专利名称：全叶片叶轮的制作方法
全叶片叶轮 本发明属于机械领域中的“叶片叶轮”部分。现有的“叶片叶轮”大都是以“扩大横截面积(叶片各部增粗增厚)保证叶片“强 度”的”譬如广泛使用的风力发电机上的“三叶片风轮”(见照片三)直升机上的螺旋浆 (见照片四)这种组合的设计有许多缺陷一、由于横截面积过大，叶片的自重和叶轮的总重量极重。以带动5丽发电机 Φ 126米的三叶片风轮为例，其叶轮总重量超过57吨，对塔架的支承能力构成极大的威胁； 二、这种叶轮叶片由于端部(外缘叶顶处)得不到固定所以端部强度非常弱(差)、譬如直 升机偶而出现“失速”现象。风力发电机上叶片遇大风弯曲现象等。三、因没有螺旋微调， 调整动、静平衡不方便。四、因这种组合设计的叶片太少其工作效率极低(详述见《人类在 利用风能发电的道路上误之岐途》一文)。譬如直升机上的螺旋浆每周扫掠面积是螺旋浆 旋转圆圆面积的12. 4%以下，把87%以上浮力莫名其妙的给扔掉了。现广泛使用的风力发 电机上的“三叶片风轮”的三个叶片总共的受风面积还不到风轮旋转圆圆平面的6.3%，还 有93%的风的动能都没用上(这是人类风力发电成本比火力发电成本高的主要原因)。本发明的目的是建立一种“以螺旋拉力保证叶轮叶片强度”的新的理论，设计制造 出一系列的“全叶片叶轮”，运用到一些设备上，使风力发电的发电成本每度降到0. 30元以 下，让多数人都用上风电。使直升飞机的提升力超过二百吨，使真正的实用的“会飞的轿车” 成为每位百姓的代步工具。改变上述现有的“叶片叶轮”的四大缺陷，首先要砸碎风力发电领域传统的错误理 论“叶片宽度，叶片数与转数成反比。”(《风能与风力发电技术》90页上数9行)而后用通 过实践验证正确的理论“风轮叶片宽度、叶片数量与转数成正比”。制造一种全新的叶片叶 轮一 “全叶片叶轮”。制造“全叶片叶轮”大致分五个步骤来进行(一)用钢管(叶轮 大、小，管径不同。)煨制成两个(强度要求高的叶轮是4个或6个外圈，并且还要加辅助拉 杆。)等径的外圈(见图中的1)用圆钢(见图中的4)将两个外圈按工艺连结成一体，然后 按16等份(直径越大等份越多)在两个外圈的内侧钻出与T型螺帽(见图中的3)小径吻 合的小孔，再在小孔的正对面一侧也就是外圈的外侧钻出正好能把T型螺帽放进管腔内的 大孔。二、加工好与外圈相吻合的轮毂，在轮毂的毂盘上加工出等分的两排共32个葫芦孔 (见图中的6)。三、用超长螺杆(见图中的2)有钩头的一端按图钩进轮毂的葫芦孔内，另 一有螺纹的一端，用送入管腔内的T型螺帽与外圈旋接。这样依次把32根螺杆分别像图中 表示的那样旋接完毕。四、做半成品“网轮”的静平衡调整。五、像图中表示的那样，将1和
1'、2和2'、3和3' ......16和16'每两根螺杆为一组，蒙上(铆或焊)全属板(铝板、
铁板、不锈钢板)就形成了像照片二这种“全叶片风轮”。这种“全叶片风轮”是“全叶片叶 轮”系列中的一种最基本的一种类型，其它形式的“全叶片叶轮”都是在这个基础上引伸出 来的。在此就不一一列举了。“全叶片叶轮”技术与现有“叶片叶轮”技术相比的特点是一、彻底改变了现有叶 片叶轮保证叶轮上叶片强度的理论，以“螺旋拉力”保证叶片强度的新理论取代了“扩大横 截面积(增粗增厚)”保证叶片强度的传统理论。二、叶片的形状是叶片外缘部分(叶顶部)特别宽(见照片二)叶根部(靠轮毂处)特别窄，这种叶片形状既符合叶片上每一个 点的旋转线速度又与叶片对风轮轴产生的杠杆力的原理相吻合，从而使叶片本体力矩损失 最小，工作效率最高。三、针对风力发电机上三叶片风轮来讲“全叶片叶轮”的寿命比三叶 片叶轮的寿命长，因三叶片风轮的外表绝大部分都是树脂胶与玻璃纤维混合凝结物，阳光 照射后易软化、老化，并且在+45°C以上的热环境里叶片易弯曲，在_22°C的环境里易冻裂。 不宜在两极地区使用，而“全叶片叶轮”是全金属组合而成。可在两极地区放心使用。“全叶片叶轮”与现有的叶片叶轮相比，完全避免了 1、叶轮重量太重；2、动静平衡 不易调整；3、叶片强度低(弱)；4、工作效率太低的缺陷。“全叶片叶轮”的普遍应用将显示出许许多多的积极效果，用在风力发电机上作风 轮用，在带动同样发电量发电机的前提下可比原来三叶片叶轮的直径缩小3/4。这样不仅 使风轮自身的制造成本降低了许多，而且使风轮的重量也降低了许多倍，然而对塔筒承载 能力的威胁也降低了许多倍，塔筒的生产成本也降下来了。以生产5丽的风力发电机为例， 每台用“全叶片风轮”的设备造价，要比每台用“三叶片风轮”的造价低126万元还多。更 重要的是“全叶片风轮”在微风时也可以发电，到三级风时已进入正常发电状态，而“三叶片 风轮”在三级风时刚刚起动。这样在每天只刮三级以下的风时，“三叶片叶轮”不旋转发电， 而全叶片风轮发电；在正常发电时，“三叶片风轮”大。线速度低、转数低、发电量小，在同样 风力的情况下，因为“全叶片风轮”比三叶片风轮小3/4，所以线速度高，转速高，发电量大。 综上所述，所以说用“全叶片风轮”的风力发电机的发电成本比火力发电的发电成本就低下 来了。用到直升机上作螺旋浆用，在提升同等重量的前提下，比原四叶片螺旋浆的旋转 直径可缩小2/3，这不仅制造成本降低了许多，而且直升飞机在小范围内起降的安全性提高 了，并且全叶片螺旋浆边缘上有护圈，可把树枝、岩壁、楼角、拉线等许多障碍物挡在外面更 加安全。并且永远也不会出现“失速”现象。尤其重要的是因为这种“全叶片螺旋浆”直径 缩小了 2/3而升力不变，所以可制造真正的实用的可以载人的微型飞行器了。它小的像一 台高级轿车，可在地形复杂的城市闹区起降，也就是说人类真正充分利用浩瀚的宇宙“空间 立体”交通取代地面伤财害命的“线性”交通的时代已为期不远了。附图主要是说明照片二中的叶轮的结构，是按三视图的投影原理绘制的，图中的1 是全叶片叶轮的外圈，附图上设计的叶轮是“全叶片叶轮”中的最基本最简单的一种，它是 由两个外圈，32根超长螺杆32个T型螺帽(带垫)，一个轮毂组成。左边是这种全叶片叶 轮的主视图，图中只画了叶轮的一半因另一半与这一半是完全一样的把它省略了。右边是 左视图，也只画了一半，为了使本领域技术人员看图时更清晰一点1和1'、2和2'、3和 3' ......16和16'每两根螺杆一组所蒙的金属板没有画出。
说明书附图中的
图1是按三视图的规定而绘制的，按此图加工制作出来的网轮就是照 片2(成品)的半成品。
图1中的“1”是外圈(钢管煨制)；图1中的“2”是超长螺杆(轮毂端是钩头)；图1 中的“3”是T型螺母(与超长螺杆连接)；图1中的“4”是外圈连接杆(圆钢)；图1中的 “5”是轮毂；图1中的“6”是葫芦孔(挂超长螺杆的孔)。
附图中的图2是按图1加工制作出网轮以后又蒙上金属板的“全叶片叶轮”成品照片。 此照片是在风轮高速运转时抓拍的，略有失真。附图中的图3是原“三叶片风轮”的风力发电厂的照片。 附图中的图4是揭示原始的四叶片螺旋桨的照片。这种直升机是HH60-G型。
本发明实施的方式有一、做一个与风力发电机发电量相匹配的全叶片叶轮换上 去。做一个与直升机螺旋浆升力相同的全叶片螺旋浆换上去。二、由现有的风力发电机风 轮生产厂家批量生产。由现有直升机制造厂批量生产。三、投资办新厂、大批量生产。
权利要求
用一定数量的超长螺杆分别一端(有钩头一端)钩进轮毂的葫芦孔内，另一端(有螺纹一端)通过T型螺帽与外圈旋接，而后将每一组螺杆蒙上金属板的这种叶片叶轮的结构。
全文摘要
“全叶片叶轮”技术与现有“叶片叶轮”技术相比的特点是一、彻底改变了现有“叶片叶轮”保证叶轮上叶片强度的理论，以“螺旋拉力”保证叶片强度的新理论取代了以“扩大横截面积(增粗增厚)”保证叶片强度的传统理论。二、叶片形状彻底改变了，叶片顶部比叶片根部宽出几十倍甚至上百倍。三、因“全叶片叶轮”全是金属材料制成所以比现有“叶片叶轮”寿命长。本发明的目的是一、用极底的成本生产出高发电量的风力发电机。使风力发电的成本从0.65元降到0.30元，让世界大多数人都用上“风电”。二、用极底的成本大批生产超升力直升机，用极底的成本生产大批的微型飞行器，迅速利用空中交通，停止地面上的长途交通行为，把修建地面长途道路的巨额资金节省下来，用之于民。
文档编号B64C11/20GK101886608SQ20091014569
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月15日 优先权日2009年5月15日
发明者王益 申请人:王益