CN102852711B - 层流式旋转翼风力发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种层流式旋转翼风力发动机。具体说，是利用风力作为动力来带动发动机旋转进行发电的层流式旋转翼风力发动机。它包括外壳，所述外壳为柱形，其特点是所述外壳的侧壁上有进风口和出风口。外壳内有转子，所述转子含有转轴，转轴两端均有端板，转轴两端伸出在相应端板之外并借助轴承与外壳两端盖相配合。两端板间有两层以上水平翼层，每层水平翼层有不少于两片水平翼，所述水平翼的里边固定在转轴上。这种层流式旋转翼风力发动机，不仅使用地域不受限制、制造成本低，而且制造、维护和运输都比较容易。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机。具体说，是利用风力作为动力来带动发动机旋转进行发电的层流式旋转翼风力发动机。
背景技术
在风力发电行业都知道，传统风力发动机包括一个庞大的底座，底座上设置有立柱，立柱上端安装有叶轮，工作时，借助自然风力来推动叶轮，由叶轮通过传动机构带动发电机旋转，以此来进行发电。由于风力发电机是利用自然风进行发电，为了滿足更多的发电，获得更大的扫风面积，要求叶轮的三个叶片要大，因此，传统风力发动机叶片的体积非常庞大，以5兆瓦风力发电机来说，其发动机的单个叶片长度长达近50米，重量高达8~10吨，三个叶片的总重就高达25吨左右。由于叶片的长度较长、重量较重，需要的推力大，通常需要在4级风力、风速7米/秒以上才能启动，而低于4级风力和风速7米/秒的风就无法运行。因此，上述风力风力发动机只能在风力级别较高、风速较大的地方才能工作，无法工作在低于4级风力、风速7米/秒，使用地域受到限制。又由于上述风力发动机的叶片长度较长，重量较重，无论是制造、维护和运输都比较困难。另外，由于上述风力发动机的重量较重，需要的材料较多，使得制造成本较高。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种层流式旋转翼风力发动机。这种层流式旋转翼风力发动机，不仅使用地域不受限制、制造成本低，而且制造、维护和运输都比较容易。
为解决上述问题，采取以下技术方案：
本发明的层流式旋转翼风力发动机包括外壳，所述外壳为柱形，其特点是所述外壳的侧壁上有进风口和出风口。外壳内有转子，所述转子含有转轴，转轴两端均有端板，转轴两端伸出在相应端板之外并借助轴承与外壳两端盖相配合。两端板间有两层以上水平翼层，每层水平翼层有不少于两片水平翼，所述水平翼的里边固定在转轴上。
所述水平翼的背风边间有不少于两个垂直翼，所述垂直翼为长条状，其横截面为弧形；垂直翼的凹面均朝向转轴。所述垂直翼的上下端分别与相应端板相连，水平翼的背风边均有弧形卡口，且自上而下的弧形卡口相对应，所述垂直翼卡入同一竖向位置的相应水平翼的卡口内。相邻的水平翼外边间、两端板与其相邻的水平翼外边间均连有支撑板。所述支撑板为弧形板，其凹面朝向转轴。
进风口外侧连有引风筒，该引风筒的轴向中心线与外壳间呈切向布置；所述引风筒的横截面为长方形，其横截面的长度方向与外壳的轴向相平行；所述引风筒的外端有风量调节门，该风量调节门包括一个圆筒状内腔，该圆筒状内腔的轴向与引风筒横截面的长度方向平行且连通，所述圆筒状内腔内有旋转筒，旋转筒的两端呈封闭状且其两端板中心有转轴，在安装状态下所述转轴与动力机构相连。所述旋转筒的相对筒壁上有长方形开口，该长方形开口与横截面为长方形的引风筒形状相同且对应。
引风筒内有规整板，所述规整板处于风量调节门内侧，且规整板的板面与进风口的风向平行。
所述出风口邻近进风口，所述端板及水平翼外边沿与外壳间的间距，沿风流方向自进风口到出风口间逐渐变大。
出风口外侧连有出风管，出风管的内段轴向中心线与外壳间呈切向布置。
所述转轴为空心轴。
采取上述方案，具有以下优点：
由上述方案可以看出，由于本发明包括外壳，所述外壳的侧壁上有进风口和出风口。外壳内有转子，所述转子含有转轴，转轴两端均有端板，转轴两端伸出在相应端板之外并借助轴承与外壳两端盖相配合；两端板间有两层以上水平翼层，每层水平翼层有不少于两片水平翼，所述水平翼的里边固定在转轴上。通过在外壳内设置多层水平翼取代传统风力发动机使用的庞大叶轮，使得本发明体积小、重量轻，同样以5兆瓦风力发电机来说，其发动机的总重量只有0.5吨左右。又由于发动机的总重量较轻，需要的材料少，与背景技术相比，可大大降低制造成本。另外，由于翼层可以做得较薄，因此重量较轻，无论是制造、维护和运输都比较容易。
附图说明
图1是本发明的层流式旋转翼风力发动机立体示意图；
图2是图1的剖视示意图；
图3是本发明的层流式旋转翼风力发动机水平截面剖视图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明的层流式旋转翼风力发动机包括外壳5。所述外壳5为柱形，其呈竖向布置，其侧壁上加工有进风口和出风口。外壳5内设置有转子，该转子含有转轴12，所述转轴12为空心轴，其两端均固定有端板8。所述两端板8均为圆形，且它们的直径相等。所述外壳5的两端盖6上均加工有轴孔，转轴12两端均伸出在相应端板8之外并借助轴承与外壳5两端盖6的轴孔间相配合。两端板8间设置有两层以上水平翼层，水平翼层的数量根据发动机的功率大小，视需要而定，本实施例中水平翼层的层数为七层。
每层水平翼层均含有三片水平翼10，各层水平翼层的竖向间呈对齐布置。
所述水平翼10的外边和里边均为弧形，其里边固定在转轴12外侧上。每层水平翼10对应的背风边之间均设置有一组垂直翼9，每组垂直翼9均有四个。所述垂直翼9为长条状，其横截面为弧形，它们的凹面均朝向转轴12。所述垂直翼9的上下端分别与相应端板8相连，水平翼10的背风边上均加工有弧形卡口，且自上而下的弧形卡口相对应，所述垂直翼9卡入同一竖向位置的相应水平翼10的卡口内。相邻水平翼层的对应水平翼10外边间、两端板8与其相邻的那层水平翼层的相应水平翼10外边间均连有支撑板11。所述支撑板11为弧形板，其凹面朝向转轴12。
在进风口外侧安装有引风筒4，该引风筒的轴向中心线与外壳5间呈切向布置。所述引风筒4的横截面为长方形，其横截面的长度方向与外壳5的轴向相平行。所述引风筒4的外端设置有风量调节门，该风量调节门包括一个圆筒状内腔，该圆筒状内腔的轴向与引风筒4横截面的长度方向平行且连通。所述圆筒状内腔内设置有旋转筒2，旋转筒2的两端呈封闭状且其两端板6中心安装有短转轴3，在安装状态下所述短转轴3与动力机构相连。所述旋转筒2的相对筒壁上加工有长方形开口，该长方形开口与横截面为长方形的引风筒4形状相同且对应。
为使进入外壳5内的风量均匀、平直，在引风筒4内安装有多层规整板1，所述规整板1的板面呈水平布置，它们处于风量调节门内侧，它们沿引风筒4横截面的长度方向均布。其中，规整板1的数量视需要而定，本实施例中的规整板1为十一块。
为充分利用风能，并便于风的排出，所述出风口邻近进风口，所述端板8及水平翼10外边沿与外壳5间的间距，沿风流方向自进风口到出风口间逐渐变大。
为避免排出的风对进风口的影响，在出风口外侧安装有出风管7，出风管7的内段轴向中心线与外壳5间呈切向布置并与引风筒4的轴向中心线平行，出风管7的外段向远离引风筒4的一侧弯折。
在使用状态下，引风筒4的外端借助法兰与聚风用狭管的小端相连，转轴12的下端与发电机的转轴相连。由聚风用狭管为引风筒4提供足够能量的风，来推动转子旋转。再由转子的转轴12来带动发电机旋转，从而进行发电。
Claims (6)
1.层流式旋转翼风力发动机，包括外壳（5），所述外壳（5）为柱形，所述外壳（5）的侧壁上有进风口和出风口；外壳（5）内有转子，所述转子含有转轴（12），转轴（12）两端均有端板（8），转轴（12）两端伸出在相应端板（8）之外并借助轴承与外壳（5）两端盖（6）相配合；两端板（8）间有两层以上水平翼层，每层水平翼层有不少于两片水平翼（10），所述水平翼（10）的里边固定在转轴（12）上；其特征在于水平翼（10）的背风边间有不少于两个垂直翼（9），所述垂直翼（9）为长条状，其横截面为弧形；垂直翼（9）的凹面均朝向转轴（12）；所述垂直翼（9）的上下端分别与相应端板（8）相连，水平翼（10）的背风边均有弧形卡口，且自上而下的弧形卡口相对应，所述垂直翼（9）卡入同一竖向位置的相应水平翼（10）的卡口内；相邻的水平翼（10）外边间、两端板（6）与其相邻的水平翼（10）外边间均连有支撑板（11）；所述支撑板（11）为弧形板，其凹面朝向转轴（12）。
2.根据权利要求1所述的层流式旋转翼风力发动机，其特征在于进风口外侧连有引风筒（4），该引风筒的轴向中心线与外壳（5）间呈切向布置；所述引风筒（4）的横截面为长方形，其横截面的长度方向与外壳（5）的轴向相平行；所述引风筒（4）的外端有风量调节门，该风量调节门包括一个圆筒状内腔，该圆筒状内腔的轴向与引风筒（4）横截面的长度方向平行且连通，所述圆筒状内腔内有旋转筒（2），旋转筒（2）的两端呈封闭状且其两端板（6）中心有短转轴（3），在安装状态下所述短转轴（3）与动力机构相连；所述旋转筒（2）的相对筒壁上有长方形开口，该长方形开口与横截面为长方形的引风筒（4）形状相同且对应。
3.根据权利要求1所述的层流式旋转翼风力发动机，其特征在于引风筒（4）内有规整板（1），所述规整板（1）处于风量调节门内侧，且规整板（1）的板面与进风口的风向平行。
4.根据权利要求1所述的层流式旋转翼风力发动机，其特征在于所述出风口邻近进风口，所述端板（8）及水平翼（10）外边沿与外壳（5）间的间距，沿风流方向自进风口到出风口间逐渐变大。
5.根据权利要求4所述的层流式旋转翼风力发动机，其特征在于出风口外侧连有出风管（7），出风管（7）的内段轴向中心线与外壳（5）间呈切向布置。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的层流式旋转翼风力发动机，其特征在于所述转轴（12）为空心轴。
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