[发明专利]立轴式的流体能量转换装置以及流体能量转换方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种能量转换技术领域，尤其涉及一种立轴式的流体能量转换装置以及流体能量转换方法。

背景技术

流体能量（例如风能、水能等）作为一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，在化石能源紧缺的时代，有着重大的意义。以风能为例，对于风能等的利用已经历经数千年，从最初的帆船和风车到现在日益成熟的风力机，人们总在不断的探索研究能更好更充分利用风能的装置。

现如今的风力机主要有水平轴和垂直轴两种。水平轴风力机的技术水平已经日益成熟，广泛地应用于风力发电。垂直轴风力机虽然较水平轴风力机更早的出现，由于缺乏成熟全面的理论基础和技术手段，并没有能得到充分的发展，但这种风力机具有水平轴风力机所不具有的独特优。

首先垂直轴风力机结构简单，安装方便，维护也较为简单，而水平轴风力机造价较高，技术复杂，维护更为困难；其次由于风向的变化，水平轴风力机需要特有的对风装置，而垂直轴风机可自适应风向的变化；此外水平轴风力机的叶片大多采用合成材料，要承受周期性的交变载荷，容易损坏，还造成较大的噪声；垂直轴风力机的叶片承受的一恒定载荷，疲劳寿命更长，所以对于垂直轴风力机的研究依然有很大的前景。

不过，发明人发现：目前的风力机在风力较大时容易损坏，而在风力较小时又不容易启动，缺乏一种自适应的机制。

发明内容

本发明提供一种立轴式的流体能量转换装置以及流体能量转换方法，目的在于对流体能量进行自适应调节，降低流体能量转换装置的启动力矩且防止流体能量过大时损坏转换装置。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种立轴式的流体能量转换装置，所述流体能量转换装置包括：

支撑部件，包括位于底部的基座、固定在所述基座上的垂直支架以及与所述垂直支架垂直设置的横梁；

立轴，垂直设置于所述横梁和所述基座之间；

上翅叶和下翅叶，分别设置于所述立轴的上下端，所述上翅叶和所述下翅叶绕所述立轴可转动；

柔性叶片，由柔性材料制成，通过圆形或者弧形的刚性部件固定在所述上翅叶和所述下翅叶之间。

根据本发明实施例的另一个方面，其中，所述上翅叶和所述下翅叶各为三个，所述三个上翅叶通过上法兰盘设置在所述立轴的上端，且所述三个上翅叶之间以120°均匀分布；

所述三个下翅叶通过下法兰盘设置在所述立轴的下端，且所述三个下翅叶之间以120°均匀分布。

根据本发明实施例的另一个方面，其中，所述上翅叶和所述下翅叶之间具有一定的角度。

根据本发明实施例的另一个方面，其中，所述下翅叶被设置为沿着所述立轴上下可移动。

根据本发明实施例的另一个方面，其中，所述柔性叶片通过多个具有相同弧度的固定部件来支撑。

根据本发明实施例的另一个方面，其中，所述流体能量转换装置还包括：

滑套，与所述下翅叶固定设置，所述下翅叶通过所述滑套沿着所述立轴上下可移动；

卡圈，设置于所述立轴上，通过所述卡圈限制所述下翅叶在所述立轴上的轴向运动范围。

根据本发明实施例的另一个方面，其中，所述立轴包括：

实心立轴，位于所述立轴的上半部分；

花键轴，位于所述立轴的下半部分，所述实心立轴的轴径大于所述花键轴的轴径。

根据本发明实施例的又一个方面，提供一种流体能量转换方法，使用如上所述的立轴式的流体能量转换装置，所述流体能量转换方法包括：

所述立轴式的流体能量转换装置中的柔性叶片在受到流体的压力时产生变形，

通过所述柔性叶片的变形来调节接受到的流体能量。

根据本发明实施例的另一个方面，其中，所述流体能量转换方法还包括：

根据所述流体的压力来调整所述立轴式的流体能量转换装置中的上翅叶和下翅叶之间的角度。

根据本发明实施例的另一个方面，其中，所述流体能量转换方法还包括：

根据所述流体的压力和所述立轴式的流体能量转换装置中的下翅叶的配重，所述下翅叶沿着所述立轴式的流体能量转换装置中的立轴上下移动。

本发明实施例的有益效果在于：通过柔性叶片的自适应变形，可以对流体能量进行自适应调节，降低流体能量装置的启动力矩且防止流体能量过大时损坏装置。