涡轮机制造技术

从流体流捕获能量的风力涡轮机，其包括转子，该转子具有转轴和布置成绕着该转轴旋转的多个转子叶片(104)。各转子叶片在基本上平行于转轴的方向纵向延伸。当风吹入到一些转子叶片上时将会妨碍转子在旋转方向上的旋转，屏蔽件V3布置成屏蔽这些转子叶片使得它们避开迎面而来的风。转子叶片(104)分布在转子的圆周上且与转轴分隔开，由此在转子内界定了让风从其中穿过的大致呈柱形空间。屏蔽件V3由径向内侧表面和径向外侧表面界定。径向内侧表面基本上循着转子的一部分圆周。屏蔽件V3的径向外侧表面包括与径向内侧表面相接的第一部分。在与径向内侧表面交界的区域中，第一部分在第一方向n上延伸，该第一方向n与转子的径向在逆旋转方向上的夹角为0度以上且90度以下。屏蔽件V3的径向外侧表面包括与第一部分相接的第二部分。第二部分的至少一部分在第二方向p上延伸，该第二方向p与第一方向n在逆旋转方向上的夹角大于0度。本涡轮机与先前的类似设计相比具有更好的动力输出和效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种从流体流捕获能量的涡轮机，特别是风カ涡轮机。然而，本专利技术也适用于水力涡轮机。
技术介绍
流动的流体中的能量，譬如来自于风、流动的河水、潮汐中的能量，是用于例如发电而不会产生诸如ニ氧化碳等污染排放物的能源。目前需要能够利用风或其他流体流有效且经济地生成电能的装置。即使现有的商业和エ业装置也具有过长的投资回收期，这说明它们很难证明其具有完全的经济和商用基础。 目前主要有两种类型的风カ涡轮机一种是水平轴风カ涡轮机(HAWT)，其中风沿着转轴且穿过由旋转式叶片形成的‘圆盘(disk)’而吹动；另ー种是垂直轴风カ涡轮机(VAffT )，其中风垂直于转轴。HAWT是螺旋桨式设计,其在一端处有长的叶片连接至旋转叶毂(rotating hub)。一旦旋转起来，对每个叶片有影响作用的可感风向是沿着叶片(为了获得最佳性能，该叶片呈扭曲状)的长度而发生变化的。现在似乎公认的是只有叶片靠外部的三分之一长度才生成可观的动力。HAWT的尺寸较大，这引起了较大的工程及安装问题，且这样的HAWT存在噪曰。VAWT 的典型不例是由 Georges Jean Marie Darrieus 在美国专利 No. 1，835，018中首次说明的达里厄(Darrieus)设计。该润轮机具有轴,该轴绕着垂直于风向而延伸的轴 线旋转。该涡轮机具有多个叶片，这些叶片机械地连接至上述轴。各叶片具有流线型截面，该流线型截面沿着正切干与上述轴同心的圆的轴线延伸。风吹过涡轮机，产生横向推力且因此使得轴旋转。荷兰小城洛亨(Lochem)的Turby B. V的VAWT最新设计以及XC02/QuietRevolution (英国专利申请No. GB-A-2404227)具有绕着纵向轴线旋转的三个叶片，其中，叶片的上端和下端在水平方向上是相互偏置的，因此每个叶片呈螺旋状形式。垂直轴风力涡轮机的其他设计在 JP 2008-025518、WO 2006/039727、WO 02/095221、DE 2444803、DE245175UUS 2003/0209911 及 WO 2006/095369 中有所披露。
技术实现思路
本专利技术提供了ー种从流体流捕获能量的涡轮机，特别是风カ涡轮机。所述涡轮机包括转子，所述转子具有转轴和多个转子叶片，所述多个转子叶片布置成绕着所述转轴在旋转方向上旋转，且所述多个转子叶片在基本上平行于所述转轴的方向上纵向延伸；屏蔽件，所述屏蔽件布置成在使用时屏蔽住一些所述转子叶片使得这些转子叶片避开迎面而来的流体流，以免流体冲入到这些转子叶片上从而妨碍所述转子在所述旋转方向上的旋转；其中，所述转子叶片分布在所述转子的圆周上且与所述转轴分隔开，由此在所述转子内界定了ー个大致呈柱形的空间，当所述涡轮机工作时所述流体流穿过所述大致呈柱形的空间；其中，所述屏蔽件由径向内侧表面和径向外侧表面界定,所述径向内侧表面基本上循着所述转子的一部分圆周；其中，所述屏蔽件的所述径向外侧表面包括与所述径向内侧表面相接的第一部分，且在与所述径向内侧表面交界的区域中，所述第一部分在第一方向上延伸，所述第一方向与所述转子的径向在逆旋转方向上的夹角为O度以上且90度以下；并且其中，所述屏蔽件的所述径向外侧表面包括与所述第一部分相接的第二部分，且所述第一方向与第二方向在所述逆旋转方向上的夹角大于O度，所述第二方向循着所述第、ニ部分的至少一部分表面。已经发现具有上述限定结构的涡轮机与现有的设计相比在动カ输出和效率上更优越。尤其是，很多现有的设计依赖于文丘里(Venturi)效应来让空气流从涡轮机中隧穿过去。根据本专利技术的设计，至少在当前优选的实施例情况下，在使得流体加速流入装置且穿过装置的所述屏蔽件的区域中建立了高压区域。所述涡轮机的敞开式中心允许每个转子叶片与流体相互作用两次一次是当流体进入该转子吋，另一次是当流体离开该转子时。这使得涡轮机能够从流体取得最大能量。所述屏蔽件的所述径向内侧表面循着所述转子的一部分圆周。然而，可以采用但并非必须采用的是所述屏蔽件的所述径向内侧表面沿所述径向内侧表面的整个长度循着所述转子的圆周。因此，所述径向内侧表面可以偏离所述转子的圆周方向，例如处于所述径向内侧表面的背风方向。所述第一方向与所述转子的径向的所述夹角可以大于O度，较佳的是大于15度，优选大于30度，更优选大于45度，更加优选大于60度。所述第一方向与所述转子的径向的所述夹角可以小于90度，优选小于85度，更优选小于80度。所述第一方向与所述转子的径向的所述夹角的优选范围为60度 80度。所述第一方向与所述第二方向的所述夹角可以大于40度，优选大于60度。所述第一方向与所述第二方向的所述夹角可以小于100度。所述第一方向与所述第二方向的所述夹角的优选范围为60度 100度。可以认为所述第二部分在第二方向上延伸，该第二方向与所述第一方向的反向在所述逆旋转方向上的(最大)夹角大于180度。所述屏蔽件的所述径向外侧表面可以包括与所述第二部分相接的第三部分。所述第三部分的至少一部分可以在第三方向上延伸，所述第三方向与所述第二方向在所述旋转方向上的夹角大于O度。因此，所述第三部分的至少一部分可以沿与所述第二方向的反向在所述逆旋转方向上的夹角小于180度的第三方向延伸。所述第二方向与所述第三方向的夹角可以小于90度，优选小于60度。所述第二方向与所述第三方向的所述夹角可以大于30度。所述第二方向与所述第三方向的所述夹角的优选范围为30度 60度。在某些实施例中，所述第三部分特别短，则所述第二部分与所述第三部分的所述夹角可以大于90度。当所述屏蔽件的所述径向外侧表面是弯曲的时候，所述第一方向和/或所述第二方向和/或所述第三方向可以參照所述弯曲表面的相关部分的切线来予以确定。因此，根据本专利技术，将这些弯曲表面选择成使每个弯曲表面具有至少一条与有关方向的需求相符合的切线。所述第三部分的长度可以大于所述转子的半径的一半且小于所述转子的半径的三倍。所述第三部分的长度优选大于所述转子的半径的70%，所述第三部分的长度更优选大于所述转子的半径。所述第三部分的长度优选小于所述转子的半径的二倍。所述第三部分的长度可以小于所述转子的半径。在决定第三(尾部)部分的合适长度时，涡轮机的动カ输出与整个装置的稳定性及可生产性是此消彼长的关系。所述转子叶片的剖面可以是拱形。在此意义上，虽然所述转子叶片可以由圆的弧形成，但拱形并不意味着所述转子叶片必须由圆的弧形成，仅仅是指所述转子叶片以某种方式弯曲。带有凹状随面(concave trailing surface)的弯曲叶片设计在“捕获”流体流方面是有效的。同样，所述转子叶片的凸状导面(convex leading surface)能够引导流体流穿过涡轮机。所述叶片可以相对于所述转子的径向是倾斜的。因此，所述叶片的拱形剖面的端部之间的弦线(chord line)与所述转子的外在径向在逆旋转方向上的夹角可以为大于O 度且小于45度。这里使用的术语“弦线”并非想要表明所述叶片由圆的弧形成，尽管这也是可以的。所述弦线与所述转子的径向的夹角可以大于5度，优选大于10度。所述弦线与所述转子的径向的夹角可以小于40度，较佳的是小于35度，优选小于30度，更优选小于25度，更加优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.30 GB 0920929.71.一种从流体流捕获能量的涡轮机，特别是风力涡轮机，所述涡轮机包括 转子，所述转子具有转轴和多个转子叶片，所述多个转子叶片布置成绕着所述转轴在旋转方向上旋转，且所述多个转子叶片在基本上平行于所述转轴的方向纵向延伸； 屏蔽件，所述屏蔽件布置成在使用时屏蔽住一些所述转子叶片，使得这些转子叶片避开迎面而来的流体流，以免流体冲入到这些转子叶片上从而妨碍所述转子在所述旋转方向上的旋转； 其中，所述转子叶片分布在所述转子的圆周上且与所述转轴分隔开，由此在所述转子内界定大致呈柱形的空间，当所述涡轮机工作时所述流体流穿过所述大致呈柱形的空间； 所述屏蔽件由径向内侧表面和径向外侧表面界定，所述径向内侧表面基本上循着所述转子的一部分圆周； 所述屏蔽件的所述径向外侧表面包括与所述径向内侧表面相接的第一部分，且在与所述径向内侧表面交界的区域中，所述第一部分在第一方向上延伸，所述第一方向与所述转子的径向在逆旋转方向上的夹角为O度以上且90度以下；并且 所述屏蔽件的所述径向外侧表面包括与所述第一部分相接的第二部分，且所述第一方向与第二方向在所述逆旋转方向上的夹角大于0度，所述第二方向循着所述第二部分的至少一部分表面。2.根据权利要求I所述的涡轮机，其中所述第一方向与所述转子的径向的所述夹角大于0度且小于90度。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍勃·泰，安东尼·芬威克威尔逊，马克·克罗斯，尼克·克罗夫特，萨姆·罗兰，艾莉森·威廉斯，
申请(专利权)人：横流能源有限公司，
类型：发明
国别省市：