CN101649806B - 风叶框架及用其制作的风叶 - Google Patents

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Abstract

本发明属于风力发电技术领域，涉及一种风叶框架制作的风叶，框架包括有支杆与横梁，框架的中轴上有一贯通孔，所述的支杆是不等径弧形体结构且自转轴连接端至横梁的中部外径和壁厚逐渐缩小，所述的横梁为U型的弧形体，支杆的转轴连接端的端面上设置有多个与转轴固定连接的连接孔，框架的支杆上下扭曲形成具有扭曲形状的框架，优点是：本发明与自然风的接触面多，风能利用率高，与旋转轴双杆连接，稳定性好，相比其它同功率风叶长度缩短，使得成本也大幅降低，风叶框架为可拆分式，在需要运输的时候可拆开搬运，使得搬运方便。

Description

风叶框架及用其制作的风叶
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，特指一种风叶框架及用其制作的风叶。
背景技术
风力发电是一种无污染、能再生反复使用的绿色能源，是当今世界提倡使用的环保能源之一，风叶作为风力设备中直接与自然风接触的部件，它对风能的吸收的大小直接影响着有多少的风能被利用转化成电能，目前的风力发电设备中，只能把一小部分的风能转化为电能，能源利用率低，其主要原因是风叶不能更大的吸收风能，目前风叶大多为较粗厚的长条流翼形，且单杆与旋转轴连接，其横截面的迎风面为凸弧形，在风力作用下，迎风面本身就会产生两种相反的旋转力，且风叶在旋转过程中空气的阻力也较大，使得风叶的工作效率低下，而单杆与旋转轴连接在工作过程中其稳定性也较差，不单如此，由于现在风叶多数为整体结构，用在大型的风力设备上时搬运极不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种风能利用率高、成本低廉、稳定性好、搬运方便的风叶框架及用其制作的风叶。
本发明的目的是这样实现的：
风叶框架，框架包括有支杆与横梁，框架的中轴上有一贯通孔，所述的支杆是不等径弧形体结构且自转轴连接端至横梁的中部外径与壁厚逐渐缩小，支杆与转轴连接端的端面外径与横梁中部的外径比例为10∶1最宜，壁厚的比例为4∶1最宜，所述的横梁为U型的弧形体，支杆的转轴连接端的端面上设置有多个与转轴固定连接的连接孔，框架的支杆上下扭曲形成具有扭曲形状的框架。
作为优选，所述的框架为一体式结构，或者通过支杆与横梁拼接而形成整个框架；框架的结构选择参照实际的需要，当框架的型宽不足3米时，选择一体式的结构；当框架的型宽在3米至6米之间时，选择从横梁的中部分体拼接；当框架的型宽在6米以上时，选择两支杆的一端分别与横梁的端部过渡连接。
作为优选，在框架的贯通孔内部设置有加强筋，所述的加强筋的截面有人字型或放射型或为多个相互平行的支撑面；加强筋一般使用在较大型的框架上，但在一些特殊的地区(最高风速达40米/秒以上的地区)，小型的框架内部也应设置加强筋。
作为优选，所述的框架用玻璃钢或碳纤维复合材料制成，这种材料具有较强的牢固度和较轻的重量。
作为优选，所述的框架的截面为圆环形或者卵形或两者混合型，在选择截面形状为卵形的结构时，框架内侧的圆弧较宽，外侧的圆弧较窄；在选择混合型的框架结构时，支杆的两端为圆形再逐渐过渡至卵形，最后至横梁的中部为较扁的卵形。
上述的风叶框架制作的风叶，在框架的上下表面包裹有蒙皮形成风叶；所述的蒙皮的材料具有广泛的选择，一些能够满足足够抗拉强度的材料都能适用，通常情况下选择帆布。
上述的风叶，以风叶的旋转面为基准面，风叶截面上最远两点之间的连线离旋转轴越远，与基准面形成的夹角越小，最大与最小夹角的范围在35°～15°之间。
本发明相比现有技术突出的优点是：
1、本发明与自然风的接触面多，风能利用率高，能大幅提高单机容量；
2、本发明采用双杆与旋转轴连接，稳定性好；
3、本发明与其它同功率的风叶相比长度缩短，使得成本大幅降低，可减少50％左右的成本；蒙皮的材料具有广泛的经济选择，这也使得成本能够大幅降低；
4、本发明的框架用在大型的风力设备上时为可拆分式，使得搬运更加方便。
附图说明
图1是本发明框架的主视图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的俯视图；
图4是本发明第一种框架的截面示意图；
图5是本发明第二种框架的截面示意图；
图6是本发明第三种框架的截面示意图；
图7是本发明第四种框架的截面示意图；
图8是本发明第五种框架的截面示意图；
图9是本发明风叶的立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1-9：
风叶框架，框架包括有支杆10与横梁20，框架的中轴上有一贯通孔，所述的支杆10是不等径弧形体结构且自转轴连接端101至横梁20的中部外径与壁厚逐渐缩小，支杆10与转轴连接端101的端面外径与横梁20中部的外径比例为10∶1最宜，壁厚的比例为4∶1最宜，所述的横梁20为U型的弧形体，支杆10的转轴连接端101的端面上设置有多个与转轴固定连接的连接孔30，框架的支杆10上下扭曲形成具有扭曲形状的框架，贯通孔内部设置有加强筋40，所述的加强筋40的截面有人字型或射线型或为多个相互平行的支撑面；所述的框架用玻璃钢或碳纤维复合材料制成的。
上述的框架的截面为圆环形或者卵形，当选择截面为卵形时，框架的内侧圆弧较宽，外侧的圆弧较窄；在选择混合型的框架结构时，支杆10的两端为圆形再逐渐过渡至卵形，最后至横梁20的中部为较扁的卵形。
在风叶框架的上下表面包裹蒙皮50从而形成风叶，所述的蒙皮50是用帆布或其它具有高抗拉强度的材料制成；以风叶的旋转面为基准面，风叶截面上最远两点之间的连线离旋转轴越远，与基准面所形成的夹角越小，最大与最小的夹角在35°～15°之间。
本发明的使用：本发明可在不同的情况下可选择不同的结构，在大型的风力发电机上可选择图4、图5、图6的风叶截面结构，在小型的风力发电机上可选择图7、图8的风叶截面结构；无论选择何种结构本发明的两根支杆10在与对应的旋转轴上的连接座连接后，风叶横截面的迎风面为凹弧形，这种截面在风力的作用下只产生一个方向的旋转力，空气的阻力对它的作用较小，且与自然风的接触面比其它的风叶要多很多，对风力资源的利用更加充分。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.风叶框架，其特征在于：框架包括有支杆与横梁，框架的中轴上有一贯通孔，所述的支杆是不等径弧形体结构且自转轴连接端至横梁的中部外径与壁厚逐渐缩小，所述的横梁为U型的弧形体，支杆的转轴连接端的端面上设置有多个与转轴固定连接的连接孔，框架的支杆上下扭曲形成具有扭曲形状的框架。
2.根据权利要求1所述的风叶框架，其特征在于：所述的框架为一体式结构，或者通过支杆与横梁拼接而形成整个框架。
3.根据权利要求1所述的风叶框架，其特征在于：在框架的贯通孔内部设置有加强筋，所述的加强筋的截面有人字型或放射型或为多个相互平行的支撑面。
4.根据权利要求1所述的风叶框架，其特征在于：所述的框架用玻璃钢或碳纤维复合材料制成。
5.根据权利要求1所述的风叶框架，其特征在于：所述的框架的截面为圆环形或者卵形。
6.用权利要求1所述的风叶框架制作的风叶，其特征在于：在框架的上下表面包裹有蒙皮形成风叶。
7.根据权利要求6所述的风叶，其特征在于：以风叶的旋转面为基准面，风叶截面上最远两点之间的连线离旋转轴越远，与基准面形成的夹角越小。
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