[发明专利]流动产能装置，特别是风力发电装置

说明书

本发明涉及一种流动产能装置，尤其是风力发电装置，其具有至少近似水滴形的壳体，由通道壁(32)界定的流动通道(30)从壳体的入口开口延伸到出口开口(22)。螺旋桨(34)围绕纵向轴线(12)可转动地安装，并且被流经流动通道(30)的流体轴向冲击。螺旋桨(34)的轴向位置可以借助于距离调节驱动器(76)来改变。替代地或附加地，通道壁(32)是可变的。例如，流动通道(30)的长度可以借助于长度调节驱动器(82)来调节。通过这些改变可能性使得借助于发电机(48)的发电可以适应于变化的流体流动条件，尤其是变化的风力条件。

本发明涉及具有权利要求1的前序部分特征的流动产能装置，尤其是风力发电装置。

从文献EP 2 395 235 A2已知这种类型的流动产能装置。该装置具有横截面呈水滴形的壳体，所述壳体在流动方向上，特别是在风向上围绕其垂直轴线可调节校准。壳体在前侧具有通向内部流动通道的入口开口，该流动通道通向布置在壳体上的两个侧向出口开口。被轴向冲击的螺旋桨布置在流动通道中，并且流动通道在其邻接入口开口的入口区域中具有凸起延伸的边界表面。

文献US 4,178,124公开了一种具有平截圆锥形进气元件的风力涡轮机，在该进气元件的出口处设置有涡轮机单元，该涡轮机单元由流经进气元件的空气旋转地驱动。该进气元件具有可伸缩的进气延伸部以改善涡轮机性能或增加空气量。

此外，由文献US2010/0068052 A1已知一种具有叶轮的风力涡轮机，该叶轮由涡轮机外壳和/或喷射器外壳包围。涡轮机外壳和/或喷射器外壳具有可送风区域或柔性可送风区域。涡轮机外壳和/或喷射器外壳可以具有内部肋，其形状或长度可以改变以改变风力涡轮机的特性。

本发明的目的在于提供这种类型的流动产能装置，其在驱动流体的不同条件下最佳地产生能量。

该目的通过具有权利要求1的特征的流动产能装置，尤其是风力发电装置来实现。

该流动产能装置包括具有至少近似水滴形的纵向截面的壳体，该壳体限定纵向轴线并且可以围绕至少近似垂直于纵向轴线延伸的轴线被移置于驱动流体的流动方向上。由于水滴形的截面，壳体自动转动到流动方向上并且流体作用在壳体上的力被最小化。

优选地，壳体具有至少近似平坦的顶壁和与该顶壁平行延伸的至少近似平坦的底壁，其中，所述壁的形状优选对应于至少近似水滴形的纵向截面。壳体壁从顶壁的边缘延伸到底壁的边缘，该壳体壁在上游形成前部，两个彼此相对的侧部跟随该前部直到处于下游的壳体端部。

具有平坦的顶壁和底壁的壳体的这一形状具有的优点在于，可以模块状地彼此上下重叠布置多个壳体。

如果上下重叠地布置多个壳体以及因此的多个流动产能装置，则最上面的壳体优选地具有关于纵向轴线旋转对称的顶壁，并且最下面的壳体优选具有关于相应的纵向轴线旋转对称的底壁。

如果仅存在单个壳体，则也可以考虑将该壳体设计为关于纵向轴线旋转对称。

壳体具有位于上游的前侧入口开口——在前部中，并且具有相对于该入口开口布置在下游的出口开口。优选地，存在两个彼此相对的出口开口——在侧部中。

由于壳体至少近似水滴形，因此通过在壳体周围流动的流体形成负压，该负压对在壳体内部从入口开口流动到单个或多个出口开口的流体流动施加抽吸作用。

从入口开口延伸到一个或多个出口开口的、由通道壁界定的用于流体的流动通道在壳体内部延伸。在流动通道中存在围绕纵向轴线可转动、被流经流体通道的流体轴向冲击的螺旋桨。该螺旋桨用于驱动发电机。优选地，螺旋桨的直径仅略小于螺旋桨处的流动通道的净宽度，使得流经流动通道的尽可能全部流体流动都用于驱动螺旋桨。

驱动流体可以具有不同的速度和不同的密度。为了能够在这些不同的流体条件下将发电最优化，螺旋桨在其轴向位置被设计为是可调节的或可改变的和/或通道壁被设计为是可调节的或可改变的。针对这一调节或改变分别存在驱动器。