[发明专利]具有扭曲式翼片的横轴式涡轮

说明书

技术领域

本发明涉及用于由流动的流体(一般是水或空气)产生旋转运动的涡轮，其中，在使用中，涡轮的旋转轴线横向于流体流的方向。

背景技术

构造成用于在其旋转轴线横向于风向的情况下使用的风力涡轮是众所周知的。在风力涡轮使其旋转轴线横向于空气流的情况下，旋转轴线最便利地(就安全安装和适应不同风向的能力而言)大体垂直地定向，而且这种风力涡轮通常被称为竖直轴风力涡轮(或VAWT)，以使它们区别于水平轴风力涡轮，在水平轴风力涡轮中，在使用中，旋转轴线大体平行于风向。水平轴风力涡轮的转子必须面向风向或背离风向，且需要偏航机构来使转子绕着塔架的竖直轴线旋转，以保持转子与风流恰当地对准。

竖直轴风力涡轮(VAWT)大体包括中心轴，中心轴相对于地面竖直地布置，且可旋转地支承排列在轴周围且粗略垂直于风流的多个叶片或导叶。竖直轴涡轮不需要偏航机构来使叶片与风对准，且发电机或其它能量转换器和相关的动力传递装备可在涡轮的底部处安装在地面上，从而潜在地显著地降低安装的复杂性和成本。

最著名的VAWT类型是Savonius型(如在授予Savonius的1930年6月24日授权的美国专利No.1,766,765，‘WIND ROTOR’(风力转子)中显示的，该专利公开了具有自调节机构的Savonius型涡轮)和Darrieus型(如在授予Darrieus的1931年12月8日授权的美国专利No.1,835,018，‘TURBINE HAVING ITS ROTATING SHAFTTRANSVERSE TO THE FLOW OF THE CURRENT’(使其旋转轴横向于流的流动的涡轮)中显示的)。如由以下示例性专利文献所表明，已经开发出了VAWT的若干种不同构造。

授予Smith的1914年6月16日授权的美国专利No.1,100,332，‘WINDMILL’(风车)公开了两级式竖直轴风力涡轮，其中高的级具有基本为Darrieus型的翼片。

授予Snarbach的1976年3月2日授权的美国专利No.3,941,504，‘WIND POWERED POTATING DEVICE’(风力驱动的旋转装置)公开了具有三个大体螺旋式翼片的竖直轴风力涡轮，其中，翼片的底部是隔开的，且翼片是扭曲的并且构造成使得翼片的前缘全部在翼片的顶部处会合。

授予Gilman的1981年10月6日授权的美国专利No.4,293,274，‘VERTICAL AXIS WIND TURBINE FOR GENERATINGUSABLE ENERGY’(用于产生可使用的能量的竖直轴风力涡轮)公开了具有用于改变可用于风接触的导叶表面的机构的螺旋式Savonius型涡轮。

授予Mason的1982年12月28授权的美国专利No.4,365,934，‘WIND MACHINE’(风力机)公开了具有这样的叶片的竖直轴风力涡轮：该叶片枢轴地安装以使得它们能够在涡轮的各次旋转期间按需要向外摆以捕捉风，以及向内摆到顺桨以减小阻力。

授予Goldberg的1995年4月11日授权的美国专利No.5,405,246，‘VERTICAL-AXIS WIND TURBINE WITH A TWISTEDBLADE CONFIGURATION’(具有扭曲式叶片构造的竖直轴风力涡轮)公开了具有螺旋式翼片的Darrieus型涡轮。

授予Jaakola的2002年8月6日授权的美国专利No.6,428,275，‘HELICAL WIND ROTOR AND METHOD FORMANUFACTURING SAME’(螺旋式风力转子及其制造方法)公开了具有使用了平面材料的翼片设计的螺旋式Savonius型涡轮。

授予Kane的2006年5月9日授权的美国专利No.7,040,859，‘WIND TURBINE’(风力涡轮)公开了这样的竖直轴风力涡轮：该竖直轴风力涡轮具有排列在其周边周围且具有圆形盖的多个大体竖直地延伸的叶片。

授予Becker的2006年11月7日授权的美国专利No.7,132,760，‘WIND TURBINE DEVICE’(风力涡轮装置)公开了一种混合式竖直轴风力涡轮，该混合式竖直轴风力涡轮包括一对内部螺旋式非交迭叶片和一对外部纵向延伸式翼型件式叶片。

2007年5月10公开的(专利)公开No.US 2007/0104582(现在为授予Rahai等人的2008年7月1日授权的美国专利NO.7,393,177)公开了用于Savonius型涡轮的翼片轮廓。