涡轮式立轴风力机.pdf

本发明公开了一种涡轮式立轴风力机，属于风能利用领域。其特征是该装置包括聚风器底板、聚风器顶板、左聚风板、右聚风板、涡壳、叶片上环箍、叶片下环箍、叶片、叶片内筒、轴、聚风器轴承、叶轮轴承、左聚风板尾翼、右聚风板导流板、右侧进风口、聚风器出风口、导向杆、导向杆支架、竖向导向尾翼和横向导向尾翼。叶轮的轴垂直安装；聚风器底板、聚风器顶板、左聚风板、右聚风板和涡壳构成了聚风器；涡壳、左聚风板尾翼和右聚风板导流板构成了导风装置；导向杆、竖向导向尾翼和横向导向尾翼构成了对风机构。本发明的效果和益处是气流沿着左右聚风板进入叶轮，具有聚风性能好、风能利用系数高、启动风速小的特点。

1.  一种涡轮式立轴风力机，包括聚风器底板(1)、聚风器顶板(2)、左聚风板(3)、右聚风板(4)、涡壳(5)、叶片上环箍(6)、叶片下环箍(7)、叶片(8)、叶片内筒(9)、轴(10)、聚风器轴承(11)、叶轮轴承(12)、左聚风板尾翼(13)、右聚风板导流板(14)、右侧进风口(15)、聚风器出风口(16)、导向杆(17)、导向杆支架(18)、竖向导向尾翼(19)和横向导向尾翼(20)，其特征在于叶片上环箍(6)、叶片下环箍(7)和叶片(8)构成了叶轮，叶轮的轴(10)垂直地面安装；聚风器底板(1)、聚风器顶板(2)、左聚风板(3)、右聚风板(4)和涡壳(5)构成了的聚风器；涡壳(5)、左聚风板尾翼(13)和右聚风板导流板(14)构成了导风装置。

2.  根据权利要求1所述的涡轮式立轴风力机，其特征还在于左侧气流沿着左聚风板(3)进入叶轮，推动叶轮旋转，从聚风器出风口(16)流出。

3.  根据权利要求1所述的涡轮式立轴风力机，其特征还在于右侧气流沿着右聚风板(4)和涡壳(5)所构成的右侧进风口进入右侧进风口(15)、再进入叶轮，推动叶轮旋转，由聚风器出风口(16)流出。

4.  根据权利要求1所述的涡轮式立轴风力机，其特征还在于叶轮的旋转将带动轴(10)旋转，带动风力发电机旋转发电。

5.  根据权利要求1所述的涡轮式立轴风力机，其特征还在于由聚风器底板(1)、聚风器顶板(2)、左聚风板(3)、右聚风板(4)和涡壳(5)构成的聚风器在导向杆(17)的作用下自动捕捉风向。

6.  根据权利要求1所述的涡轮式立轴风力机，其特征还在于叶轮采用铝或白铁皮制作；聚风装置采用金属、玻璃钢或有机玻璃制造。

7.  根据权利要求1所述的涡轮式立轴风力机，其特征还在于导向杆(17)、竖向导向尾翼(19)和横向导向尾翼(20)采用金属或玻璃钢制造。

涡轮式立轴风力机
技术领域
本发明属于风能利用领域，涉及到立轴风力发电机中的风力机、聚风器和叶轮等部件。
背景技术
风力机是风力发电的关键设备。目前，风力机有横轴风力机和立轴风力机，横轴风力机在大型风力发电机和小型风力发电机中都有应用，横轴风力机在应用的过程中存在塔架何载大、平衡性能差、需要对风机构等不足。而立轴风力机一般不需要对风机构，发电机可以安装在地面、降低塔架何载，造价低、也便于维护和保养，因此，立轴风力机在近几年受到人们的普遍关注。立轴风力机又分阻力型和升力型两种。对于阻力型立轴风力机而言，其在工作过程中，常常存在风力机的一半是动力区、而另一半是阻力区的问题。因此，为了提高立轴风力机的风能利用效率，人们提出了屏蔽式平板叶片风力机、平板叶片摆转式风力机和S型叶轮风力机，但上述风力机或存在只利用了风力机一半的叶轮进行驱动、或叶片由于频繁摆动而容易毁坏的问题，因此，有必要开发新型的立轴风力机。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种聚风性能好、风能利用系数高、启动风速小的涡轮式立轴风力机。
本发明的技术方案如下：
本发明涡轮式立轴风力机主要由聚风器底板、聚风器顶板、左聚风板、右聚风板、涡壳、叶片上环箍、叶片下环箍、叶片、叶片内筒、轴、聚风器轴承、叶轮轴承、左聚风板尾翼、右聚风板导流板、右侧进风口、聚风器出风口、导向杆、导向杆支架、竖向导向尾翼和横向导向尾翼组成。叶片上环箍、叶片下环箍和叶片构成了本发明的叶轮，叶轮的轴垂直地面安装，形成立轴风力机；聚风器底板、聚风器顶板、左聚风板、右聚风板和涡壳构成了本发明的聚风器；涡壳、左聚风板尾翼和右聚风板导流板构成了本发明的导风装置。导向杆、竖向导向尾翼和横向导向尾翼构成了本发明的对风机构。
本发明涡轮式立轴风力机中的左侧气流沿着左聚风板进入叶轮，推动叶轮旋转，从聚风器出风口流出。
本发明涡轮式立轴风力机中的右侧气流沿着右聚风板和涡壳所构成的右侧进风口进入右侧进风口、再进入叶轮，推动叶轮旋转，由聚风器出风口流出。
本发明涡轮式立轴风力机中的叶轮在风力的作用下带动轴旋转，带动风力发电机旋转发电；聚风器底板、聚风器顶板、左聚风板、右聚风板和涡壳构成的聚风器在导向杆的作用下自动捕捉风向。
本发明涡轮式立轴风力机中的叶轮可采用金属制作；聚风装置可以是金属材质、玻璃钢或有机玻璃制造；导向杆、竖向导向尾翼和横向导向尾翼可以采用金属或玻璃钢制造。
本发明的效果和益处是本发明涡轮式立轴风力机的左聚风板具有聚集左侧气流的作用，使气流沿着左聚风板直接进入叶轮、推动叶轮旋转，由于聚风器左侧气流入口宽度较大、远大于叶轮通道，因此，有利于增加叶轮内气流风速、提高叶轮转动惯量，反过来有利于降低风力机的启动风速；本发明涡轮式立轴风力机的涡壳一方面具有遮挡气流直接作用于叶轮、对叶轮转动形成阻力的作用，另一方面涡壳和右聚风板构成右侧进风通道，气流经该通道、并在右聚风板导流板的作用下进入右侧进风口，进而进入叶轮，与左侧气流共同推动叶轮旋转，从而进一步增大叶轮转动惯量，也降低了叶轮的启动风速。本发明涡轮式立轴风力机的导向杆、竖向导向尾翼和横向导向尾翼构成了风力机的对风机构，具有自动对风的作用；本发明涡轮式立轴风力机的叶片采用半圆柱面多叶片形式，有利于提高叶轮与气流的接触面积、提高风能利用效率；叶片的叶片下环箍直径小于叶片上环箍、叶片下部采用开式圆弧状设计，有利于利用由下向上的涡旋气流的风能；本发明涡轮式立轴风力机的聚风器顶板有利于提高聚风性能。
附图说明
附图1为涡轮式立轴风力机外形结构示意图。
附图2为涡轮式立轴风力机A-A剖面图。
附图3为涡轮式立轴风力机迎风面结构示意图。
附图4为涡轮式立轴风力机B-B剖面图。
附图5为涡轮式立轴风力机底面结构示意图。
附图：1聚风器底板；2聚风器顶板；3左聚风板；4右聚风板；5涡壳；6叶片上环箍；7叶片下环箍；8叶片；9叶片内筒；10轴；11聚风器轴承；12叶轮轴承；13左聚风板尾翼；14右聚风板导流板；15右侧进风口；16聚风器出风口；17导向杆；18导向杆支架；19竖向导向尾翼；20横向导向尾翼。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
本发明涡轮式立轴风力机主要由由聚风器底板1、聚风器顶板2、左聚风板3、右聚风板4、涡壳5、叶片上环箍6、叶片下环箍7、叶片8、叶片内筒9、轴10、聚风器轴承11、叶轮轴承12、左聚风板尾翼13、右聚风板导流板14、右侧进风口15、聚风器出风口16、导向杆17、导向杆支架18、竖向导向尾翼19和横向导向尾翼20组成。叶片上环箍6、叶片下环箍7和叶片8采用焊接方式构成叶轮；叶轮的轴10垂直安装，通过聚风器轴承11与聚风器底板1连接，通过叶轮轴承12与聚风器顶板2连接；聚风器底板1、聚风器顶板2、左聚风板3、右聚风板4和涡壳5焊接连接构成聚风器；导向杆17、竖向导向尾翼19和横向导向尾翼20采用焊接或铆接；导向杆17、导向杆支架18、左聚风板3和右聚风板4采用焊接或铆接。