專利名稱：柔性萬向風(fēng)葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)動機(jī)風(fēng)葉輪。
背景技術(shù)：
目前，幾乎所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)葉輪或其它風(fēng)動力的風(fēng)葉輪都是單向驅(qū)動的，其 風(fēng)力效率要靠不斷調(diào)整迎風(fēng)或順風(fēng)方向的來保證，從而使風(fēng)力發(fā)動機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以致 另外加設(shè)風(fēng)向隨動控制系統(tǒng)。這樣，不僅造成造價提高，而且還會使運行成本提高，工作效 率降低。特別是大功率系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)動機(jī)，即便設(shè)有優(yōu)良的風(fēng)向隨動控制系統(tǒng)，也很難做到快 速、頻繁風(fēng)向變化的高靈敏隨動。因此，研發(fā)一種風(fēng)向無關(guān)的風(fēng)力發(fā)動機(jī)，是亟待解決的問 題?，F(xiàn)有的萬向風(fēng)葉輪是一種框架式單向立渦扇結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)風(fēng)向無關(guān)的風(fēng)力發(fā)動功能， 但其風(fēng)力效率很低。最近研發(fā)的萬向風(fēng)葉輪是一種大葉扇帶有小活葉扇的結(jié)構(gòu)，雖然可以 實現(xiàn)風(fēng)向無關(guān)的風(fēng)力發(fā)動功能和很高的風(fēng)力效率，但其復(fù)雜的葉片結(jié)構(gòu)將使運行維護(hù)難度 和工作量加大，同時也造成很高的運行噪音和損耗。本發(fā)明提供一種緊湊結(jié)構(gòu)的柔性萬向 風(fēng)葉輪，它可以實現(xiàn)風(fēng)向無關(guān)的風(fēng)力發(fā)動功能和很高的風(fēng)力效率，同時以其簡潔的葉片結(jié) 構(gòu)會使運行維護(hù)難度和工作量大大減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種緊湊結(jié)構(gòu)的柔性萬向風(fēng)葉輪，它可以實現(xiàn)風(fēng)向無關(guān)的風(fēng)力發(fā)動功 能和很高的風(fēng)力效率，同時以其簡潔的葉片結(jié)構(gòu)使運行維護(hù)難度和工作量大大減小。它是 由固結(jié)在轉(zhuǎn)子一軸結(jié)構(gòu)上的若干柔性扇葉片構(gòu)成，每一扇柔性葉片分為上導(dǎo)風(fēng)葉段、主迎 風(fēng)渦扇葉段和下導(dǎo)風(fēng)葉段三部段，形成帶有內(nèi)凹渦面和外凸隆面的柔性曲面片體。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是萬向風(fēng)葉輪主要由若干柔性扇葉片 構(gòu)成，每一扇葉片分為上導(dǎo)風(fēng)葉段、主迎風(fēng)渦扇葉段和下導(dǎo)風(fēng)葉段三部段，以迎風(fēng)的高風(fēng)阻 內(nèi)凹渦面和背風(fēng)的低風(fēng)阻外凸隆面，構(gòu)成葉片曲面片體的兩面。各個葉片按內(nèi)凹渦面切向 同向，固結(jié)在轉(zhuǎn)子一軸結(jié)構(gòu)的柱側(cè)面上，并在軸向使每兩個葉片外側(cè)邊沿到內(nèi)側(cè)邊沿的連 線所夾角相等，在徑向使各個葉片上頂點到下頂點的連線與軸心線平行。以此構(gòu)成的萬向 風(fēng)葉輪，無論風(fēng)向如何，其軸線一側(cè)總是迎風(fēng)展開的凹渦面高風(fēng)阻側(cè)，另一側(cè)總是迎風(fēng)縮聚 的凸隆面低風(fēng)阻側(cè)，從而造成旋轉(zhuǎn)動力。本發(fā)明的有益效果是以可縮聚和展開的柔性葉片，通過凹渦面迎風(fēng)展開形成的 高風(fēng)阻側(cè)和凸隆面迎風(fēng)縮聚形成的低風(fēng)阻側(cè)的風(fēng)力作用，實現(xiàn)了與風(fēng)向無關(guān)的風(fēng)力發(fā)動功 能和很高的風(fēng)力效率，同時整體結(jié)構(gòu)緊湊，葉片結(jié)構(gòu)簡潔，使運行維護(hù)難度和工作量大大減 小，易于生產(chǎn)、安裝。


下面結(jié)合附圖所示的實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明的實施例——萬向風(fēng)葉輪結(jié)構(gòu)主視圖。
圖2是萬向風(fēng)葉輪結(jié)構(gòu)主視圖的A-A向剖視圖。圖3是萬向風(fēng)葉輪結(jié)構(gòu)俯視圖。圖4是萬向風(fēng)葉輪結(jié)構(gòu)俯視圖的B-B向剖視圖。圖5是帶有邊沿局部放大及其局部剖視的柔性葉片示意圖。圖6是鏈筋結(jié)構(gòu)剖視圖。在圖1 圖4所示的柔性萬向風(fēng)葉輪結(jié)構(gòu)視圖和圖5所示的柔性葉片示意圖中 1.上導(dǎo)風(fēng)葉段，2.主迎風(fēng)渦扇葉段，3.下導(dǎo)風(fēng)葉段，4.轉(zhuǎn)子一軸結(jié)構(gòu)，5.邊沿，5.1.鏈筋， 5.2.邊沿鏈筋套。在圖6所示的鏈筋結(jié)構(gòu)剖視圖中5. 1.1.鏈節(jié)環(huán)筒，5. 1.2.環(huán)盤端帽，5. 1.3.鏈 節(jié)芯柱，5. 1.4.柱盤端頭。
具體實施例方式在圖1 圖4所示的柔性萬向風(fēng)葉輪結(jié)構(gòu)視圖和圖5所示的柔性葉片示意圖中 萬向風(fēng)葉輪主要由若干柔性丁腈膠扇葉片構(gòu)成，每一扇葉片分為上導(dǎo)風(fēng)葉段1、主迎風(fēng)渦扇 葉段2和下導(dǎo)風(fēng)葉段3三個部段，以迎風(fēng)的高風(fēng)阻內(nèi)凹渦面和背風(fēng)的低風(fēng)阻外凸隆面，構(gòu)成 葉片曲面片體的兩面。各個葉片的根部，按葉片內(nèi)凹渦面切向同向，固結(jié)在轉(zhuǎn)子一軸結(jié)構(gòu)4 的柱側(cè)面上，并依軸向使每兩個葉片外側(cè)邊沿5到根部邊沿的連線所夾角相等，依徑向使 各個葉片上頂邊沿5中點到下頂邊沿5中點的連線與軸心線平行。依此構(gòu)成的萬向風(fēng)葉輪， 以可縮聚和展開的柔性葉片，通過凹渦面的迎風(fēng)展開，形成高風(fēng)阻的一側(cè)，通過凸隆面的迎 風(fēng)縮聚，形成低風(fēng)阻的對側(cè)，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。在圖1所示的柔性萬向風(fēng)葉輪結(jié)構(gòu)主視圖中萬向風(fēng)葉輪整體輪廓呈一近似橢球 圓柱形，依徑向呈一近似橢圓矩形，上下對稱；各個葉片上頂邊沿5中點到下頂邊沿5中點 的連線與軸心線平行。在圖2所示的柔性萬向風(fēng)葉輪結(jié)構(gòu)主視圖的A-A向剖視圖和圖3所示的柔性萬向 風(fēng)葉輪結(jié)構(gòu)俯視圖中萬向風(fēng)葉輪整體輪廓依軸向呈一圓盤形；每個葉片片體呈勺形，A-A 斷面輪廓呈一漸開線形，從根部到邊沿5由厚逐漸變薄；每個葉片片體的主迎風(fēng)渦扇葉段2 中部，從根部到1/2半徑處，采用合成纖維網(wǎng)狀材料加強(qiáng)；各個葉片的根部，按葉片內(nèi)凹渦 面同向，固結(jié)在轉(zhuǎn)子一軸結(jié)構(gòu)4的柱側(cè)面上，并使每兩個葉片外側(cè)邊沿5到根部邊沿的連線 所夾角相等。在圖4所示的柔性萬向風(fēng)葉輪結(jié)構(gòu)俯視圖的B-B向剖視圖中每個葉片上下對稱， 上部為上導(dǎo)風(fēng)葉段1，中部為主迎風(fēng)渦扇葉段2，下部為下導(dǎo)風(fēng)葉段3 ；三個部段形成帶有內(nèi) 凹渦面和外凸隆面的曲面片體，每個勺形葉片片體的B-B斷面輪廓呈一拋物線形，從中部 到上、下部邊沿由厚逐漸變薄。在圖5所示的帶有邊沿局部放大及其局部剖視的柔性葉片示意圖中葉片邊沿5 制成用于包裹鏈筋5. 1的邊沿鏈筋套5. 2，使得鏈筋5. 1在邊沿鏈筋套5. 2內(nèi)隨邊沿鏈筋套 5. 2伸縮，邊沿鏈筋套5. 2的伸縮長度受鏈筋5. 1的伸縮長度限制，進(jìn)而使得整個葉片在鏈 筋5. 1的拉伸限度內(nèi)內(nèi)凹渦面迎風(fēng)自如展開，在鏈筋5. 1的收縮限度內(nèi)外凸隆面迎風(fēng)自如縮聚。在圖5所示的柔性葉片示意圖和圖6所示的鏈筋結(jié)構(gòu)剖視圖中鏈筋5. 1通過其鏈節(jié)環(huán)筒5. 1. 1的筒外側(cè)壁，在邊沿鏈筋套5. 2內(nèi)壁的彈性套裹下，構(gòu)成與邊沿鏈筋套5. 2 的摩擦配合。鏈筋5. 1由鏈節(jié)環(huán)筒5. 1. 1和鏈節(jié)芯柱5. 1. 3，通過環(huán)盤端帽5. 1. 2和柱盤 端頭5. 1. 4的配合鏈接，構(gòu)成伸縮繩線體；鏈節(jié)芯柱5. 1. 3的柱側(cè)壁與環(huán)盤端帽5. 1. 2的內(nèi) 側(cè)壁松動配合，柱盤端頭5. 1.4的柱側(cè)壁與鏈節(jié)環(huán)筒5. 1. 1的筒內(nèi)側(cè)壁松動配合；環(huán)盤端帽 5. 1.2和柱盤端頭5. 1.4互相拉伸限位，環(huán)盤端帽5. 1.2或柱盤端頭5. 1.4分別兩兩收縮限 位。
權(quán)利要求
1.一種柔性萬向風(fēng)葉輪，其特征是風(fēng)葉輪主要由若干柔性丁腈膠扇葉片構(gòu)成，每一 扇葉片分為上導(dǎo)風(fēng)葉段(1)、主迎風(fēng)渦扇葉段(2)和下導(dǎo)風(fēng)葉段(3)三個部段，以迎風(fēng)的高 風(fēng)阻內(nèi)凹渦面和背風(fēng)的低風(fēng)阻外凸隆面，構(gòu)成葉片曲面片體的兩面；各個葉片的根部，按葉 片內(nèi)凹渦面切向同向，固結(jié)在轉(zhuǎn)子一軸結(jié)構(gòu)的柱側(cè)面上，并依軸向使每兩個葉片外側(cè) 邊沿( 到根部邊沿的連線所夾角相等；風(fēng)葉輪整體輪廓呈一近似橢球圓柱形，依徑向呈 一近似橢圓矩形，上下對稱；各個葉片依徑向使上頂邊沿( 中點到下頂邊沿( 中點的連 線與軸心線平行；依此構(gòu)成的萬向風(fēng)葉輪，以可縮聚和展開的柔性葉片，通過凹渦面的迎風(fēng) 展開，形成高風(fēng)阻的一側(cè)，通過凸隆面的迎風(fēng)縮聚，形成低風(fēng)阻的對側(cè)，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬向風(fēng)葉輪，其特征是風(fēng)葉輪整體輪廓依軸向呈一圓盤形； 每個葉片片體呈勺形，A-A斷面輪廓呈一漸開線形，從根部到邊沿(5)由厚逐漸變??；每個 葉片片體的主迎風(fēng)渦扇葉段O)中部，從根部到1/2半徑處，采用合成纖維網(wǎng)狀材料加強(qiáng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬向風(fēng)葉輪，其特征是每個葉片上下對稱，上導(dǎo)風(fēng)葉段(1)、 主迎風(fēng)渦扇葉段(2)和下導(dǎo)風(fēng)葉段(3)三個部段形成帶有內(nèi)凹渦面和外凸隆面的曲面片 體，每個勺形葉片片體的B-B斷面輪廓呈一拋物線形，從中部到上、下部邊沿由厚逐漸變 薄。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萬向風(fēng)葉輪，其特征是葉片邊沿( 制成用于包裹鏈筋 (5. 1)的邊沿鏈筋套(5. 2)，使得鏈筋(5. 1)在邊沿鏈筋套(5. 2)內(nèi)隨邊沿鏈筋套(5. 2)伸 縮，邊沿鏈筋套(5. 2)的伸縮長度受鏈筋(5. 1)的伸縮長度限制，進(jìn)而使得整個葉片在鏈筋 (5. 1)的拉伸限度內(nèi)內(nèi)凹渦面迎風(fēng)自如展開，在鏈筋(5. 1)的收縮限度內(nèi)外凸隆面迎風(fēng)自 如縮聚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的萬向風(fēng)葉輪，其特征是鏈筋(5.1)通過其鏈節(jié)環(huán)筒 (5. 1. 1)的筒外側(cè)壁，在邊沿鏈筋套(5.2)內(nèi)壁的彈性套裹下，構(gòu)成與邊沿鏈筋套(5.2)的 摩擦配合；鏈筋(5. 1)由鏈節(jié)環(huán)筒(5. 1. 1)和鏈節(jié)芯柱(5. 1. 3)，通過環(huán)盤端帽(5. 1. 2)和 柱盤端頭(5. 1. 4)的配合鏈接，構(gòu)成伸縮繩線體；鏈節(jié)芯柱(5. 1. 3)的柱側(cè)壁與環(huán)盤端帽 (5. 1. 2)的內(nèi)側(cè)壁松動配合，柱盤端頭(5. 1. 4)的柱側(cè)壁與鏈節(jié)環(huán)筒(5. 1. 1)的筒內(nèi)側(cè)壁松 動配合；環(huán)盤端帽(5. 1. 2)和柱盤端頭(5. 1. 4)互相拉伸限位，環(huán)盤端帽(5. 1. 2)或柱盤端 頭(5.1.4)分別兩兩收縮限位。
全文摘要
一種緊湊結(jié)構(gòu)的柔性萬向風(fēng)葉輪，它可以實現(xiàn)風(fēng)向無關(guān)的風(fēng)力發(fā)動功能和很高的風(fēng)力效率，同時以其簡潔的葉片結(jié)構(gòu)使運行維護(hù)難度和工作量大大減小。它是由固結(jié)在轉(zhuǎn)子—軸結(jié)構(gòu)上的若干柔性扇葉片構(gòu)成，每一扇柔性葉片分為上導(dǎo)風(fēng)葉段、主迎風(fēng)渦扇葉段和下導(dǎo)風(fēng)葉段三部段，形成帶有內(nèi)凹渦面和外凸隆面的柔性曲面片體。各個葉片按內(nèi)凹渦面切向同向，固結(jié)在轉(zhuǎn)子—軸結(jié)構(gòu)的柱側(cè)面上，并在軸向使每兩個葉片外側(cè)邊沿到內(nèi)側(cè)邊沿的連線所夾角相等，在徑向使各個葉片上頂點到下頂點的連線與軸心線平行。
文檔編號F03D3/06GK102121452SQ20111004957
公開日2011年7月13日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者屈百達(dá) 申請人:江南大學(xué)