低風速風動裝置的風葉的製作方法
2023-07-27 09:24:56 1
專利名稱：低風速風動裝置的風葉的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種開發風能的裝置，具體涉及一種低風速風動裝置的風葉。
背景技術：
人類社會的發展與對能源的開發利用有直接關係。電能是今天人類利用能源的主要形式。傳統熱力發電消耗有限的化石材料，發電過程中產生有害氣體，汙染環境；水力發電一次性投資巨大，易導致生態失衡；核電的輻射潛在危害令人心有餘悸；潮汐發電投入大，有些關鍵技術尚未解決。而風能無汙染、可再生，被譽為「乾淨的再生能源」。
然而，風能有時候難以利用。現有的風動裝置工作風速大多不能低於3米/秒，額定風速一般也在6米/秒以上。而很多地區大部份時間達不到這樣的風速，因而風能得不到很好的利用。
目前，傳統的風力發電機一般由風葉、傳動軸、支架、發電機和調節風向裝置組成。工作時，在調節風向裝置的作用下，風葉帶動傳動軸轉動，傳動軸由軸承支承，使發電機的轉子與定子保持間隙配合併帶動發電機轉動而達到發電的目的。傳統的發電裝置的葉片多為長條形或螺旋形，因為其葉片受風面積小，風能利用率低，需要較大的風力才能啟動。
發明內容
本發明目的是提供一種風能利用率高，在低風速情況下可以啟動且有較高輸出功率的低風速風動裝置的風葉，該設計微風啟動，適用於風力發電、灌溉和以風力為動力的其他各種機器。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案是一種低風速風動裝置的風葉，由3～5片結構相同的葉片環繞轉動軸軸線均布構成，每片葉片由一螺旋展開面和一翻轉彎曲面兩部分組成，螺旋展開面為葉片的迎風面，其前部一側在旋轉切線方向延伸有拱形圓弧面；翻轉彎曲面從螺旋展開面根部另一側延伸翻轉彎曲至轉動中心，並在轉動中心側部形成一低壓空腔，各葉片的低壓空腔間隔環繞轉動軸軸線形成低壓環流通道。
上述技術方案中的有關內容解釋如下1、所述的低風速風動裝置的風葉優選為含有4個葉片。
2、所述的低壓空腔高度為螺旋展開面前部頂角的對角邊邊長的0.2～0.5倍，優選為0.3～0.4倍。
3、所述的拱形圓弧面的弦長為轉動中心到螺旋展開面前部頂點的長度的0.6～0.8倍，弦高為轉動中心到螺旋展開面前部頂點的長度的0.6～0.8倍。
本發明工作原理是本發明的每片葉片由一螺旋展開面和一翻轉彎曲面兩部分組成，螺旋展開面為葉片的迎風面，其前部一側在旋轉切線方向延伸有拱形圓弧面，該結構增加了與風接觸的面積，起到了很好的集風作用，使風動裝置即使是在微風的情況下也能夠啟動；翻轉彎曲面從螺旋展開面根部另一側延伸翻轉彎曲至轉動中心，並在轉動中心側部形成一低壓空腔，各葉片的低壓空腔間隔環繞轉動軸軸線形成低壓環流通道，在風葉轉動過程中，風作用到螺旋展開面上，由於螺旋展開面的曲面設計，使得大部分的風作用到翻轉彎曲面的內部低壓空腔中，由於內部低壓空腔截面由大到小的變化形成了局部的低壓區，這個低壓區一方面引導風從一個葉片的低壓空腔作用到相鄰的下一個葉片上，使風能在低壓環流通道中形成渦流旋轉，進一步帶動了風葉的轉動，提高了低風速風動裝置的輸出功率，另一方面，由於空腔截面由大到小的變化，使進入這個空腔的風速逐步增加，這樣更加帶動了風葉的轉動，提高了輸出功率。
由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點和效果1、本發明所採用低風速風動裝置的風葉結構簡單，有效的增加了對風的受力面積，可以使風葉在超低的風速(一級風)下啟動，甚至可以在0.8米/秒的風速下啟動，更加有利於風力發電裝置的推廣和應用。
2、本發明在每個葉片靠近轉動中心一側形成一低壓空腔，各葉片的低壓空腔間隔環繞轉動軸軸線形成低壓環流通道，在風葉轉動過程中，使風在低壓環流通道中形成渦流旋轉，進一步帶動了風葉的轉動，提高了低風速風動裝置的輸出功率，使得本發明與現有技術相比在同等風力下具有較高的輸出功率。
附圖1為含有四個葉片的風葉的立體結構示意圖；附圖2為含有四個葉片的風葉的主視圖；附圖3為圖2的A-A向截面圖；附圖4為含有三個葉片的風葉的主視圖；附圖5為含有五個葉片的風葉的主視圖。
以上附圖中1、風葉；2、螺旋展開面；3、翻轉彎曲面；4、拱形圓弧面；5、低壓空腔；6、螺旋展開面前部頂角的對角邊；7、螺旋展開面前部頂點；8、轉動中心；9、轉動軸具體實施方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述實施例1一種低風速風動裝置的風葉1，如附圖1和附圖3所示，由四片結構相同的葉片環繞轉動軸9軸線均布構成，每片葉片由螺旋展開面2和翻轉彎曲面3兩部分組成，螺旋展開面2為葉片的迎風面，其前部一側在旋轉切線方向延伸有拱形圓弧面4；翻轉彎曲面3從螺旋展開面2根部另一側延伸翻轉彎曲至轉動中心8，並在轉動中心側部形成一低壓空腔5，各葉片的低壓空腔5間隔環繞轉動軸9軸線形成低壓環流通道。所述的低壓空腔5高度為螺旋展開面前部頂角的對角邊6邊長的0.2～0.5倍。所述的拱形圓弧面的弦長為轉動中心8到螺旋展開面前部頂點7的長度的0.6～0.8倍，弦高為轉動中心8到螺旋展開面前部頂點7的長度的0.6～0.8倍。
實施例2一種低風速風動裝置的風葉1，如附圖2和附圖3所示，由四片結構相同的葉片環繞轉動軸9軸線均布構成，其具體的製作方式可以採用一張正方形的板材，轉動中心8為正方形的中心，首先沿著正方形的對角線剪開，剪到對角線一半的60～80％，剪成四個等腰三角形，然後將轉動軸9穿過正方形的中心，再將每個三角形同一側的角向上彎曲，頂端固定在轉動軸9上，這樣在轉動軸9的一側形成了一個空腔5，空腔高度為遠離轉動軸9的頂角的對角邊即螺旋展開面前部頂角的對角邊6邊長的0.2倍。最後，在所述的三角形中沒有彎曲的一個邊上固定一個拱形圓弧面4。所述的拱形圓弧面4的弦長為其所在邊的邊長即轉動中心8到螺旋展開面前部頂點7的長度的0.6倍，弦高為其所在邊的邊長即轉動中心8到螺旋展開面前部頂點7的長度的0.8倍。
實施例3一種低風速風動裝置的風葉1，如附圖4和附圖3所示，由三片結構相同的葉片環繞轉動軸9軸線均布構成，其具體的製作方式可以採用三個相同的三角形板材，將三角形中的兩個角頂端固定在轉動軸9上，這樣在轉動軸9的一側形成了一個空腔5，空腔高度為遠離轉動軸9的頂角的對角邊即螺旋展開面前部頂角的對角邊6邊長的0.3倍。最後，在所述的三角形中沒有彎曲的一個邊上固定一個拱形圓弧面4。所述的拱形圓弧面4的弦長為其所在邊的邊長即轉動中心8到螺旋展開面前部頂點7的長度的0.7倍，弦高為其所在邊的邊長即轉動中心8到螺旋展開面前部頂點7的長度的0.7倍。
實施例4一種低風速風動裝置的風葉1，如附圖5和附圖3所示，由五片結構相同的葉片環繞轉動軸9軸線均布構成，其具體的製作方式可以採用五個相同的三角形板材，將三角形中的兩個角頂端固定在轉動軸9上，這樣在轉動軸9的一側形成了一個空腔5，空腔高度為遠離轉動軸9的頂角的對角邊即螺旋展開面前部頂角的對角邊6邊長的0.4倍。最後，在所述的三角形中沒有彎曲的一個邊上固定一個拱形圓弧面4。所述的拱形圓弧面4的弦長為其所在邊的邊長即轉動中心8到螺旋展開面前部頂點7的長度的0.8倍，弦高為其所在邊的邊長即轉動中心8到螺旋展開面前部頂點7的長度的0.6倍。
上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容並據以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種低風速風動裝置的風葉，由3～5片結構相同的葉片環繞轉動軸軸線均布構成，其特徵在於每片葉片由一螺旋展開面和一翻轉彎曲面兩部分組成，螺旋展開面為葉片的迎風面，其前部一側在旋轉切線方向延伸有拱形圓弧面；翻轉彎曲面從螺旋展開面根部另一側延伸翻轉彎曲至轉動中心，並在轉動中心側部形成一低壓空腔，各葉片的低壓空腔間隔環繞轉動軸軸線形成低壓環流通道。
2.根據權利要求1所述的一種低風速風動裝置的風葉，其特徵在於所述的低風速風動裝置的風葉優選為含有4個葉片。
3.根據權利要求1所述的一種低風速風動裝置的風葉，其特徵在於所述的低壓空腔高度為螺旋展開面前部頂角的對角邊邊長的0.2～0.5倍。
4.根據權利要求3所述的一種低風速風動裝置的風葉，其特徵在於所述的空腔高度為螺旋展開面前部頂角的對角邊邊長的0.3～0.4倍。
5.根據權利要求1所述的一種低風速風動裝置的風葉，其特徵在於所述的拱形圓弧面的弦長為轉動中心到螺旋展開面前部頂點的長度的0.6～0.8倍，弦高為轉動中心到螺旋展開面前部頂點的長度的0.6～0.8倍。
全文摘要
本發明涉及一種低風速風動裝置的風葉，由3～5片結構相同的葉片環繞轉動軸軸線均布構成，每片葉片由一螺旋展開面和一翻轉彎曲面兩部分組成，螺旋展開面為葉片的迎風面，其前部一側在旋轉切線方向延伸有拱形圓弧面；翻轉彎曲面從螺旋展開面根部另一側延伸翻轉彎曲至轉動中心，並在轉動中心側部形成一低壓空腔，各葉片的低壓空腔間隔環繞轉動軸軸線形成低壓環流通道。本發明所採用低風速風動裝置的風葉結構簡單，有效的增加了對風的受力面積，可以使風葉在超低的風速下啟動；各葉片的低壓空腔間隔環繞轉動軸軸線形成低壓環流通道，使風在低壓環流通道中形成渦流旋轉，進一步帶動了風葉的轉動，提高了輸出功率。
文檔編號F03D11/00GK1831329SQ200510038449
公開日2006年9月13日 申請日期2005年3月10日 優先權日2005年3月10日
發明者王繼傑 申請人:王繼傑