一種渦流離心式風力發電裝置的製作方法

2023-05-22 08:21:51 2

本實用新型涉及一種風力發電裝置，具體地說是一種渦流離心式風力發電裝置。

背景技術：

風是沒有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭，作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。風力發電的原理是利用風力帶動風機旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。風輪是把風的動能轉變為機械能的重要部件，風機按結構形式大體上分為水平軸（旋轉軸與風向平行）和垂直軸（旋轉軸與風向垂直）兩種。水平軸風機技術發展較為成熟，作為當今風力發電的主流有著廣泛的應用。然而由於水平軸風機自身結構特點，安裝難度較高，投資成本大且不便於移動，因此目前主要應用與大型風力發電廠併網發電。對於小型發電系統中，垂直軸風力機則應用較多。

目前的垂直軸風機都是依靠風機葉片迎風，風力之間作用於葉片來推動風機轉動，進而帶動發電機發電。風力在這種風機上只能做功一次，即推動迎風的葉片做一次功，風能利用率不高。並且，參與做功的葉片也僅有面向迎風方向的部分葉片，其餘葉片均不參與做功，要推動少數參與做功的葉片帶動整個風機轉動，需要較大的風力。要滿足一般風力的正常使用，需要增大葉片尺寸，即增加迎風面積，也就增大了風機尺寸，提高了成本。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種風電轉換效率高的渦流離心式風力發電裝置。

本實用新型為解決上述技術問題所採用的技術方案是：一種渦流式風力發電裝置，設有集風罩、葉輪和發電機，所述葉輪設置在集風罩內，並通過傳動機構與所述發電機連接，在集風罩上設有沿葉輪旋轉軸向延伸的進風口，所述葉輪由端板和固定在兩個端板之間的導流葉片組成，所述導流葉片繞葉輪的旋轉中心呈內側端朝葉輪旋轉方向傾斜的渦旋狀分布，每個導流葉片的內側延長線均與葉輪的旋轉中心不相交，葉輪的中心為渦旋狀分布的導流葉片所圍成的中空的氣流旋轉空間，所述導流葉片的內側端互不相接，相鄰導流葉片之間形成用於將外部氣流導向葉輪中心氣流旋轉空間以形成旋流的導流通道。

所述的導流葉片成迎風面內凹的弧形。

所有導流葉片的內側延長線均相切於同一個以葉輪旋轉中心為圓心的圓。

所述集風罩上還設有用於內部氣流流出的洩風口。

所述集風罩的洩風口外側設有擋風機構。

本實用新型的有益效果是：在外部氣流進入葉輪作用於導流葉片推動葉輪旋轉的同時，氣流旋轉空間內形成的旋流在離心力作用下自葉輪中心向外擴散，作用於周圍的導流葉片，形成對葉輪的推動力。離心氣流與外部氣流的共同作用使葉輪的所有導流葉片同時用於做功。與通常的葉輪僅迎風面的部分葉片參與有效做功相比，葉片多次推動做功，極大的提高了風能向機械能的轉換，從而有效提高風電轉換效率。並且，由於葉輪旋轉的推動力為外部氣流作用力與離心氣流作用力之和，與通常的葉輪相比增加了離心氣流的作用力，因而所需的最小外部氣流作用力更小，也就是說能夠推動葉輪旋轉的最小風力與通常的葉輪相比更小，使其應用範圍更為廣泛。除一般的風電廠之外，在通風道內、橋梁、樓宇之間，甚至汽車上均有應用的可能。

附圖說明

圖1是本實用新型風力發電裝置的結構示意圖。

圖2是本實用新型葉輪的截面示意圖。

圖中標記：1、發電機，2、傳動機構，3、集風罩，4、葉輪，5、端板，6、導流葉片，7、氣流旋轉空間，8、導流通道，9、擋風機構。

具體實施方式

以下結合附圖具體說明本實用新型的實施方式。

一種渦流離心式風力發電裝置，設有集風罩3、葉輪4和發電機1。該葉輪4中心無軸，其通過兩側端板上固定的轉軸經變速齒輪組等傳動機構與發電機1連接。葉輪4設置在集風罩3內，在集風罩3上設有沿葉輪4旋轉軸向延伸的進風口。所述葉輪4由端板5和固定在兩個端板之間的導流葉片6組成。導流葉片6平行於葉輪4的旋轉軸線，並與集風罩3上的進風口相對應，使風力能夠經該進風口作用於葉輪4的葉片。為使進入集風罩3的氣流在做功後順利流出，在集風罩3上還通常設有用於內部氣流流出的洩風口。該洩風口可以是與進風口相獨立的一個單獨的口，也可以如圖2所示將其與進風口直接相連形成一個更大的開口。為了避免處於葉輪迎風一側，但迎風面背向氣流的葉片收到風力直接作用產生反方向推力，可以在相對於這部分葉片的位置，也就是洩風口的外側設有擋風機構9。

如圖2所示，本實用新型的導流葉片6沿端板5的圓周設置，導流葉片6的長度要小於葉輪的半徑，在該葉輪中心形成一個沒有轉軸的中空的空腔。導流葉片6繞葉輪4的旋轉中心呈內側端朝葉輪旋轉方向傾斜的渦旋狀分布，其迎風面通常設置成內凹的弧形。每個導流葉片6的內側延長線均與葉輪4的旋轉中心不相交。該渦旋狀分布的導流葉片6使葉輪中心的空腔成為氣流旋轉空間7。所述導流葉片6的內側端互不相接，相鄰導流葉片之間形成導流通道8，從而將經進風口進入推動葉片6做功的外部氣流經該導流通道8導向葉輪中心的氣流旋轉空間7以形成旋流。使所有導流葉片6的內側延長線均相切於同一個以葉輪4旋轉中心為圓心的圓，可以保證經每個導流通道進入氣流旋轉空間7的氣流均在同一圓周上匯入旋流，從而能夠保持中心旋流的穩定。由於渦旋狀分布的導流葉片6的傾斜方向與葉輪旋轉方向一致，經導流葉片6引導在導流通道8流動的氣流，以及在氣流旋轉空間7形成的旋流的旋轉方向也與葉輪旋轉方向一致。氣流旋轉空間7內形成的旋流會在離心力作用下自葉輪中心向周圍擴散，除進風口相對的部分導流葉片之外，其餘導流葉片均不受外部風力作用，中心擴散的氣流很容易作用於這些導流葉片。由於導流葉片的傾斜設置，擴散氣流的作用力會形成推動葉輪旋轉的推動力。因此，在外部氣流經進風口進入葉輪作用於部分導流葉片推動葉輪旋轉的同時，中心擴散的旋流也作用於周圍的導流葉片，形成對葉輪的推動力。兩種氣流同時做功極大的提高了風能向機械能的轉換，從而有效提高風電轉換效率，並且推動葉輪旋轉所需的風力更小。

為使該風力發電裝置適應變化的風向，可以將風輪設置在旋轉裝置上，並配備風舵利用風力自行旋轉至與風向相對，或者配備驅動機構根據測得的風向強制驅動使其旋轉至與風向相對，此方式利用現有技術即可。