專利名稱：帶有流速增加型結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)葉片及機(jī)翼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)葉片及機(jī)翼，更具體地，涉及隨著流體的流動(dòng)而旋轉(zhuǎn)或提升 的旋轉(zhuǎn)葉片及機(jī)翼。
背景技術(shù)：
風(fēng)能(wind energy)長(zhǎng)期以來用作機(jī)械動(dòng)力(mechanical power)的來源。隨空 氣流動(dòng)產(chǎn)生的風(fēng)力，隨著風(fēng)沖擊葉片的沖擊面而傳遞至葉片，在葉片隨風(fēng)力旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，風(fēng) 能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。上述機(jī)械能可通過渦輪轉(zhuǎn)換成電能，此時(shí)隨著能量轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生了轉(zhuǎn)換效率 的問題。為了由相同的機(jī)械能得到大量的電能，以使葉片具有高能量轉(zhuǎn)換效率為宜。即，在 風(fēng)能最初通過葉片轉(zhuǎn)換成機(jī)械能時(shí)，可由相同大小的風(fēng)能獲得的機(jī)械能的量，因葉片的形 狀(或結(jié)構(gòu))而不同，并且可獲得的能量決定了能量效率。另一方面，若風(fēng)沿機(jī)翼的頂部及底部流動(dòng)，則產(chǎn)生與風(fēng)的流動(dòng)方向大致垂直的提 升力(lifting force)，并且由此使提升力作用在機(jī)翼上。提升力能夠使機(jī)翼由地面上升。 即，風(fēng)力轉(zhuǎn)換成提升力，與前面說明的情況相同地，在具有高能量轉(zhuǎn)換效率的情況下，能夠 由相同大小的風(fēng)力得到大量的提升力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于本發(fā)明的目的在于提供一種借助流體的流動(dòng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)葉片及機(jī)翼。本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠提供高能量轉(zhuǎn)換效率的旋轉(zhuǎn)葉片及機(jī)翼。本發(fā)明的其它目的將通過如下的詳細(xì)說明和附圖得到更進(jìn)一步的明確。本發(fā)明的技術(shù)方案在于依照本發(fā)明中的一實(shí)施例，其特征在于，具備與流體產(chǎn)生沖擊的沖擊面、并且借助 所述流體的流動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)葉片，帶有由所述的沖擊面凹陷形成的一個(gè)以上的流路，并 且所述的流路帶有相對(duì)于所述的旋轉(zhuǎn)方向位于前方、且所述的流體流入其中的多個(gè)流入 口，及相對(duì)于所述的旋轉(zhuǎn)方向位于后方、且所述的流體從中流出的多個(gè)流出口。 此時(shí)，所述的流入口的截面積可以大于所述的流出口的截面積。此外，所述的流入 口的截面積可以向所述的流出口逐漸減小。所述的流路為多個(gè)，并且所述的流路可以由所述的旋轉(zhuǎn)葉片的末端，向所述的旋 轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)中心大致平行地排列。以所述的旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)中心為基準(zhǔn)，所述的流路可以成圓弧形。依照本發(fā)明中的另一實(shí)施例，具備流體流動(dòng)的頂部及底部、并且借助所述的流體 產(chǎn)生提升力作用的機(jī)翼，帶有由所述的沖擊面凹陷形成的一個(gè)以上的流路，并且所述的流 路帶有位于前方且所述的流體流入其中的多個(gè)流入口，及位于后方且所述的流體從中流 出的多個(gè)流出口。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于依照本發(fā)明，旋轉(zhuǎn)葉片具有高能量轉(zhuǎn)換效率。即，旋轉(zhuǎn)葉片借助帶有恒定動(dòng)能的流 體流動(dòng)表現(xiàn)出高轉(zhuǎn)數(shù)，并且可知借助流體流動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能通過它得到了增加。


圖1所示為將螺旋槳設(shè)置在風(fēng)洞內(nèi)的情形。圖2所示為依照本發(fā)明中的一實(shí)施例的螺旋槳。圖3及圖4所示為圖2所示的螺旋槳葉片剖視圖(sectional view)。圖5及圖6所示為使用圖2所示的螺旋槳得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的算圖。圖7所示為依照本發(fā)明中的另一實(shí)施例的螺旋槳。圖8所示為依照本發(fā)明中的又一實(shí)施例的機(jī)翼。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖中的圖1至圖6，進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明中優(yōu)選的多個(gè)實(shí)施例。本發(fā) 明中的多個(gè)實(shí)施例可以有多種變型，且本發(fā)明的范圍不受以下說明的多個(gè)實(shí)施例的限制， 僅用于為本發(fā)明中多個(gè)實(shí)施例所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員提供更加詳細(xì)的說明。因此為 了更明確地強(qiáng)調(diào)和說明問題，附圖中所示各個(gè)構(gòu)件的形狀可能會(huì)被夸大。圖1所示為將螺旋槳設(shè)置在風(fēng)洞(wind tunnel)內(nèi)的情形。風(fēng)洞10沿橫向設(shè)置，在 風(fēng)洞的右側(cè)端設(shè)置風(fēng)扇(fan)，在風(fēng)洞的左側(cè)端形成排氣口。通過風(fēng)扇提供的流體流(Vl) 通過(V)螺旋槳20后，朝向(V2)排氣口。螺旋槳20可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于支持部件30。螺旋槳20大致垂直于風(fēng)洞10設(shè)置，螺旋 槳20借助風(fēng)洞10內(nèi)部的流體流(V)旋轉(zhuǎn)。圖2所示為依照本發(fā)明中的一實(shí)施例的螺旋槳，圖3及圖4所示為圖2所示的螺 旋槳葉片剖視圖(sectional view)。螺旋槳20具備第一及第二旋轉(zhuǎn)葉片22，26。圖2 (a)所示為傳統(tǒng)的螺旋槳20，圖 2(b)所示為本發(fā)明一實(shí)施例中的螺旋槳20。與傳統(tǒng)的螺旋槳20不同，第一及第二旋轉(zhuǎn)葉 片22，沈分別具備多個(gè)流路M，28。如圖2(b)所示，多個(gè)流路MJ8大致垂直于旋轉(zhuǎn)葉片 22，沈的長(zhǎng)度方向設(shè)置，并且彼此平行地設(shè)置。多個(gè)流路M，28自旋轉(zhuǎn)葉片22，沈的末端相 互分隔的排列，直至旋轉(zhuǎn)葉片22，26的旋轉(zhuǎn)中心。此時(shí)，如圖3所示，流路M帶有流入口 24i及流出口 Mo。流入口 24i相對(duì)于旋轉(zhuǎn) 方向位于前方，流出口 24ο相對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向位于后方。S卩，以圖2(b)為基準(zhǔn)進(jìn)行說明，螺旋 槳20沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，流入口 24i形成在流路M的下部，流出口 24ο形成在流路M的 上部。此外，如圖3及圖4所示，流入口 24i的寬度(di)比流出口 24ο的寬度寬。S卩，流 入口 24i的截面積大于流出口 24ο的截面積。此外，流入口 24i的截面積向流出口 24ο逐 漸減小。另一方面，形成于第二旋轉(zhuǎn)葉片沈的流路28，與形成于第一旋轉(zhuǎn)葉片22的流路 對(duì)成180°旋轉(zhuǎn)對(duì)稱關(guān)系。即，若使第一旋轉(zhuǎn)葉片22以旋轉(zhuǎn)中心為基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)180°，則與第 二旋轉(zhuǎn)葉片26具有相同的結(jié)構(gòu)。
如上面所觀察到的，風(fēng)洞10內(nèi)存在由風(fēng)扇引起的流體流(V)，流體流(V)與螺旋 槳20產(chǎn)生沖擊并使螺旋槳20旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，流體流(V)通過流入口 24i流入流路M，沿流路 24流動(dòng)，并通過流出口 24ο脫離流路Μ。此時(shí)，流入口 24i的截面積逐漸減小，因此在流出 口 24ο測(cè)得的流體流(V)的速度(Vo)，大于在流入口 24i測(cè)得的流體流(V)的速度(Vi)。 即，可知流體流(V)由流入口 24i想流出口 24ο加速移動(dòng)。圖5及圖6所示為使用圖2所示的螺旋槳得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的算圖。首先對(duì)實(shí)驗(yàn) 條件進(jìn)行說明，設(shè)置在風(fēng)洞10內(nèi)的風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置為ISOOrpm，并且在實(shí)施測(cè)試期間， 保持恒定的旋轉(zhuǎn)速度。此外，設(shè)置在風(fēng)洞10內(nèi)的螺旋槳20與風(fēng)扇之間的間距，大致保持 400mm。首先，圖5所示為基于旋轉(zhuǎn)葉片22，沈中形成的多個(gè)流路M，28的個(gè)數(shù)的螺旋槳 20轉(zhuǎn)數(shù)變化的算圖。如圖2(b)所示，多個(gè)流路M，28由旋轉(zhuǎn)葉片22J6的末端依次形成， 直至旋轉(zhuǎn)葉片22，26的旋轉(zhuǎn)中心，例如，在形成5個(gè)流路M，28的情況下，形成1號(hào)至5號(hào) 的多個(gè)流路對(duì)，28，而未形成6號(hào)至9號(hào)的多個(gè)流路對(duì)，28。觀察圖5，與未形成多個(gè)流路M，28的情況(N = 0)相比，在形成多個(gè)流路24，觀 的情況(N = 1，2，. .，9)下，轉(zhuǎn)數(shù)表現(xiàn)為增加，尤其是在流路24，28形成多個(gè)(N = 2，3，..， 9)的情況下，轉(zhuǎn)數(shù)表現(xiàn)為急劇增加。圖5中的·代表測(cè)得的轉(zhuǎn)數(shù)的平均值。S卩，在形成流入口 24i的截面積大于流出口 24ο的截面積的多個(gè)流路Μ，28的情 況下，可知螺旋槳20的旋轉(zhuǎn)效率增加，預(yù)想中這是因?yàn)樵诙鄠€(gè)流路MJ8上流體流(V)的 速度增加，因此額外產(chǎn)生了向量的力，使旋轉(zhuǎn)力增加。圖6所示為基于旋轉(zhuǎn)葉片22，26中形成的多個(gè)流路24，28的個(gè)數(shù)的螺旋槳20旋 轉(zhuǎn)效率變化的算圖。同樣地，如圖2(b)中所示，多個(gè)流路24，觀由旋轉(zhuǎn)葉片22，沈的末端 依次形成，直至旋轉(zhuǎn)葉片22，沈的旋轉(zhuǎn)中心，例如，在形成5個(gè)流路Μ，28的情況下，形成1 號(hào)至5號(hào)的多個(gè)流路對(duì)，28，而未形成6號(hào)至9號(hào)的多個(gè)流路對(duì)，28。觀察圖6，與未形成多個(gè)流路Μ，28的情況(N = 0)相比，在形成多個(gè)流路24，觀 的情況(N = 1，2，. .，9)下，轉(zhuǎn)數(shù)表現(xiàn)為增加，尤其是在流路24，28形成多個(gè)(N = 2，3，..， 9)的情況下的旋轉(zhuǎn)效率，表現(xiàn)為形成一個(gè)流路Μ，28的情況下的旋轉(zhuǎn)效率的5倍-8倍。根據(jù)上述說明，螺旋槳20能夠具備高能量轉(zhuǎn)換效率。即，恒定的流體流(V)在流 路M上加速，使旋轉(zhuǎn)葉片22，沈具有更高的旋轉(zhuǎn)速度，因此可知能夠?qū)⒑愣ǖ哪芰哭D(zhuǎn)換為 更高的機(jī)械能，并且可知具有高能量轉(zhuǎn)換效率。盡管通過優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但也可以有與其形態(tài)不同的多個(gè) 實(shí)施例。因此，下面記錄的多個(gè)權(quán)利要求中的技術(shù)思想范圍，并不限定于優(yōu)選的實(shí)施例。另 一方面，本實(shí)施例中說明的流體包括氣體和液體。另一方面，盡管在本實(shí)施例中，以流入口 24i和流出口 24ο的截面積尺寸為中心 對(duì)多個(gè)流路對(duì)，觀進(jìn)行說明，但為了避免流體流(V)流入到流路Μ，28中產(chǎn)生入口及出口 損失(entrance and exit loss)(因流體的剝離而產(chǎn)生的損失，或稱水頭損失(loss of head))，流入口 24i與流出口 24ο的形狀及寬度(di，do)可以不同。尤其是通過將流入口 24i與流出口 24ο的形狀變形成流線型，能夠使流體流(V)產(chǎn)生的曳力(drag force)最 小化，并且，尤其是隨著流體流(V)的速度增加，可以調(diào)節(jié)流入口 24i和流出口 24ο的寬度 (di, do)。如上所述的內(nèi)容，均適用于先前說明的螺旋槳20、以下將要說明的螺旋槳20、及以下將要說明的機(jī)翼40。發(fā)明的實(shí)施形態(tài)圖7所示為依照本發(fā)明中的另一實(shí)施例的螺旋槳。與圖2(b)所示不同地，流路 24,28能夠以螺旋槳20的旋轉(zhuǎn)中心為基準(zhǔn)成弧(arc)形。根據(jù)上述說明，可知因多個(gè)流路MJ8而使旋轉(zhuǎn)效率得到提高，尤其是流體由寬 度較寬的流入口 24i向?qū)挾容^窄的流出口 24ο流動(dòng)，同時(shí)流體流(V)的速度增加，旋轉(zhuǎn)效率 也隨之提高。圖8所示為依照本發(fā)明中的又一實(shí)施例的機(jī)翼40。如圖8所示，機(jī)翼40具備相 對(duì)于流體流(V)位于上游一側(cè)的前端42，和相對(duì)于流體流(V)位于下游一側(cè)的后端44。流 體流(V)經(jīng)過機(jī)翼40的前端42沿機(jī)翼40的頂部46及底部流動(dòng)，并且通過機(jī)翼40的后端 44離開機(jī)翼40。機(jī)翼40帶有由頂部46凹陷形成的流路48，流路48帶有流入口 48i及流出口 48ο。 流入口 48i位于機(jī)翼40的前端42，流出口 48ο位于機(jī)翼40的后端44。此外，如圖8所示，流入口 48i的寬度寬于流出口 48ο的寬度。S卩，流入口 48i的 截面積大于流出口 48ο的截面積。此外，流入口 48i的截面積向流出口 48ο逐漸減小。如上面所觀察到的，沿機(jī)翼40的頂部46流動(dòng)的流體流(V)，通過流入口 48i流入 到流路48中，沿流路48流動(dòng)，并通過流出口 48ο離開流路48。此時(shí)，流入口 48i的截面積 逐漸減小，因此在流出口 48ο測(cè)得的流體流(V)的速度，大于在流入口 48i測(cè)得的流體流 (V)的速度。S卩，可知流體流(V)由流入口 48i向流出口 48ο加速移動(dòng)。因此，沿機(jī)翼40的頂部46流動(dòng)的流體流(V)的速度與沿機(jī)翼40的底部流動(dòng)的流 體流(V)的速度之差增大，由此使機(jī)翼40的頂部46與機(jī)翼40的底部之間的壓力差也增大。 從而使作用于機(jī)翼(V)的提升力(lift force) (L)增大。借助流路48，沿機(jī)翼40的頂部流動(dòng)的流體流(V)的速度增大，根據(jù)伯努利方程 (Bernoulli' s equation)，速度與壓力成反比例關(guān)系，因此機(jī)翼40的頂部46與機(jī)翼40的 底部之間的壓力差增大，作用于機(jī)翼(V)的提升力(lift force) (L)增大。因此，可知能夠 借助流路48增加相同流體流(V)的提升力的大小，并且能夠借助流路48使能量轉(zhuǎn)換效率 得到提高。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用 本發(fā)明可用于使用葉片及機(jī)翼的多種產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)葉片，其特征在于，具備與流體產(chǎn)生沖擊的沖擊面，并且借助所述流體的流 動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，帶有由所述的沖擊面凹陷形成的一個(gè)以上的流路，并且所述的流路帶有相對(duì)于 所述的旋轉(zhuǎn)方向位于前方、且所述的流體流入其中的多個(gè)流入口，及相對(duì)于所述的旋轉(zhuǎn)方 向位于后方、且所述的流體從中流出的多個(gè)流出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)葉片，其特征在于，所述的流入口的截面積大于所述的 流出口的截面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)葉片，其特征在于，所述的流入口的截面積向所述的流 出口逐漸減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中的某一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)葉片，其特征在于，所述的流路 為多個(gè)，并且所述的流路由所述的旋轉(zhuǎn)葉片的末端，向所述的旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)中心大致平 行地排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中的某一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)葉片，其特征在于，所述的流路 以所述的旋轉(zhuǎn)葉片的旋轉(zhuǎn)中心為基準(zhǔn)成圓弧形。
6.一種機(jī)翼，其具備流體流動(dòng)的頂部及底部，并且借助所述的流體產(chǎn)生提升力的作用， 帶有由所述的沖擊面凹陷形成的一個(gè)以上的流路，并且所述的流路帶有位于前端且所述 的流體流入其中的流入口，及位于后端且所述的流體從中流出的流出口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)翼，其特征在于，所述的流入口的截面積大于所述的流出 口的截面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)翼，其特征在于，所述的流入口的截面積向所述的流出口 逐漸減小。
全文摘要
依照本發(fā)明中的一實(shí)施例，其特征在于，具備與流體產(chǎn)生沖擊的沖擊面、并且借助所述流體的流動(dòng)而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)葉片，帶有由所述的沖擊面凹陷形成的一個(gè)以上的流路，并且所述的流路帶有相對(duì)于所述的旋轉(zhuǎn)方向位于前方、且所述的流體流入其中的多個(gè)流入口，及相對(duì)于所述的旋轉(zhuǎn)方向位于后方、且所述的流體從中流出的多個(gè)流出口。此時(shí)，所述的流入口的截面積可以大于所述的流出口的截面積。此外，所述的流入口的截面積可以向所述的流出口逐漸減小。
文檔編號(hào)F04D29/34GK102119279SQ200980131230
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月6日
發(fā)明者吳明洙, 表洙鎬 申請(qǐng)人:吳明洙