CN100371584C - 旋流式风力发电站及以其取得电力的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力发电站，其包括：一顶部开空的塔(12)，其设一侧面入风口(13)让风进入并在所述塔内产生气旋；一大致为横轴式的涡轮机(19)，其设有连接至所述基部的入口(21，22)和连接至所述塔的气旋中心的出口，并驱动一发电机(16)。所述塔可旋转，从水平面看呈椭圆形。与圆形塔相比，椭圆形塔风力发电站的电力较高。本发明操作时，所述塔转动，令所述入风口时常向风。

Description

旋流式风力发电站及以其取得电力的方法
技术领域
本发明涉及一种利用风力发电站取得电力的方法，包括一塔，其设有一由发电机驱动、转轴与所述塔平行并共轴的涡轮机，令顶部开空并设一侧面入风口让风进入的所述塔内形成气旋，气旋中央的低压区从而为所述涡轮机内的气流产生驱动力。
本发明也涉及一种旋流式风力发电站，其包括：一基部；一设于所述基部上方、顶部开空的塔，其设一侧面入风口让风进入以在塔内产生气旋；一涡轮机，其转轴与所述塔平行，并设有连接至所述基部的一个或多个入口和连接至所述塔的气旋中心的一个或多个出口，并连接成用以驱动一设于所述基部的发电机。
背景技术
以上所述类型的风力发电站已于公告号US 4,935,639 A中公开，属公知技术。整座塔的***设有垂直面板，以形成侧面入风口。所述面板制造湍流并对气流造成障碍。有关文件明显显示利用所述装置只能取得有限电力，并有关文件建议改良这个公知技术，以增加输出电力，但所述装置十分复杂昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可改善上述类型风力发电站的电力生产，以达到低投资成本、高可靠性和低维修成本的效益。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用风力发电站取得电力的方法，包括一由发电机驱动的涡轮机，其转轴与一塔平行，令顶部开空并设一侧面入风口让风进入的所述塔内形成气旋，气旋中央的低压区从而为所述涡轮机内的气流产生驱动力，操作时所述塔被转动，使所述塔的所述入风口保持于向风方向，其特征在于：所述塔与垂直线保持一倾斜角度，并所述倾斜度背风或直接向风，令整个所述塔的水平横切面呈椭圆形，并所述椭圆形的中心设于所述转轴上。
所述塔与垂直线保持于10至30度的倾斜角度。
所述塔倾斜于垂直线，并且该倾斜角方向与风向一致。
空气经过设于所述风力发电站一基部的多个螺旋形进气管进入一文丘里形入口。
一种旋流式风力发电站，其包括：一基部；一设于所述基部上方的塔，其顶部开空，并设一侧面入风口让风进入以在所述塔内产生气旋；一横轴式的涡轮机，其设有连接至所述基部的入口和连接至所述塔的气旋中心的出口，并连接成用以驱动一设于所述基部的发电机，其特征在于：所述塔设置成令整个所述塔的水平横切面呈椭圆形，并所述椭圆形的中心设于所述塔的转轴上。所述塔的横切面呈圆形，其与垂直线保持一倾斜角度，并所述倾斜度背风或直接向风，以形成所述椭圆形。所述塔与垂直线成10至30度的倾斜角度，并且该倾斜角方向与风向一致。
所述塔呈垂直，其横切面呈椭圆形。
所述塔包括一设有多个桨叶的转子，以及一与所述塔平行并共轴的转轴，所述转轴利用一自由回转偶合器连接所述涡轮机的所述转轴。
所述转子转轴设置成用以驱动一水力制动器，以把水加热。
本发明操作时，所述塔旋转，令所述入风口时常向风，入风口即达到全层流效果。
把塔设计成非圆形的椭圆形，并使椭圆形的大轴与进入风的方向水平平行，可增加功率削减。这是由于层流每次旋风式旋转时，其方向和速度都改变几次，而每次减速或加速都令动能转化成热能，并增加塔内的上升速度。热能的形成简单有效。
除了利用横切面呈非圆形的椭圆形的垂直塔外，也可利用横切面呈圆形的塔，以形成呈椭圆形的水平面，所述塔与垂直线成一倾斜角度，较佳为10至30度。较佳为，所述倾斜角方向背风或直接向风。
附图说明
图1为本发明第一实施例的风力发电站部分切割的透视图。
图2a为图1的风力发电站的侧面图。
图2b为图2a的b-b线的剖面图。
图2c为图2a的c-c线的剖面图。
图3为图1的仰视图。
图4a为本发明另一实施例的风力发电站的侧面图。
图4b为图4a的d-d线的剖面图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例详述本发明：
图1至图3出示了一风力发电站，其包括一基部11和一安装在所述基部上的可旋转塔12。所述塔12设圆形横切面(见图2a的b-b)和一图2b所示上的可旋转塔12。所述塔12设圆形横切面(见图2a的b-b)和一图2b所示的风口13。所述风口沿着整座塔的高度设置。所述塔的下部设一楔14，使所述塔倾斜并背向风，所述楔水平设置在所述基部上部的一支座15，所述塔的转动由一马达(图中未示)驱动，并有自动控制，令所述入风口经常向风。因此，所述塔围绕所述支座15的纵轴旋转。
所述基部内设有一发电机16，其与一液压马达共同设置，所述液压马达由一液压泵18驱动，并两者由液压软管17连接。位于所述塔下部的一大致为横轴式的涡轮机19连接一空心管状轴20并驱动所述液压泵18，所述管状轴20与所述塔12平行并共轴。所述涡轮机19设一文丘里形入口21，其连接多个螺旋形进气管22。
所述塔设一与所述塔和所述涡轮机共轴的转子23，以及一穿过所述管状轴20的转轴24，两者由一自由回转偶合器25连接。所述自由回转偶合器是一标准机器单元，故不在此详细说明。所述转轴24有一万向接头26并连接至一水力制动器27，所述转子23把水力制动器的水加热。所述转子23设三块桨叶28，令所述塔的中央留有空位，空位部分最少有所述涡轮机19的大小(见图2b)。由于本实施例的所述塔呈倾斜状，所述桨叶28也倾斜成受风时呈垂直。所述桨叶的倾斜或弯曲设计也令所述桨叶的后方在桨叶螺旋式转动时帮助引导空气向上升至塔外。
当风通过入风口13进入时，空气会形成气旋，其涡流(「眼」)正处于所述涡轮机19的出口位置。这是气压最低的地区，所述气旋即从所述涡轮机抽吸空气，令所述涡轮机转动。空气呈螺旋形向上升，并从所述塔的顶部离开。
风速低时，形成的气旋微弱得令所述转子23利用设于所述转轴24和20之间的所述自由回转偶合器25以驱动所述涡轮机19。风速较高时，所述转子23只是轻微干扰气旋的形成。使用所述转子23有利风速较低时的运作，气旋形成和所述转子23的同时使用是一折衷办法，并证明适用于很多实例。由于所述转子23的所述桨叶28只覆盖所述塔的半径的一小部分，所述塔的中央仍留有空位，其冲击是可以接受的。然而，在其它实施例中，可省去所述转子23并改用空塔。
所述水力制动器27产生的热量可用作如地区供热网络的应用。所述水力制动器可由电子控制，从零功率起往上，从而令风力发电站的输出热能和电力的相互关系在任何时候都保持理想。
如图2b和图2c所示，所述塔12的横切面呈圆形，即从水平角度看(图2c)所述横切面为椭圆形。与横切面呈圆形的垂直塔设计相比，这种设计证明为有效增加所述风力发电站的输出功率，并增加塔内的上升速度，这可能是由于形成的气旋的气流会在每次旋转时都减速和加速两次，即每次旋转涉及四次速度改变，令动能转化成热能。气温增加令空气密度减低，并气旋中空气的垂直上升速度也提升，从而增加所述涡轮机的电力。一个中型的风力发电站的所述塔的直径可以是10至15米，所述塔的高度可以是直径的三倍。
于上述实施例中，水平面呈椭圆形的所述塔形可利用横切面呈圆形的塔达成，所述倾斜角度一般是2至40度，较佳为10至30度。
图4a和图4b出示了另一实施例，所述塔设置成呈垂直，竖立的所述塔设计成本身为椭圆形，便能做出水平横切面呈非圆形的椭圆形状的效果，见图4b中图4a的d-d线。另所述塔的定向设置成令其椭圆形的大轴与吹来的风的方向平行。
这样无需把所述桨叶28倾斜设置，也可省去令所述塔倾斜的所述楔(见图1和图2a的14)。从机械角度出发，此实施例比图1和图2所示的实施例简单。本发明的此种竖立实施例不在此详述，因为所述塔12以类似方法安装，其包括于图1和图2已说明的部件。

Claims (10)

1.一种利用风力发电站取得电力的方法，包括一由发电机驱动的涡轮机(19)，其转轴(24)与一塔平行，令顶部开空并设一侧面入风口(13)让风进入的所述塔(12)内形成气旋，气旋中央的低压区从而为所述涡轮机内的气流产生驱动力，操作时所述塔(12)被转动，使所述塔的所述入风口(13)保持于向风方向，其特征在于：所述塔(12)与垂直线保持一倾斜角度，并所述倾斜度背风或直接向风，令整个所述塔的水平横切面呈椭圆形，并所述椭圆形的中心设于所述转轴(24)上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述塔(12)与垂直线保持于10至30度的倾斜角度。
3.根据以上任一权利要求所述的方法，其特征在于：所述塔(12)倾斜于垂直线，并且该倾斜角方向与风向一致。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：空气经过设于所述风力发电站一基部(11)的多个螺旋形进气管(22)进入一文丘里形入口(21)。
5.一种旋流式风力发电站，其包括：一基部(11)；一设于所述基部上方的塔(12)，其顶部开空，并设一侧面入风口(13)让风进入以在所述塔内产生气旋；一横轴式的涡轮机(19)，其设有连接至所述基部的入口(21，22)和连接至所述塔的气旋中心的出口，并连接成用以驱动一设于所述基部的发电机(16)，其特征在于：所述塔(12)设置成令整个所述塔的水平横切面呈椭圆形，并所述椭圆形的中心设于所述塔的转轴(24)上。
6.根据权利要求5所述的风力发电站，其特征在于：所述塔的横切面呈圆形，其与垂直线保持一倾斜角度，并所述倾斜度背风或直接向风，以形成所述椭圆形。
7.根据权利要求6所述的风力发电站，其特征在于：所述塔(12)与垂直线成10至30度的倾斜角度，并且该倾斜角方向与风向一致。
8.根据权利要求5所述的风力发电站，其特征在于：所述塔(12)呈垂直，其横切面呈椭圆形。
9.根据权利要求5至8任一所述的风力发电站，其特征在于：所述塔(12)包括一设有多个桨叶(28)的转子(23)，以及一与所述塔平行并共轴的转轴(24)，所述转轴(24)利用一自由回转偶合器(25)连接所述涡轮机的所述转轴(20)。
10.根据权利要求9所述的风力发电站，其特征在于：所述转子转轴(24)设置成用以驱动一水力制动器(27)，以把水加热。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2544108C (en) 2006-04-19 2013-06-04 Metin Ilbay Yaras Vortex hydraulic turbine
US7744338B2 (en) * 2008-09-04 2010-06-29 California Energy & Power Fluid turbine systems
US8358030B2 (en) 2011-03-17 2013-01-22 Via Verde Limited Wind turbine apparatus
CN102878018A (zh) * 2012-09-12 2013-01-16 江苏中蕴风电科技有限公司 多狭管旋风风力发电***
WO2014055570A1 (en) * 2012-10-01 2014-04-10 Ahsan Akbar Generator
USD738305S1 (en) * 2013-06-24 2015-09-08 Kiril Stefanov Gochev Wind turbine
RU177800U1 (ru) * 2017-04-21 2018-03-13 Общество с ограниченной ответственностью "НОВАЯ ЭНЕРГИЯ" Ветродвигатель
RU2689650C1 (ru) * 2018-04-17 2019-05-28 Гафтдин Газдалиевич Газдалиев Ветро-гидросиловая установка

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1086320A (fr) * 1953-07-07 1955-02-11 Procédé et appareillages pour la captation d'énergie éolienne avec ou sans appoint d'énergie d'origine thermique
US4070131A (en) * 1975-01-20 1978-01-24 Grumman Aerospace Corporation Tornado-type wind turbine
EP0097635A2 (en) * 1982-06-17 1984-01-04 Etiene Vandervelden Device for producing heat energy from a windmill or wind-turbine
FR2588317A1 (fr) * 1985-10-08 1987-04-10 Viaud Gabriel Aerogenerateur orientable a vortex
DE4122667A1 (de) * 1991-07-09 1993-01-14 Yeh Dong An Zyklon-windkraftwerk
CN1360148A (zh) * 2001-03-09 2002-07-24 高阳 风能接收新装置－塔式风车

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4018543A (en) * 1975-09-19 1977-04-19 The Raymond Lee Organization, Inc. Whirlwind power system
JPS57129274A (en) * 1981-02-03 1982-08-11 Komatsu Ltd Driving device utilizing solar heat
US4433544A (en) * 1982-05-19 1984-02-28 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Wind and solar powered turbine
US4452562A (en) * 1983-05-06 1984-06-05 Iowa State University Research Foundation, Inc. Tornado type wind turbines
US4508973A (en) * 1984-05-25 1985-04-02 Payne James M Wind turbine electric generator
US4935639A (en) * 1988-08-23 1990-06-19 Yeh Dong An Revolving power tower
US5852331A (en) * 1996-06-21 1998-12-22 Giorgini; Roberto Wind turbine booster

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1086320A (fr) * 1953-07-07 1955-02-11 Procédé et appareillages pour la captation d'énergie éolienne avec ou sans appoint d'énergie d'origine thermique
US4070131A (en) * 1975-01-20 1978-01-24 Grumman Aerospace Corporation Tornado-type wind turbine
EP0097635A2 (en) * 1982-06-17 1984-01-04 Etiene Vandervelden Device for producing heat energy from a windmill or wind-turbine
FR2588317A1 (fr) * 1985-10-08 1987-04-10 Viaud Gabriel Aerogenerateur orientable a vortex
DE4122667A1 (de) * 1991-07-09 1993-01-14 Yeh Dong An Zyklon-windkraftwerk
CN1360148A (zh) * 2001-03-09 2002-07-24 高阳 风能接收新装置－塔式风车

Also Published As

Publication number Publication date
CN1780984A (zh) 2006-05-31
PL1623112T3 (pl) 2009-08-31
WO2004097216A1 (en) 2004-11-11
NO20055087L (no) 2006-01-30
ES2319767T3 (es) 2009-05-12
CY1108877T1 (el) 2012-05-23
NO330218B1 (no) 2011-03-07
AU2004235276A1 (en) 2004-11-11
SE0301267L (sv) 2004-10-31
SE526993C2 (sv) 2005-12-06
CA2523793A1 (en) 2004-11-11
PT1623112E (pt) 2009-03-16
ZA200508652B (en) 2007-01-31
ATE418007T1 (de) 2009-01-15
DE602004018488D1 (de) 2009-01-29
US7364399B2 (en) 2008-04-29
SE0301267D0 (sv) 2003-04-30
DK1623112T3 (da) 2009-04-06
AU2004235276B2 (en) 2010-07-01
CA2523793C (en) 2010-11-30
NO20055087D0 (no) 2005-11-01
US20070140830A1 (en) 2007-06-21
SI1623112T1 (sl) 2009-06-30
EP1623112A1 (en) 2006-02-08
EP1623112B1 (en) 2008-12-17

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