專利名稱：一種導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)，特別涉及一種用于風(fēng)力發(fā)電的導(dǎo)流式立軸
風(fēng)機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是清潔能源，零碳零硫。又是可再生能源，無窮無盡。發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，降低化 石燃料消耗，風(fēng)能身負(fù)大任。風(fēng)機(jī)(又稱風(fēng)力機(jī))是用來捕獲風(fēng)能的工具，它把不同方向的 來風(fēng)轉(zhuǎn)化為固定方向的機(jī)械扭距，進(jìn)而帶動各種特定功能的機(jī)械式發(fā)電機(jī)，達(dá)到為人類所 利用之目的。 按照葉輪軸延伸方向的不同，風(fēng)機(jī)可劃分為兩種類型水平軸風(fēng)機(jī)和立軸(垂直 軸)風(fēng)機(jī)。現(xiàn)有技術(shù)中，用的最多的是水平軸風(fēng)機(jī)。特別是用作發(fā)電的風(fēng)機(jī)，近百分之百采 用的是水平軸風(fēng)機(jī)。主要原因是其葉輪結(jié)構(gòu)決定了它可以比立軸風(fēng)機(jī)具有更優(yōu)越的空氣動 力性能，或者說可以獲得更多的動力輸出。 但是水平軸風(fēng)機(jī)缺點(diǎn)也顯而易見，主要表現(xiàn)在需要調(diào)向方面。方向多變是風(fēng)的突 出特點(diǎn)，水平軸風(fēng)機(jī)為了獲取最大的動力來源，就必須時刻不斷地使葉輪平面正對來風(fēng)方 向。這對于小型風(fēng)機(jī)來說并非難事，一只尾舵便可解決。但對于工業(yè)級的大、中型風(fēng)機(jī)，就 不是尾舵所能解決的。它需要拖動的重量過大，包括葉輪以及與其同軸相連的變速箱、離合 器、制動器、發(fā)電機(jī)等部件，總重量達(dá)數(shù)十噸 數(shù)百噸。必須設(shè)置獨(dú)立機(jī)構(gòu)，進(jìn)行緩緩調(diào)節(jié)。 由此帶來了兩個不利后果。第一增大了能耗，也等于減少了風(fēng)機(jī)的能量輸出。第二會造成 對電網(wǎng)的沖擊(對并網(wǎng)風(fēng)機(jī)發(fā)電而言)。風(fēng)場上風(fēng)向變化是很快的，任何一點(diǎn)從順風(fēng)到逆 風(fēng)可能只需要幾秒鐘。而大型風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)頭180。調(diào)向，需要幾分鐘。因此，隨時有可能有任何 一臺或多臺風(fēng)機(jī)處于偏風(fēng)，甚至逆風(fēng)狀態(tài)，發(fā)電機(jī)就變成了電動機(jī)，從向電網(wǎng)供電轉(zhuǎn)為從電 網(wǎng)(或者其他發(fā)電機(jī))吸取電能。風(fēng)電供電常常不穩(wěn)定，或劣質(zhì)電源之名。這與水平軸風(fēng) 機(jī)調(diào)整不及時有直接關(guān)系。 若想提高風(fēng)電的供電穩(wěn)定度，最有效的途徑就是讓機(jī)頭調(diào)向能跟得上風(fēng)向的變化 速度。這對于大、中型水平軸風(fēng)機(jī)而言是很難解決的。但這一要求對于立軸風(fēng)機(jī)來說卻是 輕而易舉的。因?yàn)榱⑤S風(fēng)機(jī)的葉片形狀設(shè)計保證了無論風(fēng)向來自何方，葉輪的旋轉(zhuǎn)方向都 是不變的。 但是在立軸風(fēng)機(jī)中，安裝在立軸上的葉輪的葉片在周向上均勻分布，無論任何方 向風(fēng)力作用在葉輪上時，葉輪上的葉片承受風(fēng)力后分別產(chǎn)生兩個方向相反的旋轉(zhuǎn)力矩，上 述兩個方向相反的旋轉(zhuǎn)力矩作用在葉輪上，并部分抵消，因而，立軸風(fēng)機(jī)的空氣動力性能不 如水平軸風(fēng)機(jī)。 如能將立軸風(fēng)機(jī)的空氣動力性能提高到與水平軸風(fēng)機(jī)相同的水平，甚至更高一 些，那么將會對獲取風(fēng)能成本的降低和能流穩(wěn)定性提高有很強(qiáng)的促進(jìn)作用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠提高空氣動力性能的導(dǎo)流式立軸式風(fēng)機(jī)。 本實(shí)用新型的導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)包括通過軸承豎立安裝在機(jī)架上的主軸、安裝在主
軸上的葉輪。由罩壁、頂板、底板、調(diào)向舵片構(gòu)成的導(dǎo)流罩，通過上下兩套軸承及定位軸套同
心套裝在主軸上，所述導(dǎo)流罩與葉輪外側(cè)保持一定間隙，并能與主軸一起旋轉(zhuǎn)。 上述導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)中，設(shè)置在葉輪外側(cè)的導(dǎo)流罩的橫截面形狀為180°圓弧
(半圓)。 上述導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)中，調(diào)向舵片固定在上述罩壁的一端并向半徑方向延伸。 本實(shí)用新型的導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)因立式葉輪的外側(cè)增設(shè)了可自由轉(zhuǎn)動的導(dǎo)流罩，該 導(dǎo)流罩的罩體將立式葉輪的外柱面的一半面積遮擋起來，這樣就只有葉輪的另一半面積可 以接受來鳳，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩。另半側(cè)葉片被導(dǎo)流罩遮擋，不承受風(fēng)的作用力。由于導(dǎo)流罩的 存在，葉輪僅能受到一個方向力矩，從而提高了風(fēng)和空氣動力特性。 本實(shí)用新型能夠獲得下述有益效果。 1.采用立式葉輪比懸臂梁式水平葉輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更高，并減輕重量，抗震顫，抗強(qiáng)風(fēng) 能力有明顯提高，成本也較低。 2.為重型發(fā)電設(shè)備進(jìn)行地面安裝提供了一條出路，同時降低了整機(jī)成本、基礎(chǔ)成 本和安裝成本。 3.設(shè)備更便于維修，可不停機(jī)維修和檢修，減少了停機(jī)時間，降低了維修費(fèi)用。 4.風(fēng)場利用率更高，單位面積可豎起更高風(fēng)機(jī)。 5.阻力型風(fēng)機(jī)比升力型風(fēng)機(jī)起動力矩大，適應(yīng)風(fēng)速范圍更廣，增加了運(yùn)行時數(shù)。 6.無調(diào)向時差，減少了電網(wǎng)沖擊，提高供電穩(wěn)定度。
圖1是顯示本實(shí)用新型導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)的視圖。 圖2是沿圖1中A-A線的橫截面視圖。 附圖標(biāo)記 l定位軸套2主軸3調(diào)向舵片4罩壁5葉輪6葉片7軸承8頂板9 底板10機(jī)架ll動力輸出端12導(dǎo)流罩B來鳳方向C葉輪旋轉(zhuǎn)方向
具體實(shí)施方式下文將結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本實(shí)用新型導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。 主軸2通過軸承豎立安裝在機(jī)架10上。葉輪5固定在主軸2上，可以帶動主軸同
步轉(zhuǎn)動。罩壁4、頂板8、底板9、舵片3連接成一個套體部件，構(gòu)成導(dǎo)流罩12，通過上下兩套
軸承及定位軸套同心套裝在主軸2上，并可以繞主軸自由轉(zhuǎn)動。橫截面形狀為180°圓弧型
(半圓)的導(dǎo)流罩12包覆在葉輪外側(cè)，并留有轉(zhuǎn)動間隙，其調(diào)向舵片沿半徑方向向外延伸，
保證來風(fēng)作用到葉輪時，葉輪能保持最大轉(zhuǎn)動力矩。 本裝置的工作原理如下 因立式葉輪的外側(cè)增設(shè)了可以自由轉(zhuǎn)動的導(dǎo)流罩12，其罩體將立式葉輪的外柱面 的一半面積遮擋起來，這樣就只有葉輪的另一半面積可以接受來鳳。
4[0028] 在任何方向例如B向有風(fēng)吹動時，在調(diào)向舵片3的作用下，導(dǎo)流罩12將停留在迎 風(fēng)面積最小的角度上，也就是調(diào)向舵片3的指向和風(fēng)向B相同。葉輪5的右半側(cè)葉片處于 最佳受風(fēng)狀態(tài)，葉輪5產(chǎn)生了順時針的轉(zhuǎn)動力矩。對于葉輪的左半側(cè)葉片而言，由于被導(dǎo)流 罩12遮擋，葉片6受不到風(fēng)的作用力。來鳳只能繞過導(dǎo)流罩12的外緣吹向后方，這就避免 了來鳳在左半側(cè)葉片產(chǎn)生的逆時針旋轉(zhuǎn)力矩，導(dǎo)流罩12承受的風(fēng)力會通過軸承傳遞到主 軸2，最終被機(jī)架10吸收。由此，由于導(dǎo)流罩12的存在，就把原來葉輪能夠受到的一正一反 兩個力矩，變成了只受到一個方向力矩，從而達(dá)到了提高風(fēng)和空氣動力特性的目的。
權(quán)利要求一種導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)，其包括通過軸承豎立安裝在機(jī)架(10)上的主軸(2)、安裝在主軸(2)上的葉輪(5)，其特征在于由罩壁(4)、頂板(8)、底板(9)、調(diào)向舵片(3)構(gòu)成的導(dǎo)流罩(12)，通過上下兩套軸承及定位軸套同心套裝在主軸(2)上，導(dǎo)流罩(12)與葉輪(5)外側(cè)保持一定間隙。
2. 如權(quán)利要求1所述導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)，其特征在于設(shè)置在葉輪(5)外側(cè)的導(dǎo)流罩 (12)的橫截面形狀為180°圓弧。
3. 如權(quán)利要求1或2所述導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)，其特征在于調(diào)向舵片(3)固定在罩壁(4) 的一端并向半徑方向延伸。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于風(fēng)力發(fā)電的導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)，該導(dǎo)流式立軸風(fēng)機(jī)包括通過軸承豎立安裝在機(jī)架(10)上的主軸(2)、安裝在主軸(2)上的葉輪(5)。由罩壁(4)、頂板(8)、底板(9)、調(diào)向舵片(3)構(gòu)成的導(dǎo)流罩(12)通過上下兩套軸承及定位軸套同心套裝在主軸(2)上，導(dǎo)流罩(12)與葉輪(5)外側(cè)保持一定間隙。因立式葉輪的外側(cè)增設(shè)了可自由轉(zhuǎn)動的導(dǎo)流罩，該導(dǎo)流罩的罩體將立式葉輪的外柱面的一半面積遮擋起來，因而只有葉輪的另一半面積可以接受來鳳，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩。另半側(cè)葉片被導(dǎo)流罩遮擋，不承受風(fēng)的作用力。葉輪僅能受到一個方向力矩，提高了風(fēng)和空氣動力特性。
文檔編號H02K7/18GK201539362SQ20092021700
公開日2010年8月4日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者李穆然 申請人:李穆然