CN104343643A - 一种升力型弹性增效风车叶片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及风车零部件改进技术，是一种升力型弹性增效风车叶片，具有安装座，其特征是：在安装座上安装有向外延伸的弹性叶片，该弹性叶片在一定长度和厚度的情况下受外力作用能实现90°以上的弯曲弹性变形；本发明叶片受风力作用可以进行弹性变形，从而能够自行调整攻角，让风叶始终处于较小阻力角度，达到减小阻力，提高风能利用率的目的，主要用于升力型垂直轴类风车。
Description
技术领域
本发明涉及风车零部件的改进技术，尤其是一种升力型弹性增效风车叶片。
背景技术
在传统技术中，由于升力型垂直轴风车的叶片为刚性结构，始终处于固定形状，当攻角增大时，阻力也相应增大。当阻力扭矩大于升力扭矩时，风车作减速运动，所以它不能自行启动。只有当叶尖速比处于理想值时，风车才能提供较高的动力输出。
而实际上即使在自然风力和风车转速都相当稳定的情况下，叶尖速比还是不断变化，现有刚性叶片也不能始终保持理想的攻角，因而现有升力型垂直轴风车始终不能达到较高的风能利用率。
在现实中，要想风车提供强大的输出功率，必须将风车做得又高又大。由于受到材料、工艺、运输、安装等等条件的制约，现行的升力型垂直轴风车一般都很难做得很大，从而极大地限制了升力型垂直轴风车的实用价值。
发明内容
本发明的目的就是要解决现有升力型垂直轴风车因叶片设计缺陷，而导致的自行启动困难，风能利用率较低,输出功率难以做大等问题，提供一种升力型弹性增效风车叶片。
本发明的具体方案是：一种升力型弹性增效风车叶片，具有安装座，其特征是：在安装座上安装有向外延伸的弹性叶片，该弹性叶片在一定长度和厚度的情况下受外力作用能实现90°以上的弯曲弹性变形。
本发明中所述弹性叶片为尾大头小的梯形结构或鱼尾形结构。
本发明中在弹性叶片的左右两面均设有增强弹片，增强弹片为尾小头大的梯形板，该增强弹片在一定长度和厚度的情况下受外力作用能实现90°以上的弯曲弹性变形。
本发明中所述增强弹片是与弹性叶片连结为一体。
本发明中所述增强弹片分为上下两组，分布在弹性叶片的上、下侧。
本发明中在增强弹片的头部外侧设有压板与弹性叶片及安装座压装一体。
本发明中在弹性叶片的尾端向外延伸加装有风叶舵，风叶舵通过连接支架与增强弹片构成连接。
本发明中在风叶舵上安装有调节重锤（以控制风车速度，防止风车转速过快而导致输出功率不稳定）。
本发明中所述调节重锤是安装在风叶舵的重心处。
本发明具有以下特点：
1.采用弹性叶片能随相对风向的变化相应产生一定幅度的弹性变形，达到随相对风向的变化不断地修正攻角，降低阻力的目的；启动方便（小风即可启动），风能利用率高。
2.采用较长的梯形增强弹性片，有效解决弹性叶片在变形过程中，因各部位受力不均而导致弯曲曲率差异过大的问题，使弹性叶片工作稳定，保证攻角始终处于最佳位置。
3.在弹性叶片的尾部可加装风叶舵，以扩大弹性叶片的合理变形幅度，满足大功率风车的需要，实现大功率风车的制造。
4.在风叶舵上可安装调节重锤。当风车转速过高时，由于离心力的作用，调节重锤能迫使弹性叶片偏离最佳攻角位置，从而增加阻力限制风车最高转速，使风车的转速控制在较窄的范围之内，提高风车运行的稳定性。
5.本发明结构简单，易于制造安装，重量轻，耗材少，制造成本低。
6.自适应风力方向，风能利用率高。
7.本发明不仅可以用于风力发电风车，还可以开发用于水力发电。
附图说明
图1是本发明结构之一的主视图；
图2是本发明结构之二的主视图；
图3是图2中的A-A局部剖视放大视图；
图4是本发明结构之三的主视图；
图5是本发明的工作原理图。
图中：1—梯形弹性叶片，2—安装座，3—鱼尾形弹性叶片，4—增强弹片，5—压板，6—安装座，7—安装孔，8—铆钉，9—连接支架，10—风叶舵，11—调节重锤，12—风车叶片支撑臂，13—本发明叶片，14—第1象限，15—第2象限，16—第3象限，17—第4象限，18—风车中轴。
具体实施方式
例1：参见图1，本发明结构之一，它具有安装座2，特别是：在安装座2上安装有向外延伸的梯形弹性叶片1，该弹性叶片在一定长度和厚度的情况下受外力作用能实现95°的弯曲弹性变形（在外力消失后自动恢复原直板形状）。
本实施例中所述安装座2可由厚度为5mm的A3钢板制作，弹性叶片可由厚度为0.3mm，长度为600mm的65Mn钢带制作。
例2：参见图2、3，本发明结构之二，它具有安装座6（其上还设有安装孔以方便安装），特别是：在安装座6上安装有向外延伸的鱼尾形弹性叶片3，该弹性叶片3在一定长度和厚度的情况下受外力作用能实现90°以上的弯曲弹性变形。
本实施例中在弹性叶片3的左右两面均设有增强弹片4，增强弹片4为尾小头大的长条梯形板，该增强弹片4在一定长度和厚度的情况下受外力作用能实现90°以上的弯曲弹性变形。
本实施例中所述增强弹片4是与弹性叶片3连结为一体。
本实施例中所述增强弹片4分为上下两组，分布在弹性叶片3的上、下侧，以增加稳定性，防止扭曲变形。
本实施例中在增强弹片4的头部外侧设有压板5与弹性叶片3及安装座2通过铆钉8压装一体。
本实施例中所述安装座6和压板5可由厚度为10mm的A3钢板制作；弹性叶片3可由厚度为0.5mm，长度为1000mm的65Mn钢带制作；增强弹片4可由厚度为1mm，长度为800mm的65Mn钢带制作。
例3：参见图4，本发明具有例2的基本结构，同时，本发明在弹性叶片3的尾端向外延伸加装有风叶舵10，风叶舵10通过连接支架9与增强弹片4构成连接；并且增强弹片4分上、下两组，每组由长度分别为1600mm和1000mm的两块弹性钢带叠加而成。
本实施例中在风叶舵10的重心处安装有调节重锤11（以控制风车最高速度，防止风车转速过快）。
本实施例中所述安装座6和压板5可由厚度为12mm的A3钢板制作；弹性叶片3可由厚度为1mm，长度为1800mm的65Mn钢带制作；增强弹片4可由厚度为2mm，长度分别为1600mm和1000mm的65Mn钢带制作；连接支架9可由型号为4.5的热轧等边角钢制作；风叶舵10可由厚度为0.5mm的304不锈钢带制作；调节重锤11可选用外形阻力较小的垫片和螺栓螺母。
本发明的工作原理：参见图5，这是一个升力型垂直轴风车的俯视示意图，它包括有一风车中轴18（安装在风车支承座架中）；在风车中轴18的顶端安装有5根风车叶片支撑臂12，在每根叶片支撑臂12的外端沿切线方向安装有一排本发明叶片13。当风车处于静止状态时，受风力作用，本发明叶片13发生最大幅度的弹性变形（图中双点划线位置）。此时，第3、4象限16、17的阻力和升力都做正功。在1、2象限14、15升力做正功，阻力做负功，此时由于攻角随变形幅度增大而变小，因而阻力随之变小，所以风车能在较小的风力情况下自行启动。
随着风车转速的增加，本发明叶片的变形幅度逐渐减小，此时，攻角一直处于较佳的位置，阻力始终较小。所以本发明能提高风能利用率。
Claims (9)
1.一种升力型弹性增效风车叶片，具有安装座，其特征是：在安装座上安装有向外延伸的弹性叶片，该弹性叶片在一定长度和厚度的情况下受外力作用能实现90°以上的弯曲弹性变形。
2.根据权利要求1所述的一种升力型弹性增效风车叶片，其特征是：所述弹性叶片为尾大头小的梯形结构或鱼尾形结构。
3.根据权利要求1所述的一种升力型弹性增效风车叶片，其特征是：在弹性叶片的左右两面均设有增强弹片，增强弹片为尾小头大的梯形板，该增强弹片在一定长度和厚度的情况下受外力作用能实现90°以上的弯曲弹性变形。
4.根据权利要求3所述的一种升力型弹性增效风车叶片，其特征是：所述增强弹片是与弹性叶片连结为一体。
5.根据权利要求3所述的一种升力型弹性增效风车叶片，其特征是：所述增强弹片分为上下两组，分布在弹性叶片的上、下侧。
6.根据权利要求3所述的一种升力型弹性增效风车叶片，其特征是：在增强弹片的头部外侧设有压板与弹性叶片及安装座压装一体。
7.根据权利要求3所述的一种升力型弹性增效风车叶片，其特征是：在弹性叶片的尾端向外延伸加装有风叶舵，风叶舵通过连接支架与增强弹片构成连接。
8.根据权利要求7所述的一种升力型弹性增效风车叶片，其特征是：在风叶舵上安装有调节重锤。
9.根据权利要求8所述的一种升力型弹性增效风车叶片，其特征是：所述调节重锤是安装在风叶舵的重心处。
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