[发明专利]风力涡轮机、其应用及在涡轮机中使用的叶片

说明书

本发明涉及用于将风转换成机械能的风力涡轮机，该风力涡轮机包括支撑件和旋转地连接至所述支撑件的叶片，该叶片包括细长的主体和风接收件，该风接收件大体上是盖体形成的，该盖体能够相对于主体铰接，使得风接收件能够采用打开构造和闭合构造，在打开构造中盖体远离主体铰接，在闭合构造中盖体朝向主体铰接，该盖体具有外表面和相对的内表面，该外表面是当风接收件采取打开构造时指向远离风的表面，其中盖体的内表面设有一个或多个轮廓，所述一个或多个轮廓从内表面突出并在垂直于叶片的纵向方向的方向上延伸，并且其中所述一个或多个轮廓朝向盖体铰接至主体的位置发散。本发明还涉及风力涡轮机用于将风转换为功的应用，并涉及在风力涡轮机中使用的叶片。

技术领域

本发明涉及用于将风转换成机械能的风力涡轮机，所述风力涡轮机包括支撑件和旋转地连接至所述支撑件的叶片，所述叶片包括细长的主体和风接收件，所述风接收件大体上是盖体形成的，所述盖体能够相对于主体铰接，使得风接收件能够采用打开构造和闭合构造，在打开构造中盖体远离主体铰接，在闭合构造中盖体朝向主体铰接，盖体具有外表面和相对的内表面，所述外表面是当风接收件采取打开构造时指向远离风的表面，特别地，本发明涉及风力涡轮机，其中盖体的内表面设有一个或多个轮廓，所述一个或多个轮廓从内表面突出并在垂直于叶片的纵向方向的方向上延伸。本发明还涉及风力涡轮机用于将风转换为功的应用，并涉及在风力涡轮机中使用的叶片。

背景技术

几个世纪以来，风力涡轮机通常被用于将风转换为功。风力涡轮机通常是冲击式涡轮机。涡轮机改变风的流动方向，由此产生的冲击使涡轮机旋转并使风的动能减少。如果机械能被用于发电，则设备可称为风力发电机或风力充电机。如果机械能被用于驱动机械，如用于磨粒或泵水，则设备通常被称为风车或风泵。开发了一千多年，当今的风力涡轮机被制造成一系列的垂直轴型和水平轴型。最常见和最古老的是水平轴涡轮机，其中轴被定位成与风的方向（即风吹的方向）成直线。最小的涡轮机被用于诸如电池充电或帆船上的辅助电源之类的应用，而大型并网阵列的涡轮机正成为商用电力的日渐庞大的来源。

过去几十年的发展之一是设计适用于低风速（通常低于10m/s，约5蒲福）的风力涡轮机。尤其是在较低高度、陆地上方和建筑物存在的情况下，风速通常太低而不能经济地从普通的风力涡轮机中提取能量。最近的发展包括达里厄（Darrieus）风力涡轮机（包括旋翼风车和旋风涡轮机）及萨渥纽斯（Savonius）风力涡轮机，即使在低于5m/s（约3蒲福）的风速下，达里厄风力涡轮机和萨渥纽斯风力涡轮机可产生机械能。与萨渥纽斯风力涡轮机不同，达里厄是升式涡轮机。达里厄不是将风收集在涡轮机四周拖动的杯状件中，而是利用由风击中翼部产生的升力来产生旋转。利用这些涡轮机，轴横向于风（与和风“成一直线”截然相反）定位，这具有额外优点，即叶片不需要指向风。在大多数情况下，轴垂直地定位（这解释了常用的首字母缩略词VAWT：垂直轴风力涡轮机），但只要轴横向于风，它们也可水平地定位（TAWT——横向轴风力涡轮机——因此将是更正确的首字母缩略词），通常大体上垂直于风吹的方向。然而，这些风力涡轮机有几个缺点。首先，这些涡轮机的动能转换为机械能的整体转换率可能被提高。其次，尤其是达里厄风力涡轮机不是自启动的。因此，需要小型驱动马达来启动旋转，然后当驱动马达具有足够的速度时，穿过翼部的风开始产生扭矩并且转子被风环绕驱动。可替代的构成是使用安装在达里厄涡轮机的轴上的一个或两个小型萨渥纽斯转子来启动旋转。然而，当达里厄涡轮机启动时，这些萨渥纽斯转子会使达里厄涡轮机减速。

从WO2009/153772（Kirpitznikoff，2008年提交）中已知如前文中所述的风力涡轮机（上述技术领域部分）。