[發(fā)明專利]帶有兩個(gè)順序的螺旋槳的風(fēng)力發(fā)電機(jī)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200880109701.1
• 申請(qǐng)日: 2008-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN101918705A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 弗雷德里克·卡雷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 埃林納能源公司
• 主分類號(hào): F03D1/02
• 分類號(hào): F03D1/02;F03D1/04;F03D3/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 馬高平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有筒形殼體的風(fēng)力渦輪機(jī)，該風(fēng)力渦輪機(jī)包括：

-圓形空氣入口，

-圓形出口，

-入口和出口之間的產(chǎn)生壓力降低的外表面，

-限定出接合所述開口的空氣通道的內(nèi)表面，該內(nèi)表面具有水平直線的流動(dòng)方向，并存在接合至入口的收斂區(qū)段和接合至出口的發(fā)散區(qū)段，所述收斂和發(fā)散區(qū)段通過(guò)喉部彼此相接合，

-軸向上鄰近喉部定位的旋轉(zhuǎn)裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置將喉部的氣流運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檫B接至第一發(fā)電機(jī)的耦接裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，和

-相對(duì)于筒形殼體旋轉(zhuǎn)安裝在旋轉(zhuǎn)裝置的上游并軸向放置在內(nèi)表面的收斂區(qū)段中的第一螺旋槳。

背景技術(shù)

在例如文獻(xiàn)JP2005240668和JP2003028043中已知這樣的風(fēng)力渦輪機(jī)，其內(nèi)表面具有大致的管嘴形式。根據(jù)Bernoulli公式，入口空氣在收斂區(qū)段中被加速，這增加了風(fēng)的動(dòng)能，伴隨著壓力的逐步降低。發(fā)散區(qū)段的形狀產(chǎn)生了進(jìn)一步的壓力降低，該壓力降低具有從入口向出口進(jìn)行抽吸的效應(yīng)(“文丘里(Venturi)”效應(yīng))。這些已知的風(fēng)力渦輪機(jī)存在以下缺點(diǎn)，即，僅對(duì)于相對(duì)高的風(fēng)速具有可接受的發(fā)電量，并且由于旋轉(zhuǎn)裝置在喉部收集到的能量與喉部的風(fēng)力之間的比率值很低，總的效率相對(duì)較低。

在文獻(xiàn)EP1108888中進(jìn)一步設(shè)想將兩個(gè)相同的螺旋槳平行地設(shè)置在圓筒形殼體的端部處并使之沿相反的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。筒形殼體的每個(gè)端部延伸圓錐形狀，在入口處收斂而在出口處發(fā)散。使空氣穿過(guò)這種文丘里型結(jié)構(gòu)(伴隨著空氣中的動(dòng)能增加)的效果伴隨著收斂入口部中的壓力降低以及隨后的當(dāng)流過(guò)入口螺旋槳時(shí)的壓降。后者具有在到達(dá)輸出螺旋槳之前產(chǎn)生壓力下降以加速柱體內(nèi)的空氣的效應(yīng)。但是，風(fēng)速較低時(shí)的效率受到限制，而且對(duì)于很多應(yīng)用來(lái)說(shuō)性能不令人滿意。為了即使風(fēng)速較低也能在出口的后方引入壓力降低，必須提供從接近出口的外表面凸出的導(dǎo)風(fēng)部。但是，這樣的導(dǎo)風(fēng)部又導(dǎo)致外側(cè)空氣的速度降低，因此降低總的效率。

文獻(xiàn)WO2006/054290描述了一種根據(jù)前文的風(fēng)力渦輪機(jī)。其包括用于向流體提供能量的連續(xù)驅(qū)動(dòng)的上游螺旋槳(風(fēng)扇或壓縮機(jī))。旋轉(zhuǎn)裝置是例如為發(fā)電機(jī)提供機(jī)械能的發(fā)電渦輪機(jī)(generating?turbine)。上游螺旋槳總是壓縮機(jī)模式的，用于將在渦輪機(jī)上游的喉部處的氣流的馬赫數(shù)提高到Mach1。這一條件是該文獻(xiàn)中用于在發(fā)生在渦輪機(jī)中的壓力減小過(guò)程(在出口上從Mach?1到Mach?0)中回收流體的部分內(nèi)部能量的基本原理。

該文獻(xiàn)還適用于在渦輪機(jī)的上游設(shè)置兩個(gè)驅(qū)動(dòng)螺旋槳的情況。如上，它們用作壓縮機(jī)來(lái)將喉部的氣流提高至Mach?1。它們總是消耗能量者。裝配在第一螺旋槳和渦輪機(jī)之間的螺旋槳需要的能量比位于入口平面內(nèi)的第一螺旋槳需要的能量少，并且在沒有任何風(fēng)的情況下，使第一螺旋槳能夠由渦輪機(jī)在傳動(dòng)軸的機(jī)械驅(qū)動(dòng)下啟動(dòng)。

所有情況下，設(shè)置在僅由渦輪機(jī)構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)裝置的上游的一個(gè)或多個(gè)螺旋槳以壓縮機(jī)模式操作，而無(wú)論自然風(fēng)速如何。外部形狀對(duì)風(fēng)力渦輪機(jī)的操作沒有特別的影響，因?yàn)楸M管它有可能產(chǎn)生壓力減小，但收斂區(qū)段T2的收斂角度太大并導(dǎo)致氣流在外表面上滑過(guò)而被分開，從而消除了外部流對(duì)內(nèi)部流的任何影響。喉部直徑與入口直徑的比率基本上等于0.3。這一非常低的比率是為了實(shí)現(xiàn)喉部處的接近Mach?1的速度的需要，該速度條件在文獻(xiàn)WO2006/054290中被公開，是使用渦輪機(jī)來(lái)耦接至發(fā)電機(jī)的結(jié)果，所述渦輪機(jī)設(shè)計(jì)成通過(guò)渦輪機(jī)中的壓力減小來(lái)回收(recover)流體的部分內(nèi)部能量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有增大的總體效率的風(fēng)力渦輪機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的特點(diǎn)在于：

-旋轉(zhuǎn)裝置由第二螺旋槳形成，該第二螺旋槳相對(duì)于筒狀殼體旋轉(zhuǎn)安裝，并且構(gòu)造成在于第一螺旋槳相反的方向上旋轉(zhuǎn)，

-喉部的直徑與入口的直徑之間的比例在0.6和0.8之間，

-外表面包括接合至入口的發(fā)散區(qū)段和接合至出口的收斂區(qū)段，所述區(qū)段成形為形成回轉(zhuǎn)表面，該回轉(zhuǎn)表面的回轉(zhuǎn)軸線與流向一致，并且其母曲線由機(jī)翼的上表面形成，

-第一螺旋槳連接至可逆式第二發(fā)電機(jī)，該第二發(fā)電機(jī)連接至根據(jù)與第二螺旋槳的操作相關(guān)的至少一個(gè)物理參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)第一螺旋槳的操作的調(diào)節(jié)裝置。