一種渦流離心式風(fēng)力發(fā)電裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種渦流離心式風(fēng)力發(fā)電裝置，設(shè)有集風(fēng)罩、葉輪和發(fā)電機(jī)，所述葉輪設(shè)置在集風(fēng)罩內(nèi)，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述發(fā)電機(jī)連接，在集風(fēng)罩上設(shè)有沿葉輪旋轉(zhuǎn)軸向延伸的進(jìn)風(fēng)口，所述葉輪由端板和固定在兩個(gè)端板之間的導(dǎo)流葉片組成，所述導(dǎo)流葉片繞葉輪的旋轉(zhuǎn)中心呈內(nèi)側(cè)端朝葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜的渦旋狀分布，每個(gè)導(dǎo)流葉片的內(nèi)側(cè)延長(zhǎng)線均與葉輪的旋轉(zhuǎn)中心不相交，葉輪的中心為渦旋狀分布的導(dǎo)流葉片所圍成的中空的氣流旋轉(zhuǎn)空間，所述導(dǎo)流葉片的內(nèi)側(cè)端互不相接，相鄰導(dǎo)流葉片之間形成用于將外部氣流導(dǎo)向葉輪中心氣流旋轉(zhuǎn)空間以形成旋流的導(dǎo)流通道。離心氣流與外部氣流的共同作用使葉輪的葉片多次推動(dòng)做功，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的最小風(fēng)力更小，從而有效提高風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
_種滿(mǎn)流禹心式風(fēng)力發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，具體地說(shuō)是一種渦流離心式風(fēng)力發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)是沒(méi)有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭，作為一種清潔的可再生能源，越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。風(fēng)力發(fā)電的原理是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，再透過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)輪是把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的重要部件，風(fēng)機(jī)按結(jié)構(gòu)形式大體上分為水平軸(旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行)和垂直軸(旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向垂直)兩種。水平軸風(fēng)機(jī)技術(shù)發(fā)展較為成熟，作為當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電的主流有著廣泛的應(yīng)用。然而由于水平軸風(fēng)機(jī)自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，安裝難度較高，投資成本大且不便于移動(dòng)，因此目前主要應(yīng)用與大型風(fēng)力發(fā)電廠并網(wǎng)發(fā)電。對(duì)于小型發(fā)電系統(tǒng)中，垂直軸風(fēng)力機(jī)則應(yīng)用較多。
[0003]目前的垂直軸風(fēng)機(jī)都是依靠風(fēng)機(jī)葉片迎風(fēng)，風(fēng)力之間作用于葉片來(lái)推動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)力在這種風(fēng)機(jī)上只能做功一次，即推動(dòng)迎風(fēng)的葉片做一次功，風(fēng)能利用率不高。并且，參與做功的葉片也僅有面向迎風(fēng)方向的部分葉片，其余葉片均不參與做功，要推動(dòng)少數(shù)參與做功的葉片帶動(dòng)整個(gè)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，需要較大的風(fēng)力。要滿(mǎn)足一般風(fēng)力的正常使用，需要增大葉片尺寸，即增加迎風(fēng)面積，也就增大了風(fēng)機(jī)尺寸，提高了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率高的渦流離心式風(fēng)力發(fā)電
目.ο
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種渦流式風(fēng)力發(fā)電裝置，設(shè)有集風(fēng)罩、葉輪和發(fā)電機(jī)，所述葉輪設(shè)置在集風(fēng)罩內(nèi)，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述發(fā)電機(jī)連接，在集風(fēng)罩上設(shè)有沿葉輪旋轉(zhuǎn)軸向延伸的進(jìn)風(fēng)口，所述葉輪由端板和固定在兩個(gè)端板之間的導(dǎo)流葉片組成，所述導(dǎo)流葉片繞葉輪的旋轉(zhuǎn)中心呈內(nèi)側(cè)端朝葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜的渦旋狀分布，每個(gè)導(dǎo)流葉片的內(nèi)側(cè)延長(zhǎng)線均與葉輪的旋轉(zhuǎn)中心不相交，葉輪的中心為渦旋狀分布的導(dǎo)流葉片所圍成的中空的氣流旋轉(zhuǎn)空間，所述導(dǎo)流葉片的內(nèi)側(cè)端互不相接，相鄰導(dǎo)流葉片之間形成用于將外部氣流導(dǎo)向葉輪中心氣流旋轉(zhuǎn)空間以形成旋流的導(dǎo)流通道。
[0006]所述的導(dǎo)流葉片成迎風(fēng)面內(nèi)凹的弧形。
[0007 ]所有導(dǎo)流葉片的內(nèi)側(cè)延長(zhǎng)線均相切于同一個(gè)以葉輪旋轉(zhuǎn)中心為圓心的圓。
[0008]所述集風(fēng)罩上還設(shè)有用于內(nèi)部氣流流出的泄風(fēng)口。
[0009]所述集風(fēng)罩的泄風(fēng)口外側(cè)設(shè)有擋風(fēng)機(jī)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:在外部氣流進(jìn)入葉輪作用于導(dǎo)流葉片推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，氣流旋轉(zhuǎn)空間內(nèi)形成的旋流在離心力作用下自葉輪中心向外擴(kuò)散，作用于周?chē)膶?dǎo)流葉片，形成對(duì)葉輪的推動(dòng)力。離心氣流與外部氣流的共同作用使葉輪的所有導(dǎo)流葉片同時(shí)用于做功。與通常的葉輪僅迎風(fēng)面的部分葉片參與有效做功相比，葉片多次推動(dòng)做功，極大的提高了風(fēng)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，從而有效提高風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率。并且，由于葉輪旋轉(zhuǎn)的推動(dòng)力為外部氣流作用力與離心氣流作用力之和，與通常的葉輪相比增加了離心氣流的作用力，因而所需的最小外部氣流作用力更小，也就是說(shuō)能夠推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的最小風(fēng)力與通常的葉輪相比更小，使其應(yīng)用范圍更為廣泛。除一般的風(fēng)電廠之外，在通風(fēng)道內(nèi)、橋梁、樓宇之間，甚至汽車(chē)上均有應(yīng)用的可能。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明葉輪的截面示意圖。
[0013]圖中標(biāo)記:1、發(fā)電機(jī)，2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，3、集風(fēng)罩，4、葉輪，5、端板，6、導(dǎo)流葉片，7、氣流旋轉(zhuǎn)空間，8、導(dǎo)流通道，9、擋風(fēng)機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0015]一種渦流離心式風(fēng)力發(fā)電裝置，設(shè)有集風(fēng)罩3、葉輪4和發(fā)電機(jī)I。該葉輪4中心無(wú)軸，其通過(guò)兩側(cè)端板上固定的轉(zhuǎn)軸經(jīng)變速齒輪組等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)I連接。葉輪4設(shè)置在集風(fēng)罩3內(nèi)，在集風(fēng)罩3上設(shè)有沿葉輪4旋轉(zhuǎn)軸向延伸的進(jìn)風(fēng)口。所述葉輪4由端板5和固定在兩個(gè)端板之間的導(dǎo)流葉片6組成。導(dǎo)流葉片6平行于葉輪4的旋轉(zhuǎn)軸線，并與集風(fēng)罩3上的進(jìn)風(fēng)口相對(duì)應(yīng)，使風(fēng)力能夠經(jīng)該進(jìn)風(fēng)口作用于葉輪4的葉片。為使進(jìn)入集風(fēng)罩3的氣流在做功后順利流出，在集風(fēng)罩3上還通常設(shè)有用于內(nèi)部氣流流出的泄風(fēng)口。該泄風(fēng)口可以是與進(jìn)風(fēng)口相獨(dú)立的一個(gè)單獨(dú)的口，也可以如圖2所示將其與進(jìn)風(fēng)口直接相連形成一個(gè)更大的開(kāi)口。為了避免處于葉輪迎風(fēng)一側(cè)，但迎風(fēng)面背向氣流的葉片收到風(fēng)力直接作用產(chǎn)生反方向推力，可以在相對(duì)于這部分葉片的位置，也就是泄風(fēng)口的外側(cè)設(shè)有擋風(fēng)機(jī)構(gòu)9。
[0016]如圖2所示，本發(fā)明的導(dǎo)流葉片6沿端板5的圓周設(shè)置，導(dǎo)流葉片6的長(zhǎng)度要小于葉輪的半徑，在該葉輪中心形成一個(gè)沒(méi)有轉(zhuǎn)軸的中空的空腔。導(dǎo)流葉片6繞葉輪4的旋轉(zhuǎn)中心呈內(nèi)側(cè)端朝葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜的渦旋狀分布，其迎風(fēng)面通常設(shè)置成內(nèi)凹的弧形。每個(gè)導(dǎo)流葉片6的內(nèi)側(cè)延長(zhǎng)線均與葉輪4的旋轉(zhuǎn)中心不相交。該渦旋狀分布的導(dǎo)流葉片6使葉輪中心的空腔成為氣流旋轉(zhuǎn)空間7。所述導(dǎo)流葉片6的內(nèi)側(cè)端互不相接，相鄰導(dǎo)流葉片之間形成導(dǎo)流通道8，從而將經(jīng)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入推動(dòng)葉片6做功的外部氣流經(jīng)該導(dǎo)流通道8導(dǎo)向葉輪中心的氣流旋轉(zhuǎn)空間7以形成旋流。使所有導(dǎo)流葉片6的內(nèi)側(cè)延長(zhǎng)線均相切于同一個(gè)以葉輪4旋轉(zhuǎn)中心為圓心的圓，可以保證經(jīng)每個(gè)導(dǎo)流通道進(jìn)入氣流旋轉(zhuǎn)空間7的氣流均在同一圓周上匯入旋流，從而能夠保持中心旋流的穩(wěn)定。由于渦旋狀分布的導(dǎo)流葉片6的傾斜方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向一致，經(jīng)導(dǎo)流葉片6引導(dǎo)在導(dǎo)流通道8流動(dòng)的氣流，以及在氣流旋轉(zhuǎn)空間7形成的旋流的旋轉(zhuǎn)方向也與葉輪旋轉(zhuǎn)方向一致。氣流旋轉(zhuǎn)空間7內(nèi)形成的旋流會(huì)在離心力作用下自葉輪中心向周?chē)鷶U(kuò)散，除進(jìn)風(fēng)口相對(duì)的部分導(dǎo)流葉片之外，其余導(dǎo)流葉片均不受外部風(fēng)力作用，中心擴(kuò)散的氣流很容易作用于這些導(dǎo)流葉片。由于導(dǎo)流葉片的傾斜設(shè)置，擴(kuò)散氣流的作用力會(huì)形成推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的推動(dòng)力。因此，在外部氣流經(jīng)進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入葉輪作用于部分導(dǎo)流葉片推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，中心擴(kuò)散的旋流也作用于周?chē)膶?dǎo)流葉片，形成對(duì)葉輪的推動(dòng)力。兩種氣流同時(shí)做功極大的提尚了風(fēng)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，從而有效提尚風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率，并且推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)所需的風(fēng)力更小。
[0017]為使該風(fēng)力發(fā)電裝置適應(yīng)變化的風(fēng)向，可以將風(fēng)輪設(shè)置在旋轉(zhuǎn)裝置上，并配備風(fēng)舵利用風(fēng)力自行旋轉(zhuǎn)至與風(fēng)向相對(duì)，或者配備驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)測(cè)得的風(fēng)向強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)使其旋轉(zhuǎn)至與風(fēng)向相對(duì)，此方式利用現(xiàn)有技術(shù)即可。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種渦流離心式風(fēng)力發(fā)電裝置，設(shè)有集風(fēng)罩(3)、葉輪(4)和發(fā)電機(jī)(I)，所述葉輪(4)設(shè)置在集風(fēng)罩(3)內(nèi)，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)與所述發(fā)電機(jī)(I)連接，在集風(fēng)罩(3)上設(shè)有沿葉輪(4)旋轉(zhuǎn)軸向延伸的進(jìn)風(fēng)口，所述葉輪(4)由端板(5)和固定在兩個(gè)端板之間的導(dǎo)流葉片(6)組成，其特征在于:所述導(dǎo)流葉片(6)繞葉輪(4)的旋轉(zhuǎn)中心呈內(nèi)側(cè)端朝葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜的渦旋狀分布，每個(gè)導(dǎo)流葉片(6)的內(nèi)側(cè)延長(zhǎng)線均與葉輪(4)的旋轉(zhuǎn)中心不相交，葉輪的中心為渦旋狀分布的導(dǎo)流葉片(6)所圍成的中空的氣流旋轉(zhuǎn)空間(7)，所述導(dǎo)流葉片(6)的內(nèi)側(cè)端互不相接，相鄰導(dǎo)流葉片之間形成用于將外部氣流導(dǎo)向葉輪中心氣流旋轉(zhuǎn)空間(7)以形成旋流的導(dǎo)流通道(8)。2.如權(quán)利要求1所述的一種渦流離心式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述的導(dǎo)流葉片(6)成迎風(fēng)面內(nèi)凹的弧形。3.如權(quán)利要求1所述的一種渦流離心式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所有導(dǎo)流葉片(6)的內(nèi)側(cè)延長(zhǎng)線均相切于同一個(gè)以葉輪(4 )旋轉(zhuǎn)中心為圓心的圓。4.如權(quán)利要求1所述的一種渦流離心式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述集風(fēng)罩(3)上還設(shè)有用于內(nèi)部氣流流出的泄風(fēng)口。5.如權(quán)利要求4所述的一種渦流離心式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述集風(fēng)罩(3)的泄風(fēng)口外側(cè)設(shè)有擋風(fēng)機(jī)構(gòu)(9)。
【文檔編號(hào)】F03D3/06GK105909465SQ201610528732
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年7月7日
【發(fā)明人】章鐵鐘, 董紅政, 吳茜瓊, 李武興, 常曉穎, 張偉民, 郭超, 葛運(yùn)旺, 李明偉, 杜保衛(wèi), 李鐵軒
【申請(qǐng)人】洛陽(yáng)理工學(xué)院