專利名稱：帶有流動(dòng)表面的風(fēng)力渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的方法，其包括設(shè)置風(fēng)力 渦輪機(jī)的至少一個(gè)流動(dòng)表面。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于增加風(fēng)力渦 輪機(jī)的輸出的系統(tǒng)和以這樣的系統(tǒng)為特征的風(fēng)力渦輪機(jī)。
背景技術(shù)：
當(dāng)設(shè)計(jì)和構(gòu)造風(fēng)力渦輪機(jī)時(shí)，最大地利用風(fēng)能的設(shè)備輸出是重要 參數(shù)。為此風(fēng)力渦輪機(jī)帶有各種設(shè)備以用于一方面將風(fēng)引導(dǎo)到渦輪機(jī) 的轉(zhuǎn)子，并且另一方面通過使用所謂的文丘里效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)增加轉(zhuǎn)子前、 后的風(fēng)的速度。文丘里效應(yīng)描述在流過具有縮窄部分的管道時(shí)發(fā)生的 效應(yīng)，其中當(dāng)橫截面積減小時(shí)流動(dòng)加速。因此，文丘里效應(yīng)包括在縮 窄部分前面的加速效應(yīng)和在產(chǎn)生亞大氣壓之后的散流效應(yīng)。例如從JP 2004 052721可知一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其配備有圍繞轉(zhuǎn)子 的散流器或漏斗。散流器的形狀導(dǎo)致風(fēng)的速度增加并且因此可以通過 散流器從風(fēng)中引出效應(yīng)。該原理執(zhí)行順利并且渦輪機(jī)的輸出可以顯著 增加。然而，新式風(fēng)力渦輪機(jī)的尺寸現(xiàn)在太大，并且轉(zhuǎn)子直徑超過100m 使得匹配它們的相應(yīng)的大散流器不能實(shí)現(xiàn)， 一方面是由于將由風(fēng)力渦 輪機(jī)塔架承載的負(fù)荷增加，另一方面是由于在高風(fēng)速例如暴風(fēng)雨天氣 的情況下漏斗上的負(fù)荷變得太強(qiáng)大，以致于結(jié)構(gòu)不能承受而不管渦輪 機(jī)是否以另外方式避開風(fēng)。后一方面也適用于帶有較小轉(zhuǎn)子直徑的較 小風(fēng)力渦輪機(jī)。而且，已知(例如從US 2004/0113431和CA 2 439 420 )將帶有 豎直旋轉(zhuǎn)軸的風(fēng)力渦輪機(jī)布置在帶有一直圍繞轉(zhuǎn)子布置的豎直防護(hù)物 或顫動(dòng)物(shudder)的塔架結(jié)構(gòu)內(nèi)。在這里防護(hù)物保證渦輪機(jī)能夠在 所有風(fēng)向下工作，而且它們能夠在強(qiáng)風(fēng)中完全切斷或顯著減小風(fēng)并且因此用于保護(hù)渦輪機(jī)。為了起作用，防護(hù)物或塔架具有超過轉(zhuǎn)子的高 度，并且因而類似地，它們可以僅僅在相對(duì)小的風(fēng)力渦輪機(jī)的情況下 實(shí)現(xiàn)，原因在于 一 方面它們將使大風(fēng)力渦輪機(jī)占據(jù)景觀中的大量空間， 并且另一方面它們將不能應(yīng)付由于高風(fēng)速產(chǎn)生的負(fù)荷。而且，隨著時(shí)間試圖通過將風(fēng)力渦輪機(jī)適當(dāng)?shù)胤胖迷诰坝^中甚至 通過使周圍景觀適應(yīng)風(fēng)力渦輪機(jī)使風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出最大化。因此， 已知將風(fēng)力渦輪機(jī)布置在山丘上，所述山丘的形狀尤其被開晝和修改 成能夠最大地增加朝著渦輪機(jī)的風(fēng)速。然而，從土地所有者的觀點(diǎn)來 看這樣的開墾常常是完全不可能或不可取的。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的方法，其通過 利用所謂的文丘里效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，但是以這樣的方式使得避免風(fēng)力渦輪 機(jī)上的極端負(fù)荷的上述問題。因此，本發(fā)明涉及一種增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的方法，其包括放 置至少一個(gè)流動(dòng)表面，使得在低風(fēng)速下所述流動(dòng)表面被調(diào)節(jié)以通過朝 著和/或離開風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子引導(dǎo)風(fēng)產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，和使得在高風(fēng) 速下所述流動(dòng)表面至少部分避開風(fēng)流動(dòng)。因此實(shí)現(xiàn)該有利方面的原因在于通過風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的風(fēng)流過 顯著增加，并且因此它的功率生產(chǎn)和輸出也增加。在低風(fēng)速的情況下 這是特別有利的，其中風(fēng)力渦輪機(jī)被設(shè)計(jì)成最大化它的功率輸出。同 時(shí)它由根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)的原因在于流動(dòng)表面可以在高風(fēng)速下避 開風(fēng)或者以另外方式離開流動(dòng)，由此流動(dòng)表面將不增加風(fēng)流過，并且 因此不增加風(fēng)速范圍內(nèi)的風(fēng)負(fù)荷，其中它試圖最小化或限制風(fēng)力渦輪 機(jī)上的負(fù)荷。類似地，也可以因此避免高風(fēng)負(fù)荷對(duì)流動(dòng)表面的構(gòu)造產(chǎn) 生危險(xiǎn)，同時(shí)避免流動(dòng)表面尺寸被確定成這樣的大負(fù)荷。后者因此必 然伴有流動(dòng)表面的材料的相當(dāng)節(jié)省。根據(jù)本發(fā)明的方法的進(jìn)一步顯著 優(yōu)點(diǎn)在于它與風(fēng)力渦輪機(jī)無(wú)關(guān)。因此，流動(dòng)表面可以與所有風(fēng)力渦輪 機(jī)結(jié)合被放置，與類型，年份，地基類型等無(wú)關(guān)，并且因此它并不分?jǐn)傦L(fēng)力渦輪機(jī)的重量或者影響其平衡等等。所以一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)表面 因此也可以在風(fēng)力渦輪機(jī)的情況下被安裝或隨后被安裝而不需要接著 在上面安裝附屬設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，所述至少一個(gè)流動(dòng)表面可以被放置在所述 風(fēng)力渦輪機(jī)和/或放置在第 一風(fēng)力渦輪機(jī)前面的第二風(fēng)力渦輪機(jī)處。例 如在風(fēng)力發(fā)電廠的情況下后者與放置在相同區(qū)域中的兩個(gè)或以上風(fēng)力 渦輪機(jī)結(jié)合是有利的。在風(fēng)向或多或少地沿著 一排風(fēng)力渦輪機(jī)延伸的 情況下，第一風(fēng)力渦輪機(jī)的尾流將影響下一個(gè)渦輪機(jī)的效率。流動(dòng)表 面放置在一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)處導(dǎo)致風(fēng)朝著下一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子允許 增加其功率輸出。在涉及放置在海洋上的風(fēng)力渦輪機(jī)時(shí)這是特別有利 的。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種根據(jù)上面用于增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的方 法，其中使至少一個(gè)流動(dòng)表面至少部分避開風(fēng)的流動(dòng)，原因在于將所 述流動(dòng)表面沿著地面躺倒或者原因在于它被折疊或巻起。也如上所述， 這是有利的，原因在于所述流動(dòng)表面能夠以簡(jiǎn)單的方式抵抗甚至是暴 風(fēng)雨天氣或強(qiáng)風(fēng)環(huán)境并且類似地，保證它們將不增加在風(fēng)力渦輪機(jī)上 的風(fēng)負(fù)荷，這在某些情況下是極其有害的。而且，本發(fā)明描述了一種 用于導(dǎo)致防護(hù)物離開風(fēng)的簡(jiǎn)單操作，其可以以簡(jiǎn)單的方式被設(shè)計(jì)和配 置而不需要復(fù)雜或昂貴的專用設(shè)備。一種方法涉及一種增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的方法，其進(jìn)一步包括 測(cè)量風(fēng)的方向并且根據(jù)所述風(fēng)的方向相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)放置所述至少 一個(gè)流動(dòng)表面和/或測(cè)量風(fēng)的速度并且根據(jù)其調(diào)節(jié)所述流動(dòng)表面。因此 可以最佳地同時(shí)相對(duì)于風(fēng)和風(fēng)力渦輪機(jī)調(diào)節(jié)和定位所述流動(dòng)表面，但 是仍然與風(fēng)力渦輪機(jī)無(wú)關(guān)。所以這是有利的，原因在于風(fēng)力渦輪機(jī)和流動(dòng)表面的控制和調(diào)節(jié)之間的連接因此變得多余，這可以另外使所述 方法明顯更麻煩并且增加它的成本。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，從風(fēng)力渦輪機(jī)接收功率信號(hào)以根據(jù) 其設(shè)置所述至少一個(gè)流動(dòng)表面。由此來自風(fēng)力渦輪機(jī)的控制系統(tǒng)的信 息可以用來有益于調(diào)節(jié)流動(dòng)表面，并且與流動(dòng)表面的控制結(jié)合的附加的空氣流量計(jì)可以被省略。本發(fā)明也涉及一種增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的系統(tǒng)，其包括至少一 個(gè)流動(dòng)表面，所述流動(dòng)表面被放置成使得在低風(fēng)速下所述流動(dòng)表面將 通過朝著和/或離開風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子引導(dǎo)風(fēng)產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，并且所 述系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于調(diào)節(jié)所述流動(dòng)表面使得在高風(fēng)速下所述流動(dòng)表 面將至少部分避開流動(dòng)的裝置。因此實(shí)現(xiàn)了上面根據(jù)本發(fā)明的方法給 出的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施例所述至少一個(gè)流動(dòng)表面被放置在所述風(fēng)力渦輪 機(jī)和/或位于第 一風(fēng)力渦輪機(jī)前面的第二風(fēng)力渦輪機(jī)處。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例描述了一種根據(jù)上面的系統(tǒng)，其中用于設(shè)置 所述至少一個(gè)流動(dòng)表面或多個(gè)流動(dòng)表面的裝置包括至少一個(gè)液壓馬達(dá) 或電動(dòng)馬達(dá)。因此所述流動(dòng)表面的設(shè)置可以以簡(jiǎn)單的方式被調(diào)節(jié)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述系統(tǒng)包括風(fēng)速指示器或風(fēng)向計(jì)。這些優(yōu) 點(diǎn)在上面被敘述。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例所述系統(tǒng)包括至少一個(gè)流動(dòng)表面，所述流動(dòng)表面 被安裝以圍繞風(fēng)力渦輪機(jī)可旋轉(zhuǎn)，例如通過安裝在軌道，浮橋或輪船 上。通過這樣的設(shè)備允許可以相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)最佳地設(shè)置流動(dòng)表面 而不管風(fēng)的當(dāng)前方向。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述系統(tǒng)包括所述至少一個(gè)流動(dòng)表面被安裝 在地面和/或水面上并且高度對(duì)應(yīng)于從那里到風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的最 低部分的距離或以下。這是有利的，原因在于在該情況下流動(dòng)表面并 不增加風(fēng)力渦輪機(jī)的重量。同時(shí)它們的有限尺寸意味著在惡劣天氣條 件下防護(hù)物未暴露于相同的強(qiáng)大負(fù)荷，所以它們可以被制造成帶有更 小尺寸。同時(shí)與防護(hù)物具有與風(fēng)力渦輪機(jī)的高度相當(dāng)?shù)母叨鹊那闆r相 比它們將給人留下不太巨大的視覺印象。根據(jù)又一實(shí)施例，所述系統(tǒng)包括所述至少一個(gè)流動(dòng)表面由復(fù)合塑 料材料，例如玻璃纖維或碳纖維制造，或者由帆布制造。這是有利的 原因在于描述相對(duì)便宜的材料，由此可以最小化生產(chǎn)成本，以及很輕 的材料，由此可以改變或保持使用較小功率的設(shè)定。根據(jù)另 一個(gè)實(shí)施例，所述系統(tǒng)包括所述系統(tǒng)被連接到風(fēng)力渦輪機(jī) 的控制系統(tǒng)以用于接收設(shè)置所述至少一個(gè)流動(dòng)表面的信號(hào)。因此提供 關(guān)于轉(zhuǎn)子平面內(nèi)的平均風(fēng)速的信息的風(fēng)力渦輪機(jī)的功率信號(hào)被用于有 益于最佳地設(shè)置所述流動(dòng)表面，由此致使所述系統(tǒng)上的獨(dú)立空氣流量 計(jì)多余。根據(jù)本申請(qǐng)的發(fā)明進(jìn)一步涉及一種風(fēng)力渦輪機(jī)，其包括如一個(gè)或 多個(gè)上述元件所述用于增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的系統(tǒng)。該些優(yōu)點(diǎn)在上 面被描述。最后，本發(fā)明也涉及如上所述的一種用于增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出 的方法的用途。


在下面將參考附圖描述本發(fā)明，其中圖1示出了可以怎樣使用文丘里效應(yīng)以有益增加通過風(fēng)力渦輪機(jī) 的轉(zhuǎn)子的風(fēng)的速度；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明布置在風(fēng)力渦輪機(jī)前面和后面的流動(dòng)表面。圖3顯示了風(fēng)力渦輪機(jī)的典型功率曲線和通過使用根據(jù)本發(fā)明的 流動(dòng)表面可以怎樣優(yōu)化它；圖4和5顯示了從上面和從前面以傾斜視角看到的本發(fā)明的進(jìn)一 步實(shí)施例，其中流動(dòng)表面布置在風(fēng)力渦輪機(jī)的前面和后面；圖6顯示了從上面看到的風(fēng)力渦輪機(jī)，具有能夠圍繞渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn) 的流動(dòng)表面。圖7-8顯示了根據(jù)本發(fā)明的流動(dòng)表面的不同實(shí)施例；和圖9顯示了流動(dòng)表面的備選位置，其中幾個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)被布置成 一組。
具體實(shí)施方式
圖1顯示了通過利用文丘里效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)可以怎樣改變圍繞風(fēng)力渦輪機(jī)100的流動(dòng)條件，由此可以增加通過風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子101的風(fēng) 的速度，并且由此可以相應(yīng)地增加輸出。風(fēng)從較大區(qū)域朝著轉(zhuǎn)子101 輸送并且再次在轉(zhuǎn)子后面離開，如箭頭102所示。如果風(fēng)力渦輪機(jī)100 的轉(zhuǎn)子101布置在縮窄管道103內(nèi)部，管道的形狀必然使流過速度增 加，原因是壓力下降，如伯努利(Bernoulli)方程所述。如引言部分中所述，將漏斗或散流器安裝在如圖1中所示的現(xiàn)代風(fēng)力渦輪機(jī)上是不可實(shí)現(xiàn)的，首先是因?yàn)槌叽绾碗S后在構(gòu)造上的確保 負(fù)荷，即使在中等風(fēng)力條件進(jìn)行時(shí)。然而，通過將防護(hù)物或流動(dòng)表面 201在轉(zhuǎn)子前面和后面布置在地面(或水面)上并且定向成使得它們 將風(fēng)的流動(dòng)向上朝著或離開轉(zhuǎn)子引導(dǎo)和因此產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，風(fēng)流過 速度并且因此風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出也可以顯著增加。這在圖2中被顯示， 其中顯示了風(fēng)力渦輪機(jī)100，從側(cè)面看，兩個(gè)流動(dòng)表面201分別布置 在風(fēng)力渦輪機(jī)100前面和后面一段距離處。最前防護(hù)物或板202被布 置成向上朝著轉(zhuǎn)子101引導(dǎo)和指導(dǎo)流動(dòng)的一種類型的人造山丘，由此 風(fēng)的速度增加。防護(hù)物從在前面的表面被提升一小段距離并且允許一 小部分流動(dòng)穿過防護(hù)物下方，以便由此避免泥土和灰塵被直接旋轉(zhuǎn)帶 入轉(zhuǎn)子。類似地，最后流動(dòng)表面或板203被布置成構(gòu)成散流器的一部 分并且控制風(fēng)離開轉(zhuǎn)子以便在轉(zhuǎn)子101后面形成亞大氣壓。該防護(hù)物 也從表面被提升一段距離以便一部分流動(dòng)經(jīng)過防護(hù)物下方。然而風(fēng)流 過的這樣增加僅僅在低風(fēng)速的情況下是有利的，其中如在圖3的上下 文中也將要論述的，風(fēng)力渦輪機(jī)尺寸被確定成最大化功率輸出和設(shè)備 的生產(chǎn)率。相反地，在高風(fēng)速的情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)尺寸被確定成為 了最小化渦輪機(jī)上的風(fēng)負(fù)荷，并且在最好的情況下，速度增加流動(dòng)表 面是不利的，在最壞的情況下，它們可能是在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中損壞風(fēng)力渦 輪機(jī)的間接原因。為了避免該情況，流動(dòng)表面被構(gòu)造成使得它們可以 在高風(fēng)速的情況下如圖2中所示通過兩個(gè)液壓馬達(dá)204和箭頭205躺 下。因此也可以實(shí)現(xiàn)的是板不需要根據(jù)由高風(fēng)速產(chǎn)生的相應(yīng)高負(fù)荷和 功率影響確定尺寸。流動(dòng)表面201的設(shè)置和取向可以通過本領(lǐng)域技術(shù) 人員已知的各種方法和設(shè)備被調(diào)節(jié)和控制。圖3示意性顯示了風(fēng)力渦輪機(jī)的典型功率曲線300(帶有全拉線)。 曲線300顯示了作為風(fēng)速v的函數(shù)的實(shí)現(xiàn)功率P。風(fēng)力渦輪機(jī)在速度 為V。的初始風(fēng)下開始產(chǎn)生功率，并且功率輸出從那里以遞增風(fēng)速的步 幅增加直到速度V,。在該區(qū)域301中，風(fēng)力渦輪機(jī)被構(gòu)造成最大化風(fēng) 力渦輪機(jī)的功率輸出和生產(chǎn)率。在風(fēng)速Vi的情況下，風(fēng)力渦輪機(jī)輸出 最大效應(yīng)Pmax。該速度的大小取決于各種因素，例如財(cái)務(wù)因素，例如 包括發(fā)電機(jī)的尺寸和放置風(fēng)力渦輪機(jī)處的局部風(fēng)力條件。從風(fēng)速V, 開始直到停止風(fēng)V2，風(fēng)力渦輪機(jī)被構(gòu)造成輸出或多或少的恒定最大效應(yīng)Pmax。實(shí)際上可以在高風(fēng)速的情況下被恢復(fù)的附加效應(yīng)通常未被開 發(fā)，原因在于一方面，與這樣的高風(fēng)速發(fā)生的頻率相比它不是有利可 圖的，另一方面，相應(yīng)的更大風(fēng)負(fù)荷必然以更強(qiáng)的齒輪，塔架，發(fā)電 機(jī)等的形式產(chǎn)生附加產(chǎn)生成本。在該區(qū)域302中，在V,和V2之間的 速度下，風(fēng)力渦輪機(jī)因此通常被構(gòu)造成最小化在風(fēng)力渦輪機(jī)上的負(fù)荷。通過放置和利用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)表面，與額定風(fēng)速相比， 通過轉(zhuǎn)子的風(fēng)流過速度增加。因此可以實(shí)現(xiàn)的是風(fēng)力渦輪機(jī)可以已經(jīng) 在相應(yīng)的低風(fēng)速V。+下如圖3中的虛曲線303所示開始產(chǎn)生功率。風(fēng) 力渦輪機(jī)的輸出將由于流動(dòng)表面在低風(fēng)速下增加，并且最大效應(yīng)Pmax 將在低風(fēng)速Vh下被獲得。在風(fēng)速高于如上所述風(fēng)力渦輪機(jī)被構(gòu)造成 輸出恒定最大效應(yīng)P咖x的情況下，并且在該情況下，流動(dòng)表面在這里 避開風(fēng)或例如如圖2的上下文中所述躺下以便不必要地一方面增加風(fēng) 力渦輪機(jī)上的負(fù)荷，另一方面同樣地增加流動(dòng)表面上的負(fù)荷。圖4顯示了從上面看到的帶有其轉(zhuǎn)子101的風(fēng)力渦輪機(jī)100。在 風(fēng)力渦輪機(jī)的前面在地平面上或附近，布置有根據(jù)本發(fā)明的流動(dòng)表面 201，類似于圖2中所示的實(shí)施例，所述流動(dòng)表面充當(dāng)在風(fēng)力渦輪機(jī)前 面的山丘并且向上朝著轉(zhuǎn)子101引導(dǎo)風(fēng)102。流動(dòng)表面201在這里由 相對(duì)于彼此成角的幾個(gè)板組成，所述板組合以形成假想文丘里管道的 弧形底部的一部分，轉(zhuǎn)子布置在管道的縮窄部分中，并且有助于集中 空氣的流動(dòng)和因此加速它。虛線401標(biāo)示了怎樣可以導(dǎo)致流動(dòng)表面201 躺下和因此避開流動(dòng)102。在該實(shí)施例中，流動(dòng)表面如旋轉(zhuǎn)箭頭402所示關(guān)于最前邊緣傾斜，但是當(dāng)然所述板可以躺下或以本領(lǐng)域技術(shù)人 員顯而易見的許多其他方式被去除。圖4也顯示了流動(dòng)表面201怎樣可以有利地放置在風(fēng)力渦輪機(jī) 100后面。在所示實(shí)施例中，流動(dòng)表面201被安裝成使得它們形成圍 繞風(fēng)力渦輪機(jī)的假想文丘里管道的壁的一部分并且如箭頭102所示輸 送和引導(dǎo)空氣流出轉(zhuǎn)子101。由此轉(zhuǎn)子后面的壓力減小，并且在轉(zhuǎn)子 的流過速度增加，隨后確保功率輸出增加。本發(fā)明的又一重要方面在 于當(dāng)風(fēng)速超過指定大小時(shí)，流動(dòng)表面201可以躺下或避開風(fēng)，并且理 想的是改為最小化風(fēng)力渦輪機(jī)上的風(fēng)負(fù)荷。所以根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，最 后流動(dòng)表面201可以類似于最前的一個(gè)如圖4中的旋轉(zhuǎn)箭頭402所示 躺下，但是同樣地，它們可以僅僅避開風(fēng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，流動(dòng)表 面的系統(tǒng)借助于測(cè)量風(fēng)的速度的風(fēng)速指示器被連接，并且基于此，流 動(dòng)表面的位置或設(shè)置被控制；它們將處于風(fēng)中并且形成文丘里效應(yīng)還 是將避開風(fēng)。根據(jù)本發(fā)明的 一個(gè)備選實(shí)施例，流動(dòng)表面由帆布或由風(fēng)保持完全 或部分伸展的類似織物制造，并且借助于撐桿或類似物固定在它們的 預(yù)期位置。在風(fēng)力渦輪機(jī)的前面，流動(dòng)表面因此可以借助于降落傘狀 或風(fēng)箏狀結(jié)構(gòu)被制造，所述結(jié)構(gòu)在風(fēng)中被保持在與風(fēng)力渦輪機(jī)的高度 相當(dāng)?shù)母叨取Ｅ蛎浢嬉虼藰?gòu)成文丘里管道的最上部分的一部分并且從 上向下和向內(nèi)朝著轉(zhuǎn)子輸送風(fēng)。以類似方式，降落傘狀面可以用在轉(zhuǎn) 子后面，其由風(fēng)保持部分伸展，形成對(duì)應(yīng)于圖2的最后流動(dòng)表面203 的山丘狀形狀。在圖5中再次顯示了在風(fēng)力渦輪機(jī)后面的流動(dòng)表面201的可能位 置，這次從前面以傾斜角度看。流動(dòng)表面201在這里被配置成孤形板 或防護(hù)物。根據(jù)本發(fā)明的流動(dòng)表面的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它們可以被制造成 獨(dú)立產(chǎn)品并且圍繞任何類型的風(fēng)力渦輪機(jī)被布置，與其尺寸，生產(chǎn)類 型等無(wú)關(guān)。有利地防護(hù)物可以布置或建造在地面(或在涉及海洋上的 風(fēng)力渦輪機(jī)的情況下為水面)上，并且因此不會(huì)影響風(fēng)力渦輪機(jī)的重 量。圖6顯示了從上面看到的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的風(fēng)力渦輪機(jī)100， 其中許多流動(dòng)表面201布置在圍繞風(fēng)力渦輪機(jī)延伸的軌道601上。因 此可以實(shí)現(xiàn)的是防護(hù)物201可以圍繞風(fēng)力渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)并且因此相對(duì)于 風(fēng)的方向和風(fēng)力渦輪機(jī)的取向最佳地被調(diào)節(jié)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，氣流 偏轉(zhuǎn)防護(hù)物的系統(tǒng)可以包括風(fēng)向計(jì)，防護(hù)物可以基于該風(fēng)向計(jì)相對(duì)于 渦輪機(jī)被調(diào)節(jié)。防護(hù)物的控制因此可以完全獨(dú)立于風(fēng)力渦輪機(jī)的控制 而發(fā)生，這顯著簡(jiǎn)化了流動(dòng)表面的放置并且顯著減小了系統(tǒng)的成本。如果將結(jié)合海洋上的風(fēng)力渦輪機(jī)建立流動(dòng)表面，這可以以對(duì)應(yīng)于 上面的方式進(jìn)行，僅有的修改在于防護(hù)物例如布置在固定到海洋上的 風(fēng)力機(jī)的塔架的浮橋或類似物的系統(tǒng)上，以便它們相對(duì)于支配風(fēng)向被 最佳地固定定位或者使得它們可以圍繞塔架旋轉(zhuǎn)和遵循風(fēng)的方向。備 選地防護(hù)物可以安裝在錨泊的輪船上或者與放置在近側(cè)的波浪能設(shè)備 結(jié)合。圖7-8顯示了根據(jù)本發(fā)明的氣流偏轉(zhuǎn)防護(hù)物201的流動(dòng)表面的不 同實(shí)施例。圖7描繪了由在鉸鏈軸702中組合的板段701制成的流動(dòng) 表面201。因此防護(hù)物可以如箭頭703所示被折疊并且由此避開風(fēng)， 這在高風(fēng)速的情況下是有利的。折疊可以例如借助于電動(dòng)馬達(dá)被控制。 在這個(gè)以及前述的實(shí)施例中，流動(dòng)表面可以有利地由復(fù)合塑料材料制 造，例如玻璃或碳纖維材料。備選地防護(hù)物可以由金屬材料或木材制 造。根據(jù)圖8中所示的進(jìn)一步實(shí)施例，流動(dòng)表面201由帆布材料801 制造，并且在該情況下，面在兩個(gè)或以上支柱或支桿802之間膨脹。 在這里，流動(dòng)表面201可以以類似于輪船上的帆的方式被設(shè)置和后掠。 可以通過安裝支柱802進(jìn)一步調(diào)節(jié)面的設(shè)置，使得它們例如可以借助 于液壓或電動(dòng)馬達(dá),皮傾斜。圖9顯示了本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，其中 一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)表面201 用于增加一組風(fēng)力渦輪機(jī)100的功率吸收和工作效率。當(dāng)轉(zhuǎn)子101處 于另一轉(zhuǎn)子的尾流中時(shí)它的效率降低。海洋上的風(fēng)力渦輪機(jī)的工作效 率(由風(fēng)力發(fā)電站的總產(chǎn)量除以風(fēng)輪機(jī)的數(shù)量和除以單一渦輪機(jī)在單獨(dú)時(shí)的輸出給出)主要取決于風(fēng)的方向，當(dāng)風(fēng)與渦輪機(jī)的排列平行地吹動(dòng)時(shí)工作效率減小。這樣的一個(gè)例子是風(fēng)力發(fā)電站Horns Rev，其 具有卯.5%的總工作效率，但是在指定風(fēng)向的情況下它的工作效率降 低到65%。由空氣和水之間的溫度差異導(dǎo)致的自然熱氣流(豎直移動(dòng) 的氣流)可以使風(fēng)力發(fā)電廠的工作效率增加大約5 % (從65 %到70 % )， 這是由于一個(gè)風(fēng)力渦輪機(jī)的尾流被破壞，原因是在風(fēng)被向上輸送到下 一個(gè)轉(zhuǎn)子的情況下，在風(fēng)加速的同時(shí)發(fā)生尾流中漩渦的更大程度的沖 失。由于一個(gè)流動(dòng)表面201放置在一個(gè)轉(zhuǎn)子101后面，如圖9中所示， 從轉(zhuǎn)子101下方吹的風(fēng)被向上輸送到風(fēng)力渦輪機(jī)的尾流中，并且產(chǎn)生 人造熱氣流，由此所述人造熱氣流沖失漩渦，將風(fēng)向上引導(dǎo)到下一個(gè) 轉(zhuǎn)子910并且增加其性能。例如，流動(dòng)表面201可以安裝在地基或塔 架的最低部分上并且可以在高風(fēng)速的情況下如箭頭205所示水平地傾 斜。流動(dòng)表面這樣放置在位于前面的風(fēng)力渦輪機(jī)的最大效應(yīng)在海洋上 的離岸風(fēng)力發(fā)電廠實(shí)現(xiàn)，在該情況下風(fēng)流比在陸上的情況更分層。應(yīng)當(dāng)理解在本描述和附圖中教導(dǎo)的本發(fā)明可以進(jìn)行修改或變化， 同時(shí)仍然包括在由以下權(quán)利要求賦予的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的方法，其包括放置至少一個(gè)流動(dòng)表面，使得在低風(fēng)速下所述流動(dòng)表面被調(diào)節(jié)以通過朝著和/或離開風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子引導(dǎo)風(fēng)產(chǎn)生文丘里效應(yīng)，以及使得在高風(fēng)速下所述流動(dòng)表面至少部分避開風(fēng)的流動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的方法，其特征 在于，所述至少一個(gè)流動(dòng)表面放置在所述風(fēng)力渦輪機(jī)旁。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的方法，其特征 在于，所述至少一個(gè)流動(dòng)表面放置在位于第一風(fēng)力渦輪機(jī)前面的第二 風(fēng)力渦輪機(jī)旁。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l-3中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的增加風(fēng)力 渦輪機(jī)的輸出的方法，其特征在于，通過沿著地面使所述流動(dòng)表面躺 倒使所述至少 一 個(gè)流動(dòng)表面至少部分避開風(fēng)的流動(dòng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的增加風(fēng)力 渦輪機(jī)的輸出的方法，其特征在于，通過將所述至少一個(gè)流動(dòng)表面折 疊或巻起，使所述至少一個(gè)流動(dòng)表面至少部分避開風(fēng)的流動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的增加風(fēng)力 渦輪機(jī)的輸出的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括測(cè)量風(fēng)的方向并且根 據(jù)所述風(fēng)的方向相對(duì)于風(fēng)力渦輪機(jī)放置所述至少一個(gè)流動(dòng)表面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的增加風(fēng)力 渦輪機(jī)的輸出的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括測(cè)量風(fēng)的速度并且根 據(jù)該風(fēng)速i殳置所述至少一個(gè)流動(dòng)表面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的增加風(fēng)力 渦輪機(jī)的輸出的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括從風(fēng)力渦輪機(jī)接收功 率信號(hào)以根據(jù)該信號(hào)設(shè)置所述至少一個(gè)流動(dòng)表面。
9. 一種增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)流動(dòng)表面， 所述流動(dòng)表面被放置成使得在低風(fēng)速下所述流動(dòng)表面通過朝著和/或 離開風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子引導(dǎo)風(fēng)產(chǎn)生文丘里效應(yīng)；并且所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于設(shè)置所述流動(dòng)表面使得在高風(fēng)速下所述流動(dòng)表面將至少部分 避開流動(dòng)的裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)流 動(dòng)表面放置在所述風(fēng)力渦輪機(jī)旁。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè)流 動(dòng)表面放置在位于第一風(fēng)力渦輪機(jī)前面的第二風(fēng)力渦輪機(jī)旁。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9-11中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)， 其特征在于，用于設(shè)置所述至少一個(gè)流動(dòng)表面的裝置包括至少一個(gè)液 壓馬達(dá)或電動(dòng)馬達(dá)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9-12中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)， 其特征在于，進(jìn)一步包括風(fēng)速指示器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9-13中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)， 其特征在于，進(jìn)一步包括風(fēng)向計(jì)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9-14中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)， 其特征在于，所述至少一個(gè)流動(dòng)表面被安裝以圍繞風(fēng)力渦輪機(jī)可旋轉(zhuǎn)， 例如通過安裝在軌道，浮橋或輪船上。
16. 根據(jù)權(quán)利要求9-15中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)， 其特征在于，所述至少一個(gè)流動(dòng)表面被安裝在地面和/或水面上并且高 度對(duì)應(yīng)于從那里到風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的最低部分的距離或以下。
17. 根據(jù)權(quán)利要求9-16中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)， 其特征在于，所述至少一個(gè)流動(dòng)表面由復(fù)合塑料材料，例如玻璃纖維 或碳纖維制造。
18. 根據(jù)權(quán)利要求9-17中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)， 其特征在于，所述至少一個(gè)流動(dòng)表面由帆布制造。
19. 根據(jù)權(quán)利要求9-18中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng)， 其特征在于，所述系統(tǒng)被連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的控制系統(tǒng)以用于接收用 于設(shè)置所述至少一個(gè)流動(dòng)表面的信號(hào)。
20. —種風(fēng)力渦輪機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求9-19中的 一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的系統(tǒng)。
21.如權(quán)利要求1-8中的一項(xiàng)或多項(xiàng)權(quán)利要求所述的用于增加風(fēng) 力渦輪機(jī)的輸出的方法的使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種增加風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的方法，其中一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)表面被放置在風(fēng)力渦輪機(jī)處。在低風(fēng)速下，所述流動(dòng)表面被設(shè)置以向上朝著和/或離開風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子引導(dǎo)風(fēng)并且因此使用轉(zhuǎn)子中的文丘里效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。在高風(fēng)速下，所述流動(dòng)表面完全或部分避開風(fēng)的流動(dòng)。而且，所述流動(dòng)表面可以基于風(fēng)速和風(fēng)向的測(cè)量和/或風(fēng)力渦輪機(jī)的功率信號(hào)圍繞風(fēng)力渦輪機(jī)被調(diào)節(jié)。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)表面和用于調(diào)節(jié)所述流動(dòng)表面以便可以通過使用如上所述的文丘里效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)最大化風(fēng)力渦輪機(jī)的輸出的裝置。
文檔編號(hào)F03D1/06GK101331316SQ200680047422
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月16日
發(fā)明者P·格雷伯, T·瑟倫森 申請(qǐng)人:Lm玻璃纖維有限公司