[发明专利]一种组合式风动涡旋叶轮及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电设备所用的风动叶轮，尤其是一种可组合拼装的风动涡旋叶轮。

背景技术

当今世界，环境保护和绿色能源愈来愈成为世人关注的重大问题。风力发电作为一种经济、环保的能源已引起世人的高度关注。风力资源普遍存在于地球各个角落，如何有效、经济地利用她是各国正加紧研究和积极实施的重要工程。

风电叶轮是风力发电设备中关键的换能部件，减小叶轮风阻，降低叶轮低起动风速，抗强风灾害等都成为设计制造风动叶轮需要重点考虑的因素。同时，风电叶轮的大型化趋势也为叶轮的制造、运输、安装、维护等提出了许多崭新的课题。由于受到当前各种条件限制，目前常用的风电叶轮难以不断地扩大尺度，探索“化整为零”，“部件标准化生产”等途径不失为一种明智选择。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合式风动涡旋叶轮，利用叶轮内部空气流的涡旋作用，使叶轮获得较大的转动力矩输出。

本发明的另一个目的是给出一种组合式风动涡旋叶轮制造方法，通过组合式结构、统一规格定制，现场拼装组合等，以解决大尺度叶轮的制造、运输、安装、维护等问题。

为实现上述第一个目的，本发明的技术方案是，该组合式风动涡旋叶轮的构成包括有转轴、若干轮毂和若干叶片，若干轮毂等间隔固定于同一转轴，若干叶片的两端固定于相邻两轮毂，且叶片长轴方向与转轴之间夹角为0度至60度，各叶片依次错位围绕轮毂周边叠加设置，相邻叶片之间存在张角。

在上述技术方案中，所述叶片为长条形状，叶片两端各有折皱，折皱的两道折痕线之间形成一个夹角，该夹角度数为5度至25度，各叶片上下两端固定于相邻轮毂。叶片上下端的折皱使叶片的一侧边外张，即叶片平面与轮毂切线方向之间形成约5度至25度张角。正是由于相邻两个叶片存在这个张角，使吹入此张角的风在叶轮中部很快聚集，形成涡旋，进而带动叶轮沿一个固定方向旋转，从转轴输出力矩。

在上述技术方案中，当叶片长轴方向与转轴之间夹角为0度时，叶片是竖直设置。(参见附图1)当叶片长轴与转轴之间夹角不为0度时，叶片是斜向设置。(参见附图6)叶片与转轴之间夹角大小是涡旋叶轮整体设计参数之一。

为实现上述第二个目的，本发明给出以下组合式风动涡旋叶轮制造方法，该制造方法包括以下步骤：

(1)计算确定叶轮尺寸参数：根据实地风力资源及叶轮输出力矩要求，确定涡旋叶轮整体几何尺寸，即确定高度H、宽度(叶轮外径)W、各叶片与转轴之间的倾斜角、各叶片之间张角；

(2)生产制作叶轮单体：将两层轮毂与其间布置并固定叶片作为一个涡旋叶轮单体；

(3)现场拼装组装：逐个将各叶轮单体沿转轴轴向重叠拼装成涡旋叶轮整体。

本发明的优点是，1、充分利用气流的涡旋作用，提高了叶轮将风能转换为转轴力矩的效能。2、叶轮的单体式结构特点，使体量庞大的叶轮运输方便、拼装快捷。3、叶片倾斜角度可调整结构，使叶轮总体效能尺寸参数设计更具灵活性。4、整体叶轮可以由为数不多的几个规格统一零部件拼装而成，使得大型叶轮的制造工艺简单，成本降低。

附图说明

图1是实施例一涡旋叶轮结构示意图。

图2是实施例一涡旋叶轮俯视图。

图3是实施例一涡旋叶轮的叶片配置示意图(俯视图)。

图4是实施例一涡旋叶轮单片叶片形状示意图。

图5是实施例一涡旋叶轮单片叶片折皱铺平展开后形状示意图。

图6是实施例二涡旋叶轮结构示意图。

图7是实施例二涡旋叶轮单体的叶片与轮毂装配示意图。

图8是实施例二涡旋叶轮的叶片配置示意图。

图9是实施例二涡旋叶轮的单片叶片形状示意图。

图10是实施例二涡旋叶轮的单片叶片折皱铺平展开后形状示意图。

以上附图中，1是轮毂，2是叶片，3是转轴，4是支架，5是叶片，6是叶片端部折皱形成的夹角面，7是叶片，8是叶片翻边，9是叶片折痕线一，10是叶片折痕线二，11是叶片长边，12是轮毂，13是叶片，14是转轴，15是轮毂支架，16是叶片，17是叶片折痕线一，18是叶片折痕线二，19是叶片长侧边。

具体实施例

实施例一：

本实例中，给出了由三个叶轮单体组合而成的涡旋叶轮(参见图1)。

首先，根据实地风力资源及叶轮输出力矩要求，确定涡旋叶轮整体高度H、宽度W、各叶片与转轴之间的夹角及各叶片之间张角；