CN101542115A - 风力设备、以环境空气产生电能的发电机，以及以运动的环境空气产生电能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用环境空气产生电能的风力设备，具有流道，通过形成气流将环境空气引导通过该流道，其中流道具有形成其边缘的外部套筒，还包括：第一区段，其具有基本恒定的截面，环境空气被导入其中，其中，在该第一区段中设置有气流加速装置；第二区段，其设计为文丘里喷嘴的形式；第三区段，其在第二区段之后，在所述第三区段中安装有转子，所述转子在流经的气流的作用下转动，并且其转动用于产生电能；第四区段，其设计为拉瓦尔喷嘴的形式；以及第五区段，其具有用于对导入流道的气流进行排放的第二气流加速装置。

Description

风力设备、以环境空气产生电能的发电机，以及以运动的环境空气产生电能的方法

技术领域

本发明涉及一种风力设备，该风力设备借助于流经其中的环境空气产生电能。本发明还涉及一种风力设备系统，该风力设备系统同样借助于流经其中的环境空气产生电能。

本发明还涉及一种借助于流经上述设备的环境空气产生电能的发电机，即，一种特别适用于本发明的风力设备和系统的发电机。

最后，本发明涉及一种以环境空气产生电能的方法。

背景技术

多年以来，主要由于政府对推广使用可再生能源的大力倡导，人们在解决化石燃料的问题上进行了大量的研究。此处可举出的例子包括风能、热力学能、生物燃料，以及氢能。然而，尽管付出了这些努力，仍然无法使这些能源的获得形式比常规的能源转换形式，例如核力、天然气和煤矿更为经济。

人们在风能的利用上投入了大量的资金，这有助于单个风力发电机甚至是风力发电场设备的开发和实施。通过风力发电机对风能进行转化的一大不利之处在于，风能的产率极低，特别是与这些类型的风力发电机或风力发电场的开发、生产以及建造成本相比而言。同样不可忽视的一个不利之处为，这些类型的风力机仅能在风力足够强时运行，为此，风力必须很强，这也带来了极大的环境劣势。这样不仅会产生令人不适的噪音，并且还会产生使人不快的阴影和/或以使人不快的频率投掷阴影。由于风向或风力强度不断发生变化，也无法恒定地或以均衡的水平产生电能。

更大的不利之处在于，产生每单位电能所需要占用的空间极大。

发明内容

因此，本发明的目的在于构造一种借助于环境空气产生电能的风力设备，所述风力设备基本不受当前环境空气风速的约束，并且以最理想的流速运行。

本发明的目的还在于构造一种风力设备系统，借助于该风力设备系统能够大量产生电能。

本发明的目的还在于构造一种以环境空气产生电能的发电机，该发电机在设计上特别简单高效。

最后，本发明的目的在于创造一种以环境空气产生电能的方法，通过这种方法可以高效地产生电能而不依赖于风力情况。

根据本发明，所述风力设备具有流道，通过形式气流引导环境空气通过该流道，其中流道具有形成其边缘的外部套筒，还包括：

——第一区段，其具有基本恒定的截面，环境空气被导入其中，其中，在该第一区段中设置有气流加速装置，

——第二区段，其设计为文丘里喷嘴的形式，

——第三区段，其在第二区段之后，在所述第三区段中安装有转子，所述转子在流经的气流的作用下转动，并且其转动用于产生电能，

——第四区段，其设计为拉瓦尔喷嘴的形式，以及

——第五区段，其具有用于对导入流道的气流进行排放的第二气流加速装置。

本发明的风力设备的有益效果为，首先，加速装置执行所需的容量工作，从而可以将环境空气导入流道并从流道再次返回外界环境。加速装置的第二个优点为，在入口区域产生正压而在出口区域产生负压，从而使流道内达到理想的流速。

本发明的风力设备的特别有益之处在于，即使在无风的情况下，其也能够以经济的方式产生电能，由此胜过了所有其他类型的风轮机。如果风使环境空气运动，将进一步提高本发明的风力设备的效率。

还可以看到，本发明的风力设备的一个重要优势为，能够从流出的空气中吸取动能和大量的热能。

流道的第一和/或第五区段的气流加速装置适宜具有至少一个风扇。借助于风扇，能够以简单并可控的方式对气流加速，其中，所述风扇可使用价格适宜的标准件。

本发明的风力设备适宜在空气流向上于流道的第一和/或第五区段的气流加速装置的下游设置有气流导向装置。该气流导向装置将上述气流加速装置产生的湍动的和/或涡旋的气流转换为层流。通过使用层流显著提高了风力设备的效率。

在一个优选实施方式中，所述气流导向装置设计为下游定子。设计简单的下游定子能够将湍动的气流转换为层流的气流。

作为选择，所述气流导向装置还可以设计为平行管装置。优选使用如下类型的平行管装置，其具有大直径的中心管，围绕该中心管同心设置有平行管，其中平行管的直径从中心管的管径开始逐圈增大。

为使流道中形成的层流更加理想，适宜使所述气流导向装置既具有下游定子又具有平行管装置。

特别适宜在本发明风力设备的第一区段的气流加速装置和/或第五区段的气流加速装置的上游设置有气流导向装置，以得到层流的气流。这使得气流加速装置得到优化，特别是一方面提高了气体流速的一致性，另一方面优化了气流加速装置的能耗。

适宜使所述平行管装置设置在第五区段的气流导向装置的上游。该平行管装置用于进一步平复气流，并且还能将来自拉瓦尔喷嘴中转子的气流转换为平流。

为保持平流，适宜使所述流道在文丘里喷嘴的区域中以等于或小于15°的角度α收缩。由此带来的有益之处在于，平流得到了保持，并以理想的方式将气流送入具有转子的第三区段。

在转子的下游，适宜使所述流道在拉瓦尔喷嘴的区域内以等于或小于7°的角度β扩张。已经证明这种设计十分有利。

适宜使第一区段区域中的流道的直径与第五区段区域中的流道的直径相同。这意味着流道在气流加速装置的区域内具有相同的直径。

还特别适宜使所述流道的出口的截面大于其入口的截面，并优选大致为所述入口截面的两倍。这样带来的有益之处为，显著降低了气流排入外界环境时的流出速度，由此能够以相当简单的方式将气流排放到外界环境中。

适宜在处于第一区段的气流加速装置之后的气流导向装置的下游设置收缩的圆锥体，该圆锥体收缩至一个尖端并且气流沿其流过，其中流道套筒相应收缩。相应地，得到的有益效果为，相对于流力削减了下游定子枢轴或入口风扇枢轴的表面面积，从而使尖端下游的气流不受扰动。缩小外部截面使流速得以保持。

为进一步平复气流，优选与流道的收缩区段后安装有截面恒定的区段，该区段内优选设置有另一气流导向装置以增加层流。此处需要再次指出，达到最大效率的决定因素之一为，应使流道中的气流尽可能为层流，其中，必须相应地消除由加速装置或转子产生的湍流。

为此，根据本发明，在第二区段中设置有锥形体，该锥形体从一个尖端起向着转子枢轴的端部截面扩张。该锥形体以相当缓和的方式将气流导入通向转子的环形室。

还适宜在第四区段中设置锥形体，其缩细至一个尖端，该锥形体的出口侧截面与转子枢轴截面基本相同。

优选与第四区段相邻设置有流道的静流区段，其具有基本恒定的外径并优选设有附加气流导向装置。这样再次使层流得到保障，由此进一步提高了风力设备的效率。

同样可以通过在第五区段的上游、气流导向装置的前方设置锥形体来提高效率，该锥形体的端部截面与气流导向装置的中枢截面基本相同。

根据本发明，第三区段具有齿轮传动装置，该齿轮传动装置将转子的转动转换为至少一个输出轴的旋转运动，所述输出轴相对流道大致垂直的方式延伸，该输出轴与发电机相连并对其进行驱动。由此可以将整个装置设计为具有十分紧凑的结构。

还适宜使所述齿轮传动装置具有外壳，轴支承于所述外壳中，其中轴的一端在外壳的外侧与转子相接，而另一端与90°偏置的功率输出轴相连，并且齿轮传动装置的外壳支承于支承装置中，该支承装置具有与流道的外部套筒相接的承载板。利用这种设计，能够以特别有益并紧凑的方式将流动空气中的能量转换为功率输出轴的驱动能。

还适宜将转子支承于轴上，所述轴不可转动地与支承装置相连，并且所述转子具有构成流道的部分外部套筒的外部管状区段，其中，所述外部管状区段具有齿轮圈，该齿轮圈经由齿轮传动装置将转子的转动传送至发电机。这样，在该选择性实施方式中，可以有利地通过使用内置的齿轮传动装置来输出由转子产生的轴的旋转运动。适宜绕圆周均匀布置有若干个、特别是四个小齿轮以对转子的旋转运动进行传送，所述各小齿轮分别与驱动轴相连，各驱动轴分别与发电机相连，从而使驱动力分布在转子的外侧表面上。

在另一个十分有益的选择性实施方式中，转子支承于轴上，所述轴以不可转动的方式与支承装置相连，其中所述转子具有外部区段，该外部区段驱动转子或发电机的电枢。其效果为，在齿轮传动装置中无需借助于相应的轴以将转子的旋转运动传送给发电机。由此相应地减小了这些功能元件和整个设备的损耗。

如前所述，基于使用加速装置迫使环境气流进入流道，本发明的风力设备可以不依靠外界的运动空气而发电。然而，通过引入在设备外已经呈运动状态的环境空气，可以进一步提高风力设备的效率，从而可以减小加速装置的功率输入。

由于环境空气的风向不断变化，适宜将风力设备安装在可自由转动的支架中。由此，可使风力设备的朝向迎风。

适宜使所述支架具有底板、顶板和若干支柱，其中流道的第一至第五区段基本设置于最靠外的支柱之间。这样带来的有益之处为，使得风力设备不仅是封装的，而且是减噪的，由此所述风力设备不仅能够在纯工业区的室外安装使用，还可以安装在综合使用区域中。

为了增加流入环境空气的风速，适宜在第一区段的上游设置另一文丘里喷嘴。

还适宜在气流出口侧或气流排放侧设置另一拉瓦尔喷嘴。通过该喷嘴，可以更加顺利地排放流过风力设备的气流。上述两种喷嘴都可以具有以连续方式变化的横截面，也可以具有以非连续方式变化的横截面，例如钟形横截面。

本发明的风力设备具有浮力单元，该浮力单元以漂浮的方式容纳或支承于充满液体的水槽中，从而能够以十分简单的方式旋转整个支架和风力设备。这样，所述风力设备的转动中几乎不存在摩擦力。

在本发明的风力设备的一个十分有益的实施方式中，该风力设备为竖直设置。这样的有益效果为，可以实现“逆烟囱效应”。由于转子下游的气流被强烈冷却，气流变得沉重并更快地下降，同时将转子上方区域的暖空气向下拖动。

适宜在风力设备的上入口处设置送风装置，该送风装置优选为半圆形设计。由此，将环境空气导入风力设备的入口。

还适宜在出口侧设置气流偏转装置，所述气流偏转装置具有流道，该流道使外流气流从竖直方向偏转到基本水平的方向。这样，使得外流的气流平行于环境气流，并以相应有利的方式被带走。

适宜将所述流道设置于偏转体内，环境气体绕所述偏转体流动。该偏转体在风力设备转向迎风方向时对其进行支承，并产生抽吸效应，通过该抽吸效应带走从风力设备排出的空气。

根据本发明得到一种更加高效的风力设备，其中所述流道沿气流方向扩张，例如在其水平区段中扩张，这样能够实现更为良好的排放，特别是当流道中设置有附加气流加速装置时更为有益。

为了进一步改善风力设备的气流排放，在气流方向于流道的下游设置有若干折流板。这些折流板优选从流道的横截面伸出。这样，不仅流道中的气流受到更加高效的传导，而且该范围内的环境气流也被定向。

还适宜将帆状体安装于风力设备上，以使设备朝向环境空气的主要流向。

本发明还涉及一种借助于环境空气产生电能的风力设备系统，其具有若干如上所述的风力设备，这些风力设备上下和/或相邻设置。

该风力设备系统优选具有支架，所述上下或相邻设置的风力设备以可转动的方式支承于所述支架中。由此可使风力设备系统迎风。

本发明还涉及一种以流经的空气产生电能的发电机，其特别适用于本发明的风力设备，以及本发明的风力设备系统。根据本发明，该发电机具有：

——流道，其具有用于气流流过的外部套筒，该外部套筒的外圆周基本恒定，

——转子，其安装于以不可转动的方式与支承装置相连的轴上，其中转子具有驱动转子和/或发电机电枢的外部区段。

最后，本发明还涉及一种以环境空气、优选为运动的环境空气产生电能的方法，该方法包括以下步骤：

——将环境空气导入流道的第一区段，

——使用安装在流道的第一区段中的加速装置对气流进行加速，

——在流道的第二区段中使用流道中的文丘里喷嘴形式的流道收缩结构对气流进一步加速，

——将气流导入流道的第三区段，并在该区段中驱动转子，

——将气流排放到流道的设计为拉瓦尔喷嘴形式的第四区段中，

——在流道的第五区段中对气流再次加速，以及

——将气流排放到外界环境中，其中，当气流通过流道时，从其中吸取动能和热能。

适宜在流道的第一和/或第五区段的加速装置的上游，将流入的空气被调整为层流。这样可以显著提高本方法的效率。

还适宜在流道的第一和/或第五区段的加速装置的下游，将流经的空气再次调整为层流。这样再次平复并改善了流道中的气流，由此提高了本方法的效率。

还适宜在流道的第一和第二区段中对气流进行加速，从而使其在进入流道的第三区段时达到预定速度。通过将流速调整到预定速度，本方法得以在最理想的条件下实施，即，气流以理想速度流经转子。还可以通过使用第五区段在第四区段中产生负压以使本方法优化，这样使得气流在离开转子后被迅速抽离。

根据本发明，在发电过程的初期，使用外部电源对各个加速装置进行驱动，而在发电状态达到稳定后，则使用由设备发出的电能对加速装置进行供电。由此可以得到以环境空气发电的最佳方法，其中，输入加速装置的电能仅占用了发出电能总量的很小一部分。这样，通过本方法可以达到非常高的效率。

附图说明

参照附图对本发明的附加细节、特征以及优点做出描述：

图1.a示出了本发明的风力设备的第一实施方式的侧视图；

图1.b示出了图1.a中的本发明的风力设备的俯视图；

图2.a示出了图1.a中的本发明的风力设备的剖视图；

图2.b示出了图1.a、图1.b和图2.a中的本发明的风力设备的透视图；

图2.1.a示出了本发明风力设备的入口区域的一个实施方式的主视图；

图2.1.b示出了沿图2.1.a中的剖面线B-B的剖视图；

图2.1.c示出了本发明风力设备的入口区域的透视图；

图2.2.a示出了流道第一区段中的加速装置的一个实施方式的主视图；

图2.2.b示出了沿图2.2.a中的剖面线B-B的剖视图；

图2.2.c示出了图2.2.a中的加速装置的透视图；

图2.3.a示出了本发明风力设备的第一区段中的下游定子的剖视图；

图2.3.b示出了图2.3.a中的下游定子的主视图；

图2.4.a示出了文丘里喷嘴形式的本发明的风力设备第二区段的主视图；

图2.4.b示出了图2.4.a中的入口喷嘴的侧视图；

图2.4.c示出了第二区段中的入口喷嘴的入口侧的透视图；

图2.5.a示出了从入口侧观察的本发明的风力设备第三区段的主视图；

图2.5.b示出了图2.5.b中的第三区段的剖视图；

图2.5.c示出了从出口侧观察的本发明的风力设备第三区段的透视图；

图2.6.a示出了从入口侧观察的本发明风力设备的流道的第四区段(的主视图)；

图2.6.b示出了沿图2.6.a中的剖面线B-B的剖视图；

图2.6.c示出了从出口侧观察的本发明风力设备的流道的第四区段的透视图；

图2.7.a示出了位于本发明风力设备流道第五区段前侧的上游定子的剖视图；

图2.7.b示出了图2.7.a中的上游定子的主视图；

图2.8.a示出了与图2.2.a对应的本发明风力设备流道第五区段的加速装置视图；

图2.8.b示出了沿图2.8.a中的线B-B的剖视图；

图2.8.c示出了与图2.2.c对应的本发明风力设备流道第五区段的第二加速装置的透视图；

图2.9.a示出了位于本发明风力设备流道第五区段的下游定子的透视图；

图2.9.b示出了图2.9.a中的下游定子的主视图；

图2.10.a示出了从入口侧观察的毗邻于本发明风力设备流道第五区段的出口区段视图；

图2.10.b示出了沿图2.10.a中的线B-B的剖视图；

图2.10.c示出了从出口侧观察的图2.10.a中出口区段的透视图；

图2.11.a示出了本发明风力设备流道的出口区段视图。

图2.11.b示出了沿图2.11.a中的线B-B的剖视图；

图2.11.c示出了图2.11.a中的出口区段的透视图；

图2.12.a示出了用于产生电流的发电机23的主视图；

图2.12.b示出了图2.12.a中发电机的侧视图；

图2.12.c示出了图2.12.a中发电机的透视图；

图2.13.a示出从入口侧观察的从本发明风力设备流道的第一区段经过第二区段延伸至第三区段的内管的主视图；

图2.13.b示出了图2.13.a中内管的侧视图；

图2.13.c示出了从流道第三区段一侧观察的图2.13.a中内管的透视图；

图2.14.a示出从本发明风力设备流道第四区段延伸至第五区段的内管的主视图；

图2.14.b示出了图2.14.a中内管的缩略侧视图；

图2.14.c示出了从第五区段一侧观察的图2.14.a中内管的透视图；

图2.15.a示出了位于本发明风力设备流道第三区段的具有侧向延伸的功率输出轴的齿轮传动装置的主视图；

图2.15.b示出了图2.15.a中齿轮传动装置的侧视图；

图2.15.c示出了从转子一侧观察的图2.15.a中齿轮传动装置的透视图；

图2.16.a示出了用于额外平复气流的平行管设备的透视图；

图3示出了不含入口和出口区段的本发明风力设备第二实施方式的缩略剖视简图；

图3.1.a示出了位于本发明风力设备流道第一区段下游定子的下游区段的外周套筒的侧视图；

图3.1.b示出了图3.1.a中的套筒区段的主视图；

图3.2.a示出了位于图3.1.a中套筒区段内部的收缩区段的侧视图；

图3.2.b示出了图3.2.a中的收缩区段的主视图；

图3.3.a示出了位于本发明风力设备流道第二区段上游的管状套筒区段；

图3.3.b示出了图3.3.a中的管状区段的主视图；

图3.4.a示出了具有同心设置管的管状区段的侧视图；

图3.4.b示出了图3.4.a中的管状区段的主视图；

图3.5.a示出了与图3.3.a所示类似的管状区段；

图3.5.b示出了图3.5.a中的管状区段的主视图；

图3.6.a示出了文丘里喷嘴形式的流道第二区段；

图3.6.b示出了图3.6.a中的管状区段的主视图；

图3.7.a示出了流道第二区段的扩张区段的侧视图；

图3.7.b示出了从左侧观察的图3.7.a中的区段的主视图；

图3.8.a示出了从入口侧观察的拉瓦尔喷嘴形式的流道第三区段的主视图；

图3.8.b示出了图3.8.a中的流道第三区段的侧视图；

图3.9.a示出了流道第四区段中的锥形体形式的收缩区段的侧视图；

图3.9.b示出了图3.9.a中的锥形体的主视图；

图3.10.a示出了与图3.5.a所示类似的管状区段的侧视图；

图3.10.b示出了图3.10.a中的管状区段的主视图；

图3.11.a示出了具有若干同心管的管状区段的侧视图；

图3.11.b示出了图3.11.a中的管状区段的主视图；

图3.12.a示出了位于图3.11.a中的管状区段下游的管状区段的侧视图；

图3.12.b示出了图3.12.a中的管状区段的主视图；

图3.13.a示出了流道第五区段中另一略呈锥形的管状区段；

图3.13.b示出了从入口侧观察的图3.13.a中的管状区段的主视图；

图3.14.a示出了设置在图3.13.a中的管状区段内侧的扩张区段的侧视图；

图3.14.b示出了从图3.14.a左侧观察的该图中的扩张区段的主视图；

图4示出了从侧向观察的根据第一实施方式的本发明风力设备的纵截面图，所述风力设备设置于支架中的转动支承的浮力单元上，该浮力单元漂浮在充满水的水槽中；

图5示出了沿图4中的剖面线V-V的剖视图；

图6示出了图4中具有支架的风力设备的俯视图；

图7示出了本发明的风力设备系统的纵截面图，所述风力设备系统具有上下或邻接设置的多个如第一实施方式所述的风力设备；

图8示出了图7中风力设备系统的侧视图；

图9示出了带有上部可旋转支架的本发明风力设备系统的另一实施方式；

图10示出了具有帆状体的风力设备系统的如图9所示的实施方式的侧视图；

图11示出了本发明风力设备系统第三实施方式的局部剖视图；

图12示出了图11中的风力设备的俯视图；

图13示出了根据本发明的定子和齿轮传动装置的侧视图；以及

图14示出了根据本发明的发电机简图。

在附图中以相同的参考标号表示相同的元件。

具体实施方式

图1.a示出了本发明的风力设备1的第一实施方式的侧视图。所述风力设备1利用环境空气产生电能，且包括横向贯穿该设备的流道3。所述流道3从入口侧4延伸至出口侧5。

本发明的风力设备包括若干区段：第一区段7、第二区段9、第三区段11、第四区段13，以及第五区段15。下面对各个区段进行更加详细的说明。

第六区段16与第五区段15邻接，导入第一区段7的气流通过所述第六区段16排放返回外界环境。

在图1.a中所示的风力设备1的简易实施方式中，该设备由平台或机架17支承，而所述平台或机架17则由支座19依次支承。在图1.a中还可以看到，所述风力设备1的横截面基本为圆形，其通过支架21支承于机架17之上。由于本领域的技术人员显然能够将管状体支承于水平机架之上，此处不对所述支架21的设计进一步做出说明。

从示出了本发明第一实施方式的图1.a中还可以看到，其中设有发电机23，通过该发电机23，用于产生电流。

图1.b示出了风力设备1的第一实施方式的俯视图，而图1.a为该风力设备1的侧视图。总观图1.a和图1.b可以得知，所述第一区段7包括流道3的外部套筒6，该外部套筒6的外径基本恒定。与之相邻的是第二区段9，该第二区段9从第一区段7起逐渐变细。其被设计为文丘里喷嘴。第三区段11与所述第二区段9相连，其具有基本恒定的横截面，并且其中安装有由导入的气流带动转动的转子。下面将对所述转子的设计进一步详细说明。

第四区段13与所述第三区段11邻接，其被设计为管状扩张的形式。若将该区段设计为拉瓦尔喷管的形式则尤为有利。与之邻接的第五区段15同样具有基本恒定的横截面。第五区段15之后的第六区段16呈漏斗状张开，将在下面对其进一步详细说明。

在入口侧4的第一区段7的上游设置有导气装置27，其用于将含有湍流和涡流的空气流转换为层流气流。

在第六区段16之后在出口侧5上同样设有一个导气装置29，其也将流出的气流尽可能以层流流动的方式排放到外界环境中，其使得穿过的气流以非常有利的方式排放到外界环境中。

下面参照图2.a进行说明，图2.a示出了本发明的风力设备1的第一实施方式的剖视图。在图2.a中，各个区段还带有标号图(Figure)2.1-2.17，这是为了表示在相关的附图中更为详细地示出了上述各区段。其中，以缩写“F”表示术语“figure(图)”。下面参照相关的附图对图2.1-F.2.17中的各个区段进行详细说明。所述各个区段分别以从不同方向观察得到的若干独立示图表示。例如，图2.1包括图2.1.a、图2.1.b和图2.1.c的图组，即，该区段的三幅示图指示图2.1。

图2.b示出了根据第一实施方式的本发明的风力设备1的透视图，从三维角度示出所述风力设备1。

下面将参照图2.1.a-2.1.c进行说明。

图2.1.a示出了导气装置27的主视图；图2.1.b示出了沿图2.1.a中剖面线B-B的剖视图；而图2.1.c示出了导气装置27的透视图。

所述导气装置27具有中心锥体29，该中心锥体29从前方的圆形前区段30起扩展，其后紧接为管状区段32。管状区段33用于使进入的空气流向同一方向，并且其通过连接叶片34与管状区段32相接，并以同心环绕该管状区段32的方式延伸。所述叶片34从管状区段32起在径向上向外延伸并与管道凸缘35相接，所述管道凸缘35具有同心设置的管状区段36和凸缘37，该凸缘37上具有孔38，可将适当的紧固装置插入所述孔38中以与流道3的第一区段7建立连接。图2.1.b示出了图2.1.a中沿剖面线B-B的入口区段的剖面图。

应当注意的是，上述的紧固装置指的是可将管状区段相互连接的常规装置，并且各个管状区段元件中都设有该紧固装置。因此，下面将不对各个管状区段元件的紧固装置分别做出说明。

图2.2.a-2.2.c示出了第一加速装置39。所述加速装置39设计为风扇的形式。

如图2.2.b所示，风扇叶片40在电机41的带动下旋转，并产生负压或吸力，用以对流入的气流进行加速。

所述风扇39借助于两凸缘42以适当的方式安装在第一区段7中。所述电机41通过支撑杆43与纵向支架44相连，用以将电机以及风扇叶片40固定，所述风扇叶片40以围绕支承环45的方式设置。附加的纵向支撑杆46用于稳固第一加速装置39。

图2.3.a-2.3.b示出了气流导向装置49的剖视图和正视图。所述气流导向装置49用于平复受到气流加速装置扰动的气流，并在流道3的第一区段7中形成层流。在图2.3.a和图2.3.b所示的示例性实施方式中，气流导向装置49被设计为下游定子50，其具有中心环51、紧固凸缘52以及呈星形放射状排布的叶片53。所述呈星形放射状排布的叶片53将涡旋并紊乱的气流转换为层流。

图2.4.a示出了第二区段9的主视图，所述第二区段9设计为文丘里喷嘴10。图2.4.b示出了沿图2.4.a中的剖面线B-B的所述文丘里喷嘴10的剖视图。从图2.4.b中可以很清楚的看到，流道3的外部套筒6从入口截面至出口截面以特定角度α逐渐收缩。所述角度α可以为15°或更小，从而形成文丘里喷嘴。所述外部套筒6环绕内管55安装，其中，为实现相对侧支撑，绕周向分布有四个支撑杆56、57，两组支撑杆在内管55的轴向上以一定距离相互分隔设置，并由此支承外部套筒6和内管55。

图2.4.c示出了第二区段9，即文丘里喷嘴10的透视图，从图2.4.c中也可以看到，由于外部套筒6逐渐收缩，流入的气流以常规方式加速。

气流在第二区段9中加速之后，到达图2.5.a-2.5.c中所示的第三区段11。图2.5.b示出了沿图2.5.a中的剖面线B-B的剖视图，从该图中可以特别清楚的看到，在第三区段11中安装有一种涡轮机25。该涡轮机25具有支承装置59，以及螺旋桨或转子60。所述支承装置59具有轴瓦61，所述轴瓦61上设置有承载板62，该承载板62从轴瓦61起径向向外延伸并与外部套筒6相连。从图2.5.b和2.5.c中可以清楚的看到，第三区段11具有恒定的横截面。齿轮传动装置63支承于轴瓦61中，其可以常规方式设计，并且将在后面参照图2.15.a-2.15.c对所述齿轮传动装置63也做出进一步说明。

齿轮传动装置63支承于管状区段64中并具有转轴67，该转轴67上安装有转子60。

所述转子60具有叶片69，叶片69使流经的气流偏转并从而使其自身开始转动，由此使转轴67开始转动。功率输出轴(takeoff shaft)71的一端通过所谓的“中心轴(King shaft)”以适当的方式与转轴相连，并由此受其驱动。功率输出轴71的另一端与发电机23(见图1.a、1.b和2.b)相连。驱动发电机23能够产生电流。

第三区段11之后为第四区段13，在图2.6.a-2.6.c中详细示出了上述第四区段13。图2.6.a示出了从入口侧观察到的第四区段13的主视图，所述第四区段13的入口截面与第三区段11的出口截面基本相同。从图2.6.b和图2.6.c中可以很清楚地看到，第四区段13从入口截面起以角度β扩张，由此形成拉瓦尔喷嘴12，特别是当所述角度β为7°或更小时。其与文丘里喷嘴10的设计相似，并具有内管73，该内管73的截面也在朝向第四区段13的出口侧的方向上增大。同样与第二区段9的情况相同，外部套筒6通过相应的支撑杆74、75与内管73相连。第四区段13以小于或等于7°的角度β扩张，由此防止气流失速。从图2.6.b和2.6.c中可以很清楚地看到，所述第四区段13由三段管件76构成，所述各个管件76的两端表面上分别具有环形凸缘77，该凸缘77上设有若干孔78，可以通过已知的方式将相应的紧固装置插入所述孔78中，由此使管件76相互连接。

图2.7.a和2.7.b示出了从入口侧观察到的另一个气流导向装置79的剖视图和正视图。所述气流导向装置79也称为“上游定子”，其具有中心管状区段81，以及从该中心管状区段81向外部套筒6径向延伸的导气叶片82，借助于该气流导向装置79，可进一步平复流经的气流，从而确保气流为层流。

所述气流导向装置79形成第五区段15的入口区段，并且其后为如图2.8.a-2.8.c所示的第二加速装置85。第二加速装置85的设计与第一加速装置39基本相同，由于已经参照图2.2.a-2.2.b对第一加速装置做出了说明，因此无需再对第二加速装置85进行详细描述。第五区段15中的下一个气流导向装置87也是如此，在图2.3.a和2.3.b中示出了与该气流导向装置87相同的气流导向装置，并且可以参照所述附图对其进行说明，因此，此处不对气流导向装置87另作详细说明。

在截面基本恒定的第五区段15(见图1.a-2.b)之后设有第六区段16，如图2.10.a-2.10.c中所示。可以看到，该第六区段16为扩张的管状区段89，具有内管90和流道3的外部套筒6。由于扩张结构，流经的气流在管状区段89的作用下显著减速，这是因为，比如说，当表面面积加倍时，则流速减半。扩张程度为优选使用与上面定义的角度β相同的角度。

图2.11.a-2.11.c示出了气流导向装置29的主视图、沿剖面线B-B的剖视图以及透视图。该气流导向装置29的设计对应于气流导向装置27，图2.1.a-2.1.c中示出了所述气流导向装置27，并在前文已经对其做出描述。所述气流导向装置29与管件89的出口截面相配合，除此之外，其设计与气流导向装置29相同，因而此处不做进一步详细描述。

图2.12.a-2.12.c示出了发电机23。所述发电机23以常规方式构造，并具有输入轴93，该输入轴93可以与功率输出轴71(见图2.5.a和2.5.c)相连。

图2.13.a-2.13.c示出了第二区段9也就是文丘里喷嘴的内管55的主视图、侧视图以及透视图。所述内管55具有管状入口区段95和管状出口区段96，其中管状入口区段95的横截面大于管状出口区段96的横截面。

图2.14.a-2.14.b示出了第四区段13也就是拉瓦尔喷嘴12的内管73的主视图、沿图2.14.a中剖面线B-B的剖视图和透视图。所述内管73具有管状入口区段97、管状出口区段98，以及扩张管状区段99，在图2.14.b中以缩短的形式示出了所述管状入口区段97。所述扩张管状区段99将直径较小的管状入口区段97与直径较大的管状出口区段98相连。

图2.15.a-2.15.c更加详细地示出了齿轮传动装置63，其中，该齿轮传动装置63为常规设计并具有外壳65。通过由转子60(见图2.5.b)驱动的转轴67将旋转力传递至功率输出轴71，该功率输出轴71以90°角偏离所述转轴67，并从外壳65向外伸出。在运行过程中，所述功率输出轴71与发电机的输入轴93相连。

图2.16示出了另一种气流导向装置101的透视图，该气流导向装置101被设计为平行管排布的第一形式。在图2.16中可以看到，由相互平行的管105组成的各同心圆环围绕中心管103设置，其中，从围绕中心管103的第一圆环到最外层的圆环的直径逐渐增加。为了使流通横截面尽可能大，另外在最外层圆环中的管105之间的间隙中设有小管107。该平行管装置101同样用于平复气流并确保出口处的气流为层流。

下面将对本发明风力设备1的第一实施方式的工作方法进行说明。

可以测定出，当气流为平流或层流时，可提高从环境空气产生电能的效率。为此，在气流入口4处设置气流导向装置27，从而将可能为搅动或湍动状态的环境空气重新定向为层流，并将该层流供应至第一气流加速装置39，该第一气流加速装置39产生相对入口侧4的负压。

此后，可例如为风扇形式的第一气流加速装置39使气流再次变得湍动，从而适宜使用随后的气流导向装置49对湍动的气流再次重新定向并使其转换为平流。

流道3的第二区段9中的文丘里喷嘴10将气流加速至最大预定值。已经发现，文丘里喷嘴10的角度应该等于或小于15°，以避免再次产生湍流。

在第三区段中，经加速的气流驱动转子60，其中，从气流中取得动能，这使得气流减速，另外还从中吸取热能，从而使得气流冷却。从气流中可以吸取大量的热能。

借助于第五区段15中的第二加速装置85对气流再次加速，从而不会由减速后的气流产生回压，其中，适宜在风扇之前设置气流导向装置79以对气流进行平复。

安装在第四区段13中的拉瓦尔喷嘴12应该具有等于或小于7°的扩张角β，从而可以继续避免在气流中产生不希望出现的湍流。

在构成第二加速装置85的风扇之后，设有另一气流导向装置87，其用于再次平复湍流并将层流形式的气流送入第六区段16，该第六区段16也如同拉瓦尔喷嘴般以角度β扩张，这使得流出气流的流速大大减小，随后通过气流导向装置29对上述的流出气流再次重新定向，这样的益处为进入外界环境的流出气流较为平缓。应该注意的是，风力设备1也可以在没有气流导向装置或导气装置的情况下工作，然而，其效率会低于如图1.a-1.b中所示的完整实施方式的风力设备。

还应该注意的是，文丘里喷嘴和拉瓦尔喷嘴均不必以线性形式缩细或扩张；相反，它们可以呈钟状的收缩或扩张。要点在于使气流不会失速。上游和下游的定子也是如此，其用于提高风力设备的效率。

还通过上述的文丘里和拉瓦尔喷嘴的角度α和β实现对风力设备的优化，但即使所述角度再大些，风力设备原则上仍然能够工作。

下面，基于图3-3.14.b对本发明风力设备的第二优选实施方式进行说明。

图3基本示出了整个风力设备1的优化中心部件，其中，标识“Figur”或缩写形式“F”指的是与图3相关的图组，将在下面对此做出说明。

未示出或仅很少地示出了入口区段4和第一区段7，其中第一区段7之后为第一补充区段107。

风力设备的第一实施方式中出现的流道3内的中心管被锥形收缩或扩张结构部分替代，将在后面对此进行更加详细地描述。

在第四区段13和第五区段15之间还设有附加区段115，对此也将在后面进一步详细描述。

下面参见图3.1.a-3.1.b。图3.1.a示出了管状区段108的侧视图，而图3.1.b示出了从入口侧观察的管状区段108。如图所示，所述管状区段108略微收缩。

图3.2.a和3.2.b示出了正圆锥体形式的圆锥体109，其在气流方向上收缩至尖端110。管状区段108的入口侧和出口侧之间的流通截面保持恒定，从而流道3中的气流流速可以保持恒定。这解释了为何管状区段108的外部套筒为略微收缩的结构。收缩角度为α。

图3.3.a示出了具有截面恒定的外部套筒的附加管状区段111的侧视图，图3.3.b示出了其主视图。已经发现，这种类型的附加管状区段111对于稳定的气流非常有益。

图3.4.a和3.4.b示出了另一种气流导向装置112，即，沿图3.4.b中的剖面线A-A的侧视剖视图。所述气流导向装置112由同心设置的管状区段113构成，并作为平行管装置的第二实施方式。

管状区段112之后是另一附加管状区段114，如图3.5.a和3.5.b所示。图3.3.a和3.3.b中所示的附加管状区段111与该区段的设计相同。

图3.6.a为第二区段9的简图，该第二区段9设计成倾斜角为α的文丘里喷嘴。图3.6.b示出了从入口侧观察的第二区段9的正视图。

图3.7.a示出了扩张区段119的侧视图，所述扩张区段被设计为正圆锥，并以倾斜角α从尖端120扩张。图3.7.b示出了从流出端观察的扩张区段119的主视图。

图3.8.a和3.8.b示出了第四区段13的简图，所述区段被设计为具有扩张角β的拉瓦尔喷嘴12。结合图3可以看出，起始于第三区段11的收缩区段121设置在第四区段13中。图3.9.a示出了该收缩区段的侧视图，图3.9.b示出了该收缩区段的主视图。该收缩区段121也被设计为正圆锥并具有尖端122。其倾斜角与拉瓦尔喷嘴12一致。

需要指出的是，第二区段9的文丘里喷嘴的倾斜角中的扩张区段119的倾斜角以及收缩区段121的倾斜角必须对应于第四区段13的拉瓦尔喷嘴的倾斜角，这样可以在最大程度上获得文丘里效应和拉瓦尔效应。在这种情况下，相当于得到了双倍的文丘里喷嘴和拉瓦尔喷嘴。

图3.10.a和图3.10.b都示出了另一管状区段123，所述管状区段设计为和附加管状区段111和114(对比图3.3.a、图3.3.b、图3.5.a和图3.5.b)基本一致，并具有相同的功能。

此外，在管状区段123之后，设置如图3.11.a和图3.11.b中所示的具有同心管区段125的气流导向装置124，其后设有另一附加管状区段126。所述附加管状区段126与附加管状区段11、114和123的设计基本一致并具有相同的功能。图3.12.a和图3.12.b示出了所述附加管状区段126。

此外，如图3.13.a所示，附加区段115包括略呈锥形扩张的管状区段127。其主视图为图3.13.b。如图3所示的扩张区段128设置在管状区段127中，并在分别为侧视图和主视图的图3.14.a和图3.14.b中详细展示。该扩张区段128被设计为具有尖端129的正圆锥。

参见图4，可以看到在图1.a-图2.b示出的实施方式中的风力设备1是如何安装的。具有支架21的机架17安装于板131上，所述板131安装于支架135上。该支架135具有顶板136、底板137和独立支柱138。

为简明起见，风力设备1中的各个元件在图4中不再分别指示。在入口侧4处，额外设置有文丘里喷嘴形式的钟状、漏斗似的喷嘴141，所述喷嘴141用于将加速后的环境空气导入流道3。

以相应的方式，在出口侧5设置拉瓦尔喷嘴形式的钟状、漏斗似的喷嘴142，其用于相应地减缓由风力设备1中排出的气流。这样带来的益处是无需使用大量的排出力。

底板137基本上和周围地面145处于同一水平线上，其自身形成了浮力单元146的顶板，所述浮力单元146被设计为圆盘形式，并将在后文中对此做出说明。浮力单元146包括底板147，侧壁148以及加强杆149。所述加强杆149沿中轴线150延伸至下角151、152。

浮力单元146安装在充满液体156，特别是水156的圆形水槽155中。在中心轴150的区域，主轴157自底板147竖直地向下延伸并以可旋转的方式由旋转支承159支承。所述旋转支承159安装在基座块160上。

借助这种设计，可以在几乎没有摩擦力的情况下旋转浮力单元146乃至整个风力设备，从而调整风力设备的位置而使其迎风。为了稳定浮力单元的旋转，设置有环状支承161。

参照图5，示出了沿图4中的剖面线IV-IV的剖视图。

图6示出了根据图4和图5的本发明风力设备在其现场状态的俯视图。在上述视图中，易于看到盛有液体156的水槽155的圆形设计。圆形底板137可自由旋转地支承于水槽155中。根据图6中的俯视图，本发明风力设备1由顶板136所覆盖，从而仅以虚线简略示出。还简要示出了入口区域4中的文丘里喷嘴141和出口区域5中的拉瓦尔喷嘴142。

参照图7，示出了本发明风力设备系统170。所述风力设备系统170基于如图4-图6所示的风力设备的设计，并在其中使用了相同的参考标号。

风力设备系统170包括以一致的方式上下叠置的若干风力设备1，并且如图8所示，风力设备系统170还具有相邻设置的若干风力设备1。图8示出了在风力设备系统170中的九个风力设备1，该数量应当理解为仅用作示例。在本发明的范围内可以依次相邻和/或上下叠置地根据需要组合设置风力设备。

如图7和图8所示，在顶板136的上部设置有轴承座163，中心轴164从所述轴承座中竖直向上延伸。中心轴164以可旋转的方式支承在轴承165内，而轴承165设置在安装框架166内，将参考于图9进行更加详细的描述。

图9示出了整个风力设备系统170的主视图。除图8中的示意图之外，还示出了用于稳定地并以可旋转的方式支承风力设备的安装框架166，这是因为会有相当大的力作用在系统上，特别是当风力很强的时候。其具有对应于附加加强杆169的支承柱167和横向柱168。支承柱167的总数为例如为4个，其与基座块175相接。此外，这样的框架结构对本领域技术人员而言是常识。

图10示出了图9中风力设备系统170的上部的示意图，但旋转了90°。此外，在横梁168上方的顶部设置有帆状体178。该帆状体178连接在桅柱179上，而桅柱179被以可旋转的方式支承并与顶板136相连。这样，就达到使系统随风定向的目的。

为了改善导向效果，帆状体178通过轴承180支承与环181上，并可在其上滑动或转动。

图11和图12示出了本发明风力设备1的第三实施方式。其特征为竖直安装。

为了导引基本在箭头200所指的方向上流动的风，该设备在入口4设有优选半圆形送风装置190。该送风装置190将进入的气流导入入口4，所述送风装置190之后为如图1.a-2.b中第一实施方式或图3中第二实施方式所示的风力设备。

发电机23由功率输出轴71驱动，产生的电流经由电缆24输出。

在出口5处设置有具有流道193的气流偏转装置192，所述流道193将外流的气流从竖直方向偏转到基本水平的方向。

所述流道193设置于具有特定形状的偏转体194内。其优选具有“双翼”形状，即，来自箭头200方向的气流被向上和向下偏转并由此加速。这带来有益的结果是，加速后的气流在流道193的下游带走离开风力设备1的气流。

如图11所示，流道193在气流方向上扩张并具有能够以上述相同方式设计的另一个加速装置195；即，其可以具有一个或多个风扇。还可以如前所述设置上游定子196和下游定子197。

折流板196设置于流道193的下游。其用于使来自流道的气流定向。所述折流板196可以从其横截面伸出，从而其还可以使流经的气流朝向箭头200的方向。

偏转体194支承于机架198上。

风力设备1被悬挂在合适的框架结构199上。在送风装置190的区域中，帆状体191与该送风装置190相连并使整个风力设备迎风。其由偏转体194支承。

如图12所示，设置有支承环201。

图13示出了第一实施方式的转子装置。支承装置59围绕具有凸缘202的刚性轴68设置，与转子60相连的轴承203安装在轴的另一端。

所述转子60具有与外环70相连的转子浆片或叶片66。所述支承装置59具有也与外环204相连的板62，所述外环204为流道3的外部套筒6的部分。转动的外环70具有与一个或多个小齿轮(未示出)啮合的齿轮圈80，所述小齿轮绕圆周均匀设置。各个小齿轮分别与驱动发电机的驱动轴相连。

在板62和叶片66之间设有尺寸足够的气隙205。

图14示出了发电机210的另一实施方式。所述发电机210以常规方式设计。其包括具有励磁线圈的电枢或转子212。在转子212中设置有适用的感应线圈。

该发电机的特征在于，例如在根据图13的实施方式中，转子212环绕风力设备1的第三区段11，其中，使用相对合适的连接结构代替外齿轮圈80.

所述发电机还具有支座218和支架220，该支架220可顺时针旋转90°，由此可用作支承轴承。

根据本发明的风力设备提案，能够以更加高效、更少花费且更加紧凑的方式从环境空气获得电能，并能得到更大的功率输出。

Claims (49)

1.一种利用环境空气产生电能的风力设备(1)，具有流道(3)，通过形成气流将环境空气引导通过该流道(3)，其中流道(3)具有形成其边缘的外部套筒(6)，还包括：

——第一区段(7)，其具有基本恒定的截面，环境空气被导入其中，其中，在该第一区段(7)中设置有气流加速装置(39)，

——第二区段(9)，其设计为文丘里喷嘴(10)的形式，

——第三区段(11)，其在第二区段(9)之后，在所述第三区段(11)中安装有转子(60)，所述转子(60)在流经的气流的作用下转动，并且其转动用于产生电能，

——第四区段(13)，其设计为拉瓦尔喷嘴(12)的形式，以及

——第五区段(15)，其具有用于对导入流道(3)的气流进行排放的第二气流加速装置(85)。

2.根据权利要求1所述的风力设备，其特征在于，流道(3)的第一和/或第五区段(7、15)的气流加速装置(39、85)具有至少一个风扇。

3.根据权利要求1或2所述的风力设备，其特征在于，在环境空气的流向上，流道(3)的第一和/或第五区段(7、15)的气流加速装置(39、85)的下游设置有气流导向装置(49、87)，该气流导向装置(49、87)将上述气流加速装置产生的湍动的和/或涡旋的气流转换为层流。

4.根据权利要求3所述的风力设备，其特征在于，所述气流导向装置(49、87)为下游定子。

5.根据权利要求3所述的风力设备，其特征在于，所述气流导向装置(49、87)为平行管装置(101、112)。

6.根据权利要求3-5之一所述的风力设备，其特征在于，所述气流导向装置(49、87)既具有下游定子又具有平行管装置(101、112)。

7.根据权利要求1-6之一所述的风力设备，其特征在于，第一区段(7)的气流加速装置(39)和/或第五区段(15)的气流加速装置(85)的上游设置有气流导向装置(27、79)以得到层流的气流。

8.根据权利要求7所述的风力设备，其特征在于，所述平行管装置(101、112)设置在第五区段(15)的气流导向装置(87)的上游。

9.根据权利要求5-8之一所述的风力设备，其特征在于，所述平行管装置(112)由围绕中心管同心设置的若干管状区段(113)构成。

10.根据权利要求1-9之一所述的风力设备，其特征在于，所述流道(13)在文丘里喷嘴(9)的区域中以等于或小于15°的角度α收缩。

11.根据权利要求1-10之一所述的风力设备，其特征在于，所述流道(13)在第四区段(13)中从转子(60)起以等于或小于7°的角度β扩张。

12.根据权利要求1-11之一所述的风力设备，其特征在于，第一区段(7)区域中的流道(3)的直径与第五区段(15)区域中的流道(3)的直径相同。

13.根据权利要求1-12之一所述的风力设备，其特征在于，所述流道(3)的出口(5)的截面大于其入口(4)的截面，并优选大致为所述入口(4)截面的两倍。

14.根据权利要求3-13之一所述的风力设备，其特征在于，在处于第一区段(7)的气流加速装置(39)之后的气流导向装置(49)的下游设置有呈收缩状的管状区段(108)，该管状区段(108)中设有收缩的圆锥体(109)，该圆锥体(109)收缩至一个尖端并且气流沿其流过，其中所述圆锥体(109)的收缩角α大致为15°或更小。

15.根据权利要求14所述的风力设备，其特征在于，在流道(3)的收缩或缩细管状区段(108)之后安装有截面恒定的区段(107)，该区段(107)内优选设置有另一气流导向装置(101、112)。

16.根据权利要求1-15之一所述的风力设备，其特征在于，在第二区段(9)中设置有锥形体(119)，该锥形体(119)从尖端(120)起扩张至转子枢轴的截面，其扩张角α与文丘里喷嘴的收缩角α相同。

17.根据权利要求1-16之一所述的风力设备，其特征在于，在第四区段(13)中设置有向着尖端(122)缩细的锥形体(121)，该锥形体(121)的出口侧截面与转子(60)的枢轴截面基本相同，其中锥形体(121)的收缩角β与拉瓦尔喷嘴的扩张角β相同。

18.根据权利要求1-17之一所述的风力设备，其特征在于，与第四区段(13)接临设置有流道(3)的静流区段(116)，其具有基本恒定的外径并优选设有附加气流导向装置(124)。

19.根据权利要求1-18之一所述的风力设备，其特征在于，在第五区段(15)的上游、气流导向装置(79)的前方设置有锥形体，该锥形体从尖端起以角度β扩张，其端部截面与气流导向装置(79)的枢轴截面基本相同。

20.根据权利要求1-19之一所述的风力设备，其特征在于，所述第三区段(11)具有齿轮传动装置(63)，该齿轮传动装置(63)将转子(60)的转动转换为至少一个输出轴(71)的旋转运动，所述输出轴(71)从流道(3)以大致垂直的方式延伸，并用于驱动发电机(23)。

21.根据权利要求20所述的风力设备，其特征在于，所述齿轮传动装置(63)具有外壳(65)，轴(67)支承于所述外壳(65)中，其中轴(67)的一端在外壳(65)的外侧与转子(6)相接，而另一端与90°偏置的功率输出轴(71)相连，并且齿轮传动装置的外壳(65)支承于支承装置(59)中，该支承装置具有与流道(3)的外部套筒(6)相接的承载板(62)。

22.根据权利要求1-19之一所述的风力设备，其特征在于，转子(60)支承于轴(68)上，所述轴(68)以不可转动的方式与支承装置(59)相连；所述转子(60)具有构成流道(3)的部分外部套筒的外部管状区段(70)，其中，所述外部管状区段(70)具有齿轮圈(80)，该齿轮圈(80)经由齿轮传动装置将转子(60)的转动传送至发电机。

23.根据权利要求22所述的风力设备，其特征在于，绕圆周均匀布置有若干个、特别是四个小齿轮以对转子(60)的旋转移动进行传送，所述各小齿轮分别与驱动轴相连，各驱动轴分别与发电机相连。

24.根据权利要求1-19之一所述的风力设备，其特征在于，转子(60)支承于轴(68)上，所述轴(68)以不可转动的方式与支承装置(59)相连；所述转子(60)具有外部区段，该外部区段驱动转子和/或发电机的电枢。

25.根据权利要求1-24之一所述的风力设备，其特征在于，所述风力设备设置于支架(135)中，该支架(135)以可转动的方式受到支承。

26.根据权利要求25所述的风力设备，其特征在于，所述支架(135)具有底板(137)、顶板(136)和若干支柱(138)，其中流道(3)的第一至第五区段(7、9、11、13、15)基本设置于最靠外的支柱之间。

27.根据权利要求26所述的风力设备，其特征在于，所述风力设备(1)与底板(137)以一定距离相隔设置。

28.根据权利要求25-27之一所述的风力设备，其特征在于，在气流入口侧(4)设置有附加文丘里喷嘴(141)。

29.根据权利要求25-28之一所述的风力设备，其特征在于，在气流排放侧(5)设置有附加拉瓦尔喷嘴(142)。

30.根据权利要求25-29之一所述的风力设备，其特征在于，所述可转动的支架(135)具有漂浮在液体(156)中的可转动的浮力单元(146)。

31.根据权利要求30所述的风力设备，其特征在于，所述液体(156)盛放在圆形水槽(155)中，该圆形水槽(155)中设置有浮力单元(146)。

32.根据权利要求25-31之一所述的风力设备，其特征在于，主轴(157)自浮力单元(146)的底板(147)向下伸出，并以可旋转的方式由轴承(159)所支承，所述轴承(159)安装在支承块(160)上。

33.根据权利要求32所述的风力设备，其特征在于，在浮力单元(146)的侧壁(148)和圆形水槽(155)之间、液体(158)水平面的上方设置有环状轴承(161)。

34.根据权利要求1-33之一所述的风力设备，其特征在于，所述风力设备竖直设置。

35.根据权利要求34所述的风力设备，其特征在于，在风力设备(1)的上入口处设置有送风装置(190)，该送风装置(190)优选为半圆形设计。

36.根据权利要求34或35所述的风力设备，其特征在于，在出口侧(5)设置有气流偏转装置(192)，所述气流偏转装置(192)具有流道(193)，该流道(193)使外流气流从竖直方向偏转到基本水平的方向。

37.根据权利要求36所述的风力设备，其特征在于，所述流道(193)设置于偏转体(194)内，环境气体绕所述偏转体(194)流动。

38.根据权利要求36或37所述的风力设备，其特征在于，所述流道(193)沿气流方向扩张，并优选具有附加气流加速装置(195)。

39.根据权利要求36-38之一所述的风力设备，其特征在于，沿气流方向在流道(193)的下游设置有若干折流板(196)，所述折流板(196)优选从流道(193)的横截面伸出。

40.根据权利要求34-39之一所述的风力设备，其特征在于，使设备朝向环境空气的主要流向的帆状体(191)安装于风力设备(1)上。

41.一种借助于环境空气产生电能的风力设备系统(170)，其特征在于，其具有若干根据权利要求1-40之一所述的风力设备(1)，这些风力设备(1)上下或相邻设置。

42.根据权利要求41所述的风力设备系统，其特征在于，其具有支架，所述上下或相邻设置的风力设备(1)可转动地支承于所述支架中。

43.一种以流经的空气产生电能的发电机，其特别适用于根据权利要求1-40之一所述的风力设备(1)，以及根据权利要求41或42所述的风力设备系统(170)，该发电机具有：

——流道(3)，其具有用于流经气流的外部套筒，该外部套筒的外圆周基本恒定，以及

——转子，其安装于以不可转动的方式与支承装置相连的轴上，其中转子具有对转子和/或发电机的电枢进行驱动的外部区段。

44.一种以环境空气、优选为处于运动中的环境空气产生电能的方法，该方法包括以下步骤：

——将环境空气导入流道(3)的第一区段(7)，

——使用安装在流道(3)的第一区段(7)中的加速装置(39)对气流进行加速，

——在流道(3)的第二区段(9)中使用流道中的文丘里喷嘴形式的收缩结构对气流进一步加速，

——将气流导入流道(3)的第三区段(11)，并在该区段中驱动转子(60)，

——将气流排放到流道(3)的设计为拉瓦尔喷嘴形式的第四区段(13)中，

——在流道(3)的第五区段(15)中对气流再次加速，以及

——将气流排放到外界环境中，其中，当气流通过流道时，从其中吸取动能和热能。

45.根据权利要求44所述的方法，其特征在于，在流道的第一和/或第五区段(7、15)的加速装置(39、87)的上游，流入的空气被调整为层流。

46.根据权利要求44或45所述的方法，其特征在于，在流道的第一和/或第五区段(7、15)的加速装置(39、87)的下游，流经的空气被再次调整为层流。

47.根据权利要求44-46所述的方法，其特征在于，在流道的第一和第二区段中对气流进行加速，从而使其在进入流道的第三区段(11)时达到预定速度。

48.根据权利要求44-47所述的方法，其特征在于，通过第五区段在第四区段中产生负压。

49.根据权利要求44-48所述的方法，其特征在于，在发电过程的初期，使用外部电源驱动加速装置，而在发电状态稳定后，使用发出的电能对加速装置进行供电。

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