專利名稱：風(fēng)力設(shè)備、以環(huán)境空氣產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)，以及以運動的環(huán)境空氣產(chǎn)生電能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力設(shè)備，該風(fēng)力設(shè)備借助于流經(jīng)其中的環(huán)境空 氣產(chǎn)生電能。本發(fā)明還涉及一種風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)，該風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)同 樣借助于流經(jīng)其中的環(huán)境空氣產(chǎn)生電能。
本發(fā)明還涉及 一 種借助于流經(jīng)上述設(shè)備的環(huán)境空氣產(chǎn)生電能的 發(fā)電機(jī)，即， 一種特別適用于本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備和系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)。
最后，本發(fā)明涉及一種以環(huán)境空氣產(chǎn)生電能的方法。
背景技術(shù)：
多年以來，主要由于政府對推廣使用可再生能源的大力倡導(dǎo)，人 們在解決化石燃料的問題上進(jìn)行了大量的研究。此處可舉出的例子 包括風(fēng)能、熱力學(xué)能、生物燃料，以及氬能。然而，盡管付出了這 些努力，仍然無法使這些能源的獲得形式比常規(guī)的能源轉(zhuǎn)換形式， 例如核力、天然氣和煤礦更為經(jīng)濟(jì)。
人們在風(fēng)能的利用上投入了大量的資金，這有助于單個風(fēng)力發(fā)電 機(jī)甚至是風(fēng)力發(fā)電場設(shè)備的開發(fā)和實施。通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)對風(fēng)能進(jìn) 行轉(zhuǎn)化的一大不利之處在于，風(fēng)能的產(chǎn)率極低，特別是與這些類型 的風(fēng)力發(fā)電機(jī)或風(fēng)力發(fā)電場的開發(fā)、生產(chǎn)以及建造成本相比而言。 同樣不可忽視的一個不利之處為，這些類型的風(fēng)力機(jī)僅能在風(fēng)力足 夠強(qiáng)時運行，為此，風(fēng)力必須很強(qiáng)，這也帶來了極大的環(huán)境劣勢。 這樣不僅會產(chǎn)生令人不適的噪音，并且還會產(chǎn)生使人不快的陰影和/ 或以使人不快的頻率投擲陰影。由于風(fēng)向或風(fēng)力強(qiáng)度不斷發(fā)生變化， 也無法恒定地或以均衡的水平產(chǎn)生電能。
更大的不利之處在于，產(chǎn)生每單位電能所需要占用的空間極大。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于構(gòu)造一種借助于環(huán)境空氣產(chǎn)生電能的風(fēng) 力設(shè)備，所述風(fēng)力設(shè)備基本不受當(dāng)前環(huán)境空氣風(fēng)速的約束，并且以 最理想的流速運行。
本發(fā)明的目的還在于構(gòu)造一種風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)，借助于該風(fēng)力設(shè)備 系統(tǒng)能夠大量產(chǎn)生電能。
本發(fā)明的目的還在于構(gòu)造一種以環(huán)境空氣產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)，該 發(fā)電機(jī)在設(shè)計上特別簡單高效。
最后，本發(fā)明的目的在于創(chuàng)造一種以環(huán)境空氣產(chǎn)生電能的方法， 通過這種方法可以高效地產(chǎn)生電能而不依賴于風(fēng)力情況。
根據(jù)本發(fā)明，所述風(fēng)力設(shè)備具有流道，通過形式氣流引導(dǎo)環(huán)境空
氣通過該流道，其中流道具有形成其邊緣的外部套筒，還包括 一一第一區(qū)段，其具有基本恒定的截面，環(huán)境空氣被導(dǎo)入其中，
其中，在該第一區(qū)段中設(shè)置有氣流加速裝置， —_第二區(qū)段，其設(shè)計為文丘里噴嘴的形式， 一一第三區(qū)段，其在第二區(qū)段之后，在所述第三區(qū)段中安裝有轉(zhuǎn)
子，所述轉(zhuǎn)子在流經(jīng)的氣流的作用下轉(zhuǎn)動，并且其轉(zhuǎn)動用于產(chǎn)生電
能，
一一第四區(qū)段，其設(shè)計為拉瓦爾噴嘴的形式，以及 一 一第五區(qū)段，其具有用于對導(dǎo)入流道的氣流進(jìn)行排放的第二氣 流力口速裝置。
本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的有益效果為，首先，加速裝置執(zhí)行所需的容 量工作，從而可以將環(huán)境空氣導(dǎo)入流道并從流道再次返回外界環(huán)境。 加速裝置的第二個優(yōu)點為，在入口區(qū)域產(chǎn)生正壓而在出口區(qū)域產(chǎn)生 負(fù)壓，從而使流道內(nèi)達(dá)到理想的流速。
本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的特別有益之處在于，即使在無風(fēng)的情況下， 其也能夠以經(jīng)濟(jì)的方式產(chǎn)生電能，由此勝過了所有其他類型的風(fēng)輪 機(jī)。如果風(fēng)使環(huán)境空氣運動，將進(jìn)一步提高本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的效 率。還可以看到，本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的一個重要優(yōu)勢為，能夠從流出 的空氣中吸取動能和大量的熱能。
流道的第一和/或第五區(qū)段的氣流加速裝置適宜具有至少一個風(fēng) 扇。借助于風(fēng)扇，能夠以簡單并可控的方式對氣流加速，其中，所 述風(fēng)扇可使用價格適宜的標(biāo)準(zhǔn)件。
本發(fā)明的風(fēng)力i殳備適宜在空氣流向上于流道的第一和/或第五區(qū) 段的氣流加速裝置的下游設(shè)置有氣流導(dǎo)向裝置。該氣流導(dǎo)向裝置將 上述氣流加速裝置產(chǎn)生的湍動的和/或渦旋的氣流轉(zhuǎn)換為層流。通過 使用層流顯著提高了風(fēng)力設(shè)備的效率。
在一個優(yōu)選實施方式中，所述氣流導(dǎo)向裝置設(shè)計為下游定子。設(shè) 計簡單的下游定子能夠?qū)⑼膭拥臍饬鬓D(zhuǎn)換為層流的氣流。
作為選擇，所述氣流導(dǎo)向裝置還可以設(shè)計為平行管裝置。優(yōu)選使 用如下類型的平行管裝置，其具有大直徑的中心管，圍繞該中心管 同心設(shè)置有平行管，其中平行管的直徑從中心管的管徑開始逐圈增 大。
為使流道中形成的層流更加理想，適宜使所述氣流導(dǎo)向裝置既具 有下游定子又具有平行管裝置。
特別適宜在本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備的第一區(qū)段的氣流加速裝置和/或第 五區(qū)段的氣流加速裝置的上游設(shè)置有氣流導(dǎo)向裝置，以得到層流的 氣流。這使得氣流加速裝置得到優(yōu)化，特別是一方面提高了氣體流 速的 一 致性，另 一 方面優(yōu)化了氣流加速裝置的能耗。
適宜使所述平行管裝置設(shè)置在第五區(qū)段的氣流導(dǎo)向裝置的上游。 該平行管裝置用于進(jìn)一步平復(fù)氣流，并且還能將來自拉瓦爾噴嘴中 轉(zhuǎn)子的氣流轉(zhuǎn)換為平流。
為保持平流，適宜使所述流道在文丘里噴嘴的區(qū)域中以等于或小 于15°的角度a收縮。由此帶來的有益之處在于，平流得到了保持， 并以理想的方式將氣流送入具有轉(zhuǎn)子的第三區(qū)段。
在轉(zhuǎn)子的下游，適宜使所述流道在拉瓦爾噴嘴的區(qū)域內(nèi)以等于或 小于7。的角度P擴(kuò)張。已經(jīng)證明這種設(shè)計十分有利。適宜使第 一 區(qū)段區(qū)域中的流道的直徑與第五區(qū)段區(qū)域中的流道 的直徑相同。這意味著流道在氣流加速裝置的區(qū)域內(nèi)具有相同的直 徑。
還特別適宜^f吏所述流道的出口的截面大于其入口的截面，并優(yōu)選 大致為所述入口截面的兩倍。這樣帶來的有益之處為，顯著降低了 氣流排入外界環(huán)境時的流出速度，由此能夠以相當(dāng)簡單的方式將氣 流排放到外界環(huán)境中。
適宜在處于第一區(qū)段的氣流加速裝置之后的氣流導(dǎo)向裝置的下 游設(shè)置收縮的圓錐體，該圓錐體收縮至一個尖端并且氣流沿其流過， 其中流道套筒相應(yīng)收縮。相應(yīng)地，得到的有益效果為，相對于流力 削減了下游定子樞軸或入口風(fēng)扇樞軸的表面面積，從而使尖端下游 的氣流不受擾動?？s小外部截面使流速得以保持。
為進(jìn) 一 步平復(fù)氣流，優(yōu)選與流道的收縮區(qū)段后安裝有截面恒定的 區(qū)段，該區(qū)段內(nèi)優(yōu)選設(shè)置有另一氣流導(dǎo)向裝置以增加層流。此處需 要再次指出，達(dá)到最大效率的決定因素之一為，應(yīng)使流道中的氣流 盡可能為層流，其中，必須相應(yīng)地消除由加速裝置或轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的湍流。
為此，根據(jù)本發(fā)明，在第二區(qū)段中設(shè)置有錐形體，該錐形體從一 個尖端起向著轉(zhuǎn)子樞軸的端部截面擴(kuò)張。該錐形體以相當(dāng)緩和的方 式將氣流導(dǎo)入通向轉(zhuǎn)子的環(huán)形室。
還適宜在第四區(qū)段中設(shè)置錐形體，其縮細(xì)至一個尖端，該錐形體 的出口側(cè)截面與轉(zhuǎn)子樞軸截面基本相同。
優(yōu)選與第四區(qū)段相鄰設(shè)置有流道的靜流區(qū)段，其具有基本恒定的 外徑并優(yōu)選設(shè)有附加氣流導(dǎo)向裝置。這樣再次使層流得到保障，由 此進(jìn)一步提高了風(fēng)力設(shè)備的效率。
同樣可以通過在第五區(qū)段的上游、氣流導(dǎo)向裝置的前方設(shè)置錐形 體來提高效率，該錐形體的端部截面與氣流導(dǎo)向裝置的中樞截面基 本相同。
根據(jù)本發(fā)明，第三區(qū)段具有齒輪傳動裝置，該齒輪傳動裝置將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為至少 一 個輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動，所述輸出軸相對流道 大致垂直的方式延伸，該輸出軸與發(fā)電機(jī)相連并對其進(jìn)行驅(qū)動。由 此可以將整個裝置設(shè)計為具有十分緊湊的結(jié)構(gòu)。
還適宜使所述齒輪傳動裝置具有外殼，軸支承于所述外殼中，其
中軸的一端在外殼的外側(cè)與轉(zhuǎn)子相接，而另一端與90°偏置的功率 輸出軸相連，并且齒輪傳動裝置的外殼支承于支承裝置中，該支承 裝置具有與流道的外部套筒相接的承載板。利用這種設(shè)計，能夠以 特別有益并緊湊的方式將流動空氣中的能量轉(zhuǎn)換為功率輸出軸的驅(qū) 動能。
還適宜將轉(zhuǎn)子支承于軸上，所述軸不可轉(zhuǎn)動地與支承裝置相連， 并且所述轉(zhuǎn)子具有構(gòu)成流道的部分外部套筒的外部管狀區(qū)段，其中， 所述外部管狀區(qū)段具有齒輪圈，該齒輪圏經(jīng)由齒輪傳動裝置將轉(zhuǎn)子 的轉(zhuǎn)動傳送至發(fā)電機(jī)。這樣，在該選擇性實施方式中，可以有利地 通過使用內(nèi)置的齒輪傳動裝置來輸出由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的軸的旋轉(zhuǎn)運動。 適宜繞圓周均勻布置有若干個、特別是四個小齒輪以對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn) 運動進(jìn)行傳送，所述各小齒輪分別與驅(qū)動軸相連，各驅(qū)動軸分別與 發(fā)電機(jī)相連，從而使驅(qū)動力分布在轉(zhuǎn)子的外側(cè)表面上。
在另一個十分有益的選擇性實施方式中，轉(zhuǎn)子支承于軸上，所述 軸以不可轉(zhuǎn)動的方式與支承裝置相連，其中所述轉(zhuǎn)子具有外部區(qū)段， 該外部區(qū)段驅(qū)動轉(zhuǎn)子或發(fā)電機(jī)的電樞。其效果為，在齒輪傳動裝置 中無需借助于相應(yīng)的軸以將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動傳送給發(fā)電機(jī)。由此相 應(yīng)地減小了這些功能元件和整個設(shè)備的損耗。
如前所述，基于使用加速裝置迫使環(huán)境氣流進(jìn)入流道，本發(fā)明的 風(fēng)力設(shè)備可以不依靠外界的運動空氣而發(fā)電。然而，通過引入在設(shè) 備外已經(jīng)呈運動狀態(tài)的環(huán)境空氣，可以進(jìn)一步提高風(fēng)力設(shè)備的效率， 從而可以減小加速裝置的功率輸入。
由于環(huán)境空氣的風(fēng)向不斷變化，適宜將風(fēng)力設(shè)備安裝在可自由轉(zhuǎn) 動的支架中。由此，可使風(fēng)力設(shè)備的朝向迎風(fēng)。
適宜使所述支架具有底板、頂板和若干支柱，其中流道的第一至第五區(qū)段基本設(shè)置于最靠外的支柱之間。這樣帶來的有益之處為， 使得風(fēng)力設(shè)備不僅是封裝的，而且是減噪的，由此所述風(fēng)力設(shè)備不 僅能夠在純工業(yè)區(qū)的室外安裝使用，還可以安裝在綜合使用區(qū)域中。 為了增加流入環(huán)境空氣的風(fēng)速，適宜在第一區(qū)段的上游設(shè)置另一 文丘里噴嘴。
還適宜在氣流出口側(cè)或氣流排放側(cè)設(shè)置另 一拉瓦爾噴嘴。通過該 噴嘴，可以更加順利地排放流過風(fēng)力設(shè)備的氣流。上述兩種噴嘴都 可以具有以連續(xù)方式變化的橫截面，也可以具有以非連續(xù)方式變化 的橫截面，例如鐘形橫截面。
本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備具有浮力單元，該浮力單元以漂浮的方式容納 或支承于充滿液體的水槽中，從而能夠以十分簡單的方式旋轉(zhuǎn)整個 支架和風(fēng)力設(shè)備。這樣，所述風(fēng)力設(shè)備的轉(zhuǎn)動中幾乎不存在摩擦力。
在本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的一個十分有益的實施方式中，該風(fēng)力設(shè)備 為豎直設(shè)置。這樣的有益效果為，可以實現(xiàn)"逆煙囪效應(yīng)"。由于 轉(zhuǎn)子下游的氣流被強(qiáng)烈冷卻，氣流變得沉重并更快地下降，同時將 轉(zhuǎn)子上方區(qū)域的暖空氣向下拖動。
適宜在風(fēng)力設(shè)備的上入口處設(shè)置送風(fēng)裝置，該送風(fēng)裝置優(yōu)選為半 圓形設(shè)計。由此，將環(huán)境空氣導(dǎo)入風(fēng)力設(shè)備的入口 。
還適宜在出口側(cè)設(shè)置氣流偏轉(zhuǎn)裝置，所述氣流偏轉(zhuǎn)裝置具有流 道，該流道使外流氣流從豎直方向偏轉(zhuǎn)到基本水平的方向。這樣， 使得外流的氣流平行于環(huán)境氣流，并以相應(yīng)有利的方式被帶走。
適宜將所述流道設(shè)置于偏轉(zhuǎn)體內(nèi)，環(huán)境氣體繞所述偏轉(zhuǎn)體流動。 該偏轉(zhuǎn)體在風(fēng)力設(shè)備轉(zhuǎn)向迎風(fēng)方向時對其進(jìn)行支承，并產(chǎn)生抽吸效
應(yīng)，通過該抽吸效應(yīng)帶走從風(fēng)力設(shè)備排出的空氣。
根據(jù)本發(fā)明得到 一種更加高效的風(fēng)力設(shè)備，其中所述流道沿氣流 方向擴(kuò)張，例如在其水平區(qū)段中擴(kuò)張，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)更為良好的排 放，特別是當(dāng)流道中設(shè)置有附加氣流加速裝置時更為有益。
為了進(jìn)一步改善風(fēng)力設(shè)備的氣流排放，在氣流方向于流道的下游 設(shè)置有若干折流板。這些折流板優(yōu)選從流道的橫截面伸出。這樣，不僅流道中的氣流受到更加高效的傳導(dǎo)，而且該范圍內(nèi)的環(huán)境氣流 也被定向。
還適宜將帆狀體安裝于風(fēng)力設(shè)備上，以使設(shè)備朝向環(huán)境空氣的主 要流向。
本發(fā)明還涉及 一 種借助于環(huán)境空氣產(chǎn)生電能的風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)，其 具有若干如上所述的風(fēng)力設(shè)備，這些風(fēng)力設(shè)備上下和/或相鄰設(shè)置。
該風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)優(yōu)選具有支架，所述上下或相鄰設(shè)置的風(fēng)力設(shè)備 以可轉(zhuǎn)動的方式支承于所述支架中。由此可使風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)迎風(fēng)。
本發(fā)明還涉及 一 種以流經(jīng)的空氣產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)，其特別適用 于本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備，以及本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，
該發(fā)電機(jī)具有
一一流道，其具有用于氣流流過的外部套筒，該外部套筒的外圓 周基本恒定，
— 一轉(zhuǎn)子，其安裝于以不可轉(zhuǎn)動的方式與支承裝置相連的軸上， 其中轉(zhuǎn)子具有驅(qū)動轉(zhuǎn)子和/或發(fā)電機(jī)電樞的外部區(qū)段。
最后，本發(fā)明還涉及一種以環(huán)境空氣、優(yōu)選為運動的環(huán)境空氣產(chǎn) 生電能的方法，該方法包括以下步驟 一一將環(huán)境空氣導(dǎo)入流道的第一區(qū)段，
一一使用安裝在流道的第一區(qū)段中的加速裝置對氣流進(jìn)行加速， 一 一在流道的第二區(qū)段中使用流道中的文丘里噴嘴形式的流道 收縮結(jié)構(gòu)對氣流進(jìn)一步加速，
— 一將氣流導(dǎo)入流道的第三區(qū)段，并在該區(qū)段中驅(qū)動轉(zhuǎn)子，
一 一將氣流排放到流道的設(shè)計為拉瓦爾噴嘴形式的第四區(qū)段中，
——在流道的第五區(qū)段中對氣流再次加速，以及
一一將氣流排放到外界環(huán)境中，其中，當(dāng)氣流通過流道時，從其
中吸取動能和熱能。
適宜在流道的第一和/或第五區(qū)段的加速裝置的上游，將流入的
空氣被調(diào)整為層流。這樣可以顯著提高本方法的效率。
還適宜在流道的第 一和/或第五區(qū)段的加速裝置的下游，將流經(jīng)的空氣再次調(diào)整為層流。這樣再次平復(fù)并改善了流道中的氣流，由 此提高了本方法的效率。
還適宜在流道的第 一和第二區(qū)段中對氣流進(jìn)行加速，從而使其在 進(jìn)入流道的第三區(qū)段時達(dá)到預(yù)定速度。通過將流速調(diào)整到預(yù)定速度， 本方法得以在最理想的條件下實施，即，氣流以理想速度流經(jīng)轉(zhuǎn)子。 還可以通過使用第五區(qū)段在第四區(qū)段中產(chǎn)生負(fù)壓以使本方法優(yōu)化， 這樣使得氣流在離開轉(zhuǎn)子后被迅速抽離。
根據(jù)本發(fā)明，在發(fā)電過程的初期，使用外部電源對各個加速裝置 進(jìn)行驅(qū)動，而在發(fā)電狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定后，則使用由設(shè)備發(fā)出的電能對 加速裝置進(jìn)行供電。由此可以得到以環(huán)境空氣發(fā)電的最佳方法，其 中，輸入加速裝置的電能僅占用了發(fā)出電能總量的很小一部分。這 樣，通過本方法可以達(dá)到非常高的效率。
參照附圖對本發(fā)明的附加細(xì)節(jié)、特征以及優(yōu)點做出描述 圖l.a示出了本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的第一實施方式的側(cè)視圖； 圖l.b示出了圖l.a中的本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的俯視圖； 圖2.a示出了圖l.a中的本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的剖視圖； 圖2.b示出了圖l.a、圖l.b和圖2.a中的本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備的透 視圖2丄a示出了本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備的入口區(qū)域的一個實施方式的主 視圖2丄b示出了沿圖2丄a中的剖面線B-B的剖視圖； 圖2丄c示出了本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備的入口區(qū)域的透視圖； 圖2.2.a示出了流道第一區(qū)段中的加速裝置的一個實施方式的主 視圖2.2.b示出了沿圖2.2.a中的剖面線B-B的剖視圖2.2.c示出了圖2.2.a中的加速裝置的透視圖2.3.a示出了本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備的第 一 區(qū)段中的下游定子的剖視圖；圖2.3.b示出了圖2.3.a中的下游定子的主視圖； 圖2.4.a示出了文丘里噴嘴形式的本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備第二區(qū)段的 主視圖2.4.b示出了圖2.4.a中的入口噴嘴的側(cè)一見圖； 圖2.4. c示出了第二區(qū)段中的入口噴嘴的入口側(cè)的透視圖； 圖2.5.a示出了從入口側(cè)觀察的本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備第三區(qū)段的主 視圖2.5.b示出了圖2.5.b中的第三區(qū)段的剖視圖； 圖2.5.c示出了從出口側(cè)觀察的本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備第三區(qū)段的透 視圖2.6.a示出了從入口側(cè)觀察的本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備的流道的第四區(qū)
段(的主視圖)；
圖2.6.b示出了沿圖2.6.a中的剖面線B-B的剖視圖2.6.c示出了從出口側(cè)觀察的本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備的流道的第四區(qū)
段的透視圖2.7.a示出了位于本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備流道第五區(qū)段前側(cè)的上游定
子的剖視圖2.7.b示出了圖2.7.a中的上游定子的主視圖2.8.a示出了與圖2.2.a對應(yīng)的本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備流道第五區(qū)段的
加速裝置視圖2.8.b示出了沿圖2.8.a中的線B-B的剖視圖2.8.c示出了與圖2.2.c對應(yīng)的本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備流道第五區(qū)段的
第二加速裝置的透視圖2.9.a示出了位于本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備流道第五區(qū)段的下游定子的
透視圖2.9.b示出了圖2.9.a中的下游定子的主視圖； 圖2.10.a示出了從入口側(cè)觀察的毗鄰于本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備流道第 五區(qū)段的出口區(qū)段視圖2.10.b示出了沿圖2.10.a中的線B-B的剖^L圖；圖2.10.C示出了從出口側(cè)觀察的圖2.10.a中出口區(qū)段的透視圖； 圖2.11.a示出了本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備流道的出口區(qū)段視圖。 圖2.11.b示出了沿圖2.11.a中的線B-B的剖視圖； 圖2.11.c示出了圖2.11.a中的出口區(qū)^L的透^f見圖； 圖2.12.a示出了用于產(chǎn)生電流的發(fā)電機(jī)23的主視圖； 圖2.12.b示出了圖2.12.a中發(fā)電機(jī)的側(cè)一見圖； 圖2.12.c示出了圖2.12.a中發(fā)電機(jī)的透一見圖； 圖2.13.a示出從入口側(cè)觀察的從本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備流道的第一區(qū) 段經(jīng)過第二區(qū)段延伸至第三區(qū)段的內(nèi)管的主視圖； 圖2.13.b示出了圖2.13.a中內(nèi)管的側(cè)視圖2.13.c示出了從流道第三區(qū)段一側(cè)觀察的圖2.13.a中內(nèi)管的透 視圖2.14.a示出從本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備流道第四區(qū)段延伸至第五區(qū)段 的內(nèi)管的主視圖2.14.b示出了圖2.14.a中內(nèi)管的縮略側(cè)^L圖2.14.c示出了從第五區(qū)段一側(cè)觀察的圖2.14.a中內(nèi)管的透視
圖2.15.a示出了位于本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備流道第三區(qū)段的具有側(cè)向
延伸的功率輸出軸的齒輪傳動裝置的主視圖2.15.b示出了圖2.15.a中齒輪傳動裝置的側(cè)視圖2.15.c示出了從轉(zhuǎn)子一側(cè)觀察的圖2.15.a中齒輪傳動裝置的透
視圖2.16.a示出了用于額外平復(fù)氣流的平行管設(shè)備的透視圖3示出了不含入口和出口區(qū)段的本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備第二實施方
式的縮略剖視簡圖3丄a示出了位于本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備流道第 一區(qū)段下游定子的下
游區(qū)段的外周套筒的側(cè)視圖3丄b示出了圖3丄a中的套筒區(qū)段的主視圖3.2.a示出了位于圖3丄a中套筒區(qū)段內(nèi)部的收縮區(qū)段的側(cè)視圖；圖3.2.b示出了圖3.2.a中的收縮區(qū)段的主視圖； 圖3.3.a示出了位于本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備流道第二區(qū)段上游的管狀套 筒區(qū)段；
圖3.3.b示出了圖3.3.a中的管狀區(qū)段的主視圖； 圖3.4.a示出了具有同心設(shè)置管的管狀區(qū)段的側(cè)視圖； 圖3.4.b示出了圖3.4.a中的管狀區(qū)段的主視圖； 圖3.5.a示出了與圖3.3.a所示類似的管狀區(qū)段； 圖3.5.b示出了圖3.5.a中的管狀區(qū)段的主視圖； 圖3.6.a示出了文丘里噴嘴形式的流道第二區(qū)段； 圖3.6.b示出了圖3.6.a中的管狀區(qū)段的主視圖； 圖3.7.a示出了流道第二區(qū)段的擴(kuò)張區(qū)段的側(cè)視圖； 圖3.7.b示出了從左側(cè)觀察的圖3.7. a中的區(qū)段的主視圖； 圖3.8.a示出了從入口側(cè)觀察的拉瓦爾噴嘴形式的流道第三區(qū)段 的主視圖3.8.b示出了圖3.8.a中的流道第三區(qū)段的側(cè)視圖3.9.a示出了流道第四區(qū)段中的錐形體形式的收縮區(qū)段的側(cè)視
圖3.9.b示出了圖3.9.a中的錐形體的主視圖； 圖3.10.a示出了與圖3.5.a所示類似的管狀區(qū)段的側(cè)視圖； 圖3.10.b示出了圖3.10.a中的管狀區(qū)段的主視圖； 圖3.11.a示出了具有若干同心管的管狀區(qū)段的側(cè)視圖； 圖3.11.b示出了圖3.11.a中的管狀區(qū)段的主視圖； 圖3.12.a示出了位于圖3.11.a中的管狀區(qū)段下游的管狀區(qū)段的側(cè) 視圖3.12.b示出了圖3.12.a中的管狀區(qū)段的主視圖3.13.a示出了流道第五區(qū)段中另一略呈錐形的管狀區(qū)段；
圖3.13.b示出了從入口側(cè)觀察的圖3.13.a中的管狀區(qū)段的主視
圖3.14.a示出了設(shè)置在圖3.13.a中的管狀區(qū)段內(nèi)側(cè)的擴(kuò)張區(qū)段的側(cè)視圖3.14.b示出了從圖3.14.a左側(cè)觀察的該圖中的擴(kuò)張區(qū)段的主視
圖4示出了從側(cè)向觀察的根據(jù)第一實施方式的本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備
的縱截面圖，所述風(fēng)力設(shè)備設(shè)置于支架中的轉(zhuǎn)動支承的浮力單元上，
該浮力單元漂浮在充滿水的水槽中；
圖5示出了沿圖4中的剖面線V-V的剖視圖6示出了圖4中具有支架的風(fēng)力設(shè)備的俯視圖7示出了本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)的縱截面圖，所述風(fēng)力設(shè)備系
統(tǒng)具有上下或鄰接設(shè)置的多個如第一實施方式所述的風(fēng)力設(shè)備； 圖8示出了圖7中風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)的側(cè)視圖； 圖9示出了帶有上部可旋轉(zhuǎn)支架的本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)的另一
實施方式；
圖10示出了具有帆狀體的風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)的如圖9所示的實施方 式的側(cè)視圖11示出了本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)第三實施方式的局部剖視圖12示出了圖11中的風(fēng)力設(shè)備的俯視圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的定子和齒輪傳動裝置的側(cè)視圖；以及
圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)簡圖。
在附圖中以相同的參考標(biāo)號表示相同的元件。
具體實施例方式
圖l.a示出了本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備1的第一實施方式的側(cè)視圖。所 述風(fēng)力設(shè)備1利用環(huán)境空氣產(chǎn)生電能，且包括橫向貫穿該設(shè)備的流 道3。所述流道3從入口側(cè)4延伸至出口側(cè)5。
本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備包括若干區(qū)段第一區(qū)段7、第二區(qū)段9、第 三區(qū)段ll、第四區(qū)段13，以及第五區(qū)段15。下面對各個區(qū)段進(jìn)行更 力口i羊細(xì)的i兌明。
第六區(qū)段16與第五區(qū)段15鄰接，導(dǎo)入第一區(qū)段7的氣流通過所述第六區(qū)段16排放返回外界環(huán)境。
在圖l.a中所示的風(fēng)力設(shè)備l的簡易實施方式中，該設(shè)備由平臺 或機(jī)架17支^K,而所述平臺或機(jī)架17則由支座19依次支承。在圖 l.a中還可以看到，所述風(fēng)力設(shè)備1的橫截面基本為圓形，其通過支 架21支承于機(jī)架17之上。由于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然能夠?qū)⒐軤?體支承于水平機(jī)架之上，此處不對所述支架21的設(shè)計進(jìn)一步做出說 明。
從示出了本發(fā)明第一實施方式的圖l.a中還可以看到，其中設(shè)有 發(fā)電機(jī)23，通過該發(fā)電才幾23,用于產(chǎn)生電流。
圖l.b示出了風(fēng)力設(shè)備1的第一實施方式的俯視圖，而圖l.a為 該風(fēng)力設(shè)備l的側(cè)視圖?？傆^圖l.a和圖l.b可以得知，所述第一區(qū) 段7包括流道3的外部套筒6,該外部套筒6的外徑基本恒定。與之 相鄰的是第二區(qū)段9，該第二區(qū)段9從第一區(qū)段7起逐漸變細(xì)。其被 設(shè)計為文丘里噴嘴。第三區(qū)段11與所述第二區(qū)段9相連，其具有基 本恒定的橫截面，并且其中安裝有由導(dǎo)入的氣流帶動轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子。 下面將對所述轉(zhuǎn)子的設(shè)計進(jìn)一步詳細(xì)說明。
第四區(qū)段13與所述第三區(qū)段11鄰接，其被設(shè)計為管狀擴(kuò)張的形 式。若將該區(qū)段設(shè)計為拉瓦爾噴管的形式則尤為有利。與之鄰接的 第五區(qū)段15同樣具有基本恒定的橫截面。第五區(qū)段15之后的第六 區(qū)段16呈漏斗狀張開，將在下面對其進(jìn)一步詳細(xì)說明。
在入口側(cè)4的第一區(qū)段7的上游設(shè)置有導(dǎo)氣裝置27,其用于將 含有湍流和渦流的空氣流轉(zhuǎn)換為層流氣流。
在第六區(qū)段16之后在出口側(cè)5上同樣設(shè)有一個導(dǎo)氣裝置29，其 也將流出的氣流盡可能以層流流動的方式排放到外界環(huán)境中，其使 得穿過的氣流以非常有利的方式排放到外界環(huán)境中。
下面參照圖2.a進(jìn)行說明，圖2.a示出了本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備1的 第一實施方式的剖視圖。在圖2.a中，各個區(qū)段還帶有標(biāo)號圖(Figure) 2.1-2.17,這是為了表示在相關(guān)的附圖中更為詳細(xì)地示出了上述各區(qū) 段。其中，以縮寫"F"表示術(shù)語"figure(圖)"。下面參照相關(guān)的附圖對圖2.1-F.2.17中的各個區(qū)段進(jìn)行詳細(xì)說明。所述各個區(qū)段分別以 從不同方向觀察得到的若干獨立示圖表示。例如，圖2.1包括圖2丄a、 圖2丄b和圖2丄c的圖組，即，該區(qū)段的三幅示圖指示圖2.1。
圖2.b示出了根據(jù)第一實施方式的本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備1的透視 圖，從三維角度示出所述風(fēng)力設(shè)備1。
下面將參照圖2丄a-2丄c進(jìn)行說明。
圖2丄a示出了導(dǎo)氣裝置27的主視圖；圖2丄b示出了沿圖2丄a 中剖面線B-B的剖視圖；而圖2丄c示出了導(dǎo)氣裝置27的透視圖。
所述導(dǎo)氣裝置27具有中心錐體29,該中心錐體29從前方的圓 形前區(qū)段30起擴(kuò)展，其后緊接為管狀區(qū)段32。管狀區(qū)段33用于使 進(jìn)入的空氣流向同一方向，并且其通過連接葉片34與管狀區(qū)段32 相接，并以同心環(huán)繞該管狀區(qū)段32的方式延伸。所述葉片34從管 狀區(qū)段32起在徑向上向外延伸并與管道凸緣35相接，所述管道凸 緣35具有同心設(shè)置的管狀區(qū)段36和凸緣37，該凸緣37上具有孔 38,可將適當(dāng)?shù)木o固裝置插入所述孔38中以與流道3的第一區(qū)段7 建立連接。圖2丄b示出了圖2丄a中沿剖面線B-B的入口區(qū)段的剖 面圖。
應(yīng)當(dāng)注意的是，上述的緊固裝置指的是可將管狀區(qū)段相互連接的 常規(guī)裝置，并且各個管狀區(qū)段元件中都設(shè)有該緊固裝置。因此，下 面將不對各個管狀區(qū)段元件的緊固裝置分別做出說明。
圖2.2.a-2.2.c示出了第一加速裝置39。所述加速裝置39設(shè)計為 風(fēng)扇的形式。
如圖2.2.b所示，風(fēng)扇葉片40在電機(jī)41的帶動下旋轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生 負(fù)壓或吸力，用以對流入的氣流進(jìn)行加速。
所述風(fēng)扇39借助于兩凸緣42以適當(dāng)?shù)姆绞桨惭b在第一區(qū)段7 中。所述電機(jī)41通過支撐桿43與縱向支架44相連，用以將電機(jī)以 及風(fēng)扇葉片40固定，所述風(fēng)扇葉片40以圍繞支承環(huán)45的方式設(shè)置。 附加的縱向支撐桿46用于穩(wěn)固第一加速裝置39。
圖2.3.a-2.3.b示出了氣流導(dǎo)向裝置49的剖視圖和正視圖。所述氣流導(dǎo)向裝置4 9用于平復(fù)受到氣流加速裝置擾動的氣流，并在流道 3的第一區(qū)段7中形成層流。在圖2.3.a和圖2.3.b所示的示例性實施 方式中，氣流導(dǎo)向裝置49被設(shè)計為下游定子50，其具有中心環(huán)51、 緊固凸緣52以及呈星形放射狀排布的葉片53。所述呈星形放射狀排 布的葉片53將渦旋并紊亂的氣流轉(zhuǎn)換為層流。
圖2.4.a示出了第二區(qū)段9的主視圖，所述第二區(qū)段9設(shè)計為文 丘里噴嘴10。圖2.4.b示出了沿圖2.4.a中的剖面線B-B的所述文丘 里噴嘴10的剖視圖。從圖2.4.b中可以很清楚的看到，流道3的外 部套筒6從入口截面至出口截面以特定角度a逐漸收縮。所述角度 a可以為15°或更小，從而形成文丘里噴嘴。所述外部套筒6環(huán)繞 內(nèi)管55安裝，其中，為實現(xiàn)相對側(cè)支撐，繞周向分布有四個支撐桿 56、 57,兩組支撐桿在內(nèi)管55的軸向上以一定距離相互分隔設(shè)置， 并由此支^^外部套筒6和內(nèi)管55。
圖2.4.c示出了第二區(qū)段9,即文丘里噴嘴IO的透視圖，從圖2.4.c 中也可以看到，由于外部套筒6逐漸收縮，流入的氣流以常規(guī)方式 力口速。
氣流在第二區(qū)段9中加速之后，到達(dá)圖2.5.a-2.5.c中所示的第三 區(qū)段ll。圖2.5.b示出了沿圖2.5.a中的剖面線B-B的剖視圖，從該 圖中可以特別清楚的看到，在第三區(qū)段ll中安裝有一種渦輪機(jī)25。 該渦輪機(jī)25具有支承裝置59,以及螺旋槳或轉(zhuǎn)子60。所述支承裝 置59具有軸瓦61,所述軸瓦61上設(shè)置有承載板62,該承載板62 從軸瓦61起徑向向外延伸并與外部套筒6相連。從圖2.5.b和2.5.c 中可以清楚的看到，第三區(qū)段11具有恒定的橫截面。齒輪傳動裝置 63支承于軸瓦61中，其可以常規(guī)方式設(shè)計，并且將在后面參照圖 2.15.a-2.15.c對所述齒輪傳動裝置63也做出進(jìn)一步說明。
齒輪傳動裝置63支承于管狀區(qū)段64中并具有轉(zhuǎn)軸67,該轉(zhuǎn)軸 67上安裝有轉(zhuǎn)子60。
所述轉(zhuǎn)子60具有葉片69,葉片69使流經(jīng)的氣流偏轉(zhuǎn)并從而使 其自身開始轉(zhuǎn)動，由此使轉(zhuǎn)軸67開始轉(zhuǎn)動。功率輸出軸(takeoff shaft)71的一端通過所謂的"中心軸(King shaft)"以適當(dāng)?shù)姆绞脚c轉(zhuǎn)軸 相連，并由此受其驅(qū)動。功率輸出軸71的另一端與發(fā)電機(jī)23 (見圖 l.a、 1.b和2.b)相連。驅(qū)動發(fā)電機(jī)23能夠產(chǎn)生電流。
第三區(qū)段11之后為第四區(qū)段13,在圖2.6.a-2.6.c中詳細(xì)示出了 上述第四區(qū)段13。圖2.6.a示出了從入口側(cè)觀察到的第四區(qū)段13的 主視圖，所述第四區(qū)段13的入口截面與第三區(qū)段11的出口截面基 本相同。從圖2.6.b和圖2.6.C中可以很清楚地看到，第四區(qū)段13從 入口截面起以角度P擴(kuò)張，由此形成拉瓦爾噴嘴12,特別是當(dāng)所述 角度I3為7。或更小時。其與文丘里噴嘴10的設(shè)計相似，并具有內(nèi) 管73,該內(nèi)管73的截面也在朝向第四區(qū)段13的出口側(cè)的方向上增 大。同樣與第二區(qū)段9的情況相同，外部套筒6通過相應(yīng)的支撐桿 74、 75與內(nèi)管73相連。第四區(qū)段13以小于或等于7°的角度P擴(kuò) 張，由此防止氣流失速。從圖2.6.b和2.6.c中可以^ 艮清楚地看到， 所述第四區(qū)段13由三段管件76構(gòu)成，所述各個管件76的兩端表面 上分別具有環(huán)形凸緣77,該凸緣77上設(shè)有若干孔78，可以通過已 知的方式將相應(yīng)的緊固裝置插入所述孔78中，由此使管件76相互 連接。
圖2.7.a和2.7.b示出了從入口側(cè)觀察到的另一個氣流導(dǎo)向裝置 79的剖視圖和正視圖。所述氣流導(dǎo)向裝置79也稱為"上游定子"， 其具有中心管狀區(qū)段81，以及從該中心管狀區(qū)段81向外部套筒6 徑向延伸的導(dǎo)氣葉片82,借助于該氣流導(dǎo)向裝置79,可進(jìn)一步平復(fù) 流經(jīng)的氣流，/人而確保氣流為層流。
所述氣流導(dǎo)向裝置79形成第五區(qū)段15的入口區(qū)段，并且其后為 如圖2.8.a-2.8.c所示的第二加速裝置85。第二加速裝置85的設(shè)計與 第一加速裝置39基本相同，由于已經(jīng)參照圖2.2.a-2.2.b對第一加速 裝置做出了說明，因此無需再對第二加速裝置85進(jìn)行詳細(xì)描述。第 五區(qū)段15中的下一個氣流導(dǎo)向裝置87也是如此，在圖2.3.a和2.3.b 中示出了與該氣流導(dǎo)向裝置87相同的氣流導(dǎo)向裝置，并且可以參照 所述附圖對其進(jìn)行說明，因此，此處不對氣流導(dǎo)向裝置87另作詳細(xì)說明。
在截面基本恒定的第五區(qū)段15 (見圖l.a-2.b)之后設(shè)有第六區(qū) 段16,如圖2.10.a-2.10.c中所示?？梢钥吹剑摰诹鶇^(qū)段16為擴(kuò)張 的管狀區(qū)段89,具有內(nèi)管90和流道3的外部套筒6。由于擴(kuò)張結(jié)構(gòu)， 流經(jīng)的氣流在管狀區(qū)段89的作用下顯著減速，這是因為，比如說， 當(dāng)表面面積加倍時，則流速減半。擴(kuò)張程度為優(yōu)選使用與上面定義 的角度P相同的角度。
圖2.11.a-2.11.c示出了氣流導(dǎo)向裝置29的主視圖、沿剖面線B-B 的剖視圖以及透視圖。該氣流導(dǎo)向裝置29的設(shè)計對應(yīng)于氣流導(dǎo)向裝 置27,圖2丄a-2丄c中示出了所述氣流導(dǎo)向裝置27,并在前文已經(jīng) 對其做出描述。所述氣流導(dǎo)向裝置29與管件89的出口截面相配合， 除此之外，其設(shè)計與氣流導(dǎo)向裝置29相同，因而此處不做進(jìn)一步詳 細(xì)描述。
圖2.12.a-2.12.c示出了發(fā)電機(jī)23。所述發(fā)電機(jī)23以常規(guī)方式構(gòu) 造，并具有輸入軸93,該輸入軸93可以與功率輸出軸71(見圖2.5.a 和2.5.c)相連。
圖2.13.a-2.13.c示出了第二區(qū)段9也就是文丘里噴嘴的內(nèi)管55 的主視圖、側(cè)-f見圖以及透視圖。所述內(nèi)管55具有管狀入口區(qū)段95 和管狀出口區(qū)段96，其中管狀入口區(qū)段95的橫截面大于管狀出口區(qū) 段96的橫截面。
圖2.14.a-2.14.b示出了第四區(qū)段13也就是拉瓦爾噴嘴12的內(nèi)管 73的主視圖、沿圖2.14.a中剖面線B-B的剖視圖和透視圖。所述內(nèi) 管73具有管狀入口區(qū)段97、管狀出口區(qū)段98，以及擴(kuò)張管狀區(qū)段 99,在圖2.14.b中以縮短的形式示出了所述管狀入口區(qū)段97。所述 擴(kuò)張管狀區(qū)段99將直徑較小的管狀入口區(qū)段97與直徑較大的管狀 出口區(qū)段98相連。
圖2.15.a-2.15.c更加詳細(xì)地示出了齒輪傳動裝置63,其中，該齒 輪傳動裝置63為常規(guī)設(shè)計并具有外殼65。通過由轉(zhuǎn)子60(見圖2.5.b ) 驅(qū)動的轉(zhuǎn)軸67將旋轉(zhuǎn)力傳遞至功率輸出軸71，該功率輸出軸71以90°角偏離所述轉(zhuǎn)軸67,并從外殼65向外伸出。在運行過程中，所 述功率輸出軸71與發(fā)電機(jī)的輸入軸93相連。
圖2.16示出了另一種氣流導(dǎo)向裝置101的透視圖，該氣流導(dǎo)向 裝置101被設(shè)計為平行管排布的第一形式。在圖2.16中可以看到， 由相互平行的管105組成的各同心圓環(huán)圍繞中心管103設(shè)置，其中， 從圍繞中心管103的第一圓環(huán)到最外層的圓環(huán)的直徑逐漸增加。為 了使流通橫截面盡可能大，另外在最外層圓環(huán)中的管105之間的間 隙中設(shè)有小管107。該平行管裝置101同樣用于平復(fù)氣流并確保出口 處的氣流為層流。
下面將對本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備1的第一實施方式的工作方法進(jìn)行說明。
可以測定出，當(dāng)氣流為平流或?qū)恿鲿r，可提高>^人環(huán)境空氣產(chǎn)生電 能的效率。為此，在氣流入口 4處設(shè)置氣流導(dǎo)向裝置27，從而將可 能為攪動或湍動狀態(tài)的環(huán)境空氣重新定向為層流，并將該層流供應(yīng) 至第一氣流加速裝置39,該第一氣流加速裝置39產(chǎn)生相對入口側(cè)4 的負(fù)壓。
此后，可例如為風(fēng)扇形式的第一氣流加速裝置39使氣流再次變 得湍動，從而適宜使用隨后的氣流導(dǎo)向裝置49對湍動的氣流再次重 新定向并使其轉(zhuǎn)換為平流。
流道3的第二區(qū)段9中的文丘里噴嘴IO將氣流加速至最大預(yù)定 值。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，文丘里噴嘴10的角度應(yīng)該等于或小于15° ,以避免 再次產(chǎn)生湍流。
在第三區(qū)段中，經(jīng)加速的氣流驅(qū)動轉(zhuǎn)子60,其中，從氣流中取 得動能，這使得氣流減速，另外還從中吸取熱能，從而使得氣流冷 卻。從氣流中可以吸取大量的熱能。
借助于第五區(qū)段15中的第二加速裝置85對氣流再次加速，從而 不會由減速后的氣流產(chǎn)生回壓，其中，適宜在風(fēng)扇之前設(shè)置氣流導(dǎo) 向裝置79以對氣流進(jìn)行平復(fù)。
安裝在第四區(qū)段13中的拉瓦爾噴嘴12應(yīng)該具有等于或小于7。的擴(kuò)張角13,從而可以繼續(xù)避免在氣流中產(chǎn)生不希望出現(xiàn)的湍流。
在構(gòu)成第二加速裝置85的風(fēng)扇之后，設(shè)有另一氣流導(dǎo)向裝置87， 其用于再次平復(fù)湍流并將層流形式的氣流送入第六區(qū)段16,該第六 區(qū)段16也如同拉瓦爾噴嘴般以角度P擴(kuò)張，這使得流出氣流的流速 大大減小，隨后通過氣流導(dǎo)向裝置29對上述的流出氣流再次重新定 向，這樣的益處為進(jìn)入外界環(huán)境的流出氣流較為平緩。應(yīng)該注意的 是，風(fēng)力設(shè)備1也可以在沒有氣流導(dǎo)向裝置或?qū)庋b置的情況下工 作，然而，其效率會低于如圖l.a-l.b中所示的完整實施方式的風(fēng)力 設(shè)備。
還應(yīng)該注意的是，文丘里噴嘴和拉瓦爾噴嘴均不必以線性形式縮 細(xì)或擴(kuò)張；相反，它們可以呈鐘狀的收縮或擴(kuò)張。要點在于使氣流 不會失速。上游和下游的定子也是如此，其用于提高風(fēng)力設(shè)備的效 率。
還通過上述的文丘里和拉瓦爾噴嘴的角度a和P實現(xiàn)對風(fēng)力設(shè) 備的優(yōu)化，但即使所述角度再大些，風(fēng)力設(shè)備原則上仍然能夠工作。
下面，基于圖3-3.14.b對本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備的第二優(yōu)選實施方式進(jìn) 行說明。
圖3基本示出了整個風(fēng)力設(shè)備1的優(yōu)化中心部件，其中，標(biāo)識 "Figur"或縮寫形式"F，，指的是與圖3相關(guān)的圖組，將在下面對此 做出說明。
未示出或僅很少地示出了入口區(qū)段4和第一區(qū)段7，其中第一區(qū) 段7之后為第一補充區(qū)段107。
風(fēng)力設(shè)備的第一實施方式中出現(xiàn)的流道3內(nèi)的中心管被錐形收 縮或擴(kuò)張結(jié)構(gòu)部分替代，將在后面對此進(jìn)行更加詳細(xì)地描述。
在第四區(qū)段13和第五區(qū)段15之間還設(shè)有附加區(qū)段115,對此也 將在后面進(jìn)一步詳細(xì)描述。
下面參見圖3丄a-3.1.b。圖3丄a示出了管狀區(qū)段108的側(cè)視圖， 而圖3丄b示出了從入口側(cè)觀察的管狀區(qū)段108。如圖所示，所述管 狀區(qū)段108略微收縮。圖3.2.a和3.2.b示出了正圓錐體形式的圓錐體109,其在氣流方 向上收縮至尖端110。管狀區(qū),爻108的入口側(cè)和出口側(cè)之間的流通截 面保持恒定，從而流道3中的氣流流速可以保持恒定。這解釋了為 何管狀區(qū)段108的外部套筒為略微收縮的結(jié)構(gòu)。收縮角度為a。
圖3.3.a示出了具有截面恒定的外部套筒的附加管狀區(qū)段111的 側(cè)視圖，圖3.3.b示出了其主視圖。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種類型的附加管狀 區(qū)段111對于穩(wěn)定的氣流非常有益。
圖3.4.a和3.4.b示出了另一種氣流導(dǎo)向裝置112，即，沿圖3.4.b 中的剖面線A-A的側(cè)視剖視圖。所述氣流導(dǎo)向裝置112由同心設(shè)置 的管狀區(qū)段113構(gòu)成，并作為平行管裝置的第二實施方式。
管狀區(qū)段112之后是另一附加管狀區(qū)段114,如圖3.5.a和3.5.b 所示。圖3.3.a和3.3.b中所示的附加管狀區(qū)段111與該區(qū)段的設(shè)計 相同。
圖3.6.a為第二區(qū)段9的簡圖，該第二區(qū)段9設(shè)計成傾斜角為a 的文丘里噴嘴。圖3.6.b示出了從入口側(cè)觀察的第二區(qū)段9的正視圖。
圖3.7.a示出了擴(kuò)張區(qū)段119的側(cè)視圖，所述擴(kuò)張區(qū)段被設(shè)計為 正圓錐，并以傾斜角a從尖端120擴(kuò)張。圖3.7.b示出了從流出端觀 察的擴(kuò)張區(qū)段119的主視圖。
圖3.8.a和3.8.b示出了第四區(qū)段13的筒圖，所述區(qū)段被設(shè)計為 具有擴(kuò)張角P的拉瓦爾噴嘴12。結(jié)合圖3可以看出，起始于第三區(qū) 段11的收縮區(qū)段121設(shè)置在第四區(qū)段13中。圖3.9.a示出了該收縮 區(qū)段的側(cè)視圖，圖3.9.b示出了該收縮區(qū)段的主視圖。該收縮區(qū)段121 也被設(shè)計為正圓錐并具有尖端122。其傾斜角與拉瓦爾噴嘴12—致。
需要指出的是，第二區(qū)段9的文丘里噴嘴的傾斜角中的擴(kuò)張區(qū)段 119的傾斜角以及收縮區(qū)段121的傾斜角必須對應(yīng)于第四區(qū)段13的 拉瓦爾噴嘴的傾斜角，這樣可以在最大程度上獲得文丘里效應(yīng)和拉 瓦爾效應(yīng)。在這種情況下，相當(dāng)于得到了雙倍的文丘里噴嘴和拉瓦
爾噴嘴。
圖3.10.a和圖3.10.b都示出了另一管狀區(qū)段123，所述管狀區(qū)段設(shè)計為和附加管狀區(qū)段111和114 (對比圖3.3.a、圖3.3.b、圖3.5.a 和圖3.5.b)基本一致，并具有相同的功能。
此外，在管狀區(qū)段123之后，設(shè)置如圖3.11.a和圖3.11.b中所示 的具有同心管區(qū)段125的氣流導(dǎo)向裝置124,其后設(shè)有另一附加管狀 區(qū)段126。所述附加管狀區(qū)段126與附加管狀區(qū)段11、 114和123 的設(shè)計基本一致并具有相同的功能。圖3.12.a和圖3.12.b示出了所 述附加管狀區(qū)段126。
此外，如圖3.13.a所示，附加區(qū)段115包括略呈錐形擴(kuò)張的管狀 區(qū)段127。其主視圖為圖3.13.b。如圖3所示的擴(kuò)張區(qū)段128設(shè)置在 管狀區(qū)段127中，并在分別為側(cè)視圖和主視圖的圖3.14.a和圖3.14.b 中詳細(xì)展示。該擴(kuò)張區(qū)段128被設(shè)計為具有尖端129的正圓錐。
參見圖4，可以看到在圖l.a-圖2.b示出的實施方式中的風(fēng)力設(shè) 備1是如何安裝的。具有支架21的機(jī)架17安裝于板131上，所述 板131安裝于支架135上。該支架135具有頂板136、底板137和 獨立支柱138。
為簡明起見，風(fēng)力設(shè)備1中的各個元件在圖4中不再分別指示。 在入口側(cè)4處，額外設(shè)置有文丘里噴嘴形式的鐘狀、漏斗似的噴嘴 141,所述噴嘴141用于將加速后的環(huán)境空氣導(dǎo)入流道3。
以相應(yīng)的方式，在出口側(cè)5設(shè)置拉瓦爾噴嘴形式的鐘狀、漏斗似 的噴嘴142，其用于相應(yīng)地減緩由風(fēng)力設(shè)備1中排出的氣流。這樣帶 來的益處是無需使用大量的排出力。
底板137基本上和周圍地面145處于同一水平線上，其自身形成 了浮力單元146的頂板，所述浮力單元146被設(shè)計為圓盤形式，并 將在后文中對此做出說明。浮力單元146包括底板147，側(cè)壁148 以及加強(qiáng)桿149。所述加強(qiáng)桿149沿中軸線150延伸至下角151、152。
浮力單元146安裝在充滿液體156,特別是水156的圓形水槽155 中。在中心軸150的區(qū)域，主軸157自底才反147豎直地向下延伸并 以可旋轉(zhuǎn)的方式由旋轉(zhuǎn)支承159支承。所述旋轉(zhuǎn)支承159安裝在基 座塊160上。借助這種設(shè)計，可以在幾乎沒有摩擦力的情況下旋轉(zhuǎn)浮力單元
146乃至整個風(fēng)力設(shè)備，從而調(diào)整風(fēng)力設(shè)備的位置而使其迎風(fēng)。為了 穩(wěn)定浮力單元的旋轉(zhuǎn)，設(shè)置有環(huán)狀支承161。
參照圖5，示出了沿圖4中的剖面線IV-IV的剖視圖。 圖6示出了根據(jù)圖4和圖5的本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備在其現(xiàn)場狀態(tài)的俯 視圖。在上述視圖中，易于看到盛有液體156的水槽155的圓形設(shè) 計。圓形底板137可自由旋轉(zhuǎn)地支承于水槽155中。根據(jù)圖6中的 俯視圖，本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備1由頂板136所覆蓋，從而僅以虛線筒略 示出。還簡要示出了入口區(qū)域4中的文丘里噴嘴141和出口區(qū)域5 中的拉瓦爾噴嘴142。
參照圖7，示出了本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)170。所述風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng) 170基于如圖4-圖6所示的風(fēng)力設(shè)備的設(shè)計，并在其中使用了相同的 參考標(biāo)號。
風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)170包括以一致的方式上下疊置的若干風(fēng)力設(shè)備 1，并且如圖8所示，風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)170還具有相鄰設(shè)置的若干風(fēng)力 設(shè)備l。圖8示出了在風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)170中的九個風(fēng)力設(shè)備1,該數(shù) 量應(yīng)當(dāng)理解為僅用作示例。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以依次相鄰和/或上 下疊置地根據(jù)需要組合設(shè)置風(fēng)力設(shè)備。
如圖7和圖8所示，在頂板136的上部設(shè)置有軸承座163，中心 軸164從所述軸岸義座中豎直向上延伸。中心軸164以可旋轉(zhuǎn)的方式 支承在軸承165內(nèi)，而軸承165設(shè)置在安裝框架166內(nèi)，將參考于 圖9進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。
圖9示出了整個風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)170的主視圖。除圖8中的示意圖 之外，還示出了用于穩(wěn)定地并以可旋轉(zhuǎn)的方式支承風(fēng)力設(shè)備的安裝 框架166，這是因為會有相當(dāng)大的力作用在系統(tǒng)上，特別是當(dāng)風(fēng)力很 強(qiáng)的時候。其具有對應(yīng)于附加加強(qiáng)桿169的支^^柱167和橫向柱168。 支承柱167的總數(shù)為例如為4個，其與基座塊175相接。此外，這 樣的框架結(jié)構(gòu)對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是常識。
圖10示出了圖9中風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)170的上部的示意圖，但旋轉(zhuǎn)了 90° 。此外，在橫梁168上方的頂部設(shè)置有帆狀體178。該帆狀 體178連4妄在;^危柱179上，而桅柱179 ^皮以可4t轉(zhuǎn)的方式支7K并與 頂板136相連。這樣，就達(dá)到使系統(tǒng)隨風(fēng)定向的目的。
為了改善導(dǎo)向效果，帆狀體178通過軸承180支承與環(huán)181上， 并可在其上滑動或轉(zhuǎn)動。
圖11和圖12示出了本發(fā)明風(fēng)力設(shè)備1的第三實施方式。其特征 為豎直安裝。
為了導(dǎo)引基本在箭頭200所指的方向上流動的風(fēng)，該設(shè)備在入口 4設(shè)有優(yōu)選半圓形送風(fēng)裝置190。該送風(fēng)裝置190將進(jìn)入的氣流導(dǎo)入 入口 4,所述送風(fēng)裝置190之后為如圖1.a-2.b中第一實施方式或圖3 中第二實施方式所示的風(fēng)力設(shè)備。
發(fā)電機(jī)23由功率輸出軸71驅(qū)動，產(chǎn)生的電流經(jīng)由電纜24輸出。
在出口 5處設(shè)置有具有流道193的氣流偏轉(zhuǎn)裝置192，所述流道 193將外流的氣流從豎直方向偏轉(zhuǎn)到基本水平的方向。
所述流道193設(shè)置于具有特定形狀的偏轉(zhuǎn)體194內(nèi)。其優(yōu)選具有 "雙翼"形狀，即，來自箭頭200方向的氣流被向上和向下偏轉(zhuǎn)并 由此加速。這帶來有益的結(jié)果是，加速后的氣流在流道193的下游 帶走離開風(fēng)力設(shè)備1的氣流。
如圖11所示，流道193在氣流方向上擴(kuò)張并具有能夠以上述相 同方式設(shè)計的另一個加速裝置195;即，其可以具有一個或多個風(fēng)扇。 還可以如前所述設(shè)置上游定子196和下游定子197。
折流板196設(shè)置于流道193的下游。其用于使來自流道的氣流定 向。所述折流板196可以從其橫截面伸出，從而其還可以使流經(jīng)的 氣流朝向箭頭200的方向。
偏轉(zhuǎn)體194支承于機(jī)架198上。
風(fēng)力設(shè)備1被懸掛在合適的框架結(jié)構(gòu)199上。在送風(fēng)裝置190 的區(qū)域中，帆狀體191與該送風(fēng)裝置190相連并使整個風(fēng)力設(shè)備迎 風(fēng)。其由偏轉(zhuǎn)體194支承。
如圖12所示，設(shè)置有支承環(huán)201。圖13示出了第一實施方式的轉(zhuǎn)子裝置。支承裝置59圍繞具有凸 緣202的剛性軸68設(shè)置，與轉(zhuǎn)子60相連的軸承203安裝在軸的另 一端。
所述轉(zhuǎn)子60具有與外環(huán)70相連的轉(zhuǎn)子漿片或葉片66。所述支 承裝置59具有也與外環(huán)204相連的板62,所述外環(huán)204為流道3 的外部套筒6的部分。轉(zhuǎn)動的外環(huán)70具有與一個或多個小齒輪(未 示出)嚙合的齒輪圏80,所述小齒輪繞圓周均勻設(shè)置。各個小齒輪 分別與驅(qū)動發(fā)電機(jī)的驅(qū)動軸相連。
在板62和葉片66之間設(shè)有尺寸足夠的氣隙205。
圖14示出了發(fā)電才幾210的另一實施方式。所述發(fā)電才幾210以常 規(guī)方式設(shè)計。其包括具有勵磁線圈的電樞或轉(zhuǎn)子212。在轉(zhuǎn)子212 中設(shè)置有適用的感應(yīng)線圈。
該發(fā)電機(jī)的特征在于，例如在根據(jù)圖13的實施方式中，轉(zhuǎn)子212 環(huán)繞風(fēng)力設(shè)備1的第三區(qū)段11，其中，使用相對合適的連接結(jié)構(gòu)代 替外齒輪圏80.
所述發(fā)電機(jī)還具有支座218和支架220，該支架220可順時針旋 轉(zhuǎn)90° ,由此可用作支承軸承。
根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力設(shè)備提案，能夠以更加高效、更少花費且更加 緊湊的方式從環(huán)境空氣獲得電能，并能得到更大的功率輸出。
權(quán)利要求
1.一種利用環(huán)境空氣產(chǎn)生電能的風(fēng)力設(shè)備(1)，具有流道(3)，通過形成氣流將環(huán)境空氣引導(dǎo)通過該流道(3)，其中流道(3)具有形成其邊緣的外部套筒(6)，還包括——第一區(qū)段(7)，其具有基本恒定的截面，環(huán)境空氣被導(dǎo)入其中，其中，在該第一區(qū)段(7)中設(shè)置有氣流加速裝置(39)，——第二區(qū)段(9)，其設(shè)計為文丘里噴嘴(10)的形式，——第三區(qū)段(11)，其在第二區(qū)段(9)之后，在所述第三區(qū)段(11)中安裝有轉(zhuǎn)子(60)，所述轉(zhuǎn)子(60)在流經(jīng)的氣流的作用下轉(zhuǎn)動，并且其轉(zhuǎn)動用于產(chǎn)生電能，——第四區(qū)段(13)，其設(shè)計為拉瓦爾噴嘴(12)的形式，以及——第五區(qū)段(15)，其具有用于對導(dǎo)入流道(3)的氣流進(jìn)行排放的第二氣流加速裝置(85)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，流道(3)的 第一和/或第五區(qū)段(7、 15)的氣流加速裝置(39、 85)具有至少一 個風(fēng)扇。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，在環(huán)境 空氣的流向上，流道(3)的第一和/或第五區(qū)段(7、 15)的氣流加 速裝置(39、 85)的下游設(shè)置有氣流導(dǎo)向裝置(49、 87)，該氣流 導(dǎo)向裝置(49、 87)將上述氣流加速裝置產(chǎn)生的湍動的和/或渦旋的 氣流轉(zhuǎn)換為層流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所述氣流導(dǎo) 向裝置(49、 87)為下游定子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所述氣流導(dǎo) 向裝置(49、 87)為平行管裝置(101、 112)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3-5之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所述 氣流導(dǎo)向裝置(49、 87)既具有下游定子又具有平行管裝置(101、 112)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，第一 區(qū)段(7)的氣流加速裝置(39)和/或第五區(qū)段(15)的氣流加速裝 置(85)的上游設(shè)置有氣流導(dǎo)向裝置(27、 79)以得到層流的氣流。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所述平行管 裝置(101、 112)設(shè)置在第五區(qū)段(15)的氣流導(dǎo)向裝置(87)的 上游。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5-8之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所述 平行管裝置(112)由圍繞中心管同心設(shè)置的若干管狀區(qū)段(113) 構(gòu)成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l-9之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所述 流道(13)在文丘里噴嘴(9)的區(qū)域中以等于或小于15°的角度a 收縮。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所 述流道(13)在第四區(qū)段(13)中從轉(zhuǎn)子(60)起以等于或小于7 °的角度P擴(kuò)張。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1-11之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，第 一區(qū)段(7)區(qū)域中的流道(3)的直徑與第五區(qū)段(15)區(qū)域中的 流道(3)的直徑相同。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1-12之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所 述流道(3)的出口 (5)的截面大于其入口 (4)的截面，并優(yōu)選大 致為所述入口 (4)截面的兩倍。
14. 根據(jù)權(quán)利要求3-13之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，在 處于第一區(qū)段(7)的氣流加速裝置(39)之后的氣流導(dǎo)向裝置(49) 的下游設(shè)置有呈收縮狀的管狀區(qū)段(108)，該管狀區(qū)段(108)中 設(shè)有收縮的圓錐體(109)，該圓錐體(109)收縮至一個尖端并且 氣流沿其流過，其中所述圓錐體(109)的收縮角a大致為15°或更
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，在流道(3) 的收縮或縮細(xì)管狀區(qū)段(108)之后安裝有截面恒定的區(qū)段(107),該區(qū)段(107)內(nèi)優(yōu)選設(shè)置有另一氣流導(dǎo)向裝置(101、 112)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1-15之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，在 第二區(qū)段(9)中設(shè)置有錐形體(119),該錐形體(119)從尖端(120) 起擴(kuò)張至轉(zhuǎn)子樞軸的截面，其擴(kuò)張角a與文丘里噴嘴的收縮角a相 同。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1-16之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，在 第四區(qū)段(13)中設(shè)置有向著尖端(122)縮細(xì)的錐形體(121), 該錐形體(121)的出口側(cè)截面與轉(zhuǎn)子(60)的樞軸截面基本相同， 其中錐形體(121 )的收縮角(3與拉瓦爾噴嘴的擴(kuò)張角P相同。
18. 根據(jù)權(quán)利要求1-17之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，與 第四區(qū)段(13)接臨設(shè)置有流道(3)的靜流區(qū)段(116)，其具有基本 恒定的外徑并優(yōu)選設(shè)有附加氣流導(dǎo)向裝置(124)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1-18之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，在 第五區(qū)段(15)的上游、氣流導(dǎo)向裝置(79)的前方設(shè)置有錐形體， 該錐形體從尖端起以角度P擴(kuò)張，其端部截面與氣流導(dǎo)向裝置(79) 的樞軸截面基本相同。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1-19之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所 述第三區(qū)段(11 )具有齒輪傳動裝置(63),該齒輪傳動裝置(63) 將轉(zhuǎn)子(60)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為至少一個輸出軸(71)的旋轉(zhuǎn)運動，所 述輸出軸(71)從流道(3)以大致垂直的方式延伸，并用于驅(qū)動發(fā) 電機(jī)(23)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所述齒輪 傳動裝置(63)具有外殼(65),軸(67)支承于所述外殼(65) 中，其中軸(67)的一端在外殼(65)的外側(cè)與轉(zhuǎn)子(6)相接，而 另一端與90。偏置的功率輸出軸(71)相連，并且齒輪傳動裝置的 外殼(65)支承于支承裝置(59)中，該支承裝置具有與流道(3) 的外部套筒(6)相接的承載板(62)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1-19之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，轉(zhuǎn) 子(60)支承于軸(68)上，所述軸(68)以不可轉(zhuǎn)動的方式與支承裝置(59)相連；所述轉(zhuǎn)子(60)具有構(gòu)成流道(3)的部分外部 套筒的外部管狀區(qū)段(70),其中，所述外部管狀區(qū)段(70)具有 齒輪圈(80)，該齒輪圈(80)經(jīng)由齒輪傳動裝置將轉(zhuǎn)子(60)的 轉(zhuǎn)動傳送至發(fā)電機(jī)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，繞圓周均 勻布置有若干個、特別是四個小齒輪以對轉(zhuǎn)子(60)的旋轉(zhuǎn)移動進(jìn) 行傳送，所述各小齒輪分別與驅(qū)動軸相連，各驅(qū)動軸分別與發(fā)電機(jī) 相連。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1-19之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，轉(zhuǎn) 子(60)支承于軸(68)上，所述軸(68)以不可轉(zhuǎn)動的方式與支 承裝置(59)相連；所述轉(zhuǎn)子(60)具有外部區(qū)段，該外部區(qū)段驅(qū)動轉(zhuǎn)子和/或發(fā)電機(jī)的電樞。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1-24之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所 述風(fēng)力設(shè)備設(shè)置于支架(135)中，該支架(135)以可轉(zhuǎn)動的方式 受到支承。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所述支架 (135)具有底板(137)、頂板(136)和若干支柱(138)，其中流道(3)的第一至第五區(qū)段(7、 9、 11、 13、 15)基本設(shè)置于最靠 外的支柱之間。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所述風(fēng)力 設(shè)備(1 )與底板(137)以一定距離相隔設(shè)置。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25-27之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，在 氣流入口側(cè)(4)設(shè)置有附加文丘里噴嘴(141)。
29. 根據(jù)權(quán)利要求25-28之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，在 氣流排放側(cè)(5)設(shè)置有附加拉瓦爾噴嘴(142)。
30. 根據(jù)權(quán)利要求25-29之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所 述可轉(zhuǎn)動的支架(135)具有漂浮在液體(156)中的可轉(zhuǎn)動的浮力 單元(146)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所述液體(156)盛放在圓形水槽(155)中，該圓形水槽(155)中設(shè)置有浮 力單元(146)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求25-31之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，主 軸(157)自浮力單元(146)的底板(147)向下伸出，并以可旋轉(zhuǎn) 的方式由軸承(159)所支承，所述軸承(159)安裝在支承塊(160) 上。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，在浮力單 元(146)的側(cè)壁(148)和圓形水槽(155)之間、液體(158)水 平面的上方設(shè)置有環(huán)狀軸承(161)。
34. 根據(jù)權(quán)利要求1-33之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所 述風(fēng)力設(shè)備豎直設(shè)置。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，在風(fēng)力設(shè) 備(1 )的上入口處設(shè)置有送風(fēng)裝置(190),該送風(fēng)裝置(190)優(yōu) 選為半圓形:沒計。
36. 根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，在出 口側(cè)(5)設(shè)置有氣流偏轉(zhuǎn)裝置(192),所述氣流偏轉(zhuǎn)裝置(192) 具有流道(193),該流道(193)使外流氣流從豎直方向偏轉(zhuǎn)到基 本水平的方向。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所述流道 (193)設(shè)置于偏轉(zhuǎn)體(194)內(nèi)，環(huán)境氣體繞所述偏轉(zhuǎn)體(194)流動。
38. 根據(jù)權(quán)利要求36或37所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，所述 流道(193 )沿氣流方向擴(kuò)張，并優(yōu)選具有附加氣流加速裝置(195 )。
39. 根據(jù)權(quán)利要求36-38之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，沿 氣流方向在流道(193)的下游設(shè)置有若干折流板(196),所述折 流板(196 )優(yōu)選從流道(193 )的橫截面伸出。
40. 根據(jù)權(quán)利要求34-39之一所述的風(fēng)力設(shè)備，其特征在于，使 設(shè)備朝向環(huán)境空氣的主要流向的帆狀體(191 )安裝于風(fēng)力設(shè)備(1 ) 上。
41. 一種借助于環(huán)境空氣產(chǎn)生電能的風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)(170),其 特征在于，其具有若干根據(jù)權(quán)利要求l-40之一所述的風(fēng)力設(shè)備(1 ), 這些風(fēng)力設(shè)備(1 )上下或相鄰設(shè)置。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)，其特征在于，其具 有支架，所述上下或相鄰設(shè)置的風(fēng)力設(shè)備(1 )可轉(zhuǎn)動地支承于所述 支架中。
43. —種以流經(jīng)的空氣產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)，其特別適用于根據(jù)權(quán) 利要求1_40之一所述的風(fēng)力設(shè)備(1 ),以及根據(jù)權(quán)利要求41或42 所述的風(fēng)力設(shè)備系統(tǒng)(170),該發(fā)電機(jī)具有一一流道(3),其具有用于流經(jīng)氣流的外部套筒，該外部套筒的外圓周基本恒定，以及一一轉(zhuǎn)子，其安裝于以不可轉(zhuǎn)動的方式與支承裝置相連的軸上， 其中轉(zhuǎn)子具有對轉(zhuǎn)子和/或發(fā)電機(jī)的電樞進(jìn)行驅(qū)動的外部區(qū)段。
44. 一種以環(huán)境空氣、優(yōu)選為處于運動中的環(huán)境空氣產(chǎn)生電能的 方法，該方法包括以下步驟——將環(huán)境空氣導(dǎo)入流道(3)的第一區(qū)段(7),__使用安裝在流道(3)的第一區(qū)段(7)中的加速裝置(39) 對氣流進(jìn)行力口速，一一在流道(3)的第二區(qū)段(9)中使用流道中的文丘里噴嘴形 式的收縮結(jié)構(gòu)對氣流進(jìn) 一 步加速，一一將氣流導(dǎo)入流道(3)的第三區(qū)段(11)，并在該區(qū)段中驅(qū) 動轉(zhuǎn)子(60),— 一將氣流排放到流道(3)的設(shè)計為拉瓦爾噴嘴形式的第四區(qū) 段(13)中，一一在流道(3)的第五區(qū)段(15)中對氣流再次加速，以及 ——將氣流排放到外界環(huán)境中，其中，當(dāng)氣流通過流道時，從其 中吸取動能和熱能。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，在流道的第一 和/或第五區(qū)段(7、 15)的加速裝置(39、 87)的上游，流入的空氣被調(diào)整為層流。
46. 根據(jù)權(quán)利要求44或45所述的方法，其特征在于，在流道的 第一和/或第五區(qū)段(7、 15)的加速裝置(39、 87)的下游，流經(jīng)的 空氣被再次調(diào)整為層流。
47. 根據(jù)權(quán)利要求44-46所述的方法，其特征在于，在流道的第 一和第二區(qū)段中對氣流進(jìn)行加速，從而使其在進(jìn)入流道的第三區(qū)段(11 )時達(dá)到預(yù)定速度。
48. 根據(jù)權(quán)利要求44-47所述的方法，其特征在于，通過第五區(qū) 段在第四區(qū)段中產(chǎn)生負(fù)壓。
49. 根據(jù)權(quán)利要求44-48所述的方法，其特征在于，在發(fā)電過程 的初期，使用外部電源驅(qū)動加速裝置，而在發(fā)電狀態(tài)穩(wěn)定后，使用 發(fā)出的電能對加速裝置進(jìn)行供電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用環(huán)境空氣產(chǎn)生電能的風(fēng)力設(shè)備，具有流道，通過形成氣流將環(huán)境空氣引導(dǎo)通過該流道，其中流道具有形成其邊緣的外部套筒，還包括第一區(qū)段，其具有基本恒定的截面，環(huán)境空氣被導(dǎo)入其中，其中，在該第一區(qū)段中設(shè)置有氣流加速裝置；第二區(qū)段，其設(shè)計為文丘里噴嘴的形式；第三區(qū)段，其在第二區(qū)段之后，在所述第三區(qū)段中安裝有轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子在流經(jīng)的氣流的作用下轉(zhuǎn)動，并且其轉(zhuǎn)動用于產(chǎn)生電能；第四區(qū)段，其設(shè)計為拉瓦爾噴嘴的形式；以及第五區(qū)段，其具有用于對導(dǎo)入流道的氣流進(jìn)行排放的第二氣流加速裝置。
文檔編號F03D1/04GK101542115SQ200780039966
公開日2009年9月23日 申請日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月28日
發(fā)明者格奧爾格·賴茨 申請人:瑪利亞·赫尼希