影响世界的专利——风能

风能是空气相对于地球表面的流动能。现代风力发电历史沿革可追溯到风车,风车是人类最早发明的动力机之一。据史书记载最早谈到的风车由波斯工匠创作,并在公元644年在波斯应用。据《中国大百科全书》第3卷,第1375页记载,“中国利用风车的历史至少不晚于13世纪中叶,曾建造了各种形式的简易风车用于碾米磨面,提水灌溉和制盐”。风车也由中东传入欧洲,14世纪法国出现了塔顶装风叶的塔式磨房;15世纪荷兰、比利时利用风车通过传动装置传动带动勺形轮将水提到高处;其后又相继发明了风车制动器,风叶尾舵装置,风叶受风面积调节装置,风磨速度调节装置等;18世纪出现了螺旋形风叶;1854年美国D?哈拉戴发明了风泵。后来,由于内燃机和电力的发明和推广,风磨被淘汰,而代之以风力发电的发展。

影响世界的专利——风能

风力发电真正大规模发展是近50年以来的事,随着集成电路、计算机、控制技术的不断发展,风力发电从风电场分散开发和风电就地应用,到通过增强电网调峰能力,实现风电并网,使风电大规模被电网接纳成为可能。从整个系统看包括三大方面技术:一是风力原动机及其控制,二是发电机及其控制,三是风力电能的储存、并网。下文主要所涉及的是风力原动机。

风力原动机是指将自然界的风能转变成有用的机械能的装置,例如它可以带动轴转动而驱动发电机。它们或者是其旋转轴线与风向相一致的,或者是其旋转轴线与风向相垂直的。它们或者是多个转子,或者还带有风道导向,例如1998年11月12日公开的德国专利申请DE19719114揭示了一种双风力原动机,两个垂直的风力原动机关联在一个巨大的类似H型起导风作用的遮挡装置中。螺旋桨型风力原动机为两叶或三叶的风力叶轮机。

影响世界的专利 风能1

影响世界的专利 风能2

除此之外,还有其他形式的,如风帆式风车轮,勺状风叶,往复式等。例如,美国1997年9月23日公布的US5669758专利公开了一种具有可偏转的中心锥形物和围着它的套罩构成的风力原动机。套罩和锥形物相配合引导气流流向置于套罩和锥形物之间的最狭隙的涡轮机叶片上导致涡轮机旋转;有的发明把风力原动机集成设置成为一个风电场,例如 1998年1月13日公布的瑞士专利CH668623,将很多风力原动机设置在一个类似树干结构的6层支架结构件上;又有的发明是有关特殊用途风力原动机的;例如:1998年4月30日公开的德国专利说明书DE19708624公开了一种置于机动车顶部的风力原动机;再有的发明涉及静止集风装置通过管道输送气流推动蜗轮发电机的,例如1998年1月20日公布的美国专利US5709419公开了一种收集风能的方法和装置,它是建立一列多个机翼面形立柱,该柱类似飞机机翼流线型,分为前缘和尖形尾缘,在前、尾缘之间的宽度最大处设置一系列风口,根据伯努利效应,收集高速气流。

人们常看到设于50米甚至更高柱子上的风力叶轮机。这里存在问题是如何方便躲避风暴和维护、维修,为此日本发名人阿布稔于1980年4月7日向日本专利局提出了一个专利申请,此后也以该申请为优先权向美国专利和商标局提出专利申请,并都被授予了专利权,该专利日本公开号为昭56-143369,美国专利号为US4311434,专利名称为螺旋桨原动机。

该发明提供一种带有自由升降台架和与其相配套的舱室的塔架,该舱室固定装有多旋转叶的螺旋型风叶轮,必要时可将该舱室从塔顶转移到升降台架上,再降到地面上,从而较好地解决上述问题。

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