技术领域
[0001] 本
发明涉及具有垂直轴线的塔状
风力涡轮，类型为包括摇架状
支撑结构，该结构包括并支撑具有与
转子同轴的垂直轴线的转子，中
心轴连接至发电机。
背景技术
[0002] 通常，风力涡轮被分成不同的类别。旋转下的结构意指(SR)如下的机械结构、自然结构或人造结构：当围绕几何轴线旋转时，使被称为
叶轮元件的外周部件旋转，外周部件与外侧相互作用，以便执行使外周部件磨损的功能。
[0003] 具体地，人造旋转结构从结构的内侧向外侧传输旋转，并且，在这种情况下，人们可谈及直接旋转结构，或在相反的结构的情况下，从外侧向内侧传输旋转。
[0004] 转子是旋转结构的仅围绕几何旋
转轴线旋转的部分；转子由作为转子轴线的圆柱中心轴线和与叶轮元件直接地或间
接地连接的外周部分或外周转子构成。意指该结构在转子
基座下，在存在重力的情况下转子在该结构上旋转。该结构能够被固定，或能够转动。
[0005] 人造旋转结构能够基于旋转几何轴线的特征，具体地，基于旋转几何轴线的数量以及相关的转子的层次结构、取向和静止点而分类。
[0006] 具体地，人造旋转结构能够是具有单个几何轴线的类型，其中，存在仅一个几何
旋转轴线，并且，存在甚至包括叶轮元件的单个转子。或者，人造旋转结构能够是具有主几何轴线的类型，其中，存在两个或更多个旋转轴线：在其中存在主转子，该主转子使一个或更多个被称为
副轴线的机械轴线旋转，叶轮元件围绕一个或更多个机械轴线中的每一个旋转。
[0007] 旋转结构甚至能够分成：方位
角的旋转结构，具有单个或主垂直轴线；ALTHAL式旋转结构，具有单个或主
水平轴线；或倾斜的旋转结构，具有单个或主倾斜轴线。
[0008] 具有
主轴线的旋转结构包括九
种子类：具有与主轴线
正交的副轴线的三种、具有与主轴线平行的副轴线的三种以及具有相对于主轴线而共面的副倾斜轴线的最后三种。
[0009] 此外，能够基于转子的
支架的数量而进行另外的区别，转子的支架能够是由固定基座或转动基座提供的单个支架；或是具有摇架的类型，其中，转子由两个或更多支架支撑，该两个或更多支架由固定基座(固定摇架)提供或由转动基座(其中，转子由两个或更多支架支撑，该两个或更多支架由固定基座(固定摇架)或由转动基座(转动摇架)提供)提供；是具有叉状物的类型，其中，通过转子的副轴线或通过副轴线的叶轮元件在两侧被支撑；是具有平衡物的类型，其中，副轴线或叶轮元件仅在一侧被支撑。
[0010] 因此，上面提到的类别和类型的交叉确定旋转结构的总共48种不同的类型。
[0011] 当旋转结构传输
能量时，指派那些结构使叶轮元件以借助于刚性转子轴线、该轴(直接旋转结构)或借助于由叶轮从外侧收集的能量的转子轴(相反的结构)的旋转而提供给叶轮元件的能量运作。
[0012] 这些能量传输结构能够是可移动的，即放置在任何
汽车(在这样的情况下，这些结构是直接旋转结构)上或在锚固至地面的固定
框架上。
[0013] 固定框架将具有包括可调整的且锚固至地面的固定基座和放置在固定基座上面的可行的转动基座的结构。在固定框架上面，安装有单个或主转子。
[0014] 这些结构能够是直接和相反的能量传输结构两者。在所有情况下，为了变得强大或精确，这些结构必须对叶轮给予
刚度。
[0015] 然而，大部分现有的
旋转框架在包含主几何轴线的平面上具有非常宽的截面，并且，在与该平面正交的另一中心平面上具有稍微宽的截面，反之亦然。此外，有时，另一个平面上的截面结果是非圆形。这限定了叶轮的强度、
稳定性和刚度不足。
[0016] 更紧凑的或类似球体的框架将更硬，此外，转子应当更稳定，因为，通过总计构成转子的微粒的圆周运动的惯性，将旋转的轴线约束于其极端情况。
[0017] 具体地，既具有风力
叶片的水平轴线，具有单个固定的或倾斜的叶片，且具有垂直轴线的现有的风力涡轮是稍硬而高效的框架，并且，这些风力涡轮不能适应于风力强度的作用。
发明内容
[0018] 本发明提出，提供如所附
权利要求1所定义的能够消除上面提到的缺点的塔状风力涡轮。
[0019] 在下文中，将描述具有垂直轴线的塔状风力涡轮的三个实施方式示例：具体地，具有与主轴线平行的副轴线的塔状涡轮，将两个轴线都垂直地布置(被称为方位角-方位角的类型，参见图1、2、3、8、9、10、11以及12)，被称为可关闭式风塔；和形状像圆顶的塔状涡轮，被称为具有相对于垂直主轴线而共面且倾斜的副轴线的可关闭式风圆顶(被称为倾斜-方位角的类型，参见图4至12)；以及被称为可关闭式风塔-圆顶的通过最前面的两个涡轮的组合而产生的另一涡轮(参见图8、9、10、11、12)。
附图说明
[0020] 将参考附图，其中：·图1在前视图上示出方位角-方位角式塔；
·图2示出图1的塔的水平剖视图；
·图3示出用于使图1的塔的风力叶片以90°倾斜的机构；
·图4在前视图上示出可关闭式风圆顶，使基座透明；
·图5示出图4的圆顶的纵截面上的视图；
·图6在顶视图上示出具有打开的薄片的该圆顶；
·图7在顶视图上示出具有闭合的薄片的该圆顶；
·图8在前视图上示出组合的可关闭式风圆顶和风塔；
·图9在垂直剖视图上示出打开的图8的该组合；
·图10在顶视图上示出打开的图8的该组合；
·图11在逆风侧视图上示出图8的该组合；并且，
·图12在前视图上示出关闭的图8的该组合。
具体实施方式
[0021] 在附图中，示出塔状风力涡轮的固定基座(1)、转动基座(2)、主转子(3)以及装备有第二旋转件(4)的元件。
[0022] 如可关闭式风塔的框架是具有摇架和叉状物的方位角-方位角的类型，即具有垂直主转子和垂直副轴线，垂直主转子和垂直副轴线两者都在两端被支撑，并且，叶片也垂直且围绕副轴线倾斜(reclining)。
[0023] 可再关闭式风力涡轮由两个同心的垂直鼓构成：内鼓和外鼓，内鼓和外鼓具有相同的与转子轴的垂直几何旋转轴线一致的垂直几何对称轴线(6)。
[0024] 内鼓是涡轮的外周转子，由形状像盘的两个水平基座，即上基座(8)和下基座(13)构成，在其间由等距
焊接于两个基座处的垂直副轴线的外周圆形冠连接。
[0025] 垂直地放置的叶片(11)、(12)围绕各副轴线横向地旋转。内鼓的两个基座焊接至垂直转子轴(20)，垂直转子轴(20)经过基座的中心，到达下面的直流发电机(21)或另一类型的发电机。
[0026] 内鼓，连同转子轴，构成塔的转子(3)。内鼓在外鼓内侧旋转，当风力叶片位于塔的一侧时，风力叶片收集风的推力，然而，在风力叶片位于相反侧并顶风行进时，风力叶片使风在其上滑动。
[0027] 各风力叶片具有凹凸水平截面。各风力叶片围绕自身的副轴线(27)旋转，以呈现两个取向：径向取向的叶片(11)，以在其凹侧收集风的推力；和切向取向的叶片(12)，凹侧朝向内侧，在各风力叶片位于塔的相反侧且顶风前进时呈现。
[0028] 焊接至叶片的上部小盘(25)与叶片一起旋转，并且，上部小盘(25)支承叶片的重量，借助于利用混合负荷停靠于
轴承上的凸缘而将重量压在内鼓的上基座盘上。上部小盘(25)和叶片是具有第二旋转件(4)的转子的仅有的两个部分。
[0029] 在叶片下存在下部小盘(22)，下部小盘(22)不能围绕本身旋转，但能够简单地上升和下降，因为下部小盘(22)具有在隔间内侧的垂直槽中滑动的销钉，其中，下部小盘(22)容纳于内鼓的下基座中。下部小盘(22)在其上表面还具有两个水平十字形狭槽，径向狭槽(28)和切向狭槽(26)。
[0030] 各叶片与焊接至各叶片的上部小盘一起围绕自身的副轴线旋转，并且，各叶片备选地以下边缘插入至其下部小盘的径向槽或切向槽中，下部小盘沿着副轴线下降，以便释放下部小盘，并且，下部小盘再次上升，以将下部小盘紧固于新的
位置，在两种情况下都由于焊接至转子的基座的副轴线而留在轴线中。
[0031] 通过将永久磁
铁插入至叶片的底部上或沿着该隔间的内边缘插入，从而能够利用电
磁铁来使下部小盘沿着副轴线上下运动，电磁铁通过使其极性反转而使下部小盘下降，一旦叶片旋转，电磁铁就通过再次使其极性反转而使下部小盘上升
[0032] 相反，外鼓由包括内鼓的垂直转动摇架(2)组成，并且，外鼓在顶部和底部支撑内鼓并保护内鼓。
[0033] 外鼓由上水平基座(9)和下水平基座(15)这两个水平基座形成，这两个水平基座由小柱(10)和/或构架结构在外周联结，允许风穿透，并且，能够盖上针对
鸟的保护格栅。
[0034] 外鼓的上基座由圆形冠(9)构成，通过利用混合负荷借助于轴承而将形冠圆(9)支撑在上侧上并将圆形冠(9)保持于轴线中，从而圆形冠(9)穿入内鼓的水平上盘(8)的边缘的槽。
[0035] 外鼓的转动摇架的下基座(15)形状像盘，具有凹部，内鼓的下基座(13)利用混合负荷通过轴承(14)或下面的轴向轴承和周围的
径向轴承而安置于凹部中。
[0036] 由外鼓构成的垂直摇架必须转动，以始终保持相同的逆风侧和顺风侧。外鼓为了在风改变时旋转，被安置于混合或轴向轴承(16)上，并且，由径向轴承(18)保持于轴线中，从而允许外鼓在下面的固定基座(1)的顶盖(17)的凹部上旋转。径向轴承能够围绕下面的固定基座中的外鼓的圆柱接合件(19)放置。
[0037] 此外，外鼓具有周向地放置的上面的
舵(5)，舵(5)通过使顺风和逆风始终保持在外鼓的相同侧而保持顺风。在其他情况下，外鼓能够具有用于检测风向并启动使外鼓与风向重新对齐的
发动机的装置。
[0038] 在本文中所描述的塔中，设置有用于使叶片旋转的装置。实际上，在风(7)改变方向时，外鼓转动，因为外鼓必须与风(7)重新对齐。这在将如下的两个装置插入外鼓上时是必要的：以A(24)标示的必须始终逆风的装置和以B(23)标示的在顺风侧的在第一个装置的径向相对位置上的另一个装置。这样的装置，在各叶片与内鼓一起旋转到达该装置时，使各叶片本身旋转90°。
[0039] 实际上，A和B通过下列方式构成：作用于
开关的投射或通过激光或红外
控制器，使
电路闭合，该电路通过启动发动机或电磁铁而在内鼓上使叶片的内部小盘下降，以释放叶片(图3)。下部小盘的下降从而启动一系列控制器、开关、致偏器或继电器，这一系列器件通过启动布置在各叶片处的内鼓上的发动机而使叶片旋转90°。一旦完成旋转，下部小盘再次上升，通过使叶片穿入下部小盘的另一个狭槽，从而将叶片
锁定在新的取向上。
[0040] 如在附图中，人们选择了使内鼓顺
时针旋转，逆风侧的装置A通过使叶片从切向取向变化至径向取向而使叶片顺时针旋转(图2)，凹表面定向为顶风。
[0041] 类似地，在外鼓的顺风侧，装置B启动控制器，在叶片逐渐地顺风时，控制器通过使叶片从径向取向变化至切向取向而使叶片逆时针旋转90°，凸表面指向外侧，凹表面指向内侧(图2、3)。
[0042] 因此，在内鼓的顶风行进的一侧，叶片通过彼此钩住而形成连续的半圆柱(12)，半圆柱(12)通过始终留在该位置而连续地更新，在A处在顶部上拆除且在B处在端部重建，然而，在塔的相反侧，径向地布置的叶片(11)通过收集风的推力而启航。
[0043] 在风太大的情况下或由于维护工作，通过将所有叶片以切向取向保持，而不是旋转而碰巧呈现径向取向，从而获得使转子对风的作用不敏感的全外周空心圆柱(49)。
[0044] 在这样的圆柱内侧，除了转子轴之外，可能还将存在也依然免受风的作用的固定叶片或倾斜叶片的第二冠。
[0045] 针对各叶片，依次设置六个不同的控制器：
[0046] 在逆风的情况下，叶片首先遇到装置A，从而启动控件(1)，控件(1)通过将布置在叶片下方的开槽的下部小盘与该叶片分离而使该下部小盘沿着副轴线下降。然后，从而启动其他控制器，通过将下部小盘锁定在新的取向上而使叶片顺时针旋转。
[0047] 在装置B，在顺风的情况下，发生同样的事情，但变型为，再次被压的致偏器控件(2)使上部小盘和叶片逆时针旋转。
[0048] 将通过参考图4至7而描述如下的类型的可再关闭式风圆顶：其中，主轴线(6)垂直，副轴线(30)相对于主轴线(6)而倾斜且共面；圆顶能够是具有单个静止元件或具有由垂直摇架支撑的转子的类型。转子(3)的外周部分形状像具有两个基座的球截形部分；球截形部分的上基座是较小的基座。位于球截形部分上面的盘或盖(29)是圆顶的上基座，位于球截形部分下面的盘(33)是圆顶的下基座。两者都焊接至经过两个基座的中心的垂直转子轴(20)。
[0049] 两个基座由球的能够横向地倾斜的薄片(32)连接，所有的薄片(32)具有相同的渐变性(gradation)，薄片(32)是收集风的叶片，从任何方向到达的风将穿透一个薄片与另一个薄片之间的空的空间。如果倾斜薄片是固定的，即焊接至基座，则圆顶是方位角类型，不是可再关闭的。
[0050] 在可关闭式圆顶中，通过使每一个薄片都与自身的副轴线一起旋转而使薄片横向地倾斜。通过取消薄片的倾斜角，使得圆顶由于成为风不能穿透的球而关闭。圆顶能够由冠状垂直摇架支撑。
[0051] 冠状摇架是由上基座和下基座这两个水平基座形成的垂直摇架。上基座形状像球形盖(48)，下基座形状像环或盘(9)。两个基座由弯曲的射线(47)联结，例如由能够由格栅盖上的子午线的段联结。
[0052] 如在先前的塔中，设置有用于使叶片旋转的装置，球的上述的薄片赋予叶片形状。实际上，通过各薄片(32)所焊接至的倾斜副轴线(30)的围绕本身的旋转而以旋转的方式拖动各薄片(32)。
[0053] 各副轴线在顶部上
铰链连接至盖，在基座(39)处铰链连接至圆顶的下基座，与整个圆顶一起围绕垂直主几何轴线旋转。
[0054] 倾斜副轴线的围绕本身的第二旋转和随之发生的薄片的旋转由空心圆柱垂直轴(38)的机动化的旋转确定。
[0055] 这样的轴(38)通过包含接合至圆顶中的转子轴的区域而放置在该区域外侧；轴(38)借助于径向轴承(18)而从该区域脱开，并且，轴(38)安置在圆顶的下基座上，利用混合负荷借助于轴承(14)而从该区域脱开。轴(38)在其基座外侧具有齿冠(42)，齿冠(42)将两个或三个小
齿轮(40)与插入圆顶的基座中的发动机(41)接合。
[0056] 在将发动机关闭且使
小齿轮制动时，这些操作通过使轴(38)以圆顶的相同的
角速度旋转，通过将轴(38)相对于圆顶且相对于转子轴线而保持静止，从而拖动轴(38)。在开启发动机时，小齿轮使轴(38)相对于圆顶且相对于转子轴线而旋转。
[0057] 垂直空心轴(38)通过本身旋转而使焊接至垂直空心轴(38)的两个水平齿轮(37)旋转，这两个水平齿轮(37)通过使各倾斜副轴线本身一起沿相反的方向以相同的程度旋转而接合两个齿轮(31)，这两个齿轮(31)放置在顶部上和各倾斜副轴线的基座处。
[0058] 副轴线围绕本身的旋转使焊接至副轴线的薄片倾斜。在最大限度地倾斜时，各薄片横向地安置在先前的薄片的轴线(44)上。各薄片在一侧(附图中的左侧)具有两个凹部(45)，这两个凹部用于帮助上面提到的安置。
[0059] 通过使垂直空心轴(38)沿相反的方向旋转，导致薄片由于使圆顶关闭且对风不敏感而在切向位置(46)闭合。
[0060] 此外，在圆顶中，能够设置有转子轴的凸缘(34)、
离合器(35)、压力机(36)以及固定基座的结构(43)。
[0061] 参考图8至12，可再关闭式塔和风圆顶的组合
指定为可关闭式风塔-圆顶，该可关闭式风塔-圆顶通过使可关闭的圆顶状框架重叠于可关闭式塔状框架上而形成，两者都围绕经过共同的转子轴的中心的共同的垂直对称轴线沿相同的方向旋转。这样的联接的机会是由于如下的事实而导致的：只有圆顶会具有太高的固定基座，然而，只有塔将没有足够的球形以对转子的旋转赋予最大的
精度。
[0062] 因为塔-圆顶是可关闭式风塔-圆顶，所以塔-圆顶能够由均具有固定叶轮的方位角圆顶和塔构成，或由受具有固定薄片的方位角圆顶支配的方位角-方位角塔构成，或由受倾斜-方位角圆顶支配的具有固定叶片的方位角塔构成，最后，由受倾斜-方位角圆顶支配的方位角-方位角塔构成。
[0063] 甚至能够呈现若干重叠的塔，构成由圆顶
覆盖的若干地板。
[0064] 圆顶、塔的机械轴线和单个转子轴将沿圆顶的薄片的倾斜的方向和塔的叶片的取向的方向旋转。针对附图而选择的圆顶和塔的旋转方向是顺时针方向；圆顶的空的空间和塔的凹面位于风的左边。因此，圆顶和塔的成对旋转在其间相加。
[0065] 可关闭式风塔-圆顶的整个转子由圆顶的转子构成，由塔的转子构成，并且，由单个转子轴构成。
[0066] 在塔-圆顶中，单个垂直转子轴(20)起始于单个垂直转子轴(20)所焊接至的圆顶的上基座(29)，跨过单个垂直转子轴(20)所焊接至的圆顶的下基座(33)、单个垂直转子轴(20)所焊接至的内鼓的两个基座(8、13)，并且，穿透下面的固定基座，直至到达直流发电机或另一类型的发电机。
[0067] 可关闭式塔-圆顶由转动的鼓-冠状摇架(2)支撑，转动的鼓-冠状摇架(2)由重叠并联接至转动的鼓状摇架的转动的冠状摇架构成，以便这些摇架一起支撑整个塔-圆顶。圆顶的子午线焊接至下面的鼓状摇架的上基座(具有圆形环形状)，因此，该上基座甚至充当冠的下基座。鼓-冠状摇架的如此形成的单个基座穿入在圆顶的转子的下基座与塔的转子的上基座之间(图9)。由两个轴向轴承将单个基座从上面提到的基座分开，然而，径向轴承(18)将单个基座从转子轴分开。
[0068] 通过使鼓状摇架针对塔的运转而定向，使得转动的鼓-冠状摇架借助于在其上的舵(5)或其他装置而与风对齐。
[0069] 在可关闭式风塔-圆顶中，当改变风力强度时，能够改变薄片的倾斜。在其他情况下，可行的是仅使圆顶或塔顶风，或者，假使存在不止一个塔，则使一些塔顶风。最后，在风太大的情况下或由于维护，有可能完全地关闭整个框架(图12)。
[0070] 因此，一旦以备用的控制器和发动机安全地进行该关闭，就能够实现具有大的尺寸和功率的框架。
[0071] 框架的大尺寸赋予固定基座内侧足以容纳存储并输送过量地产生的
电能的
蓄电池、
变压器或任何装置的空间；大尺寸进一步允许以减少的数量的塔-圆顶产生的大功率和很少的区域消耗。最后，与天文观察者类似的美学允许甚至将大的塔-圆顶
定位在山脉的多风的山峰上。
[0072] 对于上述的塔状风力涡轮，为了满足因情况而异的需要，本领域技术人员能够提出仍然被包括在如所附权利要求所定义的保护范围内的任何
修改或变型。
