(zhuǎn)。流入杯中的空氣被捕獲且在一個(gè)或多個(gè)杯中建立壓力，其被轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在此方面，在相應(yīng)的杯中的壓力超過作用到杯的外部的面上的背壓。
[0012]杯的一種優(yōu)化在于，其具有帶有凸?fàn)畹毓扒膫?cè)面的錐體的形狀，其中，錐體的底面構(gòu)造為杯口。該形狀非常接近在球體處的有利的流動(dòng)特性，使得沖擊到凸?fàn)畹毓扒耐獠康膫?cè)面上的風(fēng)可以以最佳的方式從其流走。同時(shí)利用錐體的底面提供較大的流入面，利用其可捕獲盡可能多的風(fēng)以產(chǎn)生用于推動(dòng)轉(zhuǎn)子的壓力。錐形的轉(zhuǎn)子葉片此外可以以簡(jiǎn)單的方式固定在相應(yīng)的支承框架處，因?yàn)榈酌娴倪吘壔虮谄叫杏谙鄳?yīng)的支承臂地貼靠在其處。優(yōu)選地，錐體的設(shè)計(jì)為杯口的底面相應(yīng)具有矩形的形狀。矩形的形狀相對(duì)于例如方形的或圓形的底面在高度保持相同的情況下具有最大可能的流入面。
[0013]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裝置可產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。對(duì)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(duì)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)造的杯或錐體中大多是杯或錐體的最深的區(qū)域。因?yàn)檗D(zhuǎn)矩隨著與轉(zhuǎn)子軸的距離而增加，轉(zhuǎn)子葉片的杯的最深點(diǎn)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(duì)稱的彎曲部來實(shí)現(xiàn)，而轉(zhuǎn)子本身的尺寸并不增加。
[0014]根據(jù)一改進(jìn)方案設(shè)置成，轉(zhuǎn)子在垂直于其旋轉(zhuǎn)軸線構(gòu)造的至少兩個(gè)平面中具有帶有轉(zhuǎn)子葉片的支承框架，使得在轉(zhuǎn)子軸處可相疊地來布置多個(gè)轉(zhuǎn)子葉片，其分別以與旋轉(zhuǎn)軸線的不同角度來安置。由此總地來說可比在僅僅一個(gè)平面中布置更多轉(zhuǎn)子葉片，而轉(zhuǎn)子葉片不受風(fēng)的可能產(chǎn)生的渦流負(fù)面影響。此外，通過更高數(shù)量的轉(zhuǎn)子葉片來提高可傳輸?shù)脚c轉(zhuǎn)子軸聯(lián)結(jié)的發(fā)電機(jī)上的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子的利用該裝置可產(chǎn)生的電流或功率的量因此可根據(jù)轉(zhuǎn)子葉片的數(shù)量提高。
[0015]許多轉(zhuǎn)子葉片的另一優(yōu)點(diǎn)在于，減少在裝置運(yùn)行時(shí)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(shí)實(shí)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(dòng)。
[0016]為了確保裝置的高穩(wěn)定性和安全性，根據(jù)另一改進(jìn)方案設(shè)置成，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子軸布置在支承桿(Tragmast)內(nèi)。利用支承桿例如也可將裝置布置在更大的高度上，以便利用更強(qiáng)的風(fēng)。此外，支承桿可滿足另外的功能且此外用作發(fā)射桿。在支承桿中此外也可布置多個(gè)轉(zhuǎn)子以利用風(fēng)力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]在附圖中示出本發(fā)明的實(shí)施例。其中:
[0018]圖1以透視性的視圖示出利用風(fēng)力的裝置；
[0019]圖2以俯視圖示出利用風(fēng)力的裝置；以及
[0020]圖3以側(cè)視圖示出利用風(fēng)力的裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0021]在圖1中所示的裝置具有帶轉(zhuǎn)子2的支承桿1，其中，轉(zhuǎn)子2具有豎直的旋轉(zhuǎn)軸線。在支承桿I處在垂直于支承桿I的三個(gè)平面中布置有轉(zhuǎn)子葉片3。三個(gè)平面中的每個(gè)關(guān)聯(lián)有三個(gè)轉(zhuǎn)子葉片3，從而總共九個(gè)轉(zhuǎn)子葉片3布置在支承桿I處。這些轉(zhuǎn)子葉片3分別保持在支承框架4中，其中，每個(gè)支承框架4由第一上支承臂5和第二下支承臂6組裝而成。分別在垂直于支承桿I的平面中的支承臂5或6由一件式的構(gòu)件構(gòu)成?？偟貋碚f，該裝置因此具有用于上支承臂5的三個(gè)一件式的構(gòu)件和用于下支承臂6的三個(gè)一件式的構(gòu)件。
[0022]轉(zhuǎn)子葉片3分別具有四個(gè)三角形的側(cè)面7、7'、7"、7",，其構(gòu)造錐體，其尖部指向轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向，其中，側(cè)面7、7'、7"、7",凸?fàn)畹毓扒墒沟棉D(zhuǎn)子葉片3不僅在俯視圖中而且在側(cè)視圖中具有倒圓的輪廓。錐形的轉(zhuǎn)子葉片3中的每個(gè)因此相應(yīng)于由側(cè)面7、V、7"、7",形成的杯，其中，錐體的底面構(gòu)造為杯口 8且限制構(gòu)造在側(cè)面7、7'、7"、7"，的內(nèi)壁處的流入面。杯口 8在豎直方向上以及垂直于轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)軸線延伸。經(jīng)由杯口 8流入的空氣因此在轉(zhuǎn)子葉片3的內(nèi)部中施加壓力。
[0023]支承桿I與轉(zhuǎn)子葉片3的側(cè)面7"，之間分別構(gòu)造有通風(fēng)口 9，其向上由相應(yīng)的支承臂5而向下由相應(yīng)的支承臂6限制。這些通風(fēng)口 9確保，從側(cè)面7、7'、7"、7"'流走的空氣可以最佳的方式無堵塞地導(dǎo)出。
[0024]轉(zhuǎn)子葉片3的倒圓的輪廓尤其在圖2中清楚可見。此外這里可識(shí)別出轉(zhuǎn)子葉片3的最上面的平面的上支承臂5的一件式地構(gòu)造的構(gòu)件以及一平面的轉(zhuǎn)子葉片3彼此分別成120°的角度的布置。在不同平面中的轉(zhuǎn)子葉片3之間相應(yīng)設(shè)置有至少40°的角度。每個(gè)轉(zhuǎn)子葉片3因此以與轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)軸線的不同角度來布置。
[0025]圖3示出，在轉(zhuǎn)子葉片3的兩個(gè)平面之間的上和下支承臂5、6以盡可能小的距離相疊地布置在支承桿I處。轉(zhuǎn)子葉片3的杯口分別矩形地成形，其中，轉(zhuǎn)子葉片3的側(cè)面7或7"貼靠在支承臂5或6處且同時(shí)向上或向下限制杯口 8。此外可識(shí)別出在支承桿I與轉(zhuǎn)子葉片3之間的通風(fēng)口 9的面積。
[0026]如果現(xiàn)在轉(zhuǎn)子葉片3被風(fēng)流入，則風(fēng)壓到轉(zhuǎn)子葉片3的至少四個(gè)杯中。在此，在于側(cè)面7、7'、7"、7"'處流入的轉(zhuǎn)子葉片3上所產(chǎn)生的壓力低于在轉(zhuǎn)子葉片3中的壓力，使得轉(zhuǎn)子開始在其旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。在此產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在支承桿I的內(nèi)部中被傳遞到轉(zhuǎn)子軸上，然后發(fā)電機(jī)可與轉(zhuǎn)子軸聯(lián)結(jié)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用風(fēng)力的裝置，其帶有至少一個(gè)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，在所述轉(zhuǎn)子軸處布置有分別帶有至少一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片的至少三個(gè)支承框架并且所述轉(zhuǎn)子葉片在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向上彼此分別偏移相同的角度地來布置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片(3)與所述轉(zhuǎn)子軸徑向相間隔地布置，在所述轉(zhuǎn)子軸與所述轉(zhuǎn)子葉片(3)之間分別構(gòu)造有至少一個(gè)通風(fēng)口(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)子葉片(3)與所述轉(zhuǎn)子軸之間的所述通風(fēng)口(9)的面積分別為所述轉(zhuǎn)子葉片(3)的面積的至少四分之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，用于轉(zhuǎn)子葉片(3)的每個(gè)支承框架(4)具有兩個(gè)支承臂(5，6)，所述轉(zhuǎn)子葉片(3)保持在其之間，其中，所述通風(fēng)口(9)的相應(yīng)的面積由所述支承臂(5，6)限制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片(3)布置在垂直于所述轉(zhuǎn)子(2)的旋轉(zhuǎn)軸線的平面中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，布置在垂直于所述轉(zhuǎn)子(2)的旋轉(zhuǎn)軸線的平面中的全部支承臂(5，6)構(gòu)造為一件式的構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片(3)構(gòu)造為平躺的杯，其分別具有與所述轉(zhuǎn)子(2)的旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)方向相反的至少一個(gè)杯口(8)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述杯具有帶有凸?fàn)畹毓扒膫?cè)面(7，T ,?" ,1" ' )的錐體的形狀，其中，所述錐體的底面構(gòu)造為杯口(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述杯口(8)分別具有矩形的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子葉片(3)具有不對(duì)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(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(2)在垂直于其旋轉(zhuǎn)軸線構(gòu)造的至少兩個(gè)平面中具有帶有轉(zhuǎn)子葉片(3)的支承框架(4)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)子軸布置在支承桿(I)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，在所述支承桿(I)處布置有多個(gè)轉(zhuǎn)子⑵。
【文檔編號(hào)】F03D3/02GK103649527SQ201280011397
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年2月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月2日
【發(fā)明者】齊格弗里德·施密特 申請(qǐng)人:齊格弗里德·施密特