专利名称：微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层v字翼风机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风能利用的系统延伸性技术，特别涉及一种提高捕获风源的利用能力，使之风能的动力输出同时达到并提高风力发电和风能制热一体化系统的设备，具体地，涉及微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机。
背景技术：
随着生态环境的要求和能源的需要，新能源的开发日益受到重视。目前，我国的电 力85%主要是煤电提供，石油95%是靠进口。从2003年起，煤炭价格提升很快，石油一涨再涨。电价、燃气也面临再次上涨趋势。国内各行业的用能(燃油、气、电)费用支出也在不断增涨；从企业的角度来说，降低能耗、节约成本尤其显得更为重要。2010年3月5日，温家宝总理在《2010年政府工作报告》中指出“要积极应对气候变化，大力开发低碳技术，推广高效节能技术，积极发展新能源和可再生能源，加强智能电网建设。努力建设以低碳排放为特征的产业体系和消费模式，积极参与应对气候变化国际合作，推动全球应对气候变化取得新进展。”由此可见，发展低碳经济已成为我国调整经济结构、转变发展方式的必然要求。目前，由于能源供需紧张的客观形势和政府目标明确的“十二五”节能计划的政策支持，及随着各行各业对节能减排工作的日益重视，为节能新产品的推广使用创造了巨大的市场。在现有技术中，风机叶片多采用航空机翼翼型作为叶片的型面，这种翼型叶片虽然可以提高风机的效率，降低了噪音，但是由于翼型叶片的型面较为复杂，给加工制造带来了不便，并且翼型叶片的弦长必须够长才能够产生足够的升力，这导致生产成本提高，而且这种翼型叶片在微风条件下难以启动以及做工，往往导致叶轮停转或者转速低而影响风机的工作性能。
实用新型内容针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机。根据本实用新型的一个方面，提供一种微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，包括中轴、连接件、以及通过连接件连接中轴的若干层叶片，所述叶片包括上叶翼和下叶翼，其中，所述上叶翼的前缘与所述下叶翼的前缘相分离，所述上叶翼的后缘与所述下叶翼的后缘相连接。例如，本发明可以安装N层叶片，其中N为自然数，例如可以安装I层、2层、3层、4层、5层、以及5层以上的叶片。本领域技术人员可以根据实际需要设置叶片的层数以达到最好的技术效果。优选地，所述上叶翼的前缘与后缘之间的连接方向为第一弦向，所述下叶翼的前缘与后缘之间的连接方向为第二弦向，其中，所述第一弦向与第二弦向之间有一夹角。优选地，所述夹角为10度至90度。优选地，所述上叶翼与所述下叶翼连接处的前侧形成圆形倒角、后侧形成圆角。[0010]优选地，所述上叶翼与下叶翼之间设置有加强筋。优选地，所述加强筋的后侧面为V型凸面，所述加强筋的前侧面为U型凹面，其中，所述加强筋的后侧面紧密贴合于所述叶片前侧面的底部，所述加强筋的前侧面与所述上叶翼和下叶翼的连接处呈圆形倒角。优选地，所述加强筋设置有安装孔，其中，所述安装孔的轴向平行于所述叶片的径向，所述安装孔的截面呈V字型，所述连接件包括截面与所述安装孔相匹配的V字型型材部，所述V字型型材部插装在所述安装孔内，所述V字型型材部的开口方向与所述叶片的开
口方向相一致。优选地，所述V字型型材部的上边翼平行于所述第一弦向，所述V字型型材部的下边翼平行于所述第二弦向。优选地，所述上叶翼与下叶翼关于一平面上下对称，所述中轴垂直于所述平面，所述叶片的前侧面成V字型面或者U字型面，所述叶片的后侧面成V字型面或者U字型面。优选地，所述上叶翼的厚度在从其后端指向前端的方向上是渐变窄的，所述下叶翼的厚度在从其后端指向前端的方向上是渐变窄的。本实用新型是针对相比现有风能利用的传统水平轴和同类垂直轴风力机中利用风能效率低，利用区域范围小、费用高的问题，提出了一种利用垂直叠加式V型翼的风轮风叶，使捕获风力能力提高；微风启动，微风做工，使之动力输出达到并提高风力发电或风能制热效率，大大提高了在我国占国土面积76%的低风能区和风能较丰富的地区及城市、农村的风能利用的使用能力；其优点是有效扩大在低风能区I. 5-3米/秒以下风能利用的动力能力，本实用新型技术是垂直风能利用的关键性技术；风能动力能量的利用率提高，使用费用低。本实用新型提供的风机通过垂直式风轮可以在任何风速下运行，目前风力致热效率可达40 %以上，而风力发电的效率只有15 % -30 %;风能转换效率较高在40 %以上，运行安全实用方便，运行磨损小。本实用新型所提供产品目前具O. 5-0. 7米/秒微风启动，启动做工风速I. 0-1. 5米/秒；大功率在I. 9-2. O米/秒启动，风速3. 5-5. O米/秒以上快速制热，可达55°C-70°C水温；相比传统风力发电和同类垂直轴风力发电效率可提高35%以上。在材料工艺可采用玻璃钢及碳纤维等等复合材料；其低成本、高效率、零能耗，零排放、低噪音、无污染；一次投资长久受益。本实用新型符合国际国内对节能环保低碳经济的要求，国内外未见有同类产品和完善的系统技术成果，本实用新型所提供技术为国内外领先，填补国内空白，市场前景广阔巨大。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显图I示出根据本实用新型的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机的结构示意图；图2示出根据本实用新型的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机中叶片的截面结构示意图；图3示出根据本实用新型的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机中叶片与加强筋连接方式的结构示意图；图4示出根据本发明的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机的一个具体实施方式
中的一个视图；图5示出根据本发明的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机的一个具体实施方式
中的另一个视图；图6示出根据本发明的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机的一个具体实施方式
中的又一个视图；图7示出根据本发明的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机的圆盘、圆管、圆环、轴套、加固隔的结构视图；图8示出根据本发明的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机的另一个具体实施方式
的一个视图；图9示出根据本发明的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机的另一个具体实施方式
的另一个视图；图10示出根据本发明的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机的另一个具体实施方式
的又一个视图；图11示出根据本发明的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机的另一个具体实施方式
的又一个视图；图12示出根据本发明的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机的一个优选例的叶片的侧面结构示意图。
具体实施方式
根据本实用新型提供的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，包括中轴8、连接件5、以及通过连接件连接中轴的若干层叶片8，所述叶片包括上叶翼I和下叶翼2，其中，所述上叶翼的前缘11与所述下叶翼的前缘21相分离，所述上叶翼的后缘12与所述下叶翼的后缘22相连接所述上叶翼与下叶翼关于一平面上下对称，所述中轴垂直于所述平面，所述叶片的前侧面成V字型面或者U字型面，所述叶片的后侧面成V字型面或者U字型面。所述上叶翼的厚度在从其后端指向前端的方向上是渐变窄的，所述下叶翼的厚度在从其后端指向前端的方向上是渐变窄的。这样的设计使得叶片能利用微风，并且在保证叶片与微风接触面足够大以及结构强度足够强的前提下节省材料。其中，本实用新型中可以的中轴上可以安装多层叶片8，例如图I中安装了 3层叶片，而在其它实施例中，本领域技术人员根据实际需要可以安装2层或者3层以上的叶片，使得空间利用率大大提高。优选地，本实用新型安装在风能轮毂上，风能动力输出与发电机或制热变速器连接，能够实现提高垂直轴在微风时捕获动力风源的利用能力，垂直式可利用360度的任何方向的风力，利用V字型翼风轮的流线型风叶可达到在微风时启动，在启动旋转的V叶翼内可利用风最大的推动力推动前行；且流线型的V型叶翼外旋转时能使风力气流向叶翼上、向下分流，减少风能的阻力，从尔达到最大化使用微风风能的能力；同比提高了风力的发电和制热效率。具体地，所述上叶翼的前缘与后缘之间的连接方向为第一弦向，所述下叶翼的前缘与后缘之间的连接方向为第二弦向，其中，所述第一弦向与第二弦向之间有一夹角。优选地，所述夹角为5度至90度，进一步优选地，所述夹角可以为10度、20度、40度或者50度，这样的角度设计一方面可以使得叶片前侧面对微风的阻力较大，另一方面可以使得叶片后侧面对微分的阻力较小。其中，所述上叶翼与所述下叶翼连接处的前侧形成圆形倒角、后侧形成圆角，从而 加强结构强度。本实用新型叶片的结构能够有效扩大风机在低风能区3米/秒以下风能利用的动力能力，能量转换率高，相比传统水平轴和同类垂直轴风力机的动力输出更高，使之发电效率可提高35%以上。因此本实用新型的主要特点之一是启动风速低，具O. 5-0. 7米/秒微风启动，启动做工风速I. O米/秒.大功率在I. 9-2. O米/秒启动做工，可增加相当年发电时间1000小时以上。其低成本、高效率、零能耗，零排放、低噪音、无污染；一次投资长久受益。风能热技术在近四年来不断研制，样机实验已达到设计要求。更为具体地，所述上叶翼与下叶翼之间设置有加强筋4。所述加强筋的后侧面为V型凸面，所述加强筋的前侧面为U型凹面，其中，所述加强筋的后侧面紧密贴合于所述叶片前侧面的底部，所述加强筋的前侧面与所述上叶翼和下叶翼的连接处呈圆形倒角。其中，所述加强筋可以通过多种方式与所述叶片连接，例如可以通过焊接、粘接、胶接、铆接、螺接等方式固定连接。如铆接方式如图3所示，通过铆钉9固定连接。通过加强筋可以进一步加强叶片的结构强度。优选地，所述加强筋设置有安装孔3，其中，所述安装孔的轴向平行于所述叶片的径向，所述安装孔的截面呈V字型，所述连接件包括截面与所述安装孔相匹配的V字型型材部，所述V字型型材部插装在所述安装孔内，所述V字型型材部的开口方向与所述叶片的开口方向相一致。所述V字型型材部的上边翼31平行于所述第一弦向，所述V字型型材部的下边翼32平行于所述第二弦向。这样所述连接件在起到连接叶片与中轴的作用之外，还起到了利用微风的作用，提高了风机整体对风力的利用效率。在本发明的具体实施方式
中，如图8、图9、图10、图11、图12所示，图中40为外风叶，50为内风叶，60为轮毂，70为齿轮箱，80为发电机，90为立杆，100为圆盘，110为圆管，120为圆环，130为轴套，140为加固隔，61为垂直轴风力发电机，62为保温浮筒，63为水箱。以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
权利要求1.一种微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，包括中轴、连接件、以及通过连接件连接中轴的若干层叶片，其特征在于，所述叶片包括上叶翼和下叶翼，其中，所述上叶翼的前缘与所述下叶翼的前缘相分离，所述上叶翼的后缘与所述下叶翼的后缘相连接。
2.根据权利要求I所述的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，其特征在于，所述上叶翼的前缘与后缘之间的连接方向为第一弦向，所述下叶翼的前缘与后缘之间的连接方向为第二弦向，其中，所述第一弦向与第二弦向之间有ー夹角。
3.根据权利要求2所述的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，其特征在于，所述夹角为10度至90度。
4.根据权利要求I所述的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，其特征在于，所述上叶翼与所述下叶翼连接处的前侧形成圆形倒角、后侧形成圆角。
5.根据权利要求I所述的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，其特征在于，所述上叶翼与下叶翼之间设置有加强筋。
6.根据权利要求5所述的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，其特征在于，所述加强筋的后侧面为V型凸面，所述加强筋的前侧面为U型凹面，其中，所述加强筋的后侧面紧密贴合于所述叶片前侧面的底部，所述加强筋的前侧面与所述上叶翼和下叶翼的连接处呈圆形倒角。
7.根据权利要求5所述的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，其特征在于，所述加强筋设置有安装孔，其中，所述安装孔的轴向平行于所述叶片的径向，所述安装孔的截面呈V字型，所述连接件包括截面与所述安装孔相匹配的V字型型材部，所述V字型型材部插装在所述安装孔内，所述V字型型材部的开ロ方向与所述叶片的开ロ方向相—致。
8.根据权利要求7所述的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，其特征在于，所述V字型型材部的上边翼平行于所述第一弦向，所述V字型型材部的下边翼平行于所述第二弦向。
9.根据权利要求I所述的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，其特征在于，所述上叶翼与下叶翼关于一平面上下对称，所述中轴垂直于所述平面，所述叶片的前侧面成V字型面或者U字型面，所述叶片的后侧面成V字型面或者U字型面。
10.根据权利要求I所述的微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，其特征在于，所述上叶翼的厚度在从其后端指向前端的方向上是渐变窄的，所述下叶翼的厚度在从其后端指向前端的方向上是渐变窄的。
专利摘要本实用新型提供微风发电制热供暖装置的垂直轴叠加多层V字翼风机，包括中轴、连接件、以及通过连接件连接中轴的若干层叶片，所述叶片包括上叶翼和下叶翼，其中，所述上叶翼的前缘与所述下叶翼的前缘相分离，所述上叶翼的后缘与所述下叶翼的后缘相连接。本实用新型利用垂直叠加式V型翼的风轮风叶，使捕获风力能力提高；微风启动，微风做工，具0.5-0.7米/秒微风启动，启动做工风速1.0米/秒。大功率在1.9-2.0米/秒启动做工，可增加相当年发电时间1000小时以上。使之动力输出达到并提高风力发电或风能制热效率。相比传统风力发电和同类垂直轴风力发电效率可提高35％以上。
文档编号F03D3/06GK202391648SQ201120427350
公开日2012年8月22日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者卢岳峰 申请人:上海瑞堃新能源科技有限公司