专利名称：垂直轴涡轮机的混合叶片的制作方法
垂直轴涡轮机的混合叶片抟术领域与背景抟术
本发明涉及一种垂直轴风力涡轮机，以及如何使它的叶片表现得更好。阻力型叶片和 升力型叶片各自具有它们自己的优点和缺点；本发明介绍将两者结合以获得更好的总体表 现的可能性。阻力型叶片是利用风流过叶片产生的阻力来操作；升力型叶片类似于航空器 的机翼，是通过引入空气流动的改变而产生的升力来操作。附图简要说明
本发明在这里将仅通过实施例以及参照附图的方式进行描述，在附图中
图1是混合和锥形的叶片的示意图。图2是混合的阻力型和升力型设计的示意图。图3是支持所述混合叶片的臂的示意图。优诜实施方式详述
本发明显示了垂直轴涡轮机叶片的解决方案，已解决同时提供最大的电力和最大的宁 静(最小的噪声)的问题。当工作在阻力型构造(被风推阻)时，垂直轴涡轮机叶片的发电能 力较低，而当工作在升力型构造(带有机翼类型效果)时，噪声较大。升力构造也有更多故障 发生。因此，本申请试图通过展示几种解决方案来填平在两种类型的构造之间的鸿沟，这些 解决方案增加了阻力型构造的发电能力或者减少了升力型构造的噪声。定义本发明的工作环境可以是任意流体。这里常用术语“风”，因为它是最普通 的流体，但本发明所述的内容也可适用于任意流体，无论是气体还是液体。箔片是在航空器 工业领域所熟知的。如果一个非叶片的箔片形是足够接近于叶片以影响该叶片的表现，该 箔片形是功能性地接近于该叶片。任何关于这样一个结构是区别于可以在该叶片上的箔片 形。根据本发明所述的垂直轴涡轮机的原理和操作，可以参考附图和相应的说明来得 到更清楚的理解。现在参考附图，图1显示了一类混合的升力型和阻力型叶片。我们引入垂直轴涡 轮机叶片的装置，或者选自至少部分地可被制造的箔片形轮廓的任意叶片。在图1中，该图 片的底部显示了一个开放的叶片，在其边缘(理想的是在外部边缘)带有这样一个形状曲 线在内部边缘的方向上折回。一种定义方式是它是穿到在一半结构的虚线之外的任意轮 廓的叶片。在另一个实施例中，也包括这样的任意叶片该叶片有一部分穿过所述虚线然后 转回其内部边缘(见图2)。图1也在Mvonius型变体的一个实施例中显示了在垂直轴涡轮机中采用不同的 叶片形状。在一个实施例中，所述叶片自身在形状上成锥形，或者在周围或在中央较大或较 小。原因在于具有较高的和较低的箔片，甚至只有一个较低的箔片，这样的一个非垂直线 性的形状可在该箔片附近带来更高速度的优势。该叶片自身可通过所示的在一个方向上的 矩形阻力型叶片和在另一个方向上的升力型叶片来沿着垂直分布方向改变形状。可以具有 一个变换过渡区域。其目的是利用连接于所述箔片的不同速率的模式。在另一个实施例中， 上述每种构造都与箔片相关联。
总结来说，(1)和(2)是不同类型的升力型叶片，(1)是一种完全的箔片。(3)显 示了怎样使(2)的几何构型参与部分地穿过弦中线。(4)是叶片的阻力型的一个示例。(5) 显示了它们是怎样垂直地结合的。在本例中，该叶片的较低部分和较高部分是阻力型，而该 叶片的中间部分是升力型。相反的构造也是可行的。(6)显示了一个锥形形状。这个形状 的原因在于带有较低箔片或较高箔片的涡轮机产生了较高速的空气分布，甚至在箔片形 (8)的前面的少量分布，以致在中间凸出的锥形形状能接触较高速率的区域。叶片的这个凸 出形状也可用于阻力型和升力型的变体，并用于与箔片相关联。为了定位，(7)是轴。图2是带有一侧在其上弯曲的叶片设计的实施例，它能在一个叶片内结合升力型 元件和阻力型元件。它自身也可与FDD箔片相关联。部分(9)可作为阻力型来实现功能。 关于在点10和点11之间的角度的特殊点是向内转角将风引导进入在阻力型构型的叶片 的中央，同时起到传送一些升力的功能，由于类似于箔片的外形。图3 在VAWT内支持所述叶片的臂，这些臂可以是在面向涡轮机的运动上具有流 线型收集器形状，是尖形(12)或者类似于杯的圆形(13)，以致它们可协助启动该涡轮机。 这样的构造将一些阻力型元件结合了升力型元件，或者将升力型元件加入到阻力型元件 中。虽然本发明已经通过有限数量的实施例进行了描述，但是需要明确的是，本发明 的许多变化、修饰和其他应用方式也可是可以实现的。
发明内容
本发明成功地通过提供用于在垂直轴涡轮机中同时获得阻力型和升力型效果的 装置来克服了目前已知的构造的缺陷。本发明首次揭示了一种垂直轴涡轮机的叶片(包括叶片的部分)，包括
a、沿着所述叶片在垂直分布上的不同形状的至少两个部分。(注意，这并不是指在每个边缘的不同形状，例如现有技术已知的小翼。所有这些 说明是指更多的加到所述叶片设计的最小改变或纯感觉的曲线。这里所述的两个不同形状 的部分包括这样的可能性可以有从一个形状到另一个形状的逐渐变换的区域。)
在一个实施例中，所述叶片还包括
b、箔片形(非所述叶片)，功能性地接近于所述叶片。根据另一个实施例，一个部分主要是阻力型形状，而另一个部分主要是升力型形 状。根据另一个实施例，至少一个部分是混合的阻力型和升力型形状。根据另一个实施例，所述涡轮机是在液体中的。根据另一个实施例，所述不同形状是选自相同形状的不同尺寸之一。在一个实施例中，所述叶片还包括
b、升力型或阻力型的第三垂直的区别的部分。根据另一个实施例，其中一个部分是部分箔片形。根据另一个实施例，从一侧上的外部边缘到所述部分箔片形的端点的线是在所述 叶片的内部曲线的方向上。根据另一个实施例，从第二侧的内部边缘到所述部分箔片形的端点的线是在所述叶片的内部曲线的方向上。根据另一个实施例，其中一个部分是完全箔片形。在一个实施例中，所述叶片还包括
b、箔片形(非所述叶片)，功能性地接近于所述叶片。本发明首次揭示了一种用于垂直轴涡轮机的叶片(包括叶片的部分)，其中，从至 少一侧上的外部边缘到所述部分箔片形的端点的线是在所述叶片的内部曲线的方向上。根据另一个实施例，所述涡轮机是在液体中的。在一个实施例中，所述叶片还包括 箔片形(非所述叶片)，功能性地接近于所述叶片。本发明首次揭示了一种垂直轴涡轮机的叶片(包括叶片的部分)，包括
a、在垂直分布上的外围凸出和/或中央突出的形状。在一个实施例中，所述叶片还包括
b、箔片形(非所述叶片)，功能性地接近于所述叶片。本发明首次揭示了一种支持垂直轴涡轮机叶片的臂，包括
a、流线型臂，面向所述涡轮机的运动方向，在相对侧带有收集器形状。根据另一个实施例，所述流线型臂是在前面达到一个点。根据另一个实施例，所述流线型臂是在前面圆形的。根据另一个实施例，所述涡轮机是在液体中的。
权利要求
1.一种垂直轴涡轮机的叶片(包括叶片的部分)，包括a、沿着所述叶片在垂直分布上的不同形状的至少两个部分。
2.根据权利要求1所述叶片，还包括b、箔片形(非所述叶片)，功能性地接近于所述叶片。
3.根据权利要求1所述叶片，其特征在于一个部分主要是阻力型形状，而另一个部分 主要是升力型形状。
4.根据权利要求1所述叶片，其特征在于至少一个部分是混合的阻力型和升力型形状。
5.根据权利要求1所述叶片，其特征在于所述涡轮机是在液体中的。
6.根据权利要求1所述叶片，其特征在于所述不同形状是选自相同形状的不同尺寸之一。
7.根据权利要求1所述叶片，还包括b、升力型或阻力型的第三垂直的区别的部分。
8.根据权利要求1所述叶片，其特征在于其中一个部分是部分箔片形。
9.根据权利要求8所述叶片，其特征在于从一侧上的外部边缘到所述部分箔片形的 端点的线是在所述叶片的内部曲线的方向上。
10.根据权利要求9所述叶片，其特征在于从第二侧的内部边缘到所述部分箔片形的 端点的线是在所述叶片的内部曲线的方向上。
11.根据权利要求1所述叶片，其特征在于其中一个部分是完全箔片形。
12.根据权利要求1所述叶片，还包括b、箔片形(非所述叶片)，功能性地接近于所述叶片。
13.一种用于垂直轴涡轮机的叶片(包括叶片的部分)，其特征在于从至少一侧上的外 部边缘到所述部分箔片形的端点的线是在所述叶片的内部曲线的方向上。
14.根据权利要求13所述叶片，其特征在于所述涡轮机是在液体中的。
15.根据权利要求13所述叶片，还包括 箔片形(非所述叶片)，功能性地接近于所述叶片。
16.一种垂直轴涡轮机的叶片(包括叶片的部分)，包括a、在垂直分布上的外围凸出和/或中央突出的形状。
17.根据权利要求16所述叶片，还包括b、箔片形(非所述叶片)，功能性地接近于所述叶片。
18.一种支持垂直轴涡轮机叶片的臂，包括a、流线型臂，面向所述涡轮机的运动方向，在相对侧带有收集器形状。
19.根据权利要求18所述的臂，其特征在于所述流线型臂是在前面达到一个点。
20.根据权利要求18所述的臂，其特征在于所述流线型臂是在前面圆形的。
21.根据权利要求18所述的臂，其特征在于所述涡轮机是在液体中的。
全文摘要
本发明涉及用于将垂直轴涡轮机的阻力型元件和升力型元件相结合的叶片设计。本发明的设计能结合涡轮机的这两种形式的最佳特征。
文档编号B63H1/26GK102112368SQ200980131190
公开日2011年6月29日 申请日期2009年8月17日 优先权日2008年8月19日
发明者丹尼尔·法伯 申请人:丹尼尔·法伯