流体涡轮机
阅读：322发布：2020-05-13
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1.一种流体涡轮机，包括：
涡轮机护罩，所述涡轮机护罩包括：
第一结构构件，所述第一结构构件限定所述护罩的扩张的入口；和
多个片区段，所述多个片区段限定所述涡轮机护罩的尾部边缘；以及喷射器护罩，所述喷射器护罩设置在所述涡轮机护罩的下游并且绕所述涡轮机护罩同中心；
其中，所述多个片区段包括以交替的方式构造的向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段以允许空气侧向和横向混合。
2.根据权利要求1所述的流体涡轮机，其中，每个向内弯曲的片区段具有两个暴露的侧向表面，且每个向外弯曲的片区段具有两个暴露的侧向表面。
3.根据权利要求1所述的流体涡轮机，其中，所述多个片区段具有共九个向内弯曲的片区段和九个向外弯曲的片区段。
4.根据权利要求1所述的流体涡轮机，其中，向外弯曲的片区段在周向方向上比向内弯曲的片区段更宽。
5.根据权利要求1所述的流体涡轮机，其中，每个片区段包括前端和混合端，且所述多个片区段的前端形成所述第一结构构件。
6.根据权利要求5所述的流体涡轮机，其中，每个片区段的前端包括在内表面上的凹槽。
7.根据权利要求1所述的流体涡轮机，其中，向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段包含复合材料或织物材料。
8.根据权利要求7所述的流体涡轮机，其中，复合材料是玻璃纤维和聚合树脂的混合物。
9.根据权利要求7所述的流体涡轮机，其中，织物材料是有含氟聚合物涂层的玻璃纤维。
10.一种流体涡轮机，包括：
涡轮机护罩，所述涡轮机护罩包括：
多个向内弯曲的片区段，每个向内弯曲的片区段具有前端、混合端和两个侧向表面；和多个向外弯曲的片区段，每个向外弯曲的片区段具有前端、混合端和两个侧向表面；以及
在所述涡轮机护罩下游的喷射器护罩；
其中，每个向内弯曲的片区段位于两个向外弯曲的片区段之间，且每个向外弯曲的片区段位于两个向内弯曲的片区段之间；
其中，向内弯曲的片区段的前端和向外弯曲的片区段的前端形成限定护罩的扩张的入口的第一结构构件；
其中，向内弯曲的片区段的混合端和向外弯曲的片区段的混合端形成限定护罩的尾部边缘的多个片区段；且
其中，向内弯曲的片区段的两个侧向表面和向外弯曲的片区段的两个侧向表面沿着尾部边缘暴露。
11.一种带护罩的流体涡轮机，包括叶轮、围绕叶轮的涡轮机护罩、和喷射器护罩，其中，所述涡轮机护罩包括：
限定护罩的扩张的入口的第一结构构件；以及
限定涡轮机护罩的尾部边缘的多个片区段；
其中，所述多个片区段包括以交替形式构造的向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段；
其中，向内弯曲的片区段的两个侧向表面和向外弯曲的片区段的两个侧向表面沿着尾部边缘暴露；且
其中，涡轮机护罩的尾部边缘延伸到喷射器护罩的入口端中。
12.根据权利要求11所述的流体涡轮机，其中，喷射器护罩包括多个喷射器片区段。
13.根据权利要求11所述的流体涡轮机，其中，喷射器护罩具有环形机翼型的形状。
14.根据权利要求11所述的流体涡轮机，其中，所述多个片区段具有共九个向内弯曲的片区段和九个向外弯曲的片区段。
15.根据权利要求11所述的流体涡轮机，其中，向外弯曲的片区段在周向方向上比向内弯曲的片区段更宽。
16.根据权利要求11所述的流体涡轮机，其中，每个片区段包括前端和混合端，所述多个片区段的前端形成第一结构构件。
17.根据权利要求16所述的流体涡轮机，其中，每个片区段的前端包括在内表面上的凹槽。
18.根据权利要求11所述的流体涡轮机，还包括在涡轮机护罩和喷射器护罩之间延伸的多个支撑构件，每个支撑构件与向外弯曲的片区段对准。
19.根据权利要求11所述的流体涡轮机，其中，叶轮包括舱主体和在舱主体和涡轮机护罩之间延伸的多个定子薄片。
20.根据权利要求19所述的流体涡轮机，其中，舱主体包括中央通道。
流体涡轮机
背景技术
[0001] 本申请要求于2010年11月19日提交的No.61/415610、于2010年5月7日提交的No.61/332722、以及于2010年2月11日提交的No.61/303339的美国临时专利申请的优先权。本申请也是于2010年12月31日提交的美国专利申请No.12/983082的部分继续，该美国专利申请No.12/983082是要求于2010年5月7日提交的美国临时专利申请No.61/332722的优先权的于2010年10月28日提交的美国专利申请No.12/914509的部分继续，并且也是要求于2007年3月23日提交的美国临时专利申请No.60/919588的优先权的于2008年3月24日提交的美国专利申请No.12/054050的部分继续。本申请也是于2008年3月24日提交的美国专利申请No.12/054050的部分继续，该美国专利申请No.12/054050要求于2007年3月23日提交的美国临时专利申请No.60/919588的优先权。本申请也是于2010年3月29日提交的美国专利申请No.12/749341的部分继续，该美国专利申请No.12/749341是三个不同专利申请的部分继续。第一，美国专利申请No.12/749341是于2008年3月24日提交的美国专利申请No.12/054050的部分继续，该美国专利申请No.12/054050要求于2007年3月23日提交的美国临时专利申请No.60/919588的优先权。第二，美国专利申请No.12/749341是于2009年12月2日提交的美国专利申请No.12/629714的部分继续，该美国专利申请No.12/629714要求于2008年12月2日提交的美国临时专利申请No.61/119078的优先权。第三，美国专利申请No.12/749341是于2009年4月16日提交的美国专利申请No.12/425358的部分继续，该美国专利申请No.12/425358是两个不同的专利申请的部分继续。第一，美国专利申请No.12/425358要求于2008年12月2日提交的美国临时专利申请No.61/119078的优先权。第二，美国专利申请No.12/425358是于2008年3月24日提交的美国专利申请No.12/053695的部分继续，该美国专利申请No.12/053695要求于2007年3月23日提交的美国临时专利申请No.61/919588的优先权。这些专利申请中的每一个的公开内容整体都通过引用完全结合于此。
[0002] 水平轴线风力涡轮机(HAWT)通常具有安装至水平轴的2到5个叶片，水平轴附接至齿轮箱和发电机。用于商业发电的风力发电场中所使用的涡轮机通常包括管状的钢铁塔和通过计算机控制系统指向风中的三个叶片。管状的钢铁塔的高度范围从200到300英尺。叶片以10到22转每分钟(RPM)的速率转动。齿轮箱通常用于将发电机的速度提升到1500到18000RPM。一些水平轴线风力涡轮机以恒定的速度运行，但是可以通过可变速度涡轮机来收集更多能量，其中可变速度涡轮机利用固态动力转换器连接到传动系统。
[0003] 传统的HAWT具有多个缺点，包括在接近地面、紊流风中难以操作；难以运输塔和叶片；难以安装大型塔；高塔与雷达干涉；由于外观和产生的声音而受到当地居民的排斥；由于紊流而引起的疲劳和结构失效；在发电机和叶片上积累冰；导致鸟类和蝙蝠死亡；以及由于叶片上的气动弹性力经涡轮机的机械装置传输的不稳定的力。
[0004] 本发明涉及显示出改进的混合并且解决上面列出的HAWT的问题的带护罩的流体涡轮机。
发明内容
[0005] 本发明涉及带护罩的流体涡轮机，其具有涡轮机护罩，该涡轮机护罩形成有沿着涡轮机护罩的尾部边缘的向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段。在向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段之间没有侧壁，允许空气流横向和径向地混合。
[0006] 实施方式中公开一种流体涡轮机，其包括涡轮机护罩和喷射器护罩，其中涡轮机护罩包括第一结构构件和多个片区段。第一结构构件限定护罩的扩张的入口。多个片区段限定涡轮机护罩的尾部边缘。多个片区段包括以交替的方式构造的向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段。向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段允许空气侧向和横向地混合。
[0007] 一般地，每个向内弯曲的片区段有两个暴露的侧向表面，且其中每个向外弯曲的片区段有两个暴露的侧向表面。在特定的实施方式中，多个片区段具有共九个向内弯曲的片区段和九个向外弯曲的片区段。
[0008] 有时，向外弯曲的片区段在周向方向上比向内弯曲的片区段更宽。
[0009] 在一些构造中，每个片区段包括前端和混合端，且多个片区段的前端形成第一结构构件。此外，每个片区段的前端可以包括在内表面上的凹槽。
[0010] 本发明还公开一种流体涡轮机，其包括涡轮机护罩和喷射器护罩，其中，涡轮机护罩包括多个向内弯曲的片区段和多个向外弯曲的片区段。每个向内弯曲的片区段具有前端、混合端和两个侧向表面。每个向外弯曲的片区段具有前端、混合端和两个侧向表面。每个向内弯曲的片区段位于两个向外弯曲的片区段之间。每个向外弯曲的片区段位于两个向内弯曲的片区段之间。向内弯曲的片区段的前端和向外弯曲的片区段的前端形成限定护罩的扩张的入口的第一结构构件。向内弯曲的片区段的混合端和向外弯曲的片区段的混合端形成限定护罩的尾部边缘的多个片区段。向内弯曲的片区段的两个侧向表面和向外弯曲的片区段的两个侧向表面沿着尾部边缘暴露。
[0012] 本发明还公开一种带护罩的流体涡轮机，其包括叶轮、围绕叶轮的涡轮机护罩、和喷射器护罩。涡轮机护罩包括第一结构构件和多个片区段。第一结构构件限定护罩的扩张的入口。多个片区段限定涡轮机护罩的尾部边缘。多个片区段包括以交替形式构造的向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段。向内弯曲的片区段的两个侧向表面和向外弯曲的片区段的两个侧向表面沿着尾部边缘暴露。涡轮机护罩的尾部边缘延伸到喷射器护罩的入口端中。
[0013] 每个片区段可以包括前端和混合端，其中多个片区段的前端形成第一结构构件。每个片区段的前端也可以包括在内表面上的凹槽。
[0014] 在其他的实施方式中，喷射器护罩包括多个喷射器片区段。
[0015] 喷射器护罩通常具有环形机翼型的形状。
[0016] 多个支撑构件可以在涡轮机护罩和喷射器护罩之间延伸，每个支撑构件与向外弯曲的片区段对准。
[0017] 在实施方式中，叶轮包括舱(nacelle)主体和在舱主体和涡轮机护罩之间延伸的多个定子薄片。在其他实施方式中，舱主体包括中央通道。
[0019] 下面是附图的简要说明，附图用于示出这里所公开的内容而不用于限制其内容。
[0020] 图1是本发明的带护罩的流体涡轮机的分解透视图。
[0021] 图2A是向内弯曲的片区段的透视图。
[0022] 图2B是向内弯曲的片区段的前视图。
[0023] 图2C是向内弯曲的片区段的侧视图。
[0024] 图2D是向内弯曲的片区段的俯视图。
[0025] 图3A是向外弯曲的片区段的透视图。
[0026] 图3B是向外弯曲的片区段的前视图。
[0027] 图3C是向外弯曲的片区段的侧视图。
[0028] 图3D是向外弯曲的片区段的俯视图。
[0029] 图4是本发明的带护罩的流体涡轮机的第二种示例性的实施方式的前视透视图。
[0030] 图5是图4的带护罩的流体涡轮机的后视透视图。
[0031] 图6是图4的带护罩的流体涡轮机的前视图。
[0032] 图7是图4的带护罩的流体涡轮机的后视图。
[0033] 图8是图4的带护罩的流体涡轮机的侧视剖视图。
[0034] 图9是图8的较小的视图。
[0035] 图9A和图9B是图8的流体涡轮机的圆齿型片的放大侧视图。
[0036] 图10是本发明的带护罩的流体涡轮机的后视透视图，其示出在护罩的尾部边缘处的混合。
[0037] 图11是之前公开的带护罩的风力涡轮机的前视透视图。
[0038] 图12是图11的带护罩的风力涡轮机的后视图。
具体实施方式
[0039] 参照附图可以更完整地理解这里所公开的部件、过程和设备。附图意于示出本发明，而不意于显示相对大小和尺寸或者限制示例性的实施方式的范围。
[0040] 虽然下面的说明中使用了具体术语，这些术语意于仅指代附图中的特定结构，而不意于限制本发明的范围。类似的附图标记应当理解为指代类似功能的部件。
[0041] 当与数量一起使用时，术语“大约”包括所述的值，也具有由上下文所表示的含义。例如，它至少包括与特定数量的测量相关联的误差级。当使用在范围的情况下，术语“大约”也应当被认为公开了两个端点的绝对值所限定的范围。例如，范围“从大约2到大约4”也公开了范围“从2到4”。
[0042] 混合器喷射器功率系统(MEPS)提供了一种从风流产生功率的改进的方法。主护罩包含从主风流提取功率的叶轮。包括从主风流和第二流动摄取流动并且促进紊流混合的混合器喷射器泵。这通过增加流经系统的空气的量、减少涡轮机叶片上的背压、并且减少系统产生的噪声而改进功率系统。
[0043] 这里使用的术语“叶轮”指代叶片附接至轴并且能够转动，从而能够由转动叶片的流体产生功率或能量的任何组件。示例性的叶轮包括螺旋桨推进器或转子/定子组件。任何类型的叶轮可以被封装在本发明的流体涡轮机的涡轮机护罩内。
[0044] 涡轮机护罩的扩张的入口可以被认为是流体涡轮机的前部，喷射器护罩的尾部边缘可以被认为是流体涡轮机的后部。定位为更靠近涡轮机前部的流体涡轮机的第一部件可以被认为在定位为更靠近涡轮机后部的第二部件的“上游”。换句话说，第二部件在第一部件的“下游”。
[0045] 本发明的带护罩的流体涡轮机包括叶轮、围绕叶轮的涡轮机护罩、以及围绕涡轮机护罩的尾部边缘的可选的喷射器护罩。涡轮机护罩的尾部边缘上具有片区段。特别地，片区段包括向内弯曲的片区段或表面和向外弯曲的片区段或表面。这些弯曲的片区段上的侧向表面沿着尾部边缘暴露。这允许经过涡轮机护罩的空气与经过涡轮机护罩外侧的空气混合，以最终在横向和径向两个方向上混合，下面将具体解释。
[0046] 图1示出使用示例性的涡轮机护罩的流体涡轮机。流体涡轮机100包括涡轮机护罩110。涡轮机护罩具有第一结构部件112，其限定护罩的扩张的入口114。入口是“扩张的”，因为护罩在入口处比在叶轮处具有更大的垂直于中央轴线105的平面内的横截面积。入口114也可以被描述为由涡轮机护罩的圆形前沿边缘限定。护罩由多个片区段118构成。
片区段包括多个向内弯曲的片区段120和多个向外弯曲的片区段130。术语“向内”和“向外”是相对于涡轮机的中央轴线105。如图所示，有九个向内弯曲的片区段和九个向外弯曲的片区段。向内弯曲的片区段120和向外弯曲的片区段130以交替方式构造。换句话说，每个向内弯曲的片区段120位于两个向外弯曲的片区段130之间，且每个向外弯曲的片区段
130位于两个向内弯曲的片区段120之间。片区段限定涡轮机护罩的尾部边缘116。可以看出向内弯曲的片区段120和向外弯曲的片区段130被构造成允许空气侧向和横向混合。
换句话说，没有侧壁将向内弯曲的片区段与向外弯曲的片区段的混合端连接在一起。
片区段包括多个向内弯曲的片区段120和多个向外弯曲的片区段130。术语“向内”和“向外”是相对于涡轮机的中央轴线105。如图所示，有九个向内弯曲的片区段和九个向外弯曲的片区段。向内弯曲的片区段120和向外弯曲的片区段130以交替方式构造。换句话说，每个向内弯曲的片区段120位于两个向外弯曲的片区段130之间，且每个向外弯曲的片区段
130位于两个向内弯曲的片区段120之间。片区段限定涡轮机护罩的尾部边缘116。可以看出向内弯曲的片区段120和向外弯曲的片区段130被构造成允许空气侧向和横向混合。
换句话说，没有侧壁将向内弯曲的片区段与向外弯曲的片区段的混合端连接在一起。
[0047] 沿着尾部边缘的片区段的结构允许流经涡轮机护罩的内部的空气与沿着涡轮机护罩的外部流动的空气在径向和横向(即周向)两个方向上混合。这些片区段的类型的组合也可以被称为圆齿型片。可以实现根据转子的扫过面积超过Betz限制四倍的效率。
[0048] 如图所示，片区段118也形成第一结构构件112。在这一点上，每个向内弯曲的片区段120可以被认为包括前端122和混合端124。类似地，每个向外弯曲的片区段130可以被认为包括前端132和混合端134。这些片区段的前端122、124形成第一结构构件122。片区段的混合端124、134形成尾部边缘116。
[0049] 涡轮机护罩110围绕叶轮140。涡轮机护罩也围绕舱主体150。这里，叶轮是转子/定子组件。定子142包括多个定子薄片144，并且接合涡轮机护罩110和舱主体150。转子146绕舱主体150转动并且在定子142的下游。在这里示出的一些实施方式中，中央通道152轴向延伸经过舱主体150的整体。中央通道152允许空气流经舱主体150和绕过转子146或叶轮140。这些空气之后与其他空气流混合以提高流体涡轮机的效率。环式发电机160将流体能量转换为电能或电功率。
[0050] 向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段可以包括相同或不同的材料。向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段可以包括诸如玻璃纤维和聚合树脂的混合物的复合材料。在一些实施方式中，玻璃纤维包括E玻璃。E玻璃是具有少于1％重量比碱金属氧化物的铝硼硅酸盐玻璃。聚合树脂可以是环氧树脂、乙烯酯树脂或聚酯。
[0051] 向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段可以包括织物材料。在一些实施方式中，织物材料是有含氟聚合物涂层的玻璃纤维。
[0052] 图2A至2D分别示出向内弯曲的片区段的透视图、前视图、侧视图和俯视图。向内弯曲的片区段200具有前端202和混合端204。前端202沿着向内弯曲的片区段的前边缘206定位，且混合端204沿着向内弯曲的片区段的后边缘208定位。第一侧向表面210和第二侧向表面212在前端202和混合端204之间延伸。侧向表面朝向流体涡轮机的中央轴线径向向内弯曲，并且可以被描述为具有弧形的形状。侧向表面210、212沿着向内弯曲的片区段的混合端204暴露。换句话说，侧向表面沿着涡轮机护罩的尾部边缘暴露。该陈述不应被理解为要求侧向表面全部暴露。
[0053] 由图2B的前视图所示，可以看到对应于第一结构构件的周边的弧线225。向内弯曲的片区段在周向方向上的宽度215沿着前边缘和后边缘大致相同。由图2C的侧视图所示，弯曲的片区段的前端包括在内表面222上的凹槽220。与内表面相对的是从前边缘206延伸至后边缘208的外表面224。由图2D的俯视图所示，向内弯曲的片区段具有矩形的形状。
[0054] 图3A至3D分别示出向外弯曲的片区段的透视图、前视图、侧视图和俯视图。向外弯曲的片区段300具有前端302和混合端304。前端302沿着向外弯曲的片区段的前边缘306定位，且混合端304沿着向外弯曲的片区段的后边缘308定位。第一侧向表面310和第二侧向表面312在前端302和混合端304之间延伸。侧向表面远离流体涡轮机的中央轴线径向向外弯曲，并且可以被描述为具有弧形的形状。侧向表面310、312沿着向外弯曲的片区段的混合端304暴露。换句话说，侧向表面沿着涡轮机护罩的尾部边缘暴露。
[0055] 由图3B的前视图所示，可以看到对应于第一结构构件的周边的弧线325。向外弯曲的片区段在周向方向上的宽度315沿着前边缘和后边缘大致相同。由图3C的侧视图所示，弯曲的片区段的前端包括在内表面322上的凹槽320。与内表面相对的是从前边缘306延伸至后边缘308的外表面324。由图3D的俯视图所示，向外弯曲的片区段具有矩形的形状。
[0056] 向外弯曲的片区段300在周向方向上也比向内弯曲的片区段200更宽。换句话说，每个向外弯曲的片区段具有宽度315，且每个向内弯曲的片区段具有宽度215，且向外弯曲的片区段的宽度315比向内弯曲的片区段的宽度215更大。所有向外弯曲的片区段具有相同的宽度315，且所有向内弯曲的片区段具有相同的宽度215。
[0057] 弯曲的片区段中的凹槽220、320可以用于放置或定位功率或能量发生系统。当护罩被组装好时，向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段上的凹槽220、320彼此对准以形成环。
[0058] 根据它们前视的外形，向内弯曲的片区段可以与向外弯曲的片区段区别。由比较图2B和图3B可看出，当面对向内弯曲的片区段200的前边缘206时，后边缘208和混合端204在弧线225的内侧，或弧线下方。相对地，向外弯曲的片区段300的后边缘308和混合端304在弧线325的外侧，或弧线上方。换句话说，向内弯曲的片区段200的混合端204比前端202更靠近中央轴线。相对地，向外弯曲的片区段300的前端302比混合端304更靠近中央轴线。
[0059] 在一些实施方式中，向外弯曲的片区段在周向方向上比向内弯曲的片区段更宽。在不同的实施方式中，向内弯曲的片区段在周向方向上比向外弯曲的片区段更宽。替代地，向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段可以具有相同的宽度。弯曲的片区段的内表面上的凹槽可以与例如从流体获取能量/功率的环式发电机相接合。
[0060] 图4至图8是具有片段式涡轮机护罩410和喷射器护罩460的流体涡轮机400的第二实施方式的多个视图。图4是左前方透视图。图5是左后方透视图。图6是前视图。图7是后视图。图8是侧视剖视图。
[0061] 同样，护罩410由多个片区段418构成。片区段418包括多个向内弯曲的片区段420和多个向外弯曲的片区段430。向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段以交替的方式构造。向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段的侧向表面424、434沿着护罩的尾部边缘
416暴露。片区段的前端422、432形成涡轮机护罩的扩张的入口414处的第一结构构件
412。护罩410围绕叶轮440和具有中央通道452的舱主体450。图4中中央通道的第一端
454是可见的。
416暴露。片区段的前端422、432形成涡轮机护罩的扩张的入口414处的第一结构构件
412。护罩410围绕叶轮440和具有中央通道452的舱主体450。图4中中央通道的第一端
454是可见的。
[0062] 流体涡轮机还包括喷射器护罩460。喷射器护罩460具有弧形环形机翼型的形状。支撑构件470将喷射器护罩460连接到涡轮机护罩410。应当注意，支撑构件470与向外弯曲的片区段430对准。涡轮机护罩410或圆齿型片的尾部边缘416或后端417延伸到喷射器护罩的入口端462中。喷射器护罩460、涡轮机护罩410和舱主体450与中央轴线405同轴。
[0063] 现在参照图5，这里可以看到中央通道450的第二端456。此外，该后视图示出向内弯曲的片区段420和向外弯曲的片区段430被构造成允许空气侧向地和横向地混合。向内弯曲的片区段的两个侧向表面424和向外弯曲的片区段的两个侧向表面434沿着尾部边缘416暴露。
[0065] 使用圆齿型片的一个优点是可以减小喷射器护罩的轴向长度。喷射器护罩的轴向长度的减少允许在流体涡轮机后面的尾迹的更高的供能。因此，能够在更短的轴向距离上实现来自涡轮机护罩内部的低能量空气流与来自涡轮机护罩外部的高能量空气流的更好的混合。这允许流体涡轮机更加靠近彼此地布置。更短的护罩也降低成本和重量，允许支撑流体涡轮机的塔的尺寸和重量也减少，在不牺牲安全性的情况下实现进一步的成本节约。在图8中，涡轮机护罩410具有轴向长度LM，喷射器护罩460具有轴向长度LE。在实施方式中，LM对LE的比值可以从0.8到1.5。
[0066] 将流体涡轮机护罩分割为向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段的一个优点是使得护罩更容易处理和运输。并且，这减少将带护罩的流体涡轮机运送到适当位置的成本和复杂性。
[0067] 虽然这里没有示出，喷射器护罩也可以沿着出口端包括圆齿型混合片。
[0068] 现在参照图8，叶轮440围绕舱主体450。这里，叶轮是转子/定子组件，包括具有定子叶片的定子442和具有转子叶片的转子444。转子在下游并且与定子叶片“成直线”。换句话说，转子叶片的前沿边缘大致与定子叶片的尾部边缘对准。转子叶片通过内环和外环(未示出)保持在一起。内环安装在舱主体450上。舱主体450通过定子442或通过其他方式连接至涡轮机护罩410。
[0069] 涡轮机护罩410具有机翼形的横截面形状且抽吸侧(即低压侧)在护罩的内部。涡轮机护罩还包括在涡轮机护罩的终端区域(即端部)上的圆齿型片。圆齿型片向下游延伸超过转子叶片以形成涡轮机护罩的后端或下游端417。圆齿型片由向内弯曲的片区段
420和向外弯曲的片区段430形成。向内弯曲的片区段420朝向涡轮机护罩的中央轴线
405向内延伸；且向外弯曲的片区段430远离中央轴线向外延伸。圆齿型片向下游延伸进入喷射器护罩的入口端462。支撑构件470轴向延伸以将涡轮机护罩410接合至喷射器护罩460。
420和向外弯曲的片区段430形成。向内弯曲的片区段420朝向涡轮机护罩的中央轴线
405向内延伸；且向外弯曲的片区段430远离中央轴线向外延伸。圆齿型片向下游延伸进入喷射器护罩的入口端462。支撑构件470轴向延伸以将涡轮机护罩410接合至喷射器护罩460。
[0070] 涡轮机护罩和喷射器护罩空气动力地成弧形以增加经过涡轮机转子的流量。涡轮机护罩的轴向长度LM等于或小于涡轮机护罩的最大外径DM。并且，喷射器护罩LE的轴向长度等于或小于喷射器护罩的最大外径DE。舱主体的外表面空气动力地形成轮廓以使得流体涡轮机下游的流动分离现象最小化。舱主体可以被构造成比涡轮机护罩或喷射器护罩或它们的结合长度更长或更短。
[0071] 涡轮机护罩的入口面积和出口面积等于或大于叶轮所占据的环的面积。舱主体与涡轮机护罩的内表面之间的环所形成的内部流动通路截面积空气动力地成形以在涡轮机的平面处具有最小的面积，且另外从它们各自的入口平面到出口平面平缓地变化。喷射器护罩入口端的截面积大于涡轮机护罩的后端的截面积。
[0072] 在带护罩的流体涡轮机中可以包括几个可选的特征。轮形结构形式的功率输出装置可以在叶轮的外边框处机械地连接到发电机。声音吸收材料可以附接至护罩的内表面以吸收和防止涡轮机产生的相对高频声波的传播。为了进一步提高安全水平，涡轮机也可以包括叶片容纳结构。护罩将具有空气动力的轮廓以增加流入和流经系统的流量。护罩的入口和出口区域的截面可以是非圆形的，使得通过将两个护罩对准能够容易地调节护罩安装。在涡轮机的下部外表面上可以包括回转接头以用于安装在竖直支架/支塔上，从而允许涡轮机转向到流体中以最大化功率抽取。竖直空气动力稳定器薄片可以安装在护罩外部上以辅助保持涡轮机指向流体。
[0073] 喷射器护罩出口面积对涡轮机护罩出口面积的面积比在1.5-3.0的范围内。圆齿型片的数量a可以在6到14之间。片通道的高度宽度比值在0.5到4.5之间。片穿透在50％到80％之间。舱主体栓尾部边缘角度为30度或更小。整个涡轮机的长度对直径(L/D)的比值在0.5到1.25之间。
[0074] 现在参照图8，经过定子442的自由空气流(由箭头472大致表示)的能量被转子444抽取。箭头474表示的高能量空气绕过涡轮机护罩410和定子442并且流过涡轮机护罩410的外部并且被向内引导。圆齿型片导致从转子下游离开的低能量空气与高能量空气混合。
[0075] 在图9A中，沿着向内弯曲的片区段420的大致由481表示的内表面画切线480。涡轮机护罩具有后平面482。形成垂直于后平面并且与向内弯曲的片区段和向外弯曲的片区段相遇的点484相切的线483。切线480和线483相交形成角φ2。该角φ2在5到65度之间。换句话说，向内弯曲的片区段相对于涡轮机护罩形成5到65度之间的角φ2。在特定的实施方式中，角φ2为约35度到约50度。
[0076] 在图9B中，沿着向外弯曲的片区段430的大致由486表示的内表面画切线485。切线485和线483相交形成角φ。该角φ在5到65度之间。换句话说，向内弯曲的片区段相对于涡轮机护罩形成5到65度之间的角φ。在特定的实施方式中，角φ为约35度到约50度。
[0077] 图10是示例性的流体涡轮机的后侧透视图，示出护罩的尾部边缘处的气流。流体涡轮机500包括涡轮机护罩510和喷射器护罩560。涡轮机护罩510包括向内弯曲的片区段518和向外弯曲的片区段520。高能量空气H在外部到达涡轮机护罩510的尾部边缘，即涡轮机护罩510和喷射器护罩560之间，也就是说高能量空气H不流经扩张的入口或绕过叶轮。低能量空气L通过流经涡轮机护罩510的内部，即经过扩张的入口和经过叶轮，到达涡轮机护罩510的尾部边缘。放大图示出高能量空气流599和低能量空气流598的横向混合。在包括中央通道的实施方式中，流经中央通道的空气是高能量空气。
[0078] 图11和图12是美国专利申请No.12/054050中已经公开的带护罩的风力涡轮机1000的一种实施方式的图示。对特定特征的讨论将辅助进一步限定本流体涡轮机的结构。
[0079] 参照图11，该实施方式使用推进器型叶轮1002代替转子/定子组件。涡轮机护罩1010具有朝向涡轮机的中央轴线向内延伸的一套十个高能量混合片1012。涡轮机护罩也具有远离中央轴线向外延伸的一套十个低能量混合片1014。高能量混合片与低能量混合片绕着涡轮机护罩1010的尾部边缘交替。叶轮1002、涡轮机护罩1010、喷射器护罩1020彼此同轴，即它们具有共同的中央轴线。
[0080] 现在参照图12，涡轮机护罩的尾部边缘可以被描述为包括多个周向间隔开的内圆弧部分1032，每个内圆弧部分具有相同的曲率半径。这些内圆弧部分彼此平均间隔。多个外圆弧部分1034在部分1032之间，每个外圆弧部分具有相同的曲率半径。内圆弧部分1032的曲率半径与外圆弧部分1034的曲率半径不同，但是内圆弧部分和外圆弧部分具有相同的中心(即沿着中央轴线)。内部分1032和外圆弧部分1034通过径向延伸部分1036彼此连接。这形成圆锯齿(crenellated)形状，即大致上下形或左右形的尾部边缘1016。该锯齿形结构形成两组混合片，即高能量混合片1012和低能量混合片1014。
[0081] 现在参照图7的后视图，尾部边缘414也可以描述为包括多个周向间隔开的内圆弧部分492和多个周向间隔开的外圆弧部分494。每个内圆弧部分492具有相同的曲率半径，并且彼此平均地间隔开。每个外圆弧部分494具有相同的曲率半径，并且彼此平均地间隔开。内圆弧部分492的曲率半径与外圆弧部分494的曲率半径不同，但是内圆弧部分和外圆弧部分具有相同的中心(即沿着中央轴线405)。
[0082] 但是，图7的流体涡轮机与图11的风力涡轮机不同，因为本发明的涡轮机护罩的片区段不包括侧壁，而图11所示的混合片包括侧壁。换句话说，本发明的分割的涡轮机护罩的尾部边缘416具有内圆弧部分492和外圆弧部分494，但是不具有径向延伸部分。图7中看起来径向延伸的部分(由附图标记496表示)实际上是由片区段的边缘形成的视错觉，而不是由于存在侧壁。缺少径向延伸部分导致片区段418的侧向表面424、434暴露，允许空气流的周向混合。由此尾部边缘416可以被描述为具有圆形城齿形(merlonated)形状(指代片区段的实体部分)，而非图11所示的圆锯齿形状。
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