專利名稱：垂直軸風力發(fā)動機的三戟消渦風輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于風力發(fā)動機技術領域，涉及一種垂直軸風力發(fā)動機的三戟消 渦式風能傳遞風輪。
技術背景風能是一種清潔、安全、再生綠色能源，已逐漸成為世界各國大力開發(fā) 利用的一種新能源。風力發(fā)動機可分為水平軸風力發(fā)動機和垂直抽風力發(fā)動 機兩大類，而垂直軸風輪又可以分為升力型風輪和阻力型風輪。申請?zhí)枮?00610017530的中國發(fā)明專利申請公布說明書中公開了一種垂直軸風力發(fā)動 機的三葉風能傳遞腔式風輪，該風輪屬于阻力型風輪，結構如圖7所示，是 由三個側面的S形圓弧柱面葉片板22和上、下蓋板21連接而成，風輪中部 為葉片板22和蓋板21圍合而成的三葉閉合腔，為了使葉輪的葉片板21具有 較大的迎風阻力面，該風輪的每個葉片板22的最外端均具有一段延伸出三葉 閉合腔之外的圓弧柱面板形的風葉23，該段外伸的風葉23的弧面所對的圓心 角為40° ，由于三葉閉合腔各側面的葉片板1上均開設有氣流通道，因此葉 輪的三葉閉合腔具有空氣流道，該風輪彌補了傳統(tǒng)的薩布紐斯式風輪起動力 矩大的不足，提高了風能利用的功率系數(shù)；然而，外伸出三葉閉合腔之外的 風葉23在風葉22的凹面腔迎風時，會使風輪的接受風能的凹面腔內產(chǎn)生渦 流，而降低進入三葉閉合傳腔的風能大小，使風輪的功率降低；同時，該段 外伸的風葉23的圓弧段柱面板增加了風輪的制造成本和組裝難度。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種垂直軸風力發(fā)動機的三戟消渦風輪，和三葉 風能傳遞腔式風輪相比具有較低的渦流損失和更高的功率系數(shù)。本發(fā)明的技術方案是， 一種垂直軸風力發(fā)動機的三戟消渦風輪，是由 三個側面的風葉板和頂、底面的三戟形蓋板圍合而成三葉閉合腔結構，所述 風葉板是由兩段弧頂朝向相反的圓弧柱面板平滑連接構成的S形圓弧柱面板， 其中一段圓弧柱面板上沿高度方向均布氣流長孔，各風葉板的兩外端分別設 有可相互對接的對接圓弧柱面；風輪的頂、底面的三戟形蓋板的各戟臂的兩 側邊的弧形分別與風葉板的兩段圓弧柱面板的弧形吻合對應，戟臂形蓋板的各戟臂的頭部外緣面形成為圈弧曲面和風葉板的對接圓弧柱面對應。所述的構成風葉板的兩段圓弧柱面板的弧面的弧長不等，氣流長孔處于 較大弧長的圓弧柱面板上。所述的兩段圓弧柱面板的弧面所對的圓心角為分別為47。和97° ，氣流 長孔所占據(jù)弧面所對的圓心角為60° ，氣流長孔外緣以外與對接圓弧柱面之 間的弧面所對圓心角為1.5° 。所述風輪頂、底面的三戟形蓋板各由三塊戟形蓋板對接而成，各戟形蓋 板兩側邊為弧形并分別與風葉板的兩段圓弧柱面板吻合對應，戟形蓋板的頭 部的外緣面形成為圈弧曲面和風葉板的對接圓弧柱面對應，戟形蓋板的根部 對稱設置有兩塊徑向板及連接于兩徑向板之間的弧面環(huán)柱，各戟形蓋板的弧 面環(huán)柱對接成供風輪轉軸插入的裝配孔。所述各戟形蓋板的兩側邊上還設有與風葉板在吻接處固連的上、下側板。所述各氣流長孔之間還設有與氣流長孔并列的集流峰。本發(fā)明的風輪的頂、底面的三戟形蓋板的各戟臂的兩側邊的弧形分別與 風葉板的兩段圓弧柱面板的弧形吻合對應，戟臂形蓋板的各戟臂的頭部外緣 面形成為圈弧曲面和風葉板邊緣的對接圓弧柱面對應，因此本發(fā)明風輪的側 面的三塊風葉板是以吻合配合的方式貼附固定于頂、底三戟形蓋板上，這樣 就形成了物理屬性為阻力型風輪的三塊風葉板和一個具有氣流通道的三戟形 閉合腔；本發(fā)明與三葉風能傳遞腔式風輪(中國專利申請?zhí)?00610017530) 相對比，沒有設置外伸出三戟形閉合腔的風葉，使本發(fā)明的三戟消渦風輪在 風葉板的凹面腔正面迎風時，風能直接進入三戟形閉合傳遞腔，而不會形成 原有三葉風輪的外伸風葉所造成的渦流，從而消除了風能的渦流損失，迸一 步增大了風輪的驅動力矩，實現(xiàn)風輪高速旋轉，提高了風輪將風能轉換為機 械能的效率，因此本發(fā)明克服了原有三葉風輪以外伸風葉提高迎風面的技術 偏見，不但提高了風輪的效率，而且降低了風輪的制造成本和制造難度。另外本發(fā)明的風輪如果按適當比例縮小，亦可作為高速旋轉陀螺兒童玩 具來使用。
圖1為本發(fā)明的結構示意俯視圖；圖2為風葉板的結構示意圖；圖3是圖2的仰視4為三戟形蓋板的結構示意圖；圖5是圖4的F-F剖視圖；圖6為三戟形蓋板和旋轉軸的裝配結構示意圖；圖7是現(xiàn)有的垂直軸風力發(fā)動機的三葉風能傳遞腔式風輪的示意圖。
具體實施方式
如圖1~6所示，本發(fā)明的風輪是由三個側面的風葉板1和頂、底面的三 戟形蓋板圍合而成三戟形閉合腔結構，三戟形蓋板是由三塊戟形蓋板2對接 而成；風葉板1的結構如圖2、 3所示，是由兩段等直徑的弧頂朝向相反的圓 弧柱面板1-1、 1-2 —體平滑連接構成的S形圓弧柱面板，圓弧柱面板1-2上 沿高度方向相間均布氣流長孔1-5和集流峰1-6，圓弧柱面板1-1、 1-2的兩外 端分別設有對接圓弧柱面1-3、 1-4，圓弧柱面板1-1的弧面所對的圓心角為 47° ，圓弧柱面板1-2的弧面所對的圓心角為97° ，氣流長孔1-5和集流峰 卜6所占據(jù)的弧面所對的圓心角為60° ，氣流長孔1-5和集流峰1-6外緣以 外與對接圓弧柱面l-4之間的弧面所對圓心角為1.5° 。集流峰1-6的作用是 在提高風葉板1的剛性的同時也使氣流通過氣流長孔1-5的阻力減小，增大 氣體流通量。風輪的頂、底面的三戟形蓋板各由三塊如圖4、圖5所示的戟形蓋板2對 接而成，戟形蓋板2的兩側邊為弧形，分別與葉片板1的兩段圓弧柱面板1-1、1- 2吻合對應，戟形蓋板2的頭部的外緣面形成為圈弧曲面和風葉板1的對接 圓弧柱面1-4對應。戟形蓋板2是由戟形面板2-5、兩側邊連接的側板2-4、2- 6、根部對稱設置的兩塊徑向板2-1、 2-2和兩徑向板之間連接的弧面環(huán)柱2-2 構成。如圖1所示，戟形蓋板2的上、下側板與兩側的風葉板1在吻接處用 鉚釘8固連，如圖6所示，各戟形蓋板2的徑向板2-K 2-2通過螺栓4固定 在一起，各戟形蓋板2的弧面環(huán)柱2-2對接成圓孔供風輪轉軸3插入裝配,上、 下對稱的戟形蓋板2之間的間距和風葉板1的高度等同，這樣就可構成戟形 蓋板2和旋轉軸3的裝配總成，其結構簡單實用、聯(lián)接固定方便。三塊風葉 板1和六塊戟形蓋板2 (頂、底各三)互相聯(lián)接后，形成了物理屬性為阻力型 的三戟形風輪，三塊風葉板1和戟形蓋板2共同形成了具有氣流通道的三戟 形閉合腔。本發(fā)明在使用時，由于風葉板1的凹面腔開設有圖2所示的一系列氣流 長孔1-5，可使外來風能進入，這樣戟形蓋板2和風葉板1就組合形成了具有 氣流通道的閉合腔，根據(jù)流體力學理論，氣流將從風輪的一個迎風的風葉板 的凹面腔上的氣流長孔流入三戟形閉合腔，然后從風輪的另外兩個背風的風 葉板的凹面腔上的氣流長孔排出，排出的氣流將給于凹腔背風板的凹面一個 作用力，從而增大風輪的驅動力矩，顯著提高風輪將風能轉換為機械能的效 率。
權利要求
1、垂直軸風力發(fā)動機的三戟消渦風輪，其特征在于是由三個側面的風葉板和頂、底面的三戟形蓋板圍合而成三葉閉合腔結構，所述風葉板是由兩段弧頂朝向相反的圓弧柱面板平滑連接構成的S形圓弧柱面板，其中一段圓弧柱面板上沿高度方向均布氣流長孔，各風葉板的兩外端分別設有可相互對接的對接圓弧柱面；風輪的頂、底面的三戟形蓋板的各戟臂的兩側邊的弧形分別與風葉板的兩段圓弧柱面板的弧形吻合對應，戟臂形蓋板的各戟臂的頭部外緣面形成為圈弧曲面和風葉板的對接圓弧柱面對應。
2、 根據(jù)權利要求1所述的垂直軸風力發(fā)動機的三戟消渦風輪，其特征在 于所述的構成風葉板的兩段圓弧柱面板的弧面的弧長不等，氣流長孔 處于較大弧長的圓弧柱面板上。
3、 根據(jù)權利要求2所述的垂直軸風力發(fā)動機的三戟消渦風輪，其特征在于所述的兩段圓弧柱面板的弧面所對的圓心角為分別為47。和97° ， 氣流長孔所占據(jù)弧面所對的圓心角為60° ，氣流長孔外緣以外與對接圓 弧柱面之間的弧面所對圓心角為1.5° 。
4、 根據(jù)權利要求1 3所述的垂直軸風力發(fā)動機的三戟消渦風輪，其特征在于所述風輪頂、底面的三戟形蓋板各由三塊戟形蓋板對接而成，各戟形蓋板兩側邊為弧形并分別與風葉板的兩段圓弧柱面板吻合對應， 戟形蓋板的頭部的外緣面形成為圈弧曲面和風葉板的對接圓弧柱面對 應，戟形蓋板的根部對稱設置有兩塊徑向板及連接于兩徑向板之間的弧 面環(huán)柱，各戟形蓋板的弧面環(huán)柱對接成供風輪轉軸插入的裝配孔。
5、 根據(jù)權利要求5所述的垂直軸風力發(fā)動機的三戟消渦風輪，其特征在于所述各戟形蓋板的兩側邊上還設有與風葉板在吻接處固連的上、下
6、 根據(jù)權利要求1、 2、 3、 5中任意一項所述的垂直軸風力發(fā)動機的三戟消渦風輪，其特征在于所述各氣流長孔之間還設有與氣流長孔并列的集流峰。
7、 根據(jù)權利要求4所述的垂直軸風力發(fā)動機的三戟消渦風輪，其特征在于所述各氣流長孔之間還設有與氣流長孔并列的集流峰。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垂直軸風力發(fā)動機的三戟消渦風輪，是由三個側面的風葉板和頂、底面的三戟形蓋板圍合而成三葉閉合腔結構，所述風葉板是由兩段弧頂朝向相反的圓弧柱面板平滑連接構成的S形圓弧柱面板，其中一段圓弧柱面板上沿高度方向均布氣流長孔，各風葉板的兩外端分別設有可相互對接的對接圓弧柱面；風輪的頂、底面的三戟形蓋板的各戟臂的兩側邊的弧形分別與風葉板的兩段圓弧柱面板的弧形吻合對應，戟臂形蓋板的各戟臂的頭部外緣面形成為圈弧曲面和風葉板的對接圓弧柱面對應。該風輪具有渦流損失低、功率系數(shù)高、結構簡單、運行可靠和外形美觀等特點。
文檔編號F03D3/06GK101260864SQ20081004951
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權日2008年4月10日
發(fā)明者侯書奇, 楊宗霄, 軍 王 申請人:侯書奇;河南科技大學