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用于转化风能的系统

阅读：503发布：2020-05-12

IPRDB可以提供用于转化风能的系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明由用于将风能（SCEE）转化为机械能然后转化为电能的系统组成。该系统（SCEE）不受制于理论贝兹极限（59%）。系统（SCEE）具有轮（F），该轮配置有布置成围绕整个轮的叶片组。轮（F）以绕固定轴（L）的枢转连接旋转。设置在轴（L）上的支撑部（E）确保将双作用式致动缸体（D）组的端板紧固。双作用式致动缸体（D）组的杆与本体（A）成球节连接，以便为所述本体提供最大限度的自由空间。刚性臂（C）的一侧设置在轮（F）上并且另一侧以枢转连接保持在U形部件（B）上。具有圆形的卫星运动的U形部件与轮（F）一起旋转，同时滑过本体（A）的外周区域。当风作用在本体（A）上时，该本体与U形部件（B）一起枢转并且推动致动缸体（D）的杆。具有圆形卫星运动的U形部件（B）旋转同时滑过本体（A）的外周区域，因此改变施加到本体（A）的风的合力的力矩的支点（U形部件（B）的枢转连接）。双作用式致动气缸（D）的杆因此将被拉动并且推动，同时具有周期性平动运动。设置在轴（L）上的机舱（J）主要包括能够经由增速齿轮连接的液压电机（H）和发电机（G）。在双作用式致动缸体（D）组的活塞往复运动期间，一组阀通过拉动或者通过推动确保液压流体在“前进和返回”液压回路中单向流动。此外，“前进和返回”液压回路连接到液压电机（H）。为了使得系统（SCEE）能够保持面对风并且能够在杆（I）上枢转，该系统的定向能够通过经由支撑部紧固到机舱（J）的尾舵（K）确保。，下面是用于转化风能的系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于转化风能的系统（SCEE），具有轮（F），所述轮配置有布置成围绕整个轮的叶片组。轮（F）以绕固定轴（L）进行枢转连接的形式旋转。设置在轴（L）上的支撑部（E）确保将双作用式致动缸体（D）组的端板进行紧固。所述双作用式致动缸体组的杆与本体（A）成球节连接，以便为所述本体提供空间中的最大自由度。刚性臂（C）的一侧设置在轮（F）上，并且另一侧以枢转连接的方式保持在U形部件（B）上。在风作用在本体（A）上的情况下，该本体与U形部件（B）一同枢转并且推动致动缸体（D）的杆。具有圆形卫星运动的U形部件（B）进行旋转，同时滑过本体（A）的外周区域，因此改变施加到本体（A）的风合力的力矩的支点（U形部件（B）的枢转连接点）。所以，双作用式致动气缸（D）的杆将被拉动并且推动，同时具有周期性平动运动。设置在轴（L）上的机舱（J）主要包括能够经由增速齿轮连接的液压电机（H）和发电机（G）。一组阀通过拉动或者通过推动致动缸体（D）的活塞而确保液压流体在“前进和返回”液压回路中单向流动。此外，“前进和返回”液压回路连接到液压电机（H）。为了使得系统（SCEE）能够保持面对风并且能够在杆（I）上枢转，该系统的定向能够通过经由支撑部紧固到机舱（J）的尾舵（K）确保。

2.与使用叶片并且受制于理论贝兹极限（59%）的系统不同并且如权利要求1所述，所述系统（SCEE）理论上将由本体（A）捕获的风能全部转化为机械然后转化为电能，同时不受所述理论极限约束。

3.与使用暴露于风中的枢转或旋转的表面（平面、纱网、或其它表面）且具有随时间起伏变化的主动表面的系统不同，并且如权利要求1和2所述，捕获全部风能的所述本体（A）的主动表面维持持续地保持面对风并且因此维持稳定。

4.如权利要求1、2和3所述，由将由本体（A）捕获的风能转化为平动机械能，而没有发生所述本体（A）相对于风的位移；这由于以圆形卫星运动方式进行旋转的U形部件（B）仅改变施加到本体（A）的风合力的力矩的支点（U形部件（B）的枢转连接点）而实现；从而，所述本体（A）在所述力矩的影响下以完全的流动性并且总在风的方向上推动致动缸体（D）的杆。

5.如权利要求1、2和3所述，并且与具有用于转化风能的旋转元件（叶片等）的当前系统不同，不受任何磨损或惯性问题约束的本体（A）并不绕其轴旋转，因此所述系统（SCEE）表现出更长的使用寿命和更好的维护性和可靠性，同时使得其能够引起的事故（损坏叶片，弹出碎片，喷出雪，对于鸟类的危险等）的风险最小化。

6.如权利要求1、2、3和5所述，并且与为风能转化而具有旋转元件（叶片等）的当前系统不同，仅具有相对于系统（SCEE）的全部主动表面而言是最小主动表面的轮（F）绕轴（L）旋转，从而所述系统（SCEE）发出较低的声强等级（噪音）。

7.如权利要求1、2、3、5和6所述，并且在所述系统（SCEE）的运行期间，不受相对于轴（L）进行旋转的所述本体（A）能够具有包覆表面（广告海报等），所述包覆表面协助其整合到风景中并且确保更好的与自然、农村和/或城市环境的连续性和统一性。

8.如权利要求1、2、3、5和6所述，并且与为风能转化而使用大型旋转元件（叶片等）的系统不同，在所述系统（SCEE）的运行期间，不受相对于轴（L）进行旋转的所述本体（A）导致可忽略的对无线电波、电视接收波和雷达波的影响，而不需要使用特殊的制造或涂覆材料。

9.如权利要求1、2、3、5和6所述，并且与这样一种系统不同，其使用对于被证明效率不高的面对湍流风进行风能转化的旋转元件（叶片等）；借助于其良好确定的形式，所述本体（A）在湍流风的情况下从更高的空气阻力系数中获益，因此提高捕获的风的合力，导致面对湍流风的所述系统（SCEE）的更好的性能。

10.如任一前述权利要求所述的，所述系统（SCEE）证明比现有系统更经济，同时提供更好的效率和性能。

1.一种用于转化风能的系统（SCEE），所述系统将风的动能转换为机械能、然后转换为液压能和/或电能，其特征在于包括：设置在轴（L）上的支撑部（E），所述支撑部确保将双作用式致动缸体（D）组的端板紧固，所述双作用式致动缸体组的杆与本体（A）成球节连接，从而为所述本体提供空间中的最大自由度；刚性臂（C）的一侧设置在绕轴（L）旋转的轮（F）上、并且另一侧以枢转连接的方式保持到U形部件（B）上，以使得在风作用在不相对于轴（L）进行旋转的本体（A）的情况下，风能的主要接收体的所述本体（A）与U形部件（B）一同枢转、并且推动致动缸体（D）的杆；U形部件（B）旋转同时滑过本体（A）的外周区域，同时具有圆形卫星运动，因此改变施加到本体（A）的风合力的力矩的支点，其事实上是U形部件（B）和刚性臂（C）之间的枢转连接点；所述本体具有对双作用式致动气缸（D）的杆进行拉动并且推动的效果，同时具有往复的周期性平动运动，从而将被传递的机械能转换为设置在轴（L）上的液压能；机舱（J）主要包括能够经由增速齿轮进行连接的液压电机（H）和发电机（G）；一组阀通过拉动或者通过推动致动缸体（D）的活塞而确保液压流体在“前进和返回”液压回路中单向流动；所述“前进和返回”液压回路连接到液压电机（H），以便使得系统能够保持面对风、并且能够在经由支撑部紧固到机舱（J）的杆（I）上枢转。

2.如权利要求1所述的用于转化风能的系统，其特征在于，所述本体（A）不相对于轴（L）旋转，并且具有凹形，所述凹形具有空气风阻系数Cx，所述空气风阻系数尽可能高以便使得施加到本体（A）的风的合力最大化。

3.如权利要求1所述的用于转化风能的系统，其特征在于，所述支持部（E）确保将双作用式致动缸体（D）组的端板紧固，所述双作用式致动缸体组的数量能够变化，所述双作用式致动缸体组能够相对于施加到本体（A）的风合力的轴线对称地、非对称地或不对称地分布，并且能够相对于施加到本体（A）的风的合力的轴线、以不同距离进行布置。

4.如权利要求1和3所述的用于转化风能的系统，其特征在于，所述双作用式致动缸体（D）捕获通过其杆的往复平动、由本体（A）所传递的风的动能；所述双作用式致动缸体（D）能够由任何单作用式致动缸体、轴向活塞或用于将平动机械能转化为液压能的任何其它机构替代。

5.如权利要求1所述的用于转化风能的系统，其特征在于，所述U形部件（B）以圆形卫星运动的方式绕轴（L）旋转，同时滑过本体（A）的外周区域，所述外周区域能够以非限定的方式定位在与轴（L）成不同距离的位置处。

6.如权利要求1、2和4所述的用于转化风能的系统，其特征在于，所述由本体（A）捕获的风能经由致动缸体（D）被转化为平动机械能、然后转化为旋转机械能，并将适当地获得的能量转换为朝向液压回路受压的液压能，所述液压能根据其性质提供以原始液压形态存储以供随后使用或用于立即致动液压电机（H）的可能性。

7.如权利要求1和2所述的用于转化风能的系统，其特征在于，在所述用于转化风能的系统运行期间，不相对于轴（L）进行旋转的所述本体（A）能够具有包覆表面如广告海报等，在运行期间所述包覆表面保持清晰，从而协助其整合到风景中，并且确保与自然、农村和/或城市环境的更好连续性和统一性。

8.如权利要求1和5所述的用于转化风能的系统，其特征在于，所述轮（F）的旋转以及由此设置在所述轮上的U形部件（B）的旋转是借助于由所述轮（F）捕获的风能的量而确保，所述风能的量不计算在最终回收的能量中，并且因此可由其它任何的能够确保相同旋转功

说明书全文

用于转化风能的系统

[0001] 本发明涉及用于将风能转化为机械能、然后转化为液压能和电能的系统（SCEE）。

[0002] 以下所述的用于转化风能的该系统（SCEE）不受制于理论贝兹极限（59%）。因此，本发明提供远超过当前使用的风力涡轮机的效率。

[0003] 所述系统（SCEE）具有轮（F），该轮配置有布置成围绕整个轮的叶片组（参见图1）。借助于经过叶片的风的动能，轮（F）以绕固定轴（L）枢转连接的形式旋转，从而将旋转机械能提供给轮（F）。

[0004] 设置在轴（L）上的相当刚性的支撑部（E）确保将双作用式致动缸体（D）组的端板（或后端）紧固。该双作用式致动缸体组能够包括一个或多个双作用式致动缸体（参见图1）。为了将本描述简化，该系统（SCEE）具有一组三个双作用式致动缸体。支撑部（E）上的该双作用式致动缸体（D）组必须以良好限定的方式分布和定位，以便保证更好的运行（参见图1的详细图1）。

[0005] 该双作用式致动缸体（D）组的活塞的杆与本体（A）成球接连接，以便为本体提供空间中的最大的自由度，从而使得该本体面对风时能够更流畅地运动和表现（参见图1的详细图1和图7）。该本体（A）具有良好确定的形式和表面，目的是分别实现更高的空气阻力系数和最大的捕获的风的合力。此外，本体（A）应当尽可能轻。为此，并且以非限制性方式，其表面的一部分能够例如通过纱网覆盖（参见图2）。

[0006] 由此，为了使得轮（F）能够自由旋转并且独立于本体（A），该轮的主动表面（面对风的表面）被保持为持续地暴露在风中（参见图3、4、5和6中的前视图）。

[0007] 本体（A）上的双作用式致动缸体（D）的活塞的杆的紧固件必须远离于与驱动着本体（A）的风合力的向量方向一致的轴线（参见图1的详细图1）。

[0008] 刚性臂（C）的一侧设置在轮（F）上，并且另一侧以枢转连接的方式保持在U形部件（B）上。因此，具有圆形卫星运动的U形部件与轮（F）一起旋转，同时滑过本体（A）的外周区域（参见图2）。为了使得U形部件（B）的滑动摩擦最小化，该部件能够经由滚子等与本体（A）的外周区域的表面接触。此外，本体（A）的外周区域应当相当平顺并且相当刚性。

[0009] 当风作用在本体（A）上时，该本体在风的合力的力矩影响下枢转，使得U形部件（B）作为枢转支点；从而，本体（A）借助于球节连接来推动位于与U形部件（B）在径向上相反的区域中的双作用式致动缸体（D）的杆而不使其卡住。位于相反区域（U形部件（B）侧的区域）的双作用式致动缸体（D）的杆具有被拉动的倾向（参见图3）。

[0010] 具有圆形卫星运动的U形部件（B）进行旋转，同时在本体（A）的外周区域上滑动，因此改变施加到本体（A）上的风合力的力矩的支点（U形部件（B）的枢转连接点）。双作用式致动气缸（D）的杆因此将被拉动并且推动，同时具有周期性平动运动（参见图3、4、5和6）。因此，由本体（A）捕获的风能被转化为双作用式致动缸体（D）的活塞上的平动机械能，从而在该活塞上产生压力。

[0011] 图3、4、5、和6所示的前视图、左侧视图、俯视图和立体图示出对于本体（A）的外周区域上的U形部件（B）的不同位置（0°、90°、180°和270°）而言、作用在双作用式致动气缸（D）的杆上的本体（A）的动作和面对风的系统（SCEE）的表现行为。

[0012] 机舱（J）设置在轴（L）上。该机舱（J）主要包括能够经由增速齿轮连接的液压电机（H）和发电机（G）（参见图1）。

[0013] 在双作用式致动缸体（D）组的活塞往复运动期间，该活塞通过拉动或推动操作、并且借助于一组阀（参见图7）在一个方向上将液压流体推向前进液压回路（以红色标出）。该活塞还使得还能够通过返回液压回路（以蓝色标出）在“无论拉动或者推动”的一个方向上将液压流体吸入双作用式致动缸体（D）。

[0014] 前进液压回路（以红色标出）连接到液压电机（H）的输入部。返回液压回路（以蓝色标出）在另一处连接到液压电机（H）的输出部（参见图7）。因此，液压流体的受压流动转化为电机（H）的轴的旋转运动，该电机的轴经由增速齿轮连接到发电机（G）的轴，从而产生实际电能（参见图7）。

[0015] 为了允许面对风维持定向，系统（SCEE）能够配备有自动定向系统，该自动定向系统使得该系统（SCEE）能够在杆（I）上枢转、并且能够以下游或上游模式保持本体（A）和轮（F）持续地面对风。此外，能够通过尺寸良好确定的尾舵（K）确保定向，该尾舵通过支撑部紧固到机舱（J）（参见图1）。为了简化系统（SCEE）的定向的运行，并且以非限制性的方式，在这种情况下尾舵或尾叶片（K）解决方案被保留为说明性的示例。

[0016] 因此，由本体（A）捕获的风能经由致动缸体（D）组的杆和液压电机（H）分别被转化为平动、然后旋转的机械能。该机械能随后通过发电机（G）转化为电能。与平动机械能转化为旋转机械能有关的该能量转化链的链路，能够以非限制性的方式经由多种其它机构诸如连杆-曲柄等来处理。

[0017] 如在说明书开始处所叙述的，该系统（SCEE）不受制于理论贝兹极限（16/27%），并且提供更好的风能转化效率。仅轮（F）受制于贝兹极限，该轮相对于系统（SCEE）的全部主动表面而言仅呈现最小的主动表面。此外，该轮（F）仅用于通过圆形卫星运动改变U形部件（B）的位置，并且该轮捕获的能量不计算在在此之前描述的能量转化链或者最终回收的能量中。

标题	发布/更新时间	阅读量
用于转化风能的系统-专利编号CN103443452A	2020-05-12	501
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