專利名稱：帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，尤其是涉及一種帶短翼片的文丘里管效應(yīng) 的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
從1890年丹麥制造出第一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電站到現(xiàn)在已有一百多年的歷史，風(fēng) 力發(fā)電經(jīng)歷了幾起幾落，其中心問題是經(jīng)濟(jì)上是否有競(jìng)爭(zhēng)力？勝者方能生存。 因此如何提高風(fēng)能的利用效率，降低啟動(dòng)風(fēng)速，開發(fā)利用低速風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電等 等，始終是放在風(fēng)力機(jī)行業(yè)的永恒課題，不少科技工作者一直堅(jiān)持不懈的努力， 發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)而解決問題。在本發(fā)明人的專利申請(qǐng)?zhí)枮?008102113507的申請(qǐng)文 件中公開了一種文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)由復(fù)數(shù)個(gè)可 彎曲條形葉片共同組成的達(dá)里厄式(Darrieus)籠型風(fēng)輪，被水平臥式設(shè)置且沿軸 向迎風(fēng)，其優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在所述申請(qǐng)文件中予以詳細(xì)說明。但是，在其后的研究以 及試驗(yàn)中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)其存在不足之處第一，流體力學(xué)試驗(yàn)特別是流場(chǎng)煙霧 試驗(yàn)中顯示在該籠型風(fēng)輪輪廓壁的最大直徑處的回轉(zhuǎn)圓環(huán)空間有一個(gè)環(huán)形流 場(chǎng)，其速度高，能量密集，但沒有進(jìn)入籠型風(fēng)輪中做功，白白的浪費(fèi)掉；第二， 在低風(fēng)速條件下，尤其是風(fēng)速低于2.5米/秒時(shí)，轉(zhuǎn)子的啟動(dòng)比較緩慢遲鈍，敏 捷性欠缺，對(duì)捕捉陣風(fēng)和微風(fēng)不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足之處而提供一種可以利用上述被浪費(fèi) 掉的環(huán)形流場(chǎng)內(nèi)的能量密集的高速風(fēng)，從而達(dá)到既能在較低風(fēng)速下順利啟動(dòng)又 能夠提高風(fēng)能的帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子。
本發(fā)明的目的是通過以下措施來實(shí)現(xiàn) 一種帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)
力機(jī)轉(zhuǎn)子，它包括一個(gè)達(dá)里厄式(Darrieus)籠型風(fēng)輪，該籠型風(fēng)輪是由復(fù)數(shù)個(gè)可彎曲條形葉片共同組成的一個(gè)籠型葉片組，以及該籠型風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)主軸， 所述風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)主軸和籠型風(fēng)輪呈水平臥式設(shè)置且沿軸向迎風(fēng)，其特殊 之處于，所述籠型風(fēng)輪的外緣增設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片。
所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片安裝在籠型風(fēng)輪外緣的抱箍環(huán)上。 所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片直接安裝在籠型風(fēng)輪對(duì)應(yīng)的條形葉片上。
所述籠型風(fēng)輪主軸上設(shè)有支架，所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片安裝在 前述支架上。
所述籠型風(fēng)輪呈v字型軸載面，所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片安裝在 前述v字型軸載面尺寸最大的載面外緣上。
所述籠型風(fēng)輪呈c字型軸載面，所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片安裝在 前述V字型軸載面尺寸最大的載面外緣上。
所述籠型風(fēng)輪呈o字型軸載面，所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片安裝在
前述o字型軸載面尺寸最大的載面外緣上。
所述籠型風(fēng)輪呈菱形軸載面，所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片安裝在前 述菱形軸載面尺寸最大的載面外緣上。
所述短翼片傾角為5 45度。 所述短翼片截面呈流線型。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用了本發(fā)明提出的帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的 風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子，充分利用了在該籠型風(fēng)輪輪廓壁的最大直徑處的回轉(zhuǎn)圓環(huán)空間的 環(huán)形流場(chǎng)能量，使其對(duì)籠型風(fēng)輪中做功，提高了風(fēng)能利用率；其次能在低風(fēng)速 條件下，順利啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，提高其敏捷性。本發(fā)明以低的成本獲取了高的效益， 其力學(xué)性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)際測(cè)試表明風(fēng)能利用 率可提高23—27%。


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圖1為本發(fā)明實(shí)施例帶短翼片的呈V字型籠型風(fēng)輪示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例帶短翼片的呈C字型籠型風(fēng)輪示意圖。 圖3為本發(fā)明實(shí)施例帶短翼片的呈O字型籠型風(fēng)輪示意圖。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例帶短翼片的呈菱形籠型風(fēng)輪示意圖。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例籠型風(fēng)輪主軸上設(shè)有支架示意圖。 圖6 (a)、 (b)、 (c)為一種特殊的文丘里管物理模型示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明圖1 圖5為本發(fā)明帶短翼片 的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子。 一種帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子， 它包括一個(gè)達(dá)里厄式(Darrieus)籠型風(fēng)輪1，該籠型風(fēng)輪是由復(fù)數(shù)個(gè)可彎曲 條形葉片2共同組成的一個(gè)籠型葉片組，以及該籠型風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)主軸3，所述 風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)主軸和籠型風(fēng)輪呈水平臥式設(shè)置且沿軸向迎風(fēng)，所述籠型風(fēng) 輪的外緣增設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片4。所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的 短翼片可以安裝在籠型風(fēng)輪外緣的抱箍環(huán)5上，也可以直接安裝在籠型風(fēng)輪對(duì) 應(yīng)的條形葉片上，也可以安裝在籠型風(fēng)輪主軸設(shè)有的支架6上。至于短翼片的 數(shù)量可以與條形葉片的數(shù)量，也可以低于葉片的數(shù)量。
圖6(a)、 (b)、 (c)為一種特殊的文丘里管物理模型示意圖。由圖可知一 個(gè)圓錐狀的籠型回轉(zhuǎn)體障礙物放在一個(gè)風(fēng)速平穩(wěn)的流場(chǎng)中時(shí)，流場(chǎng)就會(huì)發(fā)生下 列變化氣流會(huì)因?yàn)槭茉撜系K物阻擋而改變流動(dòng)軌跡，順著其輪廓外壁流動(dòng)， 見圖6 (a)。若將達(dá)里厄式(Darrieus)籠型風(fēng)輪放在來流風(fēng)流場(chǎng)中，由于該 圓錐狀的籠型回轉(zhuǎn)體的外圍并不是"真空"的，而是始終存在著環(huán)繞在周圍的 空氣，如圖6 (b)所示，這些環(huán)繞在周圍的空氣事實(shí)上起到了 "管道"的作用， 它約束著氣流的流動(dòng)空間，阻礙前述空氣繼續(xù)沿徑向外圍擴(kuò)散，而只能在該"管 道"范圍內(nèi)向前流動(dòng)，于是很顯然，隨著回轉(zhuǎn)體障礙物直徑的增加，氣流被不 斷壓縮，從而被加速，直到離開轉(zhuǎn)子的最大直徑處，然后風(fēng)速才能不斷減小， 理論的分析和實(shí)際的流場(chǎng)模擬均說明在籠型風(fēng)輪輪廓壁的最大直徑處的回轉(zhuǎn) 圓環(huán)周圍的環(huán)形流場(chǎng)內(nèi)氣流速度高，能量密集。以上不僅說明了在所述環(huán)形流 場(chǎng)里的氣流速度高、能量密度大的現(xiàn)象，而且說明了它的成因。那么怎樣才能 利用這部分能量而不讓其白白損失掉呢？本發(fā)明的核心思路是這樣的見圖6說明書第4/4頁(yè)
(c),在籠型轉(zhuǎn)子的外圍增加設(shè)置若干沿其圓周方向均布短翼片4，這些葉片 正好切入所述環(huán)形流場(chǎng)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)短翼片的傾角及翼形的形狀面積有關(guān)。 當(dāng)短翼片的傾角在5 45度范圍內(nèi)及短翼片截面呈流線型時(shí)可取得好的效果。 當(dāng)氣流通過該區(qū)域時(shí)，沖擊葉片并與葉片發(fā)生能量交換將動(dòng)能傳遞給葉片，從 而使得所述區(qū)域內(nèi)的風(fēng)能被截獲利用。
上述實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，凡采用等同替換或等效變換的形式 所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子，它包括一個(gè)達(dá)里厄式(Darrieus)籠型風(fēng)輪，該籠型風(fēng)輪是由復(fù)數(shù)個(gè)可彎曲條形葉片共同組成的一個(gè)籠型葉片組，以及該籠型風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)主軸，所述風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)主軸和籠型風(fēng)輪呈水平臥式設(shè)置且沿軸向迎風(fēng)，其特征在于，所述籠型風(fēng)輪的外緣增設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征 在于所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片安裝在籠型風(fēng)輪外緣的抱箍環(huán)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征 在于所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片直接安裝在籠型風(fēng)輪對(duì)應(yīng)的條形葉片 上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征 在于所述籠型風(fēng)輪主軸上設(shè)有支架，所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片安裝在 前述支架上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子，其 特征在于所述籠型風(fēng)輪呈V字型軸載面，所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片 安裝在前述V字型軸載面尺寸最大的載面外緣上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子，其 特征在于所述籠型風(fēng)輪呈C字型軸載面，所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片 安裝在前述V字型軸載面尺寸最大的載面外緣上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子，其 特征在于所述籠型風(fēng)輪呈O字型軸載面，所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片安 裝在前述O字型軸載面尺寸最大的載面外緣上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子，其 特征在于所述籠型風(fēng)輪呈菱形軸載面，所述復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片安裝 在前述菱形軸載面尺寸最大的載面外緣上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征 在于所述短翼片傾角為5 45度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征 在于所述短翼片截面呈流線型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶短翼片的文丘里管效應(yīng)的風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子。它包括一個(gè)達(dá)里厄式(Darrieus)籠型風(fēng)輪，該籠型風(fēng)輪是由復(fù)數(shù)個(gè)可彎曲條形葉片共同組成的一個(gè)籠型葉片組，以及該籠型風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)主軸，所述風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)主軸和籠型風(fēng)輪呈水平臥式設(shè)置且沿軸向迎風(fēng)，所述籠型風(fēng)輪的外緣增設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)沿其圓周均布的短翼片。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明充分利用了在該籠型風(fēng)輪輪廓壁的最大直徑處的回轉(zhuǎn)圓環(huán)空間的環(huán)形流場(chǎng)能量，使其對(duì)籠型風(fēng)輪中做功，提高了風(fēng)能利用率；其次能在低風(fēng)速條件下，順利啟動(dòng)轉(zhuǎn)子，提高其捕獲風(fēng)能的敏捷性。本發(fā)明以低的成本獲取了高的效益，其力學(xué)性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，實(shí)際測(cè)試表明風(fēng)能利用率可提高23-27％。
文檔編號(hào)F03D1/06GK101550902SQ200910000270
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者張?jiān)讫?申請(qǐng)人:張?jiān)讫?br>