弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車的制作方法
【專利摘要】弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車，通過弧形槽槳的結構特性和風槳可多層疊加的能力優(yōu)勢，改善風車對氣流的敏感性和對自然風力、風向的適應性能，可提高風車對風能的吸收轉換效率2-4倍。風車由風車基座、傳動軸、軸套筒、槳葉固定基板和弧槽形槳葉組成。風車軸固定在風車基座上，槳葉固定基板固定在風車軸上，兩基板間距為基板直徑的0.05——0.7倍，槳葉為120°-180°的弧槽形，槳葉長為為弧槽弦長的1.5-2倍，弧槽槽口以固定基板連接點為圓心朝槽口向偏轉30°-45°連接在上下固定基板上。風車基座、傳動軸為鋼構件，槳葉固定基板、弧槽形槳葉為鋁合金或玻璃鋼質。
【專利說明】弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及轉換風能為機械能的一種新型風車，具體是一種弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)今風車在風能發(fā)電等領域被廣泛應用，但風車多為一桿三葉的水平軸風車和立軸帆葉槳風車，其缺點是；一、水平軸風車需配置偏航設施，其風槳、發(fā)電機等設施也都必須設置在很高的塔架上，安裝維護困難，且風槳槳葉對風能的吸收面積不足，風能對風葉的作用方式簡單，風車工作效率低。二、立軸的板葉槳和帆葉槳風車的軸兩側迎風面的對稱扭矩力大，風車工作時需迎風向前運動的槳葉受風阻力太大，不利于槳葉帶動風車軸作軸向運動。故現(xiàn)有風車對風能的轉換效率低，從而影響其應用中的經(jīng)濟性。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有風車的性能缺陷，提供一種弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車，以優(yōu)化風車對風能的接受利用方式，以及延長風力對風車的作用時間，提高風車對風能的吸收轉換效率，從而改善風車對自然條件的適應性能，拓寬其應用范圍。
[0004]本發(fā)明的技術方案弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車包括風車基座、傳動軸(風車軸)、帶有法蘭的軸套筒、槳葉固定基(隔)板、弧槽形槳葉。風車基座固定在風車下的機艙頂部，基座中心設有一對推力球軸承，風車軸由推力球軸承固定在風車基座上。帶有法蘭的軸套筒與風車軸用可傳遞扭矩的鍵固定連接，槳葉固定基板為與風車軸同圓心的圓板，固定基板固定連接在軸套筒上的法蘭上，根據(jù)實際需要固定基板可設多層，兩基板間間距為基板直徑的0.05——0.7倍，直徑大倍數(shù)小，直徑小倍數(shù)大。槳葉為120°——180°弧的弧槽形，弧槽弦長與兩固定基板板面間間距相等，槳葉長為弧槽弦長的1.5-2倍，弧槽槽口兩側設有與槽同長，寬為槽弦長0.05倍的平行槽口板，槳葉由平行槽口板上根部槽長的0.2-0.4倍處為連接點，連接在上下兩基板上槳葉連接點上，連接時槳葉槽口均朝向同一時針方向。固定基板上的連接點在基板直徑0.8-0.9倍直徑的基板面的圓周線上，此圓周線上兩槳葉連接點間弧長不超出兩基板間距的正負0.1倍，上下固定基板上同一槳葉固定連接點對應在與風車軸平行的同一軸線上?；〔蹣~固定連接在固定基板的連接點上，并在風車軸心的半徑線上弧槽以連接點為圓心向槽口向偏轉30° -45°。
[0005]槳葉多層疊加時，上下層槳葉固定連接點在固定基板上的同一圓周線上，下層槳葉連接點在上層槳葉的兩槳葉連接點間圓弧弧長的0.5倍處。
[0006]弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車的槳葉，如為增加風車外觀視覺效果或為降低材料消耗時，槳葉可設計制作成V形槽，槽口寬和槽長與弧槽形槳葉一致，槽深是槽口寬的0.5-0.3倍。
[0007]當風車直徑較大時，固定基板可由內有輻狀支撐桿與風車軸連接的圓環(huán)板，或由輻狀支撐桿前端分叉構成的支撐架代替。[0008]當風車受風時，風車受風的一面內槳葉槽口迎風的一側，在槽的集導流特性的作用下，收集氣流并導向風車中心，氣流再經(jīng)風車背風面的槳葉槽內流出，使風車的大部分槳葉槽內的氣壓增高，形成氣流自對風車切入至切出風車時都能產生槳葉槽內外氣壓壓差的效果，對風車槳葉產生作用力，繼而由槳葉將所受到的作用力傳導給固定基板，基板又將其傳導給風車軸,使其成為風車整體運動動力，以達到風車運動的目的。同時,風車受風的另一側槳葉是弧槽背或V形槽背面迎風，故有對氣流阻力小的特性，除部分氣流進入風車中心外，大部分氣流很快流過風車，使風車運行時自身受到風的阻力小，形成了風車受風時所受到的動力大于阻力，從而達到風車運動并轉換風能為機械能的目的。
[0009]本發(fā)明的有益效果和現(xiàn)有風車相比有如下優(yōu)點:1、風槳槳葉可受風面積大，保證了風車對風能的接收轉換能力。2、弧槽槳葉對氣流有良好的收集導流作用，具有收集引導氣流穿越風車的能力，優(yōu)化了風力對風車槳葉的作用方式，使風力有效延長對風車槳葉的作用時間和作用效率。3、風車受風后所受動力大于阻力，故弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車對氣流的敏感性強，吸收轉換風能效率高。4、弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車啟動和工作對風速要求低，故降低了風車對自然條件的要求，從而拓寬了應用范圍。5、弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車可面向360°的任意方向接受風力，故弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車對自然風向沒有要求，可免除現(xiàn)有風車的偏航技術設施。6、風車軸上疊加的多層風槳匯集轉換風能給風車軸，使風車可提供出的能量得到有效保證，從而使風車吸收轉換風能的效率提高2-4倍。
【具體實施方式】
[0010]本發(fā)明的【具體實施方式】風車基座可安裝固定在風車下的機艙頂部。風車軸插入水平設置的風車基座上的推力球軸承，在推力球軸承的作用下固定在風車基座上，軸的下端伸展至下部推力球軸承的下端，以作為風車動力輸出的端頭。帶有法蘭的軸套筒用鍵固定連接在風車軸上，槳葉固定基板固定在軸套筒的法蘭上，兩固定基板間間距為基板直徑的
0.05——0.7倍，直徑大倍數(shù)小，直徑小倍數(shù)大。同一槳葉的上下固定基板上的槳葉連接點相對應在同一軸線上，槳葉根部槽口的兩側分別活動連接在上下兩固定基板的對應連接點上，風槳葉數(shù)應依據(jù)風車固定基板直徑，以及兩槳葉連接點間弧長不超出兩基板間距正負
0.1倍的原則計算確定。
[0011]弧槽形槳葉槽的弦長與兩固定基板間間距相等，葉長為槽口弦長的1.5-2倍，槽口平行板長與槽長相等，寬為槽口弦長的0.05倍。
[0012]弧槽槳葉槽也可由V形槽葉代替。
[0013]風車槳葉葉數(shù)依據(jù)兩槳葉連接點間弧長不超出兩基板間距正負0.1的原則計算確定。
[0014]風車槳葉層數(shù)可根據(jù)實際需要確定。
[0015]如風車直徑較大時，固定基板可由內有輻狀支撐桿與風車軸連接的圓環(huán)板，或由輻狀支撐桿前端分叉構成的支撐架代替。
[0016]風車基座、風車軸為鋼構件，槳葉固定基板、弧槽形槳葉為鋁合金、不銹鋼或玻璃鋼質。
【權利要求】
1.弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車包括風車基座、傳動軸(風車軸)、帶有法蘭的軸套筒、槳葉固定基(隔)板、弧槽形槳葉。風車基座固定在風車下的機艙頂部，基座中心設有一對推力球軸承，風車軸由推力球軸承固定在風車基座上。帶有法蘭的軸套筒與風車軸用可傳遞扭矩的鍵固定連接，槳葉固定基板為與風車軸同圓心的圓板，固定基板固定連接在軸套筒上的法蘭上，固定基板根據(jù)實際需要可設多層，兩基板間間距為基板直徑的0.05——0.7倍，直徑大倍數(shù)小，直徑小倍數(shù)大。風槳槳葉為120°——180°間的弧槽形，弧槽弦長與兩固定基板板面間間距相等，槳葉長為弧槽弦長的1.5-2倍。固定基板上的連接點在基板直徑0.8-0.9倍直徑的基板面的圓周線上，此圓周線上兩槳葉連接點間弧長不超出兩基板間距的正負0.1倍，上下固定基板上同一槳葉固定連接點對應在與風車軸平行的同一軸線上?；〔蹣~固定連接在固定基板的連接點上，并在風車軸心的半徑線上弧槽以連接點為圓心向槽口向偏轉30° -45°。 槳葉多層疊加時，上下層槳葉固定連接點在固定基板上的同一圓周線上，下層槳葉連接點在上層槳葉的兩槳葉連接點間圓弧弧長的0.5倍處。 弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車的槳葉，如為增加風車外觀視覺效果或為降低材料消耗時，槳葉槽可設計制作成V形槽，槽口寬和槽長與弧槽形槳葉一致，槽深是槽口寬的0.5-0.3倍。 需風車直徑較大時，固定基板可由內有輻狀支撐桿與風車軸間相互連接的圓環(huán)板，或由輻狀支撐桿前端分叉構成的支撐架代替。
2.根據(jù)權利要求1所 述弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車，其特征是:固定基板為與風車軸同圓心的圓板，固定基板層數(shù)可根據(jù)實際需要確定，兩基板間間距為基板直徑的0.05——0.7倍。
3.根據(jù)權利要求1所述弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車，其特征是:風槳槳葉為120° —180°間的弧槽形，弧槽弦長與兩固定基板間間距相等，槳葉槳葉長為弧槽弦長的1.5-2倍。
4.根據(jù)權利要求1所述弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車，其特征是:固定基板上槳葉連接點在基板直徑0.8——0.9倍的基板面內的圓周線上，此圓周線上兩槳葉連接點間弧長不超出兩基板間距的正負0.1倍。
5.根據(jù)權利要求1所述弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車，其特征是:弧槽槳葉固定連接在固定基板的連接點上，并在風車軸心的半徑線上弧槽以連接點為圓心向槽口向偏轉30° -45。。
6.根據(jù)權利要求1所述弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車，其特征是:槳葉多層疊加時，上下層槳葉固定連接點在固定基板上的同一圓周線上，下層槳葉連接點在上層槳葉的兩槳葉連接點間圓弧弧長的0.5倍處。
7.根據(jù)權利要求1所述弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車，其特征是:槳葉槽可設計制作成V形槽，槽口寬和槽長與弧槽形槳葉一致，槽深是槽口寬的0.5-0.3倍。
8.根據(jù)權利要求1所述弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車，其特征是:弧槽形槳葉風槳可根據(jù)需要多層疊加。
9.根據(jù)權利要求1所述弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車，其特征是:槳葉多層疊加時，上下層槳葉固定連接點在固定基板上的同一圓周線上，下層槳葉連接點在上層槳葉的兩槳葉連接點間圓弧弧長的0.5倍處。
10.根據(jù)權利要求1所述弧槽形槳葉風槳多層疊加型直立軸立式風車，其特征是:需風車直徑較大時，固定基板可制作成內有輻狀支撐桿與風車軸間相互連接的圓環(huán)板，或由輻狀支撐桿前端分叉構成的支撐架。
【文檔編號】F03D3/02GK103726984SQ201210410405
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月15日 優(yōu)先權日:2012年10月15日
【發(fā)明者】呂元林, 王小軍 申請人:呂元林, 李建新