CN103939279A - 双涵道式水平轴微风风力机 - Google Patents

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颜培刚
韩万龙
史亮
韩万金
王洪鹏
顾忠华
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Abstract

本发明公开了一种双涵道式水平轴微风风力机，包括发电机、水平轴、支架、水平旋转轴承、转动叶片、外涵道、内涵道、轮毂、导流叶片和旋涡发生装置，多个导流叶片沿轮毂的轴心均匀分布，且导流叶片的下端均与轮毂固定连接，多个导流叶片的上端均与内涵道的内壁连接，轮毂设置在内涵道的进风端，旋涡发生装置安装在内涵道的出风端的外侧，内涵道设置在外涵道内，转动叶片安装在内涵道出风口处且位于导流叶片的下游。本发明通过借助外涵道将风力机外侧的气体引入风力机的后侧，并在旋涡发生装置后产生呈轴对称分布流向和展向旋涡，以此对风力机的低速气体产生抽吸作用，增加了风力机前后的压差，提高了对微风级别的风能利用率。

Description

双涵道式水平轴微风风力机
技术领域
本发明涉及一种微风风力机，尤其涉及一种双涵道式水平轴微风风力机。
背景技术
风力机是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机，是借助空气流推动叶片以获取风能,并同时将其转换成有用的机械能或电能的动力装置，风能作为可再生的、无污染的自然能源被人们高度重视；但是理论上气动转换的极限效率(即贝兹极限)为59.3％，传统风力机工作风速范围的风能利用率约为30-45％，低速风力机约10-30％，风力机在低速时常常处于空转或发出极少的电能，在微风级别(3-4m/s)的风能利用方面，国内外当前的风力机风能利用率更低。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种用于微风级别的双涵道式水平轴微风风力机。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括发电机、水平轴、支架、水平旋转轴承和转动叶片，所述转动叶片通过水平轴与所述发电机连接，且安装在所述支架上，所述水平旋转轴承安装在所述支架内，所述风力机还包括外涵道、内涵道、轮毂、导流叶片和旋涡发生装置，多个所述导流叶片沿所述轮毂的轴心均匀分布，且所述导流叶片的下端均与所述轮毂固定连接，多个所述导流叶片的上端均与所述内涵道的内壁连接，所述轮毂设置在所述内涵道的进风端，所述旋涡发生装置安装在所述内涵道的出风端的外侧，所述内涵道设置在所述外涵道内，且所述内涵道与所述外涵道的中轴线位于同一水平位置，所述转动叶片安装在所述内涵道出风口处且位于所述导流叶片的下游。
从内涵道通过的气流经过导向叶片进入转动叶片流道，推动转动叶片旋转，从外涵道进入的气流在转动叶片后与内涵道气流进行掺混，通过旋涡发生装置使其产生了沿圆周方向呈轴对称分布的旋涡，带走转动叶片下游的低速流体，降低动叶下游区域的压力，从而增大转动叶片前后的压力差，提高了通过风力机的气流焓降，从而提高风能利用率。
具体地，所述外涵道内壁的中部和出风端通过设置多个平行于所述水平轴的筋板与所述内涵道的外壁固定连接，所述外涵道的外壁与所述支架连接。
作为优选，所述转动叶片为沿叶高方向扭曲成型的转动叶片。
具体地，所述旋涡发生装置由沿所述内涵道圆周方向呈轴对称分布的边缘为层叠状的10个花瓣型导流片组成。
本发明的有益效果在于：
本发明双涵道式水平轴微风风力机通过借助外涵道将风力机外侧的气体引入风力机的后侧，并在旋涡发生装置后产生呈轴对称分布流向和展向旋涡，以此对风力机的低速气体产生抽吸作用，增加了风力机前后的压差，提高了对微风级别的风能利用率。
附图说明
图1是本发明所述双涵道式水平轴微风风力机的安装示意图；
图2是本发明所述双涵道式水平轴微风风力机的主视图；
图3是图2的侧视图；
图4是本发明所述内涵道与所述旋涡发生装置的主视图；
图5是图4的侧视图；
图6是本发明所述导流叶片与所述转动叶片的安装主视图；
图7是图6的侧视图；
图8是本发明所述转动叶片的主视图；
图9是图8的侧视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1至图9所示，本发明双涵道式水平轴微风风力机，包括发电机6、水平轴3、支架7、水平旋转轴承8、外涵道5、内涵道4、轮毂11、导流叶片1、沿叶高方向扭曲成型的转动叶片2和由沿内涵道4圆周方向呈轴对称分布的边缘为层叠状的10个花瓣型导流片组成的旋涡发生装置9，水平旋转轴承8安装在支架7内，转动叶片2通过水平轴3与发电机6连接，且设置在内涵道4出风口处并位于导流叶片1的下游，轮毂11设置在内涵道4的进风端，多个导流叶片1沿轮毂11的轴心均匀分布，且导流叶片1的下端均与轮毂11固定连接，多个导流叶片1的上端均与内涵道4的内壁连接，旋涡发生装置9安装在内涵道4的出风端的外侧，内涵道4设置在外涵道5内，且内涵道4与外涵道5的中轴线位于同一水平位置，外涵道5内壁的中部和出风端通过设置多个平行于水平轴3的筋板与内涵道4的外壁固定连接，外涵道5的外壁与支架7连接。
本发明双涵道式水平轴微风风力机的工作原理如下：
本风力机在工作时，从内涵道4通过的气流经过导向叶片进入转动叶片2流道，推动转动叶片2旋转做功，同时气流速度降低；而进入收敛型的外涵道5的气流，经过外涵道5的加速具有较高的风速，该股气流经外涵道5及位于外涵道5的下游且安装在内涵道4出风口的旋涡发生装置9后与内涵道4流出的气流发生掺混，一方面，外涵道5高速气流会携带走内涵道4转动叶片2下游的低速气流；另一方面，两股不同流速的气流由于发生掺混，在内涵道4与外涵道5的交界面处产生旋涡，并向下游发展，在降低外涵道5下游压力的同时，进一步降低了内涵道4转动叶片2下游区域的压力，增大了转动叶片2前后的压力差，提高了通过风力机内涵气流的焓降，从而提高了微风级别风能的利用率，实现了在低风速下风能向机械能的高效转化。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双涵道式水平轴微风风力机，包括发电机、水平轴、支架、水平旋转轴承和转动叶片，所述转动叶片通过水平轴与所述发电机连接，且安装在所述支架上，所述水平旋转轴承安装在所述支架内，其特征在于：还包括外涵道、内涵道、轮毂、导流叶片和漩涡发生装置，多个所述导流叶片沿所述轮毂的轴心均匀分布，且所述导流叶片的下端均与所述轮毂固定连接，多个所述导流叶片的上端均与所述内涵道的内壁连接，所述轮毂设置在所述内涵道的进风端，所述漩涡发生装置安装在所述内涵道的出风端的外侧，所述内涵道设置在所述外涵道内，且所述内涵道与所述外涵道的中轴线位于同一水平位置，所述转动叶片安装在所述内涵道出风口处且位于所述导流叶片的下游。
2.根据权利要求1所述的双涵道式水平轴微风风力机，其特征在于：所述外涵道内壁的中部和出风端通过设置多个平行于所述水平轴的筋板与所述内涵道的外壁固定连接，所述外涵道的外壁与所述支架连接。
3.根据权利要求1所述的双涵道式水平轴微风风力机，其特征在于：所述导流叶片和转动叶片为沿叶高方向扭曲成型的转动叶片。
4.根据权利要求1所述的双涵道式水平轴微风风力机，其特征在于：所述漩涡发生装置由沿所述内涵道圆周方向呈轴对称分布的边缘为层叠状的10个花瓣型导流片组成。
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