專利名稱：一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種風(fēng)力機的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，特別是涉及一種文丘里管效應(yīng)
(Venturi-tube effect)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
對風(fēng)力發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域而言，相關(guān)技術(shù)工作者始終面臨著許多挑戰(zhàn)，例 如如何提高風(fēng)能的利用效率，尤其是如何在特定的掃風(fēng)面積里獲得盡可能 高的風(fēng)能利用效率；如何使得風(fēng)力機的外形體積更為緊湊；如何使得風(fēng)力機 的運行更為安全；如何降低風(fēng)力機的噪聲污染等等，這些始終是擺在風(fēng)力機 行業(yè)的一個共同技術(shù)難關(guān)。
現(xiàn)有的公知、公用的三葉水平軸風(fēng)力機是一種普及程度最高、最有代表 性的風(fēng)力機，但它同時還具有一些自身的不足之處，如平均風(fēng)能利用系數(shù) 較低，雖然按照貝茨極限理論，它的最高值是0.593，然而，這是永遠(yuǎn)達(dá)不 到的，現(xiàn)有最先進(jìn)技術(shù)水平指標(biāo)約為0.4，但這是在風(fēng)速約為12米/秒的理想 風(fēng)速，以及尖速比為接近5的條件下等多種條件同時達(dá)到最佳的情形下才獲 得的數(shù)據(jù)，在復(fù)雜多變的實際運行過程中，它的效率是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)低于0.4這樣 的水準(zhǔn)的；另外，三葉水平軸的一個缺陷是水平軸風(fēng)輪的尖速比一般在4 7 左右，在這樣的高速下葉片切割氣流將產(chǎn)生很大的氣動噪音，同時，很多鳥 類在這樣的高速葉片下也很難幸免，所以一些國家開始限制甚至禁止實用這 種風(fēng)力機；再者，水平軸風(fēng)力機運行時風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)速度很高，在風(fēng)力很大 的時候巨大的離心力經(jīng)常會造成轉(zhuǎn)子解體損毀，"飛車"傷人事故，也就是 說，它們安全性能不是十分理想，在城市屋頂高樓等處都不適合安裝，這也 限制了它的使用空間；以上等等原因說明，風(fēng)力機必須進(jìn)行不斷的創(chuàng)新、不 斷提升以更加適合用戶的需求。
然而，就已經(jīng)公開的各種技術(shù)路線，無論是水平軸原理的風(fēng)力機還是垂 直軸原理的風(fēng)力機，上述問題都不能找到真正理想的解決方案。
以下根據(jù)相關(guān)知識背景和背景技術(shù)進(jìn)行說明。本說明書中多處用到 "伯努利原理"、"文丘里管效應(yīng)"、"葉片翼型"、"尖速比"、"尖速比與風(fēng)能 轉(zhuǎn)換效率的關(guān)系"、"風(fēng)能捕獲效率"等多個名詞以及相關(guān)知識和原理，這些知識和原理是空氣動力學(xué)領(lǐng)域和風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域里的基礎(chǔ)概念和常識性知識，
本說明書不作詳細(xì)展開論述。經(jīng)典的文獻(xiàn)有《流體力學(xué)》(《Fluid Mechanics》，作者Frank M.White，出版社清華大學(xué)出版社，原出版 社McGraw-Hill);《風(fēng)工程與工業(yè)空氣動力學(xué)》(賀德馨等編著，國防工業(yè) 出版社)；《工程流體力學(xué)》(作者:李文科；中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社)， 《風(fēng)能技術(shù)(Wind Energy Handbook))) (Tony Burton等著，科學(xué)工業(yè)出版社 出版)等。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足， 提供一種簡介高效尤其是可以利用文丘里管效應(yīng)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，能夠提高風(fēng)能 的利用效率，尤其是如何在特定的掃風(fēng)面積里獲得盡可能高的風(fēng)能利用效 率；能夠使得風(fēng)力機的外形體積更為緊湊；能夠使得風(fēng)力機的運行更為安全； 如何降低風(fēng)力機的噪聲污染等等。
根據(jù)空氣動力學(xué)有關(guān)"伯努利原理"尤其是"文丘里管效應(yīng)"的常識性 原理，我們知道運動或者流動的速度增加會導(dǎo)致流體壓力的降低，文丘里 效應(yīng)管利用的是伯努利原理就是流體的流速越大壓力越小，文丘里效應(yīng)管的 原理是當(dāng)風(fēng)吹過阻擋物時，在阻擋物的背風(fēng)面上方端口附近氣壓相對較低， 從而產(chǎn)生吸附作用并導(dǎo)致空氣的流動。文丘里效應(yīng)管的原理是構(gòu)建一個壓縮 流場，把氣流"由粗變細(xì)"，以加快氣體流速，流速加快必然會出現(xiàn)流體壓 力下降的情形，使氣體在文丘里效應(yīng)管出口的后側(cè)形成一個"真空"區(qū)。當(dāng)這 個真空區(qū)靠近工件時會對周圍的風(fēng)產(chǎn)生一定的吸引作用。
說明書附圖1所示，是一種文丘里管物理模型示意， 一個圓錐狀的籠型 回轉(zhuǎn)體障礙物放在一個風(fēng)速平穩(wěn)的流場中時，流場就會發(fā)生這樣的變化，一 方面，氣流會被該障礙物改變流動軌跡，順著其輪廓外壁流動，顯然，隨著 回轉(zhuǎn)體障礙物直徑的增加，風(fēng)速不斷增加，壓力不斷減小，直到流體離開該 障礙物的影響區(qū)，其速度才會逐步恢復(fù)原來狀況，壓力才會重新升高的原來 水平，如果障礙物不被移走，這種現(xiàn)象將一直持續(xù)；利用這一物理現(xiàn)象，本 實用新型作了這樣的設(shè)計——把上述圓錐狀的籠型回轉(zhuǎn)體障礙物換成一個 由若干受風(fēng)葉片包絡(luò)組成的籠型渦輪，使來流從該渦輪的軸向吹過去，結(jié)果 就會發(fā)生這樣的情形籠型渦輪首先會轉(zhuǎn)動，風(fēng)從葉片間的空隙處穿過，將 部分能量傳遞給葉片，渦輪轉(zhuǎn)子就會旋轉(zhuǎn)地更快，葉片處的流體壓力就會變 得更低，根據(jù)伯努利原理和文丘里管效應(yīng)，就會有外圍的風(fēng)被吸入到原來在 渦輪轉(zhuǎn)子靜態(tài)時不可能達(dá)到的空間，所以，更多的能量被持續(xù)傳遞給籠型渦輪的葉片，轉(zhuǎn)子就會旋轉(zhuǎn)地更快，由于轉(zhuǎn)子的半徑相對三葉水平軸要小很多， 切割氣流的相對速度要小很多，于是這樣就不僅到達(dá)了高效利用風(fēng)能，而且
同時有減小氣流噪音，說明書附圖2所示，就是對上述現(xiàn)象的原理性解釋。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下
本實用新型提供了一個籠型回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)子，具體而言是設(shè)計了一種文丘里 效應(yīng)管的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子在正常工作情形下轉(zhuǎn)子主軸與風(fēng)向大致平行， 它包括一個水平設(shè)置的主軸，圍繞該主軸布置的復(fù)數(shù)個葉片，用于安裝所述 葉片的葉片安裝架，以及它們之間的連接件和隨動件，安裝在所述葉片安裝 架上的全部葉片共同包絡(luò)形成一個以所述主軸為回轉(zhuǎn)軸心的籠型回轉(zhuǎn)體，該 籠型回轉(zhuǎn)體即是所述轉(zhuǎn)子的核心本體，它從結(jié)構(gòu)上可分為處于迎風(fēng)端的頭 部，處于出風(fēng)端的尾部，以及處于兩者中間段的葉片包絡(luò)部，從所述頭部到 尾部之間的葉片包絡(luò)部的回轉(zhuǎn)直徑實質(zhì)上呈逐漸增大趨勢，該葉片包絡(luò)部的 葉片在隨同所述轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中，便自然形成了一個動態(tài)的文丘里管輪 廓。在來流風(fēng)吹拂下，它的輪廓壁與來流風(fēng)的流場共同形成了一個文丘里效 應(yīng)的逐漸收縮的環(huán)狀空間， 一方面氣流自然從葉片穿過而使得葉片不斷吸收 能量驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，另一方面，上述動態(tài)的文丘里管的從上游往下游方面沿 輪廓壁附近的流場的壓力梯度逐漸減小而速度梯度逐漸增大，根據(jù)伯努利原 理的作用，尤其是文丘里效應(yīng)的，外圍將有比不旋轉(zhuǎn)情形下更大量的氣流被 吸入到管壁處并穿越管壁對葉片做功而獲得更多的能量，這種效應(yīng)持續(xù)作 用，因而轉(zhuǎn)子就會獲得更高的風(fēng)能利用系數(shù)。
更具體描述如下-
一種文丘里管效應(yīng)(Venturi-tube effect)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，它包括一個水平設(shè) 置的主軸，圍繞該主軸布置的復(fù)數(shù)個葉片，固定在所述主軸上并且用于安裝 所述葉片的葉片安裝座，以及它們之間的連接件，其特征在于安裝在所述 葉片安裝座上的全部葉片共同包絡(luò)形成一個以所述主軸為回轉(zhuǎn)軸心的回轉(zhuǎn) 體籠型渦輪，該籠型渦輪從結(jié)構(gòu)上可分為，處于迎風(fēng)端的頭部，處于出風(fēng)端 的尾部，以及處于所述頭部和尾部中間段由葉片包絡(luò)構(gòu)成的氣流壓縮部，所 述氣流壓縮部的回轉(zhuǎn)直徑從所述頭部到尾部之間實質(zhì)上呈逐漸增大趨勢，所 述籠型渦輪在旋轉(zhuǎn)過程中形成了一個動態(tài)的文丘里管(venturi tube),隨動旋 轉(zhuǎn)的所述葉片構(gòu)成了其可透風(fēng)的輪廓管壁，氣流從葉片之間的窗口穿過，以 及來流風(fēng)在從該輪廓管壁的外部空間向內(nèi)部空間穿越的過程中對所述葉片 做功，從而實現(xiàn)能量的傳遞。
后文說明書附圖1是一種文丘里管效應(yīng)原理示意圖；后文說明書附圖2是本實用新型所述回轉(zhuǎn)體渦輪轉(zhuǎn)子形成的文丘里管效
應(yīng)渦輪轉(zhuǎn)子的原理說明；
顯然，圓錐狀回轉(zhuǎn)體障礙物，它的特點是頭小尾大，氣流受障礙物影響 后形成的影響區(qū)的邊界虛擬輪廓與圓錐型回轉(zhuǎn)體阻礙物共同組成了一個特
殊的文丘里管--個環(huán)形錐回轉(zhuǎn)體截面的一個文丘里管，氣流被壓縮、加
速、減壓等等過程一一發(fā)生(即在A段被引如，B段被逐漸壓縮，增速、 減壓；在B端后半部和C段將原有流場之外的一部分流體風(fēng)能吸入；在籠型
渦輪內(nèi)部和D部進(jìn)行膨脹、減速、增壓)。
優(yōu)選的是，所述的文丘里效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其所述籠型渦輪尾部的軸 向空間實質(zhì)上是敞開的，在該空間區(qū)域沒有設(shè)置葉片，該處允許有葉片安裝 座的支撐件對葉片進(jìn)行支撐。
優(yōu)選的是，所述的籠型渦輪，其軸截面大致呈"V"字形，其型體輪廓
大致呈羽毛球狀，即它的輪廓母線是近似的直線。
優(yōu)選的是，所述的籠型渦輪，其型體輪廓是軸截面大致呈"C"字形的形態(tài)， 即它的輪廓母線是外凸的曲線弧。
優(yōu)選的是，所述的籠型渦輪，在其尾部的軸向空間設(shè)置有排氣葉片， 承擔(dān)排氣風(fēng)扇作用，用于將來自上游的殘余氣流向后拋離出所述籠型渦輪， 從而使其產(chǎn)生持續(xù)的真空，促進(jìn)氣流順暢流通。
一種文丘里管效應(yīng)(Venturi-tube effect)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，它包括一個水平設(shè) 置的主軸，圍繞該主軸布置的復(fù)數(shù)個葉片，固定在所述主軸上并且用于安裝
所述葉片的葉片安裝座，以及它們之間的連接件，其特征在于安裝在所述
葉片安裝座上的全部葉片共同包絡(luò)構(gòu)成了一個以所述主軸為回轉(zhuǎn)軸心的回 轉(zhuǎn)體籠型渦輪，該籠型渦輪的回轉(zhuǎn)直徑呈兩頭小中間大，它在旋轉(zhuǎn)過程中形
成了一個可透風(fēng)的動態(tài)的文丘里管(venturi tube),隨動旋轉(zhuǎn)的所述葉片構(gòu)成 其輪廓管壁，來流風(fēng)在從該輪廓管壁的外部空間向內(nèi)部空間穿越的過程中對 所述葉片做功，從而實現(xiàn)能量的吸收與傳遞。
如前所述的籠型渦輪，可選方案之一是它的型體輪廓的軸截面大致呈①型。
如前所述的籠型渦輪，另一可選方案是它的型體輪廓的軸截面大致呈菱形。
如上文所述的籠型渦輪，它的頭部和中部是由薄型板材裁剪成的受風(fēng)葉 片，該處葉片的平均寬度是板材厚度的12倍以上，而尾部板材的寬度不足 厚度尺寸的12倍，其作用不是受風(fēng)或排風(fēng)，而是對所述處于頭部或尾部的 葉片起支撐作用。
7如前所述的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于葉片安裝座包括前置葉片安裝座 和后置葉片安裝座，葉片的兩端分別固定在所述兩個安裝架上。 上述的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的葉片的排列方式是沿縱向分布在所述籠型渦輪的外壁 上；也可以是這樣的方式，即風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的葉片的排列方式是以螺旋形態(tài)分 布在所述籠型渦輪外壁上。
如前所述的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的葉片，其葉片長度方向各橫截面(即垂截面) 可以是等截面的，也可以是變截面的；葉片橫截面(即垂截面)可以大致呈 矩形，也可以呈機翼型。
可優(yōu)選的是上述的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的葉片，其特征在于葉片為撓性易彎曲 的柔性葉片，也可以是抵抗離心力變形的剛性葉片。
如前文所述的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的主軸，其特征在于該軸是用傳動元件連接 為一個整體的分段組合軸，該傳動元件只傳動扭矩而不傳遞彎矩。
如前文所述的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的葉片，可由鋁合金或復(fù)合材料擠出工藝制造。
本實用新型的優(yōu)點在于
通過文丘里管效應(yīng)利用，尤其是設(shè)計了一種特殊的文丘里效應(yīng)管原理的風(fēng) 力機轉(zhuǎn)子增大了進(jìn)風(fēng)量和進(jìn)風(fēng)速度，根據(jù)伯努利原理可知，這樣對轉(zhuǎn)子的氣動 升就更大，有用功就增加，更為重要的是它因此可以降低啟動風(fēng)速的要求，容 易地風(fēng)速啟動發(fā)電，所以為大幅度拓寬風(fēng)力機可開發(fā)使用的速度范圍和地域范 圍，為風(fēng)力機的普及利用創(chuàng)造了便利條件；另外，這種轉(zhuǎn)子的切風(fēng)處的線速度 較三葉水平軸風(fēng)力機大為下降，所以氣流摩擦噪聲就大為減小，噪音污染因此 得以改善；由于避免和減低了高線速度，所以對鳥類的危害也大幅度降低；由 于葉片的安裝方式采取雙頭連接，加之線速度降低，所以離心力作用危害也大 為改觀，安全性也因此而提高；


圖1是一種文丘里管效應(yīng)原理示意圖
圖2是本實用新型所述回轉(zhuǎn)體渦輪轉(zhuǎn)子形成的文丘里管效應(yīng)渦輪轉(zhuǎn)子的原理 說明
圖3A是本實用新型所述一種軸截面大致呈"V"字形的籠型渦輪轉(zhuǎn)子 圖3B是圖3A實例立體圖
圖4A是本實用新型所述一種軸截面大致呈"C"字形的形態(tài)籠型渦輪轉(zhuǎn)子 圖4B是圖4A實例立體圖圖5是本實用新型所述一種尾部具有排氣葉片的回轉(zhuǎn)體籠型渦輪轉(zhuǎn)子 圖6是本實用新型所述一種軸截面大致呈①型的渦輪轉(zhuǎn)子 圖7是本實用新型所述一種軸截面大致呈菱形的渦輪轉(zhuǎn)子 圖8和圖9是本實用新型所述是葉片以螺旋形態(tài)分布在籠型渦輪外壁上的外 形結(jié)構(gòu)圖
圖10B是本實用新型所述一種頭部和中部是由薄型板材裁剪成的受風(fēng)葉片
尺寸關(guān)系說明圖 圖10A是圖10B實例W1-W1剖面圖 圖10C是圖10B實例W2-W2剖面圖
圖11A、圖11B、圖11C、圖11D是本實用新型所述葉片長度方向各垂直橫 截面的截面形狀示意圖
圖12A是本實用新型所述一種帶剛性葉片的籠型渦輪轉(zhuǎn)子的實施方案示意 圖12B是圖12A實例葉片形狀圖
圖13是本實用新型所述一種用傳動元件連接為一個整體的分段組合軸 各附圖中相關(guān)零件序號與名稱對照如下
1. 氣流受障礙物影響后形成的影響區(qū)的邊界虛擬輪廓，該輪廓限定了氣流向 外擴散的最大范圍空間；
2. 圓錐狀回轉(zhuǎn)體障礙物，它的特點是頭小尾大，氣流受障礙物影響后形成的 影響區(qū)的邊界虛擬輪廓與圓錐型回轉(zhuǎn)體阻礙物共同組成了一個特殊的文
丘里管--個環(huán)形錐回轉(zhuǎn)體截面的一個文丘里管，氣流被壓縮、加速、
減壓等等過程一一發(fā)生(即在A段被引如，B段被逐漸壓縮，增速、減 壓；在B端后半部和C段將原有流場之外的一部分流體風(fēng)能吸入；在籠型 渦輪內(nèi)部和D部進(jìn)行膨脹、減速、增壓)。
3. 是回轉(zhuǎn)體籠型渦輪， 3i籠型渦輪的頭部，
3ii籠型回轉(zhuǎn)體的葉片包絡(luò)部的葉片以及相鄰葉片構(gòu)成的窗口； 3iii是籠型渦輪的尾部；
4. 轉(zhuǎn)子主軸；
5. 葉片支撐座；
6. 葉片；
7. 尾部排氣葉片；
18. 聯(lián)軸器；
19. 轉(zhuǎn)子支撐軸座；20.轉(zhuǎn)子支撐叉架;
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述-.
如圖3A所示是一種較佳實施例，它具有大致呈"V"字形的軸截面，
該籠型渦輪轉(zhuǎn)子外形類似羽毛球，如圖3B。
如圖4A所示是 一種較佳實施例，它具有大致呈"C"字形的軸截面，
該籠型渦輪轉(zhuǎn)子外形類梨型，如圖4B。
如圖5所示是一種優(yōu)選實施例，特征是在其尾部設(shè)置有排氣葉片，它
與主軸同步剛性連接，隨主軸的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，由于該風(fēng)扇的作用，可以將籠
型渦輪中間部分的殘余氣流驅(qū)趕出去，保持持續(xù)的真空度。 如圖6所示所示是一種軸截面大致呈①型的渦輪轉(zhuǎn)子。 如圖7是本實用新型所述一種軸截面大致呈菱形的渦輪轉(zhuǎn)子。 如圖8， 9所示是上述的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的葉片的排列方式是以螺旋形態(tài)分
布在所述籠型渦輪外壁上，葉片螺旋狀排列的優(yōu)點在于掃風(fēng)過程沒有階躍
脈沖效應(yīng)，更容易啟動，而其這樣避免了聲音頻率共振，更有利于降低氣流噪音。
圖IOB是一種較佳實施例中，葉片的實施方案，該方案中葉片為板材裁 剪成形工藝制造而成，它的頭部和中部是由薄型板材裁剪成的受風(fēng)葉片1， 該處葉片的平均寬度是板材厚度的12倍以上，其截面W1-W1為圖IOA所 示，而尾部2截面W2-W2如圖10C所示，板材的寬度不足厚度尺寸的12 倍，其作用不是受風(fēng)或排風(fēng)，而是對所述處于頭部或尾部的葉片起支撐作用， 其。
圖11A 圖11D是葉片的軸截面的可行的四種實施方案，這四種方案中 機翼型方案具有最好的氣動性能，其它三種在高風(fēng)速條件下氣動性能良好， 但在低風(fēng)速條件下啟動時缺乏良好升力，但它的制造方便，經(jīng)濟(jì)性能理想。
圖12A是本實用新型所述一種帶剛性葉片的籠型渦輪轉(zhuǎn)子的實施例方 案，剛性的機翼型截面葉片無疑擁有良好的啟動升力，和良好的捕風(fēng)效率。 片葉截面如圖12B所示。
圖13是本實用新型所述一種用傳動元件連接為一個整體的分段組合軸， 為了避免某些情形下因為主軸過長而發(fā)生的長度方向延伸、軸的彎曲變形過 大等情形對系統(tǒng)的危害，本實用新型所述的主軸也可以不是一個剛性的整 體，而是一個多段軸組合體，各段之間用聯(lián)軸器等連接起來，這樣的具體實施方式
也屬于本實用新型總體構(gòu)思范圍之內(nèi)的一種特殊實施例，并不構(gòu)成對 本實用新型的創(chuàng)造性突破。除了用空氣動力學(xué)原理的分析之外，實際中的大量實驗也充分證明按 照本實用新型各個思路實施的各項方案都有良好的性能，例如對比同等掃風(fēng) 面積的三葉水平軸風(fēng)力機和本實用新型構(gòu)思下的風(fēng)力機，在風(fēng)速5米/秒風(fēng)速 時，新發(fā)明方案所獲得的機械軸功率較老方案高出17-26%;使用本實用新 型構(gòu)思的技術(shù)后，氣動噪聲降低到了 2—4個分貝；其機械振動方面也有良 好的表現(xiàn)，其在11米/秒的風(fēng)速條件下的振動好于前者在8米/秒前提下產(chǎn)生 的振動。如果對新風(fēng)力機進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計后，相關(guān)性能仍有提升空間。通過以上實施例和一定的實驗可以表明按本實用新型構(gòu)思的風(fēng)力機具有 更好的捕風(fēng)效能，在單位正投影面積的受風(fēng)范圍內(nèi)可獲得更高的風(fēng)能捕獲能 量，可用功率有較大增加，更為重要的是它因此可以降低啟動風(fēng)速的要求，容 易地風(fēng)速啟動發(fā)電，所以為大幅度拓寬風(fēng)力機可開發(fā)使用的速度范圍和地域范 圍，為風(fēng)力機的普及利用創(chuàng)造了便利條件；另外，這種轉(zhuǎn)子的切風(fēng)處的線速度 較三葉水平軸風(fēng)力機大為下降，所以氣流摩擦噪聲就大為減小，噪音污染因此 得以改善；由于避免和減低了高線速度，所以對鳥類的危害也大幅度降低；由 于葉片的安裝方式采取雙頭連接，加之線速度降低，所以離心力作用危害也大 為改觀，安全性也因此而提高。盡管本實用新型已經(jīng)作了詳細(xì)的說明并引證了一些具體實施例，但對本領(lǐng) 域熟練技術(shù)人員來說，只要不離開本實用新型人的設(shè)計思路和范圍也可作各種 變化和修正是顯然的。
權(quán)利要求1.一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，它包括一個水平設(shè)置的主軸，圍繞該主軸布置的復(fù)數(shù)個葉片，固定在所述主軸上并且用于安裝所述葉片的葉片安裝座，以及它們之間的連接件，其特征在于安裝在所述葉片安裝座上的全部葉片共同包絡(luò)形成一個以所述主軸為回轉(zhuǎn)軸心的回轉(zhuǎn)體籠型渦輪，該籠型渦輪從結(jié)構(gòu)上可分為，處于迎風(fēng)端的頭部，處于出風(fēng)端的尾部，以及處于所述頭部和尾部中間段由葉片包絡(luò)構(gòu)成的氣流壓縮部，所述一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子氣流壓縮部的回轉(zhuǎn)直徑從所述頭部到尾部之間實質(zhì)上呈逐漸增大趨勢，所述籠型渦輪在旋轉(zhuǎn)過程中形成了一個動態(tài)的文丘里管，隨動旋轉(zhuǎn)的所述葉片構(gòu)成了其可透風(fēng)的輪廓管壁，氣流從葉片之間的窗口穿過，以及來流風(fēng)在從該輪廓管壁的外部空間向內(nèi)部空間穿越的過程中對所述葉片做功，從而實現(xiàn)能量的傳遞。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述籠 型渦輪尾部的軸向空間實質(zhì)上是敞開的，在該空間區(qū)域沒有設(shè)置葉片，該處 允許有葉片安裝座的支撐件對葉片進(jìn)行支撐。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述籠 型渦輪其軸截面大致呈"V"字形，其型體輪廓大致呈羽毛球狀，即它的輪 廓母線是近似的直線。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述籠 型渦輪的型體輪廓是軸截面大致呈"C"字形的形態(tài)，即它的輪廓母線是外 凸的曲線弧。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于在所 述籠型渦輪尾部的軸向空間設(shè)置有排氣葉片，承擔(dān)排氣風(fēng)扇作用，用于將來 自上游的殘余氣流向后拋離出所述籠型渦輪，從而使其產(chǎn)生持續(xù)的真空，促 進(jìn)氣流順暢流通。
6. —種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，它包括一個水平設(shè)置的主軸，圍繞該主軸 布置的復(fù)數(shù)個葉片，固定在所述主軸上并且用于安裝所述葉片的葉片安裝 座，以及它們之間的連接件，其特征在于安裝在所述葉片安裝座上的全部 葉片共同包絡(luò)構(gòu)成了一個以所述主軸為回轉(zhuǎn)軸心的回轉(zhuǎn)體籠型渦輪，該籠型 渦輪的回轉(zhuǎn)直徑呈兩頭小中間大，它在旋轉(zhuǎn)過程中形成了一個可透風(fēng)的動態(tài) 的文丘里管，隨動旋轉(zhuǎn)的所述葉片構(gòu)成其輪廓管壁，來流風(fēng)在從該輪廓管壁 的外部空間向內(nèi)部空間穿越的過程中對所述葉片做功，從而實現(xiàn)能量的吸收 與傳遞。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述籠 型渦輪的型體輪廓的軸截面大致呈O)型。
8. 如權(quán)利要求6所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于:所述籠 型渦輪的型體輪廓的軸截面大致呈菱形。
9. 如權(quán)利要求1或6所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所 述籠型渦輪的頭部和中部是由薄型板材裁剪成的受風(fēng)葉片，該處葉片的平均寬度是板材厚度的12倍以上，而尾部板材的寬度不足厚度尺寸的12倍，其作用不是受風(fēng)或排風(fēng)，而是對所述處于頭部或尾部的葉片起支撐作用。
10. 如權(quán)利要求1或6所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述葉片安裝座包括前置葉片安裝座和后置葉片安裝座，葉片的兩端分別固定 在所述兩個安裝架上。
11. 如權(quán)利要求1或6所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述葉片的排列方式是沿縱向分布在所述籠型渦輪的外壁上。
12. 如權(quán)利要求1或6所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述葉片的排列方式是以螺旋形態(tài)分布在所述籠型渦輪外壁上。
13. 如權(quán)利要求1或6所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所 述葉片長度方向各垂直橫截面可以是等截面的，也可以是變截面的。
14. 如權(quán)利要求1或6所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所 述葉片垂直橫截面大致呈矩形，也可以呈機翼型。
15. 如權(quán)利要求1或6所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所述葉片為撓性易彎曲的柔性葉片，也可以是抵抗離心力變形的剛性葉片。
16. 如權(quán)利要求1或6所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所 述風(fēng)力機轉(zhuǎn)子的主軸是用傳動元件連接為一個整體的分段組合軸，該傳動元 件只傳動扭矩而不傳遞彎矩。
17. 如權(quán)利要求1或6所述的一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子，其特征在于所 述葉片由鋁合金或復(fù)合材料擠出工藝制造。
專利摘要本實用新型提供了一個籠型回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)子，具體而言是設(shè)計了一種文丘里效應(yīng)管的風(fēng)力機轉(zhuǎn)子。安裝在葉片安裝座上的全部葉片共同包絡(luò)形成一個以回轉(zhuǎn)體籠型渦輪，該籠型渦輪從結(jié)構(gòu)上可分為，處于迎風(fēng)端的頭部，處于出風(fēng)端的尾部，以及處于所述頭部和尾部中間段由葉片包絡(luò)構(gòu)成的氣流壓縮部，所述氣流壓縮部的回轉(zhuǎn)直徑從所述頭部到尾部之間實質(zhì)上呈逐漸增大趨勢，所述籠型渦輪在旋轉(zhuǎn)過程中形成了一個動態(tài)的文丘里管(venturi tube)，隨動旋轉(zhuǎn)的所述葉片構(gòu)成了其可透風(fēng)的輪廓管壁，氣流從葉片之間的窗口穿過，以及來流風(fēng)在從該輪廓管壁的外部空間向內(nèi)部空間穿越的過程中對所述葉片做功，從而實現(xiàn)能量的傳遞。
文檔編號F03D1/06GK201301777SQ20082013646
公開日2009年9月2日 申請日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者張云龍 申請人:張云龍