弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车的制作方法
【专利摘要】弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车，通过弧形槽桨的结构特性和风桨可多层叠加的能力优势，改善风车对气流的敏感性和对自然风力、风向的适应性能，可提高风车对风能的吸收转换效率2-4倍。风车由风车基座、传动轴、轴套筒、桨叶固定基板和弧槽形桨叶组成。风车轴固定在风车基座上，桨叶固定基板固定在风车轴上，两基板间距为基板直径的0.05——0.7倍，桨叶为120°-180°的弧槽形，桨叶长为为弧槽弦长的1.5-2倍，弧槽槽口以固定基板连接点为圆心朝槽口向偏转30°-45°连接在上下固定基板上。风车基座、传动轴为钢构件，桨叶固定基板、弧槽形桨叶为铝合金或玻璃钢质。
【专利说明】弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车
【技术领域】
[0001]本发明涉及转换风能为机械能的一种新型风车，具体是一种弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车。
【背景技术】
[0002]现今风车在风能发电等领域被广泛应用，但风车多为一杆三叶的水平轴风车和立轴帆叶桨风车，其缺点是；一、水平轴风车需配置偏航设施，其风桨、发电机等设施也都必须设置在很高的塔架上，安装维护困难，且风桨桨叶对风能的吸收面积不足，风能对风叶的作用方式简单，风车工作效率低。二、立轴的板叶桨和帆叶桨风车的轴两侧迎风面的对称扭矩力大，风车工作时需迎风向前运动的桨叶受风阻力太大，不利于桨叶带动风车轴作轴向运动。故现有风车对风能的转换效率低，从而影响其应用中的经济性。
【发明内容】
[0003]本发明针对现有风车的性能缺陷，提供一种弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车，以优化风车对风能的接受利用方式，以及延长风力对风车的作用时间，提高风车对风能的吸收转换效率，从而改善风车对自然条件的适应性能，拓宽其应用范围。
[0004]本发明的技术方案弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车包括风车基座、传动轴(风车轴)、带有法兰的轴套筒、桨叶固定基(隔)板、弧槽形桨叶。风车基座固定在风车下的机舱顶部，基座中心设有一对推力球轴承，风车轴由推力球轴承固定在风车基座上。带有法兰的轴套筒与风车轴用可传递扭矩的键固定连接，桨叶固定基板为与风车轴同圆心的圆板，固定基板固定连接在轴套筒上的法兰上，根据实际需要固定基板可设多层，两基板间间距为基板直径的0.05——0.7倍，直径大倍数小，直径小倍数大。桨叶为120°——180°弧的弧槽形，弧槽弦长与两固定基板板面间间距相等，桨叶长为弧槽弦长的1.5-2倍，弧槽槽口两侧设有与槽同长，宽为槽弦长0.05倍的平行槽口板，桨叶由平行槽口板上根部槽长的0.2-0.4倍处为连接点，连接在上下两基板上桨叶连接点上，连接时桨叶槽口均朝向同一时针方向。固定基板上的连接点在基板直径0.8-0.9倍直径的基板面的圆周线上，此圆周线上两桨叶连接点间弧长不超出两基板间距的正负0.1倍，上下固定基板上同一桨叶固定连接点对应在与风车轴平行的同一轴线上。弧槽桨叶固定连接在固定基板的连接点上，并在风车轴心的半径线上弧槽以连接点为圆心向槽口向偏转30° -45°。
[0005]桨叶多层叠加时，上下层桨叶固定连接点在固定基板上的同一圆周线上，下层桨叶连接点在上层桨叶的两桨叶连接点间圆弧弧长的0.5倍处。
[0006]弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车的桨叶，如为增加风车外观视觉效果或为降低材料消耗时，桨叶可设计制作成V形槽，槽口寬和槽长与弧槽形桨叶一致，槽深是槽口寬的0.5-0.3倍。
[0007]当风车直径较大时，固定基板可由内有辐状支撑杆与风车轴连接的圆环板，或由辐状支撑杆前端分叉构成的支撑架代替。[0008]当风车受风时，风车受风的一面内桨叶槽口迎风的一侧，在槽的集导流特性的作用下，收集气流并导向风车中心，气流再经风车背风面的桨叶槽内流出，使风车的大部分桨叶槽内的气压增高，形成气流自对风车切入至切出风车时都能产生桨叶槽内外气压压差的效果，对风车桨叶产生作用力，继而由桨叶将所受到的作用力传导给固定基板，基板又将其传导给风车轴,使其成为风车整体运动动力，以达到风车运动的目的。同时,风车受风的另一侧桨叶是弧槽背或V形槽背面迎风，故有对气流阻力小的特性，除部分气流进入风车中心外，大部分气流很快流过风车，使风车运行时自身受到风的阻力小，形成了风车受风时所受到的动力大于阻力，从而达到风车运动并转换风能为机械能的目的。
[0009]本发明的有益效果和现有风车相比有如下优点:1、风桨桨叶可受风面积大，保证了风车对风能的接收转换能力。2、弧槽桨叶对气流有良好的收集导流作用，具有收集引导气流穿越风车的能力，优化了风力对风车桨叶的作用方式，使风力有效延长对风车桨叶的作用时间和作用效率。3、风车受风后所受动力大于阻力，故弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车对气流的敏感性强，吸收转换风能效率高。4、弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车启动和工作对风速要求低，故降低了风车对自然条件的要求，从而拓宽了应用范围。5、弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车可面向360°的任意方向接受风力，故弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车对自然风向没有要求，可免除现有风车的偏航技术设施。6、风车轴上叠加的多层风桨汇集转换风能给风车轴，使风车可提供出的能量得到有效保证，从而使风车吸收转换风能的效率提高2-4倍。
【具体实施方式】
[0010]本发明的【具体实施方式】风车基座可安装固定在风车下的机舱顶部。风车轴插入水平设置的风车基座上的推力球轴承，在推力球轴承的作用下固定在风车基座上，轴的下端伸展至下部推力球轴承的下端，以作为风车动力输出的端头。带有法兰的轴套筒用键固定连接在风车轴上，桨叶固定基板固定在轴套筒的法兰上，两固定基板间间距为基板直径的
0.05——0.7倍，直径大倍数小，直径小倍数大。同一桨叶的上下固定基板上的桨叶连接点相对应在同一轴线上，桨叶根部槽口的两侧分别活动连接在上下两固定基板的对应连接点上，风桨叶数应依据风车固定基板直径，以及两桨叶连接点间弧长不超出两基板间距正负
0.1倍的原则计算确定。
[0011]弧槽形桨叶槽的弦长与两固定基板间间距相等，叶长为槽口弦长的1.5-2倍，槽口平行板长与槽长相等，宽为槽口弦长的0.05倍。
[0012]弧槽桨叶槽也可由V形槽叶代替。
[0013]风车桨叶叶数依据两桨叶连接点间弧长不超出两基板间距正负0.1的原则计算确定。
[0014]风车桨叶层数可根据实际需要确定。
[0015]如风车直径较大时，固定基板可由内有辐状支撑杆与风车轴连接的圆环板，或由辐状支撑杆前端分叉构成的支撑架代替。
[0016]风车基座、风车轴为钢构件，桨叶固定基板、弧槽形桨叶为铝合金、不锈钢或玻璃钢质。
【权利要求】
1.弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车包括风车基座、传动轴(风车轴)、带有法兰的轴套筒、桨叶固定基(隔)板、弧槽形桨叶。风车基座固定在风车下的机舱顶部，基座中心设有一对推力球轴承，风车轴由推力球轴承固定在风车基座上。带有法兰的轴套筒与风车轴用可传递扭矩的键固定连接，桨叶固定基板为与风车轴同圆心的圆板，固定基板固定连接在轴套筒上的法兰上，固定基板根据实际需要可设多层，两基板间间距为基板直径的0.05——0.7倍，直径大倍数小，直径小倍数大。风桨桨叶为120°——180°间的弧槽形，弧槽弦长与两固定基板板面间间距相等，桨叶长为弧槽弦长的1.5-2倍。固定基板上的连接点在基板直径0.8-0.9倍直径的基板面的圆周线上，此圆周线上两桨叶连接点间弧长不超出两基板间距的正负0.1倍，上下固定基板上同一桨叶固定连接点对应在与风车轴平行的同一轴线上。弧槽桨叶固定连接在固定基板的连接点上，并在风车轴心的半径线上弧槽以连接点为圆心向槽口向偏转30° -45°。 桨叶多层叠加时，上下层桨叶固定连接点在固定基板上的同一圆周线上，下层桨叶连接点在上层桨叶的两桨叶连接点间圆弧弧长的0.5倍处。 弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车的桨叶，如为增加风车外观视觉效果或为降低材料消耗时，桨叶槽可设计制作成V形槽，槽口寬和槽长与弧槽形桨叶一致，槽深是槽口寬的0.5-0.3倍。 需风车直径较大时，固定基板可由内有辐状支撑杆与风车轴间相互连接的圆环板，或由辐状支撑杆前端分叉构成的支撑架代替。
2.根据权利要求1所 述弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车，其特征是:固定基板为与风车轴同圆心的圆板，固定基板层数可根据实际需要确定，两基板间间距为基板直径的0.05——0.7倍。
3.根据权利要求1所述弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车，其特征是:风桨桨叶为120° —180°间的弧槽形，弧槽弦长与两固定基板间间距相等，桨叶桨叶长为弧槽弦长的1.5-2倍。
4.根据权利要求1所述弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车，其特征是:固定基板上桨叶连接点在基板直径0.8——0.9倍的基板面内的圆周线上，此圆周线上两桨叶连接点间弧长不超出两基板间距的正负0.1倍。
5.根据权利要求1所述弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车，其特征是:弧槽桨叶固定连接在固定基板的连接点上，并在风车轴心的半径线上弧槽以连接点为圆心向槽口向偏转30° -45。。
6.根据权利要求1所述弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车，其特征是:桨叶多层叠加时，上下层桨叶固定连接点在固定基板上的同一圆周线上，下层桨叶连接点在上层桨叶的两桨叶连接点间圆弧弧长的0.5倍处。
7.根据权利要求1所述弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车，其特征是:桨叶槽可设计制作成V形槽，槽口寬和槽长与弧槽形桨叶一致，槽深是槽口寬的0.5-0.3倍。
8.根据权利要求1所述弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车，其特征是:弧槽形桨叶风桨可根据需要多层叠加。
9.根据权利要求1所述弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车，其特征是:桨叶多层叠加时，上下层桨叶固定连接点在固定基板上的同一圆周线上，下层桨叶连接点在上层桨叶的两桨叶连接点间圆弧弧长的0.5倍处。
10.根据权利要求1所述弧槽形桨叶风桨多层叠加型直立轴立式风车，其特征是:需风车直径较大时，固定基板可制作成内有辐状支撑杆与风车轴间相互连接的圆环板，或由辐状支撑杆前端分叉构成的支撑架。
【文档编号】F03D3/02GK103726984SQ201210410405
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月15日 优先权日:2012年10月15日
【发明者】吕元林, 王小军 申请人:吕元林, 李建新