[发明专利]具有分流器的涡轮机及用于涡轮机的分流器

说明书

具有分流器(2)的涡轮机(1)包括支撑框架(25)、叶轮(3)、主流分流器(2)和辅助分流器(13)，其中支撑框架适于锚固到固定或可移动结构，叶轮围绕旋转轴线(R)可旋转地安装到支撑框架(25)并且具有用于流动的前入口部分和多个叶片(4、4'、4”、...)，多个叶片适于与前入口部分对应地在推动位置与前进位置之间根据由流动而产生的旋转来连续移动，主流分流器适于锚固到支撑框架(25)并且具有周壁(7)，周壁适于至少部分地相对于所述流动遮挡前入口部分，辅助分流器从面对多个叶片中在前进位置中的一个或多个叶片(4')的第一部分(14)延伸到在面对所述多个叶片中在推动位置中的一个或多个叶片(4)的第二部分(15)。辅助分流器(13)包括多个基本曲线的管道(16)，多个基本曲线的管道沿着基本上径向的方式并排，每个管道(16)具有面对前进位置中的叶片(4')的第一开口端(16')和放置成与输送管道(8)对应的第二开口端(16”、16”')。

技术领域

本发明涉及用于从可再生能源回收能量的装置的技术领域，特别是涉及提供有用于加速流动并增加扭矩的分流器的涡轮机(用于风力应用或与水或其它液体或流体使用的涡轮机。本发明还涉及适于与涡轮机联接的分流器。

背景技术

在微风应用的背景下，竖直轴涡轮机的使用越来越普遍，因为这种解决方案允许获得尽管不高的功率但足以覆盖住房或商业和工业结构的平均能量需求的至少一部分，同时保持小的负担。

在这个领域中已知各种型号的涡轮机，它们通常为叶片的数量和形状彼此不同，但是通常由可旋转地安装在固定支撑件上并连接到发电机上的旋转体构成。

反过来，旋转体包括中心轴，该中心轴连接到发电机的轴或者限定这种轴，并且设置有具有成形轮廓的两个或更多个叶片，该叶片典型地具有竖直延伸轴线的螺旋形，以拦截风并使整个旋转体旋转。

Darrieus和Savonius涡轮机是非常常见的涡轮机类型，后者包括具有相同截面的两个或更多个叶片，以确保旋转期间的周期性行为。

叶片被成型为在一定的扭矩范围内使得它们中的每个相对于流动交替地处于进给状态，然后处于推动或返回阶段。

这种叶片的使用除了相对便宜之外，还受到尺寸减小，噪声水平有限和低浪涌功率的青睐，因此即使在低风下也能实现明显的功率生产。

然而，已知的微型风力涡轮机的特征在于低效率，例如对于Savonius类型的普通叶片而言例如在0.10和0.15之间。

新的解决方案主要是为了优化叶片的特征，试图提高其空气动力学效率，尽管从理论上可以看出，一旦已设定涡轮机的速度和前表面，则存在着可以从风中提取功率的最大限制。

为了克服这些缺点，然后想到涉及在叶片处于返回位置的部分处的对于叶轮具有障碍物功能的分流器。

这种分流器的目的是减小在返回位置作用在叶片上的压力，从而增加由作用在进给的叶片上的力与作用在返回叶片上的力之间的差异给出的总扭矩。

在Mohamed等人的“使用阻挡返回叶片的障碍物的修改的Savonius涡轮机的最佳叶片形状”和Mohamed等人的“使用阻挡返回叶片的障碍物的Savonius涡轮机的优化”中描述了这种解决方案的实例。这些解决方案虽然在性能方面提供了一个普遍的改进，但输出功率的值比传统Savonius涡轮机的平均值高出30％，但并不令人满意，并被证明是可以改进的。

US2011/0006542公开了一种Savonius型涡轮机，其在一些具体实施方式中涉及与在涡轮机周边放置以相对于其自由旋转的分流器。

分流器具有输送管道朝向进给叶片的流动，该管道被成形为朝向涡轮机收敛，并产生靠近叶轮的适于加速流动的变窄。

特别地，在第一配置中，输送管道在一侧由收敛的平坦壁限定，所述收敛的平坦壁的端部具有以与由进给叶片限定的理想周长相切的方式定位的凹陷区域。