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阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)復(fù)合葉片的制作方法

文檔序號(hào):5174836閱讀:304來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)復(fù)合葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)復(fù)合葉片。
背景技術(shù)
風(fēng)能是一種無(wú)污染的清潔能源。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)成熟、成本較低,具有較大的發(fā)展?jié)?力。風(fēng)力發(fā)電機(jī)按葉片形狀分為水平軸風(fēng)力機(jī)和垂直軸風(fēng)力機(jī)兩類。垂直軸風(fēng)力機(jī)可分為 利用空氣阻力做功和利用翼型的升力做功兩類。其中,升力型風(fēng)力機(jī)啟動(dòng)性能差,需借助其 他動(dòng)力設(shè)備以達(dá)到啟動(dòng)轉(zhuǎn)速才能正常運(yùn)行,不適宜作為簡(jiǎn)易型風(fēng)力機(jī)。Savonius型(阻力 型)風(fēng)力機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大,啟動(dòng)性能良好,但運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速較低,通常認(rèn)為其風(fēng)能利用率低 于水平軸風(fēng)力機(jī)。然而小型的Savonius風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝維護(hù)方便,較適合作為小型 家用風(fēng)電機(jī)組,但相對(duì)較低的風(fēng)能利用率制約了其使用。于是,優(yōu)化風(fēng)力機(jī)葉片結(jié)構(gòu)以提高 風(fēng)能利用率成為了研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)復(fù)合葉片,以提高傳統(tǒng)Savonius 風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速,從而提高其風(fēng)能利用效率。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)復(fù)合葉片,包括第一主葉片、
第二主葉片和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸,所述的第一主葉片和第二主葉片為具有相同截面形狀的兩段弧形 葉片,第一主葉片和第二主葉片的弧形開(kāi)口方向相反,以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸為對(duì)稱中心呈S型,所述
的葉片為復(fù)合葉片,第一主葉片與第二主葉片的上半部分為中空的矩形框,在第一主葉片 的端部活動(dòng)連接有第一活動(dòng)葉片,同樣地,在第二主葉片的端部活動(dòng)連接第二活動(dòng)葉片,第 一活動(dòng)葉片和第二活動(dòng)葉片為弧形葉片,活動(dòng)葉片弧長(zhǎng)為主葉片弧長(zhǎng)的3/5 5/8,第一活 動(dòng)葉片和第二活動(dòng)葉片的自由端分別通過(guò)一對(duì)第一連接彈簧和第二連接彈簧與第一主葉 片和第二主葉片連接。所述的阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片,所述的第一連接彈簧和第二連接 彈簧分別設(shè)于第一主葉片和第二主葉片的矩形框的靠近風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的一邊。所述的阻力型垂 直軸風(fēng)力機(jī)葉片,所述的活動(dòng)葉片通過(guò)轉(zhuǎn)軸與主葉片端部活動(dòng)連接,轉(zhuǎn)軸平行于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸。 所述的阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片,所述的活動(dòng)葉片轉(zhuǎn)軸距主葉片端部1/5 1/8弧長(zhǎng)?;?動(dòng)葉片的高度小于主葉片的中空矩形框的高度,活動(dòng)葉片的上下緣距離主葉片中空矩形框 內(nèi)邊緣0. 5 lcm。 有益效果 1.由于本發(fā)明采用復(fù)合式葉片結(jié)構(gòu),將傳統(tǒng)的單片葉片改為主葉片和活動(dòng)葉片 的組合,使風(fēng)葉迎風(fēng)區(qū)受力面積基本不變,而風(fēng)葉逆風(fēng)區(qū)受力面積減少,從而增大了轉(zhuǎn)動(dòng)力 矩,提高了風(fēng)葉轉(zhuǎn)速。風(fēng)力機(jī)在水平風(fēng)向的風(fēng)力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),迎風(fēng)區(qū)的活動(dòng)葉片由于端部 的阻擋,使其與主風(fēng)葉閉合,受力面積與單片葉片基本無(wú)異;當(dāng)葉片逐漸轉(zhuǎn)至逆風(fēng)區(qū)時(shí),活 動(dòng)葉片在風(fēng)力作用下繞活動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),末端逐漸與主風(fēng)葉分離,使風(fēng)葉總阻力面積減 少。[0007] 2.連接彈簧的使用可以有效減緩活動(dòng)風(fēng)葉末端在與主風(fēng)葉循環(huán)閉合、分離過(guò)程中 的沖擊力,從而延緩了葉片的材料斷裂失效和疲勞失效過(guò)程,提高了葉片使用壽命。較小的 彈簧勁度系數(shù)可以使活動(dòng)葉片在逆風(fēng)區(qū)繞軸旋轉(zhuǎn)角度更大,受力面積減少更多;同時(shí)還可 以減少在迎風(fēng)區(qū)的活動(dòng)葉片與主葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)相位差。 3.本發(fā)明可應(yīng)用于雙葉或多葉型垂直軸風(fēng)力機(jī)。為了防止活動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中相 互碰撞或與其他主葉片碰撞,以雙葉型垂直軸風(fēng)力機(jī)為宜。

圖1是本發(fā)明阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)復(fù)合葉片結(jié)構(gòu)的立體示意圖。 圖中l(wèi)為第一主葉片,2為第二主葉片,3為第一活動(dòng)葉片,4為第二活動(dòng)葉片,5為
第一連接彈簧,6為第二連接彈簧,7為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸,8為主葉片上的中空的矩形框。 圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的俯視圖。 圖3是本發(fā)明結(jié)構(gòu)主視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。 —種阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片,包括第一主葉片1、第二主葉片2和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸7,所 述的第一主葉片1和第二主葉片2為具有相同截面形狀的兩段弧形葉片,第一主葉片1和 第二主葉片2的弧形開(kāi)口方向相反,以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸7為對(duì)稱中心呈S型,所述的葉片為復(fù)合葉 片,第一主葉片1與第二主葉片2的葉片的上半部分為中空的矩形框,在第一主葉片1的端 部活動(dòng)連接有第一活動(dòng)葉片3,同樣的,在第二主葉片的端部活動(dòng)連接第二活動(dòng)葉片4,第 一活動(dòng)葉片3和第二活動(dòng)葉片4為弧形葉片,活動(dòng)葉片弧長(zhǎng)為主葉片弧長(zhǎng)的3/5 5/8,以 保持風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)和防止活動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的相互碰撞,使風(fēng)力機(jī)保持較好的轉(zhuǎn)動(dòng)性能。 活動(dòng)葉片端部略超出主葉片中孔內(nèi)側(cè)一段長(zhǎng)度,使其在迎風(fēng)區(qū)時(shí)起阻擋活動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)作 用,在逆風(fēng)區(qū)時(shí)失去阻擋作用;同時(shí)便于安裝彈簧。 第一活動(dòng)葉片3和第二活動(dòng)葉片4的自由端分別通過(guò)第一連接彈簧5和第二連接 彈簧6與第一主葉片1和第二主葉片2連接。所述的活動(dòng)葉片通過(guò)轉(zhuǎn)軸與主葉片端部活動(dòng) 連接。所述的活動(dòng)葉片轉(zhuǎn)軸距主葉片端部1/5 1/8弧長(zhǎng),避免活動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)主葉片 末端薄弱區(qū)域的損傷。所述的第一連接彈簧5和第二連接彈簧6分別設(shè)于第一主葉片1和 第二主葉片2的矩形框的靠近風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸7的一邊。 活動(dòng)葉片高度略小于主葉片高度,為了減少兩者撞擊和摩擦帶來(lái)的風(fēng)能損耗,活 動(dòng)葉片的高度小于主葉片上的中空的矩形框8的高度,活動(dòng)葉片的上下緣距離主葉片中空 矩形框8內(nèi)邊緣0.5 lcm,具體尺寸可以參照風(fēng)力機(jī)葉片大小來(lái)定。 本發(fā)明可以用于雙葉或多葉型垂直風(fēng)力機(jī)。 工作狀態(tài)下,風(fēng)力機(jī)在水平風(fēng)向的風(fēng)力作用下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),迎風(fēng)區(qū)的活動(dòng)葉片由于端 部的阻擋,使其與主風(fēng)葉閉合,受力面積與單片葉片基本無(wú)異;如果選用較小的彈簧勁度系 數(shù)可以使活動(dòng)葉片在逆風(fēng)區(qū)繞軸旋轉(zhuǎn)角度更大,受力面積減少更多;同時(shí)還可以減少在迎 風(fēng)區(qū)的活動(dòng)葉片與主葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)相位差。當(dāng)葉片逐漸轉(zhuǎn)至逆風(fēng)區(qū)時(shí),活動(dòng)葉片在風(fēng)力作用 下繞活動(dòng)風(fēng)葉轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),末端逐漸與主風(fēng)葉分離,使風(fēng)葉總阻力面積減少,從而增大了轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,提高了風(fēng)葉轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求一種阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)復(fù)合葉片,包括第一主葉片(1)、第二主葉片(2)和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸(7),所述的第一主葉片(1)和第二主葉片(2)為具有相同截面形狀的兩段弧形或半圓形葉片,第一主葉片(1)和第二主葉片(2)的弧形開(kāi)口方向相反,以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸(7)為對(duì)稱中心呈S型,其特征在于,所述的葉片為復(fù)合葉片,第一主葉片(1)與第二主葉片(2)的葉片的上半部分為中空的矩形框,在第一主葉片(1)的端部活動(dòng)連接有第一活動(dòng)葉片(3),同樣的,在第二主葉片的端部活動(dòng)連接第二活動(dòng)葉片(4),第一活動(dòng)葉片(3)和第二活動(dòng)葉片(4)為弧形葉片,活動(dòng)葉片弧長(zhǎng)為主葉片弧長(zhǎng)的3/5~5/8,第一活動(dòng)葉片(3)和第二活動(dòng)葉片(4)的自由端分別通過(guò)一對(duì)第一連接彈簧(5)和第二連接彈簧(6)與第一主葉片(1)和第二主葉片(2)連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)復(fù)合葉片,其特征在于,所述的活動(dòng)葉片 通過(guò)轉(zhuǎn)軸與主葉片端部活動(dòng)連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)復(fù)合葉片,其特征在于,所述的活動(dòng)葉片 轉(zhuǎn)軸距主葉片端部1/5 1/8弧長(zhǎng)。
4. 如權(quán)利要求1所述的阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)復(fù)合葉片,其特征在于,所述的第一連接 彈簧(5)和第二連接彈簧(6)分別設(shè)于第一主葉片(1)和第二主葉片(2)的矩形框的靠近 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸(7)的一邊。
5. 如權(quán)利要求1所述的阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)復(fù)合葉片,其特征在于,活動(dòng)葉片的高度 小于主葉片的中空矩形框的高度,活動(dòng)葉片的上下緣距離主葉片中空矩形框內(nèi)邊緣0.5 lcm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)復(fù)合葉片,將傳統(tǒng)的單片葉片改為主葉片和活動(dòng)葉片的組合。活動(dòng)葉片端部在迎風(fēng)區(qū)時(shí)阻擋活動(dòng)葉片相對(duì)主葉片的轉(zhuǎn)動(dòng),使活動(dòng)葉片與主葉片閉合;在逆風(fēng)區(qū)時(shí)失去阻擋作用,活動(dòng)葉片與主葉片分開(kāi)。使風(fēng)葉迎風(fēng)區(qū)受力面積基本不變,而風(fēng)葉逆風(fēng)區(qū)受力面積減少,從而減小了葉片轉(zhuǎn)動(dòng)阻力,增大了轉(zhuǎn)動(dòng)力矩,提高了風(fēng)葉轉(zhuǎn)速和風(fēng)能利用率。連接活動(dòng)葉片和主葉片的彈簧緩沖了兩者間的撞擊,延緩了葉片材料斷裂失效和疲勞失效過(guò)程,提高了葉片使用壽命。
文檔編號(hào)F03D3/06GK201526413SQ20092023524
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者吳玉萍, 鄭源, 陳冷 申請(qǐng)人:河海大學(xué)
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