一种带有增速叶片的自保护风力提水装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于新能源技术领域，特别是涉及一种带有增速叶片的自保护风力提 水装置。
【背景技术】
[0002] 新能源在当今经济社会的发展中凸显出越来越重要的地位和作用。风能作为一种 清洁无污染并且廉价的可再生能源而受到了广泛的利用。目前风能利用的方式主要有两 种，一种是通过风力发电的装置将风能转化为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能 并入电网加W利用，该种风能利用方式研究得比较深入，已经形成了成熟的风电理论W及 产业模式，然而该种风力发电需要较为复杂的控制系统，还需要发电机、变频器等较为昂贵 的电气设备；另一种是利用机械装置将风能直接转化为机械能直接加W利用，风力提水装 置属于该一范畴。风力提水只是依靠自然的风资源带动水粟来完成提水作业，与风力发电 装置比较其机械结构简单、成本低廉、操作和维护方便，然而风力提水还存在许多难W解决 的问题，如叶片数较多、叶片的风能利用率低、功率较小、风机与水粟的匹配等问题，该些都 使得风力提水有待于进一步深入研究。
[0003] 中国专利申请201110316710. 1公开了一种"风力提水灌觀系统"，它利用曲轴形 成曲柄连杆机构来提水的风力提水灌觀系统；中国专利申请200320104849公开的"风力提 水装置"是利用多个风轮大面积采风的风力提水装置，但风轮依然采用弧形多叶片结构，且 没有在大风状态下的自动刹车装置；中国专利申请201310358909. X公开了一种风力提水 机，可进行深层提水W及浅层提水的风力提水机，但是对弧形多叶片结构并未改进；中国专 利申请200810119891. 7公开了一种立轴巨能及聚能风力提水机组，即由多个立轴巨能风 力机串联形成的共同出力的垂直轴风力提水系统，但由于立轴风机的风能利用系数较低、 扭矩小W及多个立轴风机串联，不仅制造成本增加，而且风能利用的效能仍然不够高；中国 专利申请201210161249. 1公开了一种带有嵌入式导流管的风力机叶片，虽然在一定程度 上减少了噪声W及叶尖润，但由于其出气口开在叶顶，当气流高速喷出时会对叶片径向造 成一个很大的反作用力，增加了轮毅W及培架的受力载荷，既影响到机组的风能利用率，又 增大了其制造成本。
[0004] 目前已经形成产业规模化的风力提水装置大多是采用多叶片、低转速、低风能利 用率的系统，叶片数多使得风轮实度较大，流过风轮的气流较少，因而影响了其输出功率； 同时，叶片的设计大多采用传统的平板型或者弧板型，风能利用效率较低，易造成风能资源 的浪费。综上所述，如何提高风力提水系统的效率是新能源技术领域中亟待解决的重点难 题之一。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的是为克服现有技术所存在的不足而提供一种带有增速叶片的 自保护风力提水装置，本实用新型不仅能够解决传统风力提水系统叶片数量多、风能利用 率低的问题，而且巧妙地利用大风力下的水粟出水口的水压力来带动液压调速机构动作， 控制风力传动机构及时响应偏航，达到自动保护机组的目的。
[0006] 根据本实用新型提出的一种带有增速叶片的自保护风力提水装置，包括由风力传 动机构直接驱动提水机构，其中：由提水机构的主轴通过两端的深沟球轴承水平固定于机 舱内，主轴和立轴I段上设置伞形齿轮副，立轴I段固定在竖直方向，立轴I段通过万向联 轴器与立轴II段连接，立轴II段通过花键与立轴III段连接，在立轴III段的下方设置水粟，带 槽圆盘固定在立轴III段的下方，由带槽圆盘带动水粟往复运动；风力传动机构的轮毅设置 在机舱的前端并固定叶片，整流罩设置在轮毅的前端；提水机构的主轴的前端通过风力传 动机构的轮毅法兰与设在机舱前端的轮毅连接；其特征在于所述的叶片为截面采用MCA 系列翼型且具有低风速起动及高输出扭矩的流线型增速叶片，该叶片为低叶尖速比及大扭 角的叶根，从叶根到叶尖共分为20个截面设置安装角，各截面之间采用光滑过渡；所述提 水机构的水粟的出水口与液压调速机构的出水压力调节缸连接。
[0007] 本实用新型的工作原理是；本实用新型提出的流线型增速叶片的新设计是基于风 力机风能利用曲线的最高点对应一个最佳攻角，而只有当风力机叶片处在最佳攻角时风能 利用率才能达到最大的原理，因此必须将风力机叶片的每个截面进行扭转，才能保证叶片 工作在最佳状态；风力机叶片在旋转时，由于上下翼面的压力差使得压力面的气流会绕过 叶尖与吸力面的气流相遇形成叶尖润，叶尖润导致翼型的升力系数下降，影响了叶片的风 能利用率，当转速高时还会产生噪声等不良影响；因此，本实用新型还在距离叶尖15%叶 片长度的压力面翼型厚度最大处内设了引流管，将叶片近叶尖处压力面的气流引至同一长 度的叶尖的后缘处喷出，该样可减少叶尖润的发生，提高风能利用率，同时喷出的气体对叶 片后缘产生一个周向的反作用力，加强了叶片的旋转效应，降低了提水装置的起动风速，进 一步提高风能利用率；同时，巧妙地利用大风力下的水粟出水口的水压力来带动液压调速 机构动作，使得风力传动机构在大风状态时能够及时响应偏航，达到自动保护机组特别是 风力传动机构叶片的目的。
[000引本实用新型与现有技术相比其显著优点在于：
[0009] -是本实用新型解决了传统风力提水装置叶片数量多、风能利用率低的问题，采 用MCA系列翼型设计了风力机的增速叶片，且优化了其弦长及安装角，使得叶片的气动性 能得到了很大的提高；试验结果表明，本实用新型作为W低风速起动的风力为动力提水的 装置，在风力提水机组中风能利用系数可达到0. 42 W上，较普通风力提水机组的0. 35至少 提局了 20%。
[0010] 二是本实用新型的叶片上设有引流管，不仅减少了叶尖润的发生，同时改变了出 气孔的位置使得喷出的气流对叶片的转动有明显推动作用，从而提高了叶片对风能的利用 率，使得叶片从原来的起动风速3m/s降低到了 2. 7m/s。
[0011] H是本实用新型的风力提水装置与相同扬程的风力提水机组相比，减少了叶片的 个数及叶片长度，而且风能利用系数大幅度提升，大大降低了提水机组的制造成本。
[0012] 四是本实用新型的液压调速机构受大风力下的水粟出水口的水压力的驱动，使得 风力传动机构在大风状态时能够及时响应偏航，达到了自动保护机组特别是风力传动机构 叶片的效果。
[0013] 五是本实用新型的风力提水装置在主轴上设有万向联轴器和花键，便于吊装；投 入使用后，除常规维护之外，可全自动完成提水，无需人员看护操作。
[0014] 六是本实用新型的机械结构简单可靠，造价低廉，具有很高的社会经济效益，适合 于缺乏电力资源的偏远地区的农田灌觀。
【附图说明】
[0015] 图1是本实用新型提出的一种带有增速叶片的自保护风力提水装置的主视示意 图。
[0016] 图2是本实用新型提出的叶片的主视示意图。
[0017] 图3是本实用新型提出的叶片的H维示意图。
[0018] 图4是本实用新型提出的叶片内设的叶尖引流管的示意图