[其他]带隔层的多叶片叶轮

说明书

本实用新型涉及一种风力机械，具体地说是叶轮。

在此之前的风力机叶轮的结构如图1、2所示，它们分别用于风力发电机和抽水风车，其特点是叶轮由三叶片和多叶片构成。这种结构的叶轮其风能利用率较低。且这两种叶轮存在着这样两个问题：第一，对于少叶片叶轮来说，由于叶片少，而随着叶轮直径的增大，叶片间的距离也越大，在叶轮旋转时，只有作用在叶片上的风能得到利用，而有相当一部份风能被遗漏。第二，对于多叶片叶轮来说，进入两叶片间的气体，由于叶片的作用，改变了原来的流向，这时体积会收缩，和外界的气体有压力差，产生一个指向叶轮圆心的径向力，这个力改变了出流角，降低了风能的利用率和风轮的转速，此外，叶尖部分的气流由于叶尖线速度较快，它除了绕叶片运动外，还随叶轮一起转动，作圆周运动，这样就产生一个径向的离心力，这个力也改变了出流角，降低了风能的转换率。

本实用新型的目的在于提供一种能克服上述缺点的带隔层的多叶片叶轮，它既能用于发电也能用于风车，多叶片能解决风能遗漏问题，加隔层能有效地解决径向力干扰问题。

本实用新型的解决方案是：叶轮由轴套、隔层和若干叶片组成。隔层可是多层，至少两层。在隔层之间装有若干叶片。多叶片使叶片间的距离较小，较好地克服了风能遗漏的缺陷。而多叶片叶轮运转时存在径向力干扰问题，隔层能有效地控制叶轮在运转时产生的径向阻力，并使叶片间的距离随直径的不同变化较小。叶轮隔层各层间距离相等，且各叶片间距离相等，叶片的进流角为8°12，出流角为27°16。

本实用新型由于采用多叶片以及隔层，提高了叶轮的风能利用率，叶轮的效率接近了理论效率，其效率可达60％左右。能用于家用的小型风力发电机以及草原上的风力发电和抽水风车。

附图1是原有技术中的风力发电机叶轮。

附图2是原有技术中的风车叶轮。

附图3是本实用新型的风力发电机叶轮。

附图4是本实用新型的风力发电机叶轮的侧视图。

附图5是本实用新型的风车叶轮。

附图6是图5所示叶轮的两隔层间任一叶片的立体图。

附图7是图5所示叶轮的叶片与隔层交线的坐标图。

附图8是图5所示叶轮的叶片形状图。

下面结合附图说明实施例。

实施例1

如图3所示，为具有四层隔层的多叶片的风力发电机叶轮，它由轴套（1）、隔层（2）和叶片（3）组成。隔层间的距离相等，其值根据叶轮直径的大小而定，在各隔层间分别装有若干叶片，叶片的分布为：以在360°的圆周上均布的三组叶片为基础，在这三组叶片的每两组叶片间（120°范围内）的第二层内装有一叶片，此叶片平分两组叶片的夹角120°，在同样的每两组叶片间的第三层内装有两个叶片，该两叶片在120°内均布。即隔层增加一层，在上述的每两组叶片间（120°内）的该隔层上增加一叶片，以此类推。叶片为径向安装，且叶片采用翼形叶片。叶轮的材料应使用轻型材料。此种结构的叶轮适用于风力发电机。

实施例2

如图5所示，为三隔层多叶片叶轮，由轴套（4）、隔层（5）和叶片（6）组成。各隔层间距离相等其值根据叶轮直径大小而定，且隔层具有一定宽度，在各隔层间装有若干叶片，各层叶片在圆周上均匀分布，各层叶片的叶片数与隔层的层数成一定比例关系，即：

m＝4n＋4

其中m表示叶片数，n表示层数。用此方法确定叶片数，使得各层叶片间的距离相等。叶片的进流角为8°12，出流角为27°16。叶轮叶片的位置这样确定：如图6所示，

GH＝2nasin 1/2 αn

FB＝2（n＋1）asin 1/2 αn

其中n表示隔层数，a为隔层之间的距离，αn表示第n层的两叶片间的隔层圆弧所对的圆心角，其值为：

αn＝360°／4（n＋1）

QC＝ 3/4GH，DQ＝GH，AM＝ 3/4FB，MB＞DQ，弧长＝ 5/24 πAMDC＝ 5/24 πQC。为叶片与隔层的交线，如图7所示，为弧交线的求法。A₁，A₂…，A_m，B₁，B₂，…，B_m，各点的坐标由圆O的方程

x²＋y²＝〔（n＋1）a〕²

和直线BC的方程

y＝（n＋1）acos 1/2 αn