專利名稱：一種組合式風(fēng)動(dòng)渦旋葉輪及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電設(shè)備所用的風(fēng)動(dòng)葉輪，尤其是一種可組 合拼裝的風(fēng)動(dòng)渦旋葉輪。
背景技術(shù)：
當(dāng)今世界，環(huán)境保護(hù)和綠色能源愈來(lái)愈成為世人關(guān)注的重大問(wèn) 題。風(fēng)力發(fā)電作為一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的能源已引起世人的高度關(guān)注《風(fēng) 力資源普遍存在于地球各個(gè)角落，如何有效、經(jīng)濟(jì)地利用她是各國(guó)正 加緊研究和積極實(shí)施的重要工程。
風(fēng)電葉輪是風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中關(guān)鍵的換能部件，減小葉輪風(fēng)阻，降 低葉輪低起動(dòng)風(fēng)速，抗強(qiáng)風(fēng)災(zāi)害等都成為設(shè)計(jì)制造風(fēng)動(dòng)葉輪需要重點(diǎn) 考慮的因素。同時(shí)，風(fēng)電葉輪的大型化趨勢(shì)也為葉輪的制造、運(yùn)輸、 安裝、維護(hù)等提出了許多嶄新的課題。由于受到當(dāng)前各種條件限制， 目前常用的風(fēng)電葉輪難以不斷地?cái)U(kuò)大尺度，探索"化整為零"，"部件 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)"等途徑不失為一種明智選擇。

發(fā)明內(nèi)容
3本發(fā)明的目的是提供一種組合式風(fēng)動(dòng)渦旋葉輪，利用葉輪內(nèi)部空 氣流的渦旋作用，使葉輪獲得較大的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩輸出。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是給出一種組合式風(fēng)動(dòng)渦旋葉輪制造方法， 通過(guò)組合式結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一規(guī)格定制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝組合等，以解決大尺度葉 輪的制造、運(yùn)輸、安裝、維護(hù)等問(wèn)題。
為實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，該組合式風(fēng)動(dòng)渦 旋葉輪的構(gòu)成包括有轉(zhuǎn)軸、若干輪轂和若干葉片，若干輪轂等間隔固 定于同一轉(zhuǎn)軸，若千葉片的兩端固定于相鄰兩輪轂，且葉片長(zhǎng)軸方向
與轉(zhuǎn)軸之間夾角為0度至60度，各葉片依次錯(cuò)位圍繞輪轂周邊疊加 設(shè)置，相鄰葉片之間存在張角。
在上述技術(shù)方案中，所述葉片為長(zhǎng)條形狀，葉片兩端各有折皺， 折皺的兩道折痕線之間形成一個(gè)夾角，該夾角度數(shù)為5度至25度， 各葉片上下兩端固定于相鄰輪轂。葉片上下端的折皺使葉片的一側(cè)邊 外張，即葉片平面與輪轂切線方向之間形成約5度至25度張角。正 是由于相鄰兩個(gè)葉片存在這個(gè)張角，使吹入此張角的風(fēng)在葉輪中部很 快聚集，形成渦旋，進(jìn)而帶動(dòng)葉輪沿一個(gè)固定方向旋轉(zhuǎn)，從轉(zhuǎn)軸輸出 力矩。
在上述技術(shù)方案中，當(dāng)葉片長(zhǎng)軸方向與轉(zhuǎn)軸之間夾角為0度時(shí)， 葉片是豎直設(shè)置。(參見(jiàn)附圖1)當(dāng)葉片長(zhǎng)軸與轉(zhuǎn)軸之間夾角不為G 度時(shí)，葉片是斜向設(shè)置。(參見(jiàn)附圖6)葉片與轉(zhuǎn)軸之間夾角大小是 渦旋葉輪整體設(shè)計(jì)參數(shù)之一。
為實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)目的，本發(fā)明給出以下組合式風(fēng)動(dòng)渦旋葉輪制造方法，該制造方法包括以下步驟
(1) 計(jì)算確定葉輪尺寸參數(shù)根據(jù)實(shí)地風(fēng)力資源及葉輪輸出力 矩要求，確定渦旋葉輪整體幾何尺寸，即確定高度H、寬度(葉輪外 徑)W、各葉片與轉(zhuǎn)軸之間的傾斜角、各葉片之間張角；
(2) 生產(chǎn)制作葉輪單體將兩層輪轂與其間布置并固定葉片作 為一個(gè)渦旋葉輪單體；
(3) 現(xiàn)場(chǎng)拼裝組裝逐個(gè)將各葉輪單體沿轉(zhuǎn)軸軸向重疊拼裝成 渦旋葉輪整體。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，1、充分利用氣流的渦旋作用，提高了葉輪將 風(fēng)能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸力矩的效能。2、葉輪的單體式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使體量龐 大的葉輪運(yùn)輸方便、拼裝快捷。3、葉片傾斜角度可調(diào)整結(jié)構(gòu)，使葉 輪總體效能尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)更具靈活性。4、整體葉輪可以由為數(shù)不多
的幾個(gè)規(guī)格統(tǒng)一零部件拼裝而成，使得大型葉輪的制造工藝簡(jiǎn)單，成 本降低。


圖1是實(shí)施例一渦旋葉輪結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是實(shí)施例一渦旋葉輪俯視圖。
圖3是實(shí)施例一渦旋葉輪的葉片配置示意圖(俯視圖)。
圖4是實(shí)施例一渦旋葉輪單片葉片形狀示意圖。
圖5是實(shí)施例一渦旋葉輪單片葉片折皺鋪平展開(kāi)后形狀示意圖。
圖6是實(shí)施例二渦旋葉輪結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是實(shí)施例二渦旋葉輪單體的葉片與輪轂裝配示意圖。
圖8是實(shí)施例二渦旋葉輪的葉片配置示意圖。
圖9是實(shí)施例二渦旋葉輪的單片葉片形狀示意圖。
圖i0是實(shí)施例二渦旋葉輪的單片葉片折皺鋪平展開(kāi)后形狀示意圖。
以上附圖中，l是輪轂，2是葉片，3是轉(zhuǎn)軸，4是支架，5是葉 片，6是葉片端部折皺形成的夾角面，7是葉片，8是葉片翻邊，9是 葉片折痕線一，IO是葉片折痕線二， ll是葉片長(zhǎng)邊，12是輪轂，13 是葉片，14是轉(zhuǎn)軸，15是輪轂支架，16是葉片，17是葉片折痕線一， 18是葉片折痕線二， 19是葉片長(zhǎng)側(cè)邊。
具體實(shí)施例
實(shí)施例一-
本實(shí)例中，給出了由三個(gè)葉輪單體組合而成的渦旋葉輪(參見(jiàn)圖 i)。 '
首先，根據(jù)實(shí)地風(fēng)力資源及葉輪輸出力矩要求，確定渦旋葉輪整
體高度H、寬度W、各葉片與轉(zhuǎn)軸之間的夾角及各葉片之間張角；
然后，拼裝葉輪單體，輪轂l中心軸套經(jīng)三角支架4與處邊緣連 接，所有葉片2均是平行于轉(zhuǎn)軸分布的即葉片與轉(zhuǎn)軸3之間的夾角為 0度。當(dāng)葉片上下兩端通過(guò)鉚接方式固定于輪轂，每個(gè)葉片上、下端 部折皺使葉片的一個(gè)長(zhǎng)側(cè)邊向外形成一個(gè)張角，此張角的大小與葉片 折皺的折痕線一 9和折痕線二 10之間形成的夾角0相關(guān)。調(diào)整此p角即能調(diào)整各葉片之間的張角。
將三個(gè)葉輪單體豎直安裝，各單體對(duì)接時(shí)，相鄰輪轂相嵌定位， 形成三個(gè)葉輪單體拼裝的渦旋葉輪。也可以將相鄰上下兩層葉片的端 部固定在同一個(gè)輪轂上以形成葉輪整體。
由于各葉片均存在著約13度的迎風(fēng)張角3 ，使得來(lái)風(fēng)能顯利地 從張角方向進(jìn)入到葉輪中部空間，即來(lái)風(fēng)通過(guò)葉輪轉(zhuǎn)軸以右的半側(cè)面 進(jìn)入到葉輪中部空間，而葉片張角背向風(fēng)向的部分，即轉(zhuǎn)軸以左半側(cè) 面所受到的風(fēng)力小于轉(zhuǎn)軸以右半側(cè)(參見(jiàn)圖3)，這樣，連續(xù)不斷地 經(jīng)轉(zhuǎn)軸右半側(cè)面進(jìn)入到葉輪中部空間氣流不斷聚集，很快地就使it輪 從靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，葉輪中部空間形成的渦旋進(jìn)一步帶動(dòng)葉輪 整體旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸輸出力矩，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。
實(shí)施例二
本實(shí)例給出了由三個(gè)葉輪單體組合成的渦旋葉輪(參見(jiàn)圖6)。 本實(shí)例中，所有葉片13長(zhǎng)軸方向與轉(zhuǎn)軸線呈43度角S 。葉片上 下兩端以鉚釘或焊接方式固定于相鄰輪轂上，各葉片依次均勻地排布 于輪轂周邊。這樣形成一個(gè)單體構(gòu)件。
單個(gè)葉片(參見(jiàn)圖9、 10)的上部和下部均有折皺，折皺的第一 道折痕線17與折皺的第二道折痕18之間存在14.4度的夾角9 。正 是因?yàn)槿~片上部和下部均存在兩道折皺痕，使得葉片的一個(gè)長(zhǎng)側(cè)邊 19外張，形成一個(gè)約14.4度的迎風(fēng)張角，此張角也正是形成葉輪中 部渦旋氣流的迎風(fēng)張角。在實(shí)際制造過(guò)程中，此帶折鈹葉片可以用沖 壓工藝一次性成型。本實(shí)例可以用于風(fēng)電路燈。在本實(shí)例給出組合式渦旋葉輪下方設(shè) 置發(fā)電機(jī)，葉輪轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接。無(wú)論風(fēng)力來(lái)自何方，以葉輪 轉(zhuǎn)軸為分界線，葉片有張角的一側(cè)肯定能接受更多的風(fēng)力，空氣不斷 地從張角進(jìn)入到葉輪中部空間里，形成渦旋氣流，進(jìn)而帶動(dòng)葉輪做定
向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，由于葉片存在43度的傾斜角，葉片接受風(fēng)能除產(chǎn)生
旋轉(zhuǎn)力矩外，還會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上托起葉輪的分力，此分力可使葉輪運(yùn) 轉(zhuǎn)起來(lái)更加靈活。葉輪所獲得力矩經(jīng)轉(zhuǎn)軸直接連接到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，使 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。
權(quán)利要求
1、一種組合式風(fēng)動(dòng)渦旋葉輪，其特征在于該組合式風(fēng)動(dòng)渦旋葉輪的構(gòu)成包括有轉(zhuǎn)軸、若干輪轂和若干葉片，若干輪轂等間隔固定于同一轉(zhuǎn)軸，若干葉片的兩端固定于相鄰兩輪轂，且葉片長(zhǎng)軸方向與轉(zhuǎn)軸之間夾角為0度至60度，各葉片依次錯(cuò)位圍繞輪轂周邊疊加設(shè)置，相鄰葉片之間存在張角。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合式風(fēng)動(dòng)渦旋葉輪，其特征在于 所述葉片為長(zhǎng)條形狀，葉片兩端各有折皺，折皺的兩道折痕線之間形成一個(gè)夾角，該夾角度數(shù)為5度至25度，各葉片上下兩端固定于相鄰輪轂。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合式風(fēng)動(dòng)渦旋葉輪，其特征在于所述葉片側(cè)邊有翻邊。
4、 一種組合式風(fēng)動(dòng)渦旋葉輪制造方法，其特征在于該制造方法包括以下步驟及條件，(1) 計(jì)算確定葉輪尺寸參數(shù)根據(jù)實(shí)地風(fēng)力資源及葉輪輸出力矩要求，確定渦旋葉輪整體幾何尺寸，即確定高度H、寬度(葉輪外徑)W、各葉片與轉(zhuǎn)軸之間的傾斜角、各葉片之間張角；(2) 生產(chǎn)制作葉輪單體將兩層輪轂與其間布置并固定葉片作 為一個(gè)渦旋葉輪單體；(3) 現(xiàn)場(chǎng)拼裝組裝逐個(gè)將各葉輪單體沿轉(zhuǎn)軸軸向重疊拼裝成 渦旋葉輪整體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種組合式風(fēng)動(dòng)渦旋葉輪及其制造方法，該組合式風(fēng)動(dòng)渦旋葉輪的構(gòu)成中包括有轉(zhuǎn)軸、輪轂和葉片，輪轂等間隔固定于同一轉(zhuǎn)軸，葉片兩端固定于相鄰兩輪轂，且葉片長(zhǎng)軸方向與轉(zhuǎn)軸之間夾角為0度至60度，各葉片依次錯(cuò)位圍繞輪轂周邊疊加設(shè)置，相鄰葉片之間存在張角。葉片為長(zhǎng)條形狀，葉片兩端各有折皺，折皺的兩道折痕線夾角為5度至25度。制造本發(fā)明葉輪(1)確定葉輪尺寸參數(shù)；(2)制作葉輪單體；(3)現(xiàn)場(chǎng)拼裝葉輪單體。本發(fā)明葉輪利用氣流渦旋作用，提高了葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸力矩的效能；葉輪的單體式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使體量龐大的葉輪運(yùn)輸方便、拼裝快捷；葉片傾斜角度可調(diào)整結(jié)構(gòu)，使葉輪總體效能尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)更具靈活性；整體葉輪可以由為數(shù)不多的幾個(gè)規(guī)格統(tǒng)一零部件拼裝而成，使得大型葉輪的制造工藝簡(jiǎn)單，成本降低。
文檔編號(hào)F03D3/06GK101429925SQ200710134650
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月5日
發(fā)明者胡國(guó)祥 申請(qǐng)人:南京宇能儀表有限公司