專利名稱：用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)水力發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
目前利用自然界取之不盡用之不竭的風(fēng)(水)能發(fā)電，是近年來世界各國(guó)的流行趨勢(shì)。作為風(fēng)(水)力發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵部件之一的風(fēng)(水)能轉(zhuǎn)換部件，是將風(fēng)(水)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，以提供風(fēng)(水)力發(fā)電機(jī)所需的旋轉(zhuǎn)力矩；而翼片則是關(guān)鍵之中的關(guān)鍵，翼片設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系到其所具有的自我起動(dòng)性和風(fēng)(水)能轉(zhuǎn)換效率，以及產(chǎn)生風(fēng)(水)切噪音的大小、占用空間的多少?，F(xiàn)在使用較多的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)大多采用水平軸，即將風(fēng)葉沿其長(zhǎng)度方向垂直于轉(zhuǎn)軸安裝在中部的轉(zhuǎn)軸上，這樣的風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)切噪音大，還有就是機(jī)器本身自重過大，占用空間多；不適合在普通居住區(qū)及企事業(yè)單位使用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種改進(jìn)的風(fēng)水車裝置，它可克服現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)水車裝置自我起動(dòng)性差、噪音大的一些不足。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置，它主要包括轉(zhuǎn)軸，其特征在于轉(zhuǎn)軸上設(shè)有若干個(gè)支撐翼，支撐翼上設(shè)有與轉(zhuǎn)軸相平行的翼片。
本實(shí)用新型采用垂直軸型，槳翼翼片采用長(zhǎng)度方向平行于轉(zhuǎn)軸軸線、弦長(zhǎng)方向垂直于轉(zhuǎn)軸軸線的方式與轉(zhuǎn)軸連接，無須根據(jù)風(fēng)向改變風(fēng)車的方向，占用空間小，可安裝在住宅的屋頂、庭院等位置，特殊的翼型設(shè)計(jì)，使得噪音很小，即使安裝在密集住宅區(qū)，也不會(huì)對(duì)近鄰產(chǎn)生干擾；槳翼的翼片呈直線翼長(zhǎng)片形、橫截面采用NACA0010～0040翼型，翼片在旋轉(zhuǎn)時(shí)與旋轉(zhuǎn)半徑的受風(fēng)面積比設(shè)定在0.5～1.2的范圍內(nèi)，由此取得在微風(fēng)下更佳的自我起動(dòng)性和最大限度地提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率；作為水車使用時(shí)，與風(fēng)車一樣具有良好的起動(dòng)性和高效率，水切噪音小，同時(shí)，在水中不論水流強(qiáng)弱、不需要傳統(tǒng)的水位落差，可以數(shù)臺(tái)并排安裝在江、河之中，進(jìn)行大容量發(fā)電；各部件的連接合理，使得部件之間自身阻力?。灰砥捎酶叻肿訌?fù)合材料固化成型、轉(zhuǎn)軸采用碳鋼材料、安裝接頭采用鋁合金材料，以上材料制作的風(fēng)水車裝置具有良好的耐久性、抗腐蝕性，可適用于溫度變化于-55℃/+70℃之間的內(nèi)陸、沙漠、沿海等地域的各種惡劣環(huán)境，如沙塵、鹽霧、潮濕氣候等，耐用年限可長(zhǎng)達(dá)二十年。


圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的又一結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實(shí)用新型翼片的結(jié)構(gòu)示意圖圖4為圖3的俯視圖圖5為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖圖6為本實(shí)用新型支撐翼的結(jié)構(gòu)示意圖圖7為圖6中B-B方向的剖視圖圖8為本實(shí)用新型連接導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)示意圖圖9為上法蘭盤的結(jié)構(gòu)示意圖圖10為圖9中F-F方向的剖視圖圖11為下法蘭盤的結(jié)構(gòu)示意圖圖12為圖11中G-G方向的剖視圖圖13為本實(shí)用新型的分解結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
本實(shí)用新型主要包括轉(zhuǎn)軸，其與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別在于轉(zhuǎn)軸上設(shè)有3-5對(duì)支撐翼，支撐翼上設(shè)有與轉(zhuǎn)軸相平行的翼片，翼片通過支撐翼連接在轉(zhuǎn)軸上，其長(zhǎng)度方向平行于轉(zhuǎn)軸軸線、弦長(zhǎng)方向垂直于轉(zhuǎn)軸軸線，翼片呈長(zhǎng)片形，橫截面采用NACA0010～0040翼型，實(shí)施中支撐翼由對(duì)稱型的兩根支架構(gòu)成，兩根支架與轉(zhuǎn)軸之間分別通過上、下法蘭盤相連接，支撐翼的橫截面采用NACA0007～0020翼型，即在確保了強(qiáng)度的同時(shí)也考慮了良好的自我起動(dòng)性，支撐翼的最大翼厚與翼弦長(zhǎng)的比例擬設(shè)定在NACA0007～0020的范圍內(nèi)。其中NACA指的是美國(guó)航天航空管理局的翼型標(biāo)準(zhǔn)。
轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一連接導(dǎo)管，通過導(dǎo)管連接發(fā)電機(jī)，并且在翼片上設(shè)有兩個(gè)安裝接頭，支撐翼的一端設(shè)有與安裝接頭相配合的插接口34；支撐翼的另一端設(shè)有“U”插接口31，上、下法蘭盤均設(shè)有與插接口相配合的安裝凹槽，支撐翼的一端通過插接口34與翼片上的兩個(gè)安裝接頭相連接，支撐翼的另一端通過“U”插接口31分別與上、下法蘭盤的安裝凹槽相連接，這些安裝接頭均采用鋁合金材料制成，同時(shí)在轉(zhuǎn)軸的上下部分別設(shè)有一個(gè)平鍵，上、下法蘭盤內(nèi)設(shè)有與平鍵相配合的槽43、53，轉(zhuǎn)軸與上、下法蘭盤通過平鍵與槽相互卡合而形成連接關(guān)系，上、下法蘭盤的表面沿軸向開設(shè)有多個(gè)均布的通孔，用以減輕自身重量。具體實(shí)施中，翼片、支撐翼采用高分子復(fù)合材料固化成型，轉(zhuǎn)軸為垂直轉(zhuǎn)軸中空設(shè)計(jì)、采用碳素鋼材料，上下法蘭盤及導(dǎo)管采用45C鋼材。
本實(shí)用新型中，在轉(zhuǎn)軸的周圍配備有與該轉(zhuǎn)軸相平行的直線翼片(槳翼)，把從該轉(zhuǎn)軸軸心到該直線翼片的距離作為半徑R，該直線翼片的翼弦長(zhǎng)作為C，該直線翼片的片數(shù)作為N的情況下，設(shè)定NC/R(即翼片在旋轉(zhuǎn)時(shí)與旋轉(zhuǎn)半徑的受風(fēng)面積比)在0.5～1.2的范圍內(nèi)，這是該風(fēng)水車裝置在考慮了自我起動(dòng)性的同時(shí)，能發(fā)揮出良好效率的范圍。而翼片(槳翼)的最大翼厚與翼弦長(zhǎng)的比例擬設(shè)定在NACA0010～0040的范圍內(nèi)，而在考慮了強(qiáng)度的同時(shí)，能發(fā)揮最佳自我起動(dòng)性和最大限度地提高風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率的范圍是在NACA0010～0020之間。
在實(shí)施中，本實(shí)用新型采用垂直軸型，中部設(shè)置中空設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)軸2，轉(zhuǎn)軸2的上、下端分別與上下法蘭盤固定連接，支撐翼3的一端與槳翼的翼片1固定連接、另一端與法蘭盤固定連接，轉(zhuǎn)軸2的下端通過連接導(dǎo)管6固定連接發(fā)電機(jī)7。翼片1采用高分子復(fù)合材料固化成型，該復(fù)合材料質(zhì)輕、耐用，翼片的質(zhì)量比重小于1；其翼型應(yīng)用現(xiàn)代航空技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用NACA0010～0040翼型，翼截面呈對(duì)稱凸弧線型；翼弦長(zhǎng)、翼片數(shù)與旋轉(zhuǎn)半徑的受風(fēng)面積比設(shè)定在0.51.2范圍內(nèi)；翼長(zhǎng)根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出功率所需的旋轉(zhuǎn)力矩設(shè)定；翼弦長(zhǎng)根據(jù)使用地區(qū)流體動(dòng)力的強(qiáng)弱和輸出力矩的需要，可相應(yīng)設(shè)定在0.1m～0.4m之間；在翼片1上分別預(yù)制有上下兩個(gè)鋁合金安裝接頭11，翼片1采用的高分子復(fù)合材料與安裝接頭11采用的鋁合金零件的電位接近，以防止電化學(xué)腐蝕。
在轉(zhuǎn)軸2上固定連接有上、下法蘭盤4、5。轉(zhuǎn)軸2的上、下部沿長(zhǎng)度方向分別設(shè)置有平鍵21；在上法蘭盤4與轉(zhuǎn)軸2相對(duì)的盤面固定設(shè)置有一體的第一筒狀連接套42，下法蘭盤5與轉(zhuǎn)軸2相對(duì)的盤面具有第一筒狀連接套52，第一筒狀連接套42、52內(nèi)表面分別設(shè)置有與平鍵21配合的槽43、53；轉(zhuǎn)軸2的一端套裝在第一筒狀連接套42內(nèi)、另一端套裝在第一筒狀連接套52內(nèi)、并分別通過鍵、槽及連接部的水平鎖進(jìn)螺絲緊固連接。
支撐翼3為對(duì)稱型的上下兩根(片)支架，采用高分子復(fù)合材料固化成型，其翼型采用NACA0007～0020翼型，翼截面呈對(duì)稱凸弧線型；支撐翼3與槳翼翼片1連接的一端設(shè)置有與鋁合金安裝接頭11相配的插接口34，支撐翼與法蘭盤連接的一端前部開有水平的插接槽31形成“U”形插接口32，在上、下支撐翼兩端的連接端部分別具有多個(gè)螺栓穿孔33、35。
在上下法蘭盤4、5的上下盤面分別設(shè)置有平均分布的與支撐翼“U”形接口相應(yīng)的安裝凹槽41、51，上下法蘭盤4、5的盤面分別具有多個(gè)螺栓穿孔45、56。
翼片1與支撐翼3的連接方法為翼片1的鋁合金安裝接頭11插裝在支撐翼3的插接口34內(nèi)，并通過螺栓、螺母緊固連接；支撐翼3與法蘭盤的連接方法為利用支撐翼3前端部的插接槽31使“U”形插接口32夾設(shè)于法蘭盤的安裝凹槽41、51，并通過螺栓、螺母緊固連接。
下法蘭盤5與下部連接導(dǎo)管6相對(duì)的盤面具有第二筒狀連接套55，該第二筒狀連接套55與連接導(dǎo)管6的連接部設(shè)置有內(nèi)螺紋；下部連接導(dǎo)管6與下法蘭盤5的連接部設(shè)置有外螺紋；連接導(dǎo)管6通過螺紋連接套裝在第二筒狀連接套55內(nèi)、并通過連接部的水平鎖進(jìn)螺絲緊固連接。連接導(dǎo)管6下端固定連接發(fā)電機(jī)。
為減輕本裝置自身重量，在上、下法蘭盤4、5的表面沿軸向開設(shè)有多個(gè)通孔44、54。
由于鋁合金零件和鋼件等通過表面處理，以防止氧化。各組件均采用無毒、無污染的環(huán)保材料制造，以免對(duì)環(huán)境造成破壞。設(shè)計(jì)中充分考慮環(huán)境變化及使用時(shí)的變載荷及材料的性能，安全系數(shù)高。
權(quán)利要求1.用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置，它主要包括轉(zhuǎn)軸，其特征在于轉(zhuǎn)軸上設(shè)有若干個(gè)支撐翼，支撐翼上設(shè)有與轉(zhuǎn)軸相平行的翼片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于轉(zhuǎn)軸為垂直軸型，支撐翼由兩根對(duì)稱翼型的支架構(gòu)成，兩根支架與轉(zhuǎn)軸之間分別通過上、下法蘭盤相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于翼片的長(zhǎng)度方向平行于轉(zhuǎn)軸軸線，翼片的弦長(zhǎng)方向垂直于轉(zhuǎn)軸軸線，把從該轉(zhuǎn)軸軸心到該翼片的距離作為半徑R，翼片的翼弦長(zhǎng)作為C，翼片的片數(shù)作為N，設(shè)定NC/R為0.5～1.2，而翼片的最大翼厚與翼弦長(zhǎng)的比例在NACA0010～0040的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于支撐翼的橫截面采用NACA0007～0020翼型，即支撐翼的最大翼厚與翼弦長(zhǎng)的比例在NACA0007～0020的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于翼片上設(shè)有兩個(gè)安裝接頭，支撐翼的一端設(shè)有與安裝接頭相配合的插接口(34)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于支撐翼的另一端設(shè)有插接口(31)，上、下法蘭盤均設(shè)有與插接口相配合的安裝凹槽(41)、(51)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于轉(zhuǎn)軸的上下部分別設(shè)有一個(gè)平鍵，上、下法蘭盤內(nèi)設(shè)有與平鍵相配合的槽(43)、(53)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于上、下法蘭盤均設(shè)有若干個(gè)均布的通孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于轉(zhuǎn)軸上設(shè)有一連接導(dǎo)管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及用于風(fēng)水力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)水能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于轉(zhuǎn)軸上設(shè)有若干個(gè)支撐翼，支撐翼上設(shè)有與轉(zhuǎn)軸相平行的翼片。使用時(shí)無須根據(jù)風(fēng)向改變風(fēng)車的方向，占用空間小，特殊的翼型設(shè)計(jì)，使得噪音很小，翼片有良好的自我起動(dòng)性和風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，當(dāng)本實(shí)用新型作為水車使用時(shí)，水切噪音小，在水中不論水流強(qiáng)弱，均不需要傳統(tǒng)的水位落差，可以數(shù)臺(tái)并排安裝在江、河之中，進(jìn)行大容量發(fā)電；翼片和支撐翼均采用高分子復(fù)合材料固化成型、轉(zhuǎn)軸采用碳鋼材料、安裝接頭采用鋁合金材料，以上材料制作的風(fēng)水車裝置具有良好的耐久性、抗腐蝕性，可適用于溫度變化于－55℃/+70℃之間的內(nèi)陸、沙漠、沿海等地域的各種惡劣環(huán)境。
文檔編號(hào)F03D11/04GK2702077SQ200420022909
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者陳凱 申請(qǐng)人:上海鵬達(dá)新能源技術(shù)開發(fā)有限公司