專利名稱：一種具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直軸塔輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，尤其涉及一種具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直 塔軸塔輪。
背景技術(shù)：
水平軸三葉式風(fēng)輪是目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主流機(jī)型。該模式雖經(jīng)反復(fù)改進(jìn)，但它的 風(fēng)能利用系數(shù)最高只能達(dá)到30%，而年平均滿負(fù)荷發(fā)電小時(shí)只能達(dá)到2200-2600小時(shí)(全 年8760小時(shí))，其利用率顯然很低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直塔軸 塔輪，是高效捕獲風(fēng)能性能的捕風(fēng)裝置，有效提升系統(tǒng)的風(fēng)能利用系數(shù)。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直軸塔輪，其特征在于所述垂直軸塔輪包括垂 直塔軸和風(fēng)葉盤；所述風(fēng)葉盤為多層，等距平行設(shè)置在垂直塔軸上；所述每層風(fēng)葉盤包括 若干個(gè)風(fēng)葉，各層風(fēng)葉盤的風(fēng)葉之間上下連續(xù)傾斜連接；所述各層風(fēng)葉盤直徑相同或自下 而上逐漸加大；所述最下層風(fēng)葉盤的每個(gè)風(fēng)葉下面均設(shè)有滾輪，同時(shí)行走在垂直塔軸底座 的環(huán)形軌道上，帶動(dòng)各層風(fēng)葉盤繞垂直塔軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)。所述垂直塔軸為柱形或錐形塔管狀，垂直塔軸外部設(shè)有多層塔軸筒。所述每層的風(fēng)葉盤均通過一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)與同層塔軸筒壁連接整體同步旋轉(zhuǎn)。所述環(huán)形結(jié)構(gòu)為珩架或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)中部透空的整體結(jié)構(gòu)。所述風(fēng)葉盤的每個(gè)風(fēng)葉均為折線狀或半圓弧狀，均沿水平方向一致傾斜15-65 度。所述每層風(fēng)葉盤包括3-12個(gè)風(fēng)葉，風(fēng)葉沿垂直軸塔輪的環(huán)形結(jié)構(gòu)邊緣等距分布， 垂直軸塔輪表面形成3-12條自下而上的螺旋流道。所述各層風(fēng)葉盤的風(fēng)葉與環(huán)形結(jié)構(gòu)邊緣焊接、螺栓、鉚接或鏈接。所述垂直塔軸的頂部設(shè)有穹頂，穹頂與最上層風(fēng)葉盤的風(fēng)葉固定連接，穹頂也可 以與垂直塔軸同步旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型為高效捕風(fēng)裝置，該裝置用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可大幅度改善發(fā)電機(jī)的發(fā) 電性能和發(fā)電質(zhì)量。在其它需要?jiǎng)恿敵龅膱?chǎng)合后，該裝置也可被廣泛使用。本實(shí)用新型中，由于風(fēng)葉向迎風(fēng)方向的傾斜，這就會(huì)使推動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的阻力受風(fēng) 和升力受風(fēng)同時(shí)組合于迎風(fēng)側(cè)；由于風(fēng)葉向迎風(fēng)方向的傾斜，這就會(huì)直接降低風(fēng)葉背風(fēng)方 向的受風(fēng)強(qiáng)度。本實(shí)用新型中，由于各層風(fēng)葉以上下連接的方式連續(xù)傾斜安裝，因此相關(guān)風(fēng)葉便 會(huì)在風(fēng)輪表面形成12條可供氣流上下流動(dòng)的流道。由于風(fēng)可在這些流道內(nèi)做上下長程運(yùn)
3動(dòng)，因此這些流道可有效延長風(fēng)對(duì)風(fēng)輪的作用時(shí)間。由于流道的傾斜，風(fēng)輪各層的受風(fēng)強(qiáng)度 每次都會(huì)經(jīng)歷由小而大、然后由大而小的變化。這種受力特性就會(huì)有效保證風(fēng)輪受風(fēng)時(shí)的 連續(xù)性和平滑性，從而有效抑制風(fēng)輪受風(fēng)時(shí)的振動(dòng)，這對(duì)改善風(fēng)電品質(zhì)和提升系統(tǒng)的安全 性十分有利。本實(shí)用新型中，由于風(fēng)輪被風(fēng)道圍成圓桶狀，在風(fēng)吹過時(shí)，除40%以上的風(fēng)能被風(fēng) 輪作為動(dòng)力直接吸收外，那些吹入風(fēng)輪內(nèi)的風(fēng)實(shí)際已經(jīng)被風(fēng)輪圈禁。這些被圈禁的風(fēng)由于 錐型塔管的導(dǎo)風(fēng)作用必然會(huì)形成上升氣流。這些上升氣流就會(huì)向傾斜的流道施加作用力， 從而構(gòu)成風(fēng)輪對(duì)風(fēng)能的二次利用和三次利用，有效提升系統(tǒng)的風(fēng)能利用系數(shù)。本實(shí)用新型中，由于風(fēng)輪各層直徑自下而上逐漸加大，這個(gè)處置可以有效響應(yīng)風(fēng) 切變規(guī)律在相同風(fēng)速條件下，風(fēng)輪直徑與風(fēng)輪轉(zhuǎn)速呈反比。因此即使風(fēng)輪上部所處風(fēng)速較 高，但是由于風(fēng)輪直徑也比較大，因此風(fēng)輪上部的轉(zhuǎn)速也就比較低；風(fēng)輪中下部所處風(fēng)速較 低，但是風(fēng)輪直徑較小，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速也就比較高，因此，即使在同一時(shí)間內(nèi)風(fēng)輪各層所經(jīng)歷 風(fēng)速不同，但是風(fēng)輪由上而下各層都以大致相同的速度旋轉(zhuǎn)，動(dòng)態(tài)十分和諧，有效避免了能 量損失和噪音。

圖1為本實(shí)用新型的正視圖圖2-1為本實(shí)用新型半圓弧狀風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)示意圖圖2-2為本實(shí)用新型的折線狀風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示，1-垂直塔軸、2-風(fēng)葉盤、3-風(fēng)葉、4-塔軸筒、5-垂直塔軸底座、6-穹 頂、7-環(huán)形結(jié)構(gòu)。具體實(shí)施例一種具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直軸塔輪，所述垂直軸塔輪包括垂 直塔軸1和風(fēng)葉盤2 ；所述風(fēng)葉盤為多層，等距平行設(shè)置在垂直塔軸1上；所述每層風(fēng)葉盤 2包括若干個(gè)風(fēng)葉3，各層風(fēng)葉盤2的風(fēng)葉3之間上下連續(xù)傾斜連接；所述各層風(fēng)葉盤2直 徑相同或自下而上逐漸加大；所述最下層風(fēng)葉盤2的每個(gè)風(fēng)葉下面均設(shè)有滾輪，同時(shí)行走 在垂直塔軸底座5的環(huán)形軌道上，帶動(dòng)各層風(fēng)葉盤2繞垂直塔軸1同時(shí)旋轉(zhuǎn)。所述垂直塔軸1為柱形或錐形塔管狀，垂直塔軸1外部設(shè)有多層塔軸筒4。所述每層的風(fēng)葉盤2均通過一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)7與同層塔軸筒4的外壁連接整體同步 旋轉(zhuǎn)。所述環(huán)形結(jié)構(gòu)7為珩架或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)中部透空的整體結(jié)構(gòu)。如圖2-1和圖2-2所示，所述風(fēng)葉盤2的每個(gè)風(fēng)葉3均為折線狀或半圓弧狀，均沿 水平方向一致傾斜15-65度。所述每層風(fēng)葉盤2包括3-12個(gè)風(fēng)葉3，風(fēng)葉3沿垂直軸塔輪的環(huán)形結(jié)構(gòu)7邊緣等 距分布，垂直軸塔輪表面形成3-12條自下而上的螺旋流道。所述各層風(fēng)葉盤2的風(fēng)葉3與環(huán)形結(jié)構(gòu)7邊緣焊接、螺栓、鉚接或鏈接。所述垂直塔軸1的頂部設(shè)有穹頂6，穹頂6與最上層風(fēng)葉盤2的風(fēng)葉3固定連接，
4穹頂也可以與垂直塔軸2同步旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型中，垂直塔軸外可以不設(shè)多層塔軸筒，而是固定結(jié)構(gòu)，可以通過在垂直 塔軸的中部和底部設(shè)置環(huán)形軌道，來帶動(dòng)各層風(fēng)葉盤同時(shí)旋轉(zhuǎn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書確定的本實(shí)用新型的精神和范圍的條件 下，還可以對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行各種各樣的修改。因此本實(shí)用新型的范圍并不僅限于以上的說 明，而是由權(quán)利要求書的范圍來確定的。
權(quán)利要求一種具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直軸塔輪，其特征在于所述垂直軸塔輪包括垂直塔軸和風(fēng)葉盤；所述風(fēng)葉盤為多層，等距平行設(shè)置在垂直塔軸上；所述每層風(fēng)葉盤包括若干個(gè)風(fēng)葉，各層風(fēng)葉盤的風(fēng)葉之間上下連續(xù)傾斜連接；所述各層風(fēng)葉盤直徑相同或自下而上逐漸加大；所述最下層風(fēng)葉盤的每個(gè)風(fēng)葉下面均設(shè)有滾輪，同時(shí)行走在垂直塔軸底座的環(huán)形軌道上，帶動(dòng)各層風(fēng)葉盤繞垂直塔軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直軸塔輪，其特征在于所述垂直 塔軸為柱形或錐形塔管狀，垂直塔軸外部設(shè)有多層塔軸筒。
3.如權(quán)利要求1或2所述的具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直軸塔輪，其特征在于所述 每層的風(fēng)葉盤均通過一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)與同層塔軸筒壁連接整體同步旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直軸塔輪，其特征在于所述環(huán)形 結(jié)構(gòu)為珩架或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)中部透空的整體結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直軸塔輪，其特征在于所述風(fēng)葉 盤的每個(gè)風(fēng)葉均為折線狀或半圓弧狀，均沿水平方向一致傾斜15-65度。
6.如權(quán)利要求1或5所述的具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直軸塔輪，其特征在于所述 每層風(fēng)葉盤包括3-12個(gè)風(fēng)葉，風(fēng)葉沿垂直軸塔輪的環(huán)形結(jié)構(gòu)邊緣等距分布，垂直軸塔輪表 面形成3-12條自下而上的螺旋流道。
7.如權(quán)利要求6所述的具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直軸塔輪，其特征在于所述各層 風(fēng)葉盤的風(fēng)葉與環(huán)形結(jié)構(gòu)邊緣焊接、螺栓、鉚接或鏈接。
8.如權(quán)利要求1所述的具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直軸塔輪，其特征在于所述垂直 塔軸的頂部設(shè)有穹頂，穹頂與最上層風(fēng)葉盤的風(fēng)葉固定連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種具有螺旋結(jié)構(gòu)風(fēng)葉陣列的垂直軸塔輪，其特征在于所述垂直軸塔輪包括垂直塔軸和風(fēng)葉盤；所述風(fēng)葉盤為多層，等距平行設(shè)置在垂直塔軸上；所述每層風(fēng)葉盤包括若干個(gè)風(fēng)葉，各層風(fēng)葉盤的風(fēng)葉之間上下連續(xù)傾斜連接；所述各層風(fēng)葉盤直徑自下而上逐漸加大；所述最下層風(fēng)葉盤的每個(gè)風(fēng)葉下面均設(shè)有滾輪，同時(shí)行走在垂直塔軸底座的環(huán)形軌道上，帶動(dòng)各層風(fēng)葉盤繞垂直塔軸同時(shí)旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型為高效捕風(fēng)裝置，該裝置用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可大幅度改善發(fā)電機(jī)的發(fā)電性能和發(fā)電質(zhì)量。
文檔編號(hào)F03D3/02GK201687649SQ20102017304
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者伍康旺, 伍長序, 張德仰, 戴固生, 李明, 黃豐年 申請(qǐng)人:伍康旺;張德仰