[发明专利]高效风力涡轮机

说明书

高效风力涡轮机(简称高效风力涡轮机，以下同)主要用于风力发电，它是现代风轮机的一次革新。

据估计，全世界每年的风能竟相当于65万亿度电能，比全世界人工发电总量还大若干倍。风力的利用，虽然历史悠久，进展却甚为迟缓，其中主要原因是风力变化多端，难以利用，直到现在，人们仍然没有大规模利用风力的能力，目前人们已能用改变叶片螺距的方法保持风轮恒速转动，然而现风轮机仍然沿袭原始大风车，能量转化效率较低，而且功率较小。因此改进风力发电机，提高风力发电机的功率和效率，对于风力的利用是极为重要的

高效风轮机的外型以及对风能的利用途径和现代风轮机不同。它主要由三部分组成：集风罩、导气管、高效涡轮机(图1)。集风罩是一个喇叭状聚集气流的装置，导气管为圆台管状。它们的作用是使气流加速，通过集风罩和导气管的共同加速，可使气流加速至超音速。在导气管的末端装有节流阀门(图1)，可控制气流的大小，进而控制涡轮机转速。高效涡轮机为高效封闭反冲式(图4)，由定子和转子两部分组成，转轮为转子，转轮内部的中心喷头为定子。中心喷头(图3)的主要作用是改变气流方向，同时兼作转轮的转轴，中心喷头内有一锥形劈，从导气管流进的高速气流，在锥形劈上被分开，向其四周流动，成为垂直原来流动方向的气流，在中心喷头的外圆上有分布均匀的喷嘴，每两个嘴对应的圆心角都相等(图4)，从各喷嘴喷出的气流都沿各喷嘴所在圆切线方向上喷出。中心喷头两侧的轴上装有转动轴承(图2)。涡轮由涡轮盖和转轮相盖合而，涡轮盖为圆锥状；转轮内壁上有分布均匀的轮叶，每个轮叶对应的外壁上有反冲口，每两个轮叶对应的圆心角也相等，反冲口的喷气方向与中心喷头各喷嘴喷气方向相反，并且在转轮所在圆的切线方向上。气流从中心喷头各喷嘴喷出，先冲击轮叶做功，受阻气流从反冲口全部喷发再次做功。

下面是附图简介：图1，高效风力涡轮机整图，1、集风罩，2、导气管，3、节流阀门，4、高效封闭反冲涡轮机，5、传动轴。图2、高效封闭反冲涡轮机构示意图，1、涡轮盖，2轴承，3、中心喷头，4、喷嘴，5、转轮，6轮叶。图3中心喷头纵截面示意图，1、进气管，2、锥形劈，3、转轴。图4，1、高效封闭反冲涡轮机横截面示意图，1、中心喷头，2、转轮，3、轮叶，4、喷嘴。

高效风力涡轮机在现有技术下实现不是十分困难的，主要问题是集风罩和涡轮机的制造，集风罩是决定功率大小的主要部件，口径在几十到几百米，材料的选择很重要，如果用作高空风轮机(距地面10公里)对材料的要求更高，还有高空停留和方向控制等问题；高效封闭反冲涡轮机结构比较复杂，又是能量转化部件，所以构造要结实、精良，可用铸造方式或组合方式制造，轴承常规轴承即可。