專利名稱：葉輪的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種流體動力設備的葉輪，特別是一種為風能的開發(fā)和利用而發(fā)
明的人造旋風發(fā)電機。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的流體動力設備，特別是風力發(fā)電機，都是利用流體的推力使葉輪旋轉(zhuǎn)，從而提供動力。葉輪又分垂直旋轉(zhuǎn)和水平旋轉(zhuǎn)兩種。垂直旋轉(zhuǎn)的風力發(fā)電機的葉片受風面達百分之百，因而它們的工作效率高。但其需要配置轉(zhuǎn)向、輸電等一系列附屬系統(tǒng)。另外，由于其葉輪的轉(zhuǎn)軸是架在半空中，且隨風擺動，因此它們特別害怕大風。水平旋轉(zhuǎn)的葉輪雖然沒有以上的缺點，但它們的葉片只有一半處在工作狀態(tài)，而另一半反過來或多或少地起阻礙運轉(zhuǎn)的作用，因此它們的轉(zhuǎn)速不高，工作效率較低。

實用新型內(nèi)容基于背景技術(shù)的上述描述，為克服現(xiàn)有技術(shù)中流體動力設備的弊端，提高對流體動力的利用率，本實用新型提出了一種全新的葉輪，其既不會懼怕強流體造成損害，又具有很高的工作效率。 本實用新型中的葉輪結(jié)構(gòu)如下葉輪包括轉(zhuǎn)軸和葉片，還具有氣旋生成室，由位于葉輪兩端相對設置的兩空心圓臺側(cè)面圍成，所述空心圓臺垂直于轉(zhuǎn)軸的截面為圓形，靠近葉輪端部的所述截面為圓臺的大端、遠離葉輪端部的所述截面為圓臺的小端，所述大端和小端都是開放的，所述轉(zhuǎn)軸穿過兩個所述空心圓臺，與均勻分布在兩空心圓臺大端周邊的三根相互等長的肋架固接；制旋室為由一圓筒圍成的空間，所述圓筒套設于所述轉(zhuǎn)軸之外，所述圓筒的兩端圓周與兩個所述空心圓臺小端的圓周配合連接；所述圓筒的外側(cè)面均勻分布有三個葉片，所述葉片內(nèi)側(cè)邊與圓筒表面、空心圓臺表面鄰接，所述葉片呈由內(nèi)側(cè)邊至外側(cè)邊張開的形狀，所述三個葉片、圓筒外表面及空心圓臺的外表面圍成三個涵道，每個涵道位于葉片內(nèi)側(cè)邊處的圓筒上開有通向制旋室的窗口，葉片外側(cè)邊張開形成涵道的外口，所述外口大于所述窗口。優(yōu)選地，所述葉輪的兩個所述空心圓臺形狀相同，所述空心圓臺截面直徑從大端至小端逐漸減小，所述空心圓臺大端的直徑為小端直徑的三倍，所述空心圓臺從大端至小端的長度與大端的直徑相等，且所述圓筒的長度與大端的直徑相等。優(yōu)選地，所述的轉(zhuǎn)軸通過離心式離合器與發(fā)電機轉(zhuǎn)軸連接。優(yōu)選地，所述葉輪與水車相連，為水車提供動力。優(yōu)選地，所述葉片為一空心圓柱外側(cè)面的一部分。優(yōu)選地，所述葉片的內(nèi)側(cè)邊固定于窗口的下游側(cè)邊，所述葉片的外側(cè)邊延伸至所述窗口的上游側(cè)相鄰窗口的下游側(cè)，其中所述上游側(cè)和下游側(cè)是相對于葉輪的轉(zhuǎn)動方向而言的。優(yōu)選地，所述葉片外側(cè)邊的長度等于所述空心圓臺兩大端面之間的距離。 本實用新型提出的上述方案，大大地改進了現(xiàn)有的葉輪的不足，具體而言，具有如下有益效果本實用新型中葉輪的轉(zhuǎn)軸上下兩端都是可固定的，與其它葉輪結(jié)構(gòu)，特別是于轉(zhuǎn)軸兩端都在大風中搖擺的垂直旋轉(zhuǎn)的葉輪相比，它不僅不懼怕大風的襲擊，而且，風越大，工作效率越高。本實用新型中除了利用了風的推力外，還能讓進入內(nèi)部的風形成一對氣旋，從而借用了空氣的旋力，提高了旋轉(zhuǎn)速度，因此它具有很高的工作效率。本實用新型的葉輪各部分經(jīng)固接后已經(jīng)形成一個近似圓桶的整體，它具有很高的結(jié)構(gòu)強度，能成年累月的在風雨中工作而不容易損壞。本實用新型中的葉輪組裝而成的風力發(fā)電機，無需轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、增速系統(tǒng)及電刷之類的附屬配件，減少了操作難度和維修項目。此外，本實用新型的葉輪還具有制造功藝簡單，生產(chǎn)容易的優(yōu)點。

圖l，是本實用新型中葉輪的主視圖； 圖2，是沿圖1的A-A剖開后的剖面圖，其中葉片未示出；[0008] 圖3，是本實用新型中葉輪的俯視圖；[0009] 圖4，是沿著圖1中的B-B剖開后的剖面圖。 圖中， 1、空心圓臺，2、空心圓臺，3、轉(zhuǎn)軸，4、圓筒，41、窗口，5、葉片，6、氣旋生成室，7、制旋室，8、肋架。
具體實施方式本實用新型提出的葉輪結(jié)構(gòu)可以使用于發(fā)電機，水車等多個使用流體提供動力的領域。現(xiàn)結(jié)合附圖就具體實施方式
做如下說明[0012] 實施例一 如圖1、2所示，本實施例中的葉輪的兩端各具有一個兩端敞開的空心圓臺1、2，這兩個空心圓臺的形狀、大小完全一致，且這兩個空心圓臺相對設置，圓臺的兩端均是開放的。優(yōu)選地，這兩個空心圓臺大端直徑與高的比為一比一；大端直徑與小端直徑的比為三比一。所述空心圓臺側(cè)面圍成的區(qū)域是氣旋生成室6。 —轉(zhuǎn)軸3穿過兩個小端相對著的空心圓臺，所述轉(zhuǎn)軸與均勻分布在兩空心圓臺大端周邊的三根等長的肋架8固接。優(yōu)選地，兩個小端之間的距離為兩所述大端之間距離的
三分之一。 轉(zhuǎn)軸3外套設一圓筒4，該圓筒4的外周面均勻地分布著三個窗口 41，該圓筒的兩端與兩個空心圓臺的外側(cè)面固接。優(yōu)選地，該圓筒4與空心圓臺小端的圓周固接。優(yōu)選地，所述窗口 41是三個相同的矩形，單個矩形窗口的寬為圓筒周長的六分之一，長極近圓筒4的高。所述圓筒圍成的區(qū)域為制旋室7。 如圖4所示，在所述圓筒的外側(cè)面均勻分布有三個葉片5，所述葉片5內(nèi)側(cè)邊與圓筒表面、空心圓臺表面鄰接，所述葉片5由內(nèi)側(cè)邊至外側(cè)邊呈彎弧狀張開，所述三個葉片5、圓筒外表面、空心圓臺外表面圍成三個涵道，每個涵道位于葉片內(nèi)側(cè)邊處的圓筒上開有通向制旋室7的窗口，葉片外側(cè)邊張開形成涵道的外口，所述外口大于所述窗口。優(yōu)選地，所述葉片5外側(cè)邊的長度等于所述兩空心圓臺大端面之間的距離。最后分別沿拋物線將三個葉片的兩側(cè)與上下兩空心圓臺的側(cè)面相接的地方焊牢。如圖4所示，這樣無論風從哪個方向吹來，葉輪都沿著逆時針方向旋轉(zhuǎn)。更優(yōu)選地，所述三個葉片為圓筒表面的一部分，這種結(jié)構(gòu)使得葉片易于制作，并具有合適的表面形態(tài)。更優(yōu)選地，所述葉片的內(nèi)側(cè)邊固定于窗口的下游側(cè)邊，所述葉片的外側(cè)邊延伸至所述窗口的上游側(cè)相鄰窗口的下游側(cè)，其中所述上游側(cè)和下游側(cè)是相對于葉輪的轉(zhuǎn)動方向而言的。 本實施方式中的葉輪是按照如下原理工作的外部的風在推動葉輪作水平轉(zhuǎn)動的同時，經(jīng)涵道進入葉輪的內(nèi)部，因為涵道外口大、窗口小，具有一定壓力的三股不斷進入的風，在慣性作用和葉輪自身旋轉(zhuǎn)的作用下，就會在葉輪內(nèi)部旋轉(zhuǎn)起來。由于葉輪上下兩端像兩個漏斗，從這兩個漏斗出來的旋轉(zhuǎn)著的風就成了人造的兩股小旋風，這兩股轉(zhuǎn)向一致的小旋風產(chǎn)生的旋力，會使葉輪高速旋轉(zhuǎn)起來。因而它對風能的利用效率要高于普通的葉輪。[0018] 本實施例中的葉輪優(yōu)選地、非必要地還具有一個鐵架(未示出)，并通過葉輪轉(zhuǎn)軸上、下端的軸承將該葉輪固定在鐵架中間；轉(zhuǎn)軸的下端通過離心式離合器與直立型發(fā)電機轉(zhuǎn)軸連接。采用離心式離合器的優(yōu)點在于沒有離心式離合器的葉輪因為其主要動力是氣旋的旋力，而它在剛啟動時僅有一半的葉片受到風的推力，這點推力能讓自己旋轉(zhuǎn)起來并不困難，但不容易帶動發(fā)電機工作。而采用離心式離合器，在無風或低轉(zhuǎn)速的情況下，離合器不會使轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機連接，而離合器上的部件會隨著葉輪的旋力增大、轉(zhuǎn)速的提高，產(chǎn)生越來越大的離心力，當葉輪達到一定轉(zhuǎn)速時，離合器會在設定的離心力的作用下，自動地將兩軸連接使發(fā)電機進入工作狀態(tài)。[0019] 實施例二 本實用新型的葉輪也可以組裝成小型的家用風力發(fā)電機，這種小型風力發(fā)電機可直接安裝農(nóng)村家庭的房頂上。與實施例一相比，本實施例的葉輪有如下不同(l)葉輪兩端的肋架與轉(zhuǎn)軸上、下端上的軸承固接，變轉(zhuǎn)軸為中軸，直接固定在房頂?shù)蔫F架中(2)需配置專用發(fā)電機，其特征是象電瓶車電機那樣，外觀扁平；定子為線圈，直接套在葉輪固定的中軸上；轉(zhuǎn)子為永久磁鐵，隨電機外殼及葉輪一起旋轉(zhuǎn)；其外殼直徑略小于制旋室內(nèi)直徑，且在制旋室的正中央位置與制放室側(cè)壁聯(lián)接。(3)發(fā)電機中軸即葉輪的中軸，發(fā)電機的輸電線通過中軸特設的凹槽從葉輪的下方引出。 本實施方式中的專用發(fā)電機設計為扁平式，并安裝在制旋室正中央，意在不過多
地占用制旋室的空間，從而不影響氣旋的生成和葉輪的轉(zhuǎn)速。 實施例三 本實用新型的葉輪除用于風力發(fā)電外，也可以為其它機械提供動力。本實施方式中該葉輪的結(jié)構(gòu)與實施例一相似，不同之處僅在于，所述葉輪與水車相連，為水車提供動力。 然而，需要說明的是，上述實施方式中涉及的僅僅是將葉輪用于風力的領域，本領域技術(shù)人員可以明了的是，上述實施方式中的葉輪結(jié)構(gòu)還可以應用于其它采用流體提供動力的裝置中。本實用新型的保護范圍也不僅僅局限于上述實施方式，相反地，本領域技術(shù)人員可以在其知識范圍內(nèi)進行等效手段的替換而由其它的方式來實現(xiàn)本實用新型。
權(quán)利要求一種葉輪，包括轉(zhuǎn)軸和葉片，其特征在于該葉輪還具有氣旋生成室，由位于葉輪兩端相對設置的兩空心圓臺側(cè)面圍成，所述空心圓臺垂直于轉(zhuǎn)軸的截面為圓形，靠近葉輪端部的所述截面為圓臺的大端、遠離葉輪端部的所述截面為圓臺的小端，所述大端和小端都是開放的，所述轉(zhuǎn)軸穿過兩個所述空心圓臺，與均勻分布在兩空心圓臺大端周邊的三根相互等長的肋架固接；制旋室為由一圓筒圍成的空間，所述圓筒套設于所述轉(zhuǎn)軸之外，所述圓筒的兩端圓周與兩個所述空心圓臺小端的圓周配合連接；所述圓筒的外側(cè)面均勻分布有三個葉片，所述葉片內(nèi)側(cè)邊與圓筒表面、空心圓臺表面鄰接，所述葉片呈由內(nèi)側(cè)邊至外側(cè)邊張開的形狀，所述三個葉片、圓筒外表面及空心圓臺的外表面圍成三個涵道，每個涵道位于葉片內(nèi)側(cè)邊處的圓筒上開有通向制旋室的窗口，葉片外側(cè)邊張開形成涵道的外口，所述外口大于所述窗口。
2. 如權(quán)利要求1所述的葉輪，其特征在于，兩個所述空心圓臺形狀相同，所述空心圓臺截面直徑從大端至小端逐漸減小，所述空心圓臺大端的直徑為小端直徑的三倍，所述空心圓臺從大端至小端的長度與大端的直徑相等，且所述圓筒的長度與大端的直徑相等。
3. 如權(quán)利要求2所述的葉輪，其特征在于，所述的轉(zhuǎn)軸通過離心式離合器與發(fā)電機轉(zhuǎn)軸連接。
4.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其特征在于，所述葉輪與水車相連，為水車提供動力。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的葉輪，其特征在于，所述葉片為一空心圓柱外側(cè)面的一部分。
6. 如權(quán)利要求1-4中任一項所述的葉輪，其特征在于，所述葉片的內(nèi)側(cè)邊固定于窗口的下游側(cè)邊，所述葉片的外側(cè)邊延伸至所述窗口的上游側(cè)相鄰窗口的下游側(cè)，其中所述上游側(cè)和下游側(cè)是相對于葉輪的轉(zhuǎn)動方向而言的。
7. 如權(quán)利要求1-4中任一項所述的葉輪，其特征在于，所述葉片外側(cè)邊的長度等于所述空心圓臺兩大端面之間的距離。
專利摘要本實用新型的風力發(fā)電機葉輪是由兩個大、小兩端都敞開的圓臺側(cè)面和一個開著三個窗口的圓筒拼接成的類似“兩個小端對接的空心喇叭”式樣的制旋裝置，制旋裝置中央縱向安裝了一個轉(zhuǎn)軸；三個曲率一致的“葉片”將制旋裝置的外圍空間均勻分隔成三條渦輪式涵道。外部的風在推動葉輪作水平轉(zhuǎn)動的同時，經(jīng)涵道進入葉輪的內(nèi)部，因為涵道外口大、窗口小，具有一定壓力的三股不斷進入的風，在慣性作用和葉輪自身旋轉(zhuǎn)的作用下生成上下兩股人造小旋風，在這兩股小旋風的作用下葉輪便能快速地旋轉(zhuǎn)起來。
文檔編號F03D1/06GK201486747SQ20092015796
公開日2010年5月26日 申請日期2009年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者劉玉柱 申請人:劉玉柱