專利名稱：負(fù)壓風(fēng)輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
負(fù)壓風(fēng)輪以吸收低風(fēng)速為主，由于風(fēng)輪結(jié)構(gòu)用鋼鐵制成不怕飛砂走石的颶風(fēng)，排裝在“高速保護(hù)架”上，可在1.4-50m/s下，安全的蓄能發(fā)電，世界上再好的風(fēng)區(qū)，也是微風(fēng)多大風(fēng)少。所以一類、二類、三類風(fēng)區(qū)，均以10％的0.1m/s微小風(fēng)，60％的確良1.4m/s-5.5m/s的微清風(fēng)，20％的6m/s-19m/s中大風(fēng)，另有10％的20m/s-35m/s暴風(fēng)，40m/s-50m/s的颶風(fēng)，在一般風(fēng)區(qū)是百年不遇?，F(xiàn)代中大型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪，只能在5m/s-21m/s的風(fēng)速段區(qū)內(nèi)工作。在3-4m/s起動(dòng)5-6m/s發(fā)電21m/s的風(fēng)速段內(nèi)工作。在3/4m/s起動(dòng)5-6m/s發(fā)電21m/s停機(jī)。本型負(fù)壓風(fēng)輪的直徑，由最小的Φ5m-Φ14m為方形輪面，Φ26-30m為圓形葉面，用本負(fù)壓風(fēng)輪，負(fù)式結(jié)構(gòu)在單風(fēng)塔上的最大裝機(jī)容量為10MW(1萬千瓦)的單機(jī)組，所以本發(fā)明專利為先進(jìn)的新領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
本發(fā)明專利是在現(xiàn)有風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪尚有四項(xiàng)技術(shù)難關(guān)未能解決的背景下，研究出的第一項(xiàng)技術(shù)難關(guān)是要得到單風(fēng)塔的大容量機(jī)組任定是，只有葉片伸長(zhǎng)、加大風(fēng)輪直徑，來滿足加大裝機(jī)容量。如果加大到裝機(jī)容量為4MW時(shí)，風(fēng)輪直徑為Φ230m，這時(shí)的風(fēng)能利用率K，不到0.17，而制造這樣大直徑的風(fēng)輪材料的重量，是很難解決的，因?yàn)槿~片與輪轂的邊接——葉根部分，不單承受重量，還要承受巨大的杠桿力。第二項(xiàng)技術(shù)難關(guān)是風(fēng)能利用率過低，如10m/s時(shí)，風(fēng)輪轉(zhuǎn)數(shù)每分鐘只有8轉(zhuǎn)(Φ230時(shí))葉尖的距離為240m，按中大型風(fēng)力機(jī)葉輪線速的規(guī)定，為5000m/nim(每分鐘5000m)。則需2.4秒鐘走完葉片向的距離，80％的風(fēng)不作功而瀉走。所以無法得到理想的風(fēng)能利用率K。經(jīng)三項(xiàng)技術(shù)難關(guān)是；沒有合理的風(fēng)速段的利用，如小中大型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪。第三項(xiàng)技術(shù)難關(guān)是沒有合理的風(fēng)速段的利用，如小中大型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)輪，所利用的風(fēng)速段是5-6m/s-20-25m/s，因風(fēng)輪帶有發(fā)電機(jī)與高數(shù)比的增速箱等的載荷。如風(fēng)速不到5m/s時(shí)，風(fēng)輪葉面的側(cè)推力不足時(shí)、風(fēng)輪是不能起動(dòng)的。又因?yàn)轱L(fēng)速超20m后，為閉開低速共振區(qū)。被近停機(jī)，使風(fēng)機(jī)隨著飛砂走石的擊打，與風(fēng)頻擺動(dòng)的重力加速度的破壞，這只能有不同程度的風(fēng)輪的破損。而保護(hù)不了全機(jī)組的安全。所以本發(fā)明專利的負(fù)壓風(fēng)輪的風(fēng)速段是由l.4m/s至50m/s間的安全運(yùn)行，(為抗暴風(fēng)、颶風(fēng)將風(fēng)輪排裝結(jié)構(gòu)在“高速保護(hù)架”上實(shí)現(xiàn)的)。現(xiàn)在風(fēng)輪利用風(fēng)速段是掐風(fēng)頭去風(fēng)尾，只有50％的中風(fēng)速被利用。第四技術(shù)難關(guān)是選用材料的不合理、如用中大型風(fēng)力機(jī)，MW級(jí)的風(fēng)輪葉葉片近40長(zhǎng)，用高強(qiáng)度的鋼鐵制成，1個(gè)葉片超l0T。如2-3MW的風(fēng)輪葉片超百T，而葉根的強(qiáng)度，現(xiàn)有金屬是無法實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)只有采用合成材料，由于比重輕，慣動(dòng)量不夠這樣的風(fēng)輪無法抗拒這具大的風(fēng)頻，要發(fā)出高質(zhì)量的電能，必需增加控制程序，這樣不但給維修換件帶來不利，也同時(shí)增加制造成本。本項(xiàng)負(fù)壓風(fēng)輪的直徑的設(shè)計(jì)是在材料力學(xué)允許的范圍內(nèi)進(jìn)行的，這不僅解決了材料速度，又給控制頻率減少了麻煩。
第一項(xiàng)技術(shù)難關(guān)的解決方法是如要想得到理想的裝機(jī)容量，需使眾多風(fēng)輪結(jié)構(gòu)在單獨(dú)的塔架上，如14m正方風(fēng)輪排裝在風(fēng)塔上，可獲得1萬千瓦的風(fēng)電機(jī)組。第二項(xiàng)技術(shù)難關(guān)的解決方法是在垂直風(fēng)向的360℃掃風(fēng)面積內(nèi)，以百分之百的來風(fēng)改變方向，從葉片上與葉片的尾部的開口處向無瀉出。

發(fā)明內(nèi)容
一種全部用鋼鐵，并以先進(jìn)的工藝制成的風(fēng)輪，以圓錐體連接兩個(gè)半月形或兩個(gè)長(zhǎng)方形的葉片，布滿掃風(fēng)面積內(nèi)360℃的圓面上。使其葉前與葉后產(chǎn)生壓差，又因風(fēng)輪周邊的繞流，順風(fēng)向后會(huì)合，而形成一個(gè)圓錐管狀的“風(fēng)口代”，另一部分紊流也被“風(fēng)口代”拉向后方，因此產(chǎn)生比輪前的風(fēng)壓大2-3倍的負(fù)壓區(qū)。而因負(fù)壓產(chǎn)生的抽力速度，比自然風(fēng)速高1.7-3.2倍，抽力的大與小是由風(fēng)速而定。并由此得名稱“負(fù)壓風(fēng)輪”。
為了使風(fēng)輪產(chǎn)生具大的慣動(dòng)量，與有較高的強(qiáng)度，風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)全部采用鋼鐵制造。又因使風(fēng)輪中部的來風(fēng)濃縮到葉片上。將輪轂制成錐體，使葉片的生根面積也隨之加大，為了使風(fēng)輪軸能有良好隨不同風(fēng)輪的扭距，輪軸的另一端貫穿于輪轂?！柏?fù)壓風(fēng)輪”的結(jié)構(gòu)是由風(fēng)軸1、貫穿輪轂2、葉片3、生根在輪轂2、由輻筋4、支承并由環(huán)筋5、連成半月形成或長(zhǎng)方形，風(fēng)輪框與鋼板6、輔成正圓形與正主形的“負(fù)壓風(fēng)輪”規(guī)格有Φ2mΦ3mΦ4m邊長(zhǎng)4m的正方形、邊長(zhǎng)6m的正方形、邊長(zhǎng)8m正方形、邊長(zhǎng)10m正方形和邊長(zhǎng)14m的正方形、邊長(zhǎng)18m的正方形，最大可達(dá)20m邊長(zhǎng)的正方“負(fù)壓風(fēng)輪”。


圖一為主視圖，圖二為側(cè)視圖，圖三為負(fù)壓風(fēng)輪與普通三漿葉風(fēng)輪的性能曲線的對(duì)比圖。
圖一是本發(fā)明專利的主視圖，圖中標(biāo)記1、風(fēng)輪軸，2、輪轂，3、葉片，4、輻筋，5、環(huán)筋，6、鋼板，7、葉片拉筋，8、輪轂環(huán)，9、軸轂接盤。
具體實(shí)施例方式
由吸收風(fēng)能的葉片3、生根于輪轂2上，為了葉片運(yùn)行平衡不變形，加輻筋4，與環(huán)筋5，結(jié)構(gòu)成風(fēng)輪轂架。根據(jù)風(fēng)輪直徑的大小而定鋼板6的厚度再輔裝在風(fēng)輪轂架上。為了抗風(fēng)頻、葉片間用拉盤7拉固。用輪轂環(huán)8、和輪轂上端將風(fēng)輪所吸收的全部動(dòng)能，通過輪軸1、傳遞給發(fā)電機(jī)或蓄能機(jī)轉(zhuǎn)換為電能使用。
權(quán)利要求
1.一種負(fù)壓風(fēng)輪，其特征在于本發(fā)明專利“負(fù)壓風(fēng)輪”的第一保護(hù)，φ2m以上為雙葉片，每片扇形葉片為180°，φ10m以上為四葉片，每個(gè)扇形葉片為90°。風(fēng)輪的運(yùn)行特點(diǎn)是垂直于風(fēng)輪面上的氣流，不能直接過去。而需全部改變方向，沿葉片的曲率向輪后瀉出，因此產(chǎn)生側(cè)推力變成動(dòng)能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，負(fù)壓風(fēng)輪其特征在于為了滿足產(chǎn)生一定的慣動(dòng)量，和抗颶風(fēng)的高強(qiáng)度需求“負(fù)壓風(fēng)輪”全部采用鋼鐵制成。
全文摘要
本發(fā)明為以吸收低風(fēng)速為主的負(fù)壓風(fēng)輪。其工作原理是利用單葉片、雙葉片、三葉片、四葉片結(jié)構(gòu)成一個(gè)封閉式回轉(zhuǎn)直徑，使不同風(fēng)敕賓氣流沿風(fēng)輪的周徑，向風(fēng)輪后流動(dòng)，同時(shí)外環(huán)氣流沿雙曲線在風(fēng)輪后規(guī)律性距離會(huì)合，形成空心圓錐形氣體，隨流后瀉，這時(shí)將風(fēng)輪周圍宇回的紊流，快速順風(fēng)拉向后方，這時(shí)風(fēng)輪后的負(fù)壓迫使風(fēng)輪前的正壓氣流改向沿葉片的曲度向后加速排出。這樣的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，使自然風(fēng)速加速1.7－3.2倍，實(shí)現(xiàn)了1.4m/s－5.5m/s的低風(fēng)速段的利用。如果排裝在“高速保護(hù)架”(另一發(fā)明專利)上，可在50m/s下正常蓄能發(fā)電，不設(shè)停機(jī)風(fēng)速。試驗(yàn)證明，日總發(fā)電量，是普通風(fēng)輪的1.7－2倍。
文檔編號(hào)F03D9/02GK1560469SQ200410004500
公開日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月27日
發(fā)明者啟 王, 王啟, 王澤林, 張術(shù)聚 申請(qǐng)人:啟 王, 王啟