[实用新型]伞式风帆叶片风力机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力机，尤其是一种旋转型伞式风帆叶片风力机，用于将风能转换成机械能，主要用于风力发电。

背景技术

目前，垂直轴风力机因风轮安装在相对靠近地面的风力比较小的地方，效率较低；风轮旋转时会产生很高的扭矩波动和无自启动能力，上世纪八十年代末之后发展己停滞。市场占绝对优势的水平轴风力机，因塔架高度较高，安装维护费用较高；风能转换的机械能不便于直接驱动热泵类的机械设备，风能利用需经电能的二次变换，这不仅降低了一次能的利用效率，而且增加了风能利用产业的投资；螺旋浆叶片和适应风向风速变化的两套装置制造费用高；因而设备的投资高，投资收回期长，这是风电贵的重要原因之一。

发明内容

本实用新型的目的在于解决上述不足。

本实用新型解决技术问题的方案如下：由流体力学原理可知：在飞机着陆过程中，当减速伞张开，气流作用在减速伞的凹面上，飞机速度迅速下降；飞机外挂副油箱呈流线体形，这能减小飞机的飞行阻力；伞式风帆叶片风力机的单元动力叶片就是利用上述原理来提高风能转换效率的。当风力机的单元动力风帆叶片在顺风位做正功时，纤维伞面张开，凹面迎风；当单元动力风帆叶片在逆风位做负功时，纤维伞面的凹面贴在流线体整流罩上，有效迎风面积小，叶片在一个周期运动过程中，做正功总量与做负功总量的比值大，一次能的转换效率高；伞式风帆叶片风力机的单元动力伞式风帆叶片分有系绳和无系绳两种类型，有系绳的单元动力伞式风帆叶片由伞骨(若干根)、连杆、整流罩、纤维伞面、系绳组成，若干根伞骨的一端与连杆的一端连在一起，连接并固定在旋臂或支臂的支点上，连杆的另一端指向旋转套轴运动的方向，每根伞骨的另一端通过系绳与纤维伞面上对应的纬带相连，每根伞骨与连杆的夹角呈相等的锐角，连杆与整流罩为一体结构，整流罩呈笼形(非实心)，外包络面呈流线体，连杆位于整流罩的中轴线上，连杆指向旋转套轴旋转运动方向的一端与整流罩的头部平齐，纤维伞面的头顶部与整流罩头部为一体结构，纤维伞面上有经带和纬带，经带呈园环形，等间距分布，纬带沿伞面径向分布，纤维伞面边缘外延长的纬带称系绳。无系绳的单元动力伞式风帆叶片由伞骨(若干根)、连杆、整流罩、纤维伞面组成，若干根伞骨的一端与连杆的一端连在一起，连接并固定在旋臂或支臂的支点上，连杆的另一端指向旋转套轴旋转运动相反的方向，每根伞骨与连杆的夹角呈相等的锐角，连杆与整流罩为一体结构，连杆位于整流罩的中轴线上，连杆指向旋转套轴旋转运动方向的一端与整流罩的头部平齐，纤维伞面的头顶部与整流罩头部为一体结构，纤维伞面上有经带和纬带，经带呈园环形，等间距分布，纬带沿伞面径向分布，纤维伞面边缘外无延长的纬带。伞式风帆叶片风力机有旋转型、轨道平车型两类。旋转型又分为垂直轴和垂直轴水平安装两类。旋转型伞式风帆叶片风力机由中心静轴、轴承、旋转套轴、旋臂、伞式风帆叶片和辅助设备组成，旋转套轴通过轴承固定连接在中心静轴上，为了克服现有垂直轴风力机由于扭矩不平衡引起的振动影响风力机使用寿命的问题，每台风力机的中央静轴上，安装两组转向相反、转矩大小相等、共轴线的旋转套轴若干个。若干个旋臂分布在每个旋转套轴的四周，旋臂的一端与旋转套轴固定连接；伞式风帆叶片在顺风位时产生的扭矩力大，为了减小风力扭矩对旋臂与旋转套轴结合部的切应力，常采用以下两种方式：与旋转套轴垂直的同一平面内沿径向分布的一组旋臂，径向每间隔一定距离，有园环形环臂与该组旋臂连接固定；沿旋转套轴轴向分布的不同组旋臂，有螺旋臂与相应的旋臂连接固定。旋臂分无支臂和有支臂两种，无支臂的旋臂，若干个单元动力叶片固定在旋臂的支点上；有支臂的旋臂，若干个单元动力叶片固定在旋臂、支臂的支点上。对于旋转型伞式风帆叶片垂直轴风力机，辅助设备是基座(或是基座加支架)，中心静轴竖直连接固定在基座上(或基座和支架上)；对于伞式风帆叶片旋转型中心静轴水平安装的风力机，分单垂直支撑和双垂直支撑两种，单竖直支撑的风力机，辅助设备是现有水平轴风力机的塔架、旋转支撑(或称回转体)、风轮对风装置；双垂直支撑的风力机，辅助设备除采用现有水平轴风力机的技术外，与现有水平轴风力机的区别是：在双支撑中，一个是固定塔架；另一个是风向随动塔架，风向随动塔架包括轨道车、轨道、塔架、旋转支撑，塔架下端连接固定在轨道车上，以中心静轴的一端为坐标原点，在中心静轴长度的四分之一和四分之三左右，与塔架连接固定的部位，有两种结构形状：1.园台形，内有园台形空心，2.园环形；在上述部位，中心静轴通过轴承与固定塔架和风向随动塔架的上端连接固定，轨道车能在园形轨道或四分之一的园形轨道上运动，后者旋转套轴能双向旋转、风力发电机是双向电机，轨道车能根据风向变化停在轨道上(制动状态)的合适位置，以便使风轮对风，这种风轮对风装置有人工对风和自动对风两类，自动对风装置用现有水平轴风力机的技术解决。由于伞式风帆叶片纤维伞面的开合次数与使用寿命有关，伞面的开合过程有一较短的时间，所以旋转型伞式风帆叶片风力机旋臂的长度应较长，旋转套轴的转速应较慢，风力机增速齿轮的传动比宜大一些，纤维伞面、整流罩的选材应考虑耐磨性，纤维伞面、尤其是与整流罩的结合部位应考虑其纫性、强度。用伞式风帆叶片替代翼板轨道平车上的翼板，就制造出伞式风帆叶片轨道平车型风电设备。