CN1619142A - 一种风力发电机的桨叶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电机，尤其一种风力发电机的桨叶。一种带喷气口的风力发电机桨叶，桨叶中空或设有通气管道，桨叶上设有进气口和喷气口，进气口连接喷气口，不但可提高桨叶对风能的利用效率，而且还可在必要时让桨叶产生制动力矩。

Description

一种风力发电机的浆叶

发明领域

本发明涉及风力发电机，尤其一种风力发电机的浆叶。

背景技术

目前，传统的风力发电机风能利用率不高，严重影响了风力发电机的推广和使用。为了提高风力发电机的风能利用效率，人们设计了几种带喷气口的浆叶。比如，欧洲某专利记载的带喷气口浆叶。但是，现有带喷气口浆叶是通过塔架中的引风管道来提供能量，引风管道要有足够长度，只有很高的塔架才可能实现这一技术方案，小型风力发电机几乎无法通过这种技术受益；由于引风管道必须和浆叶构成活动连接而带来了密封困难等问题，维护也比较困难，容易发生漏气等故障，引风管道和浆叶之间稍有漏气就会大幅度降低浆叶的效率；另外，由于这类结构的风机调速机构相对复杂，而且存在工作稳定性等问题，尤其在风速变化大时，对风机效率的影响更大。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电的浆叶，它能有效提高风轮机的做功能力。

本发明的目的是这样实现的：一种带喷气口的风力发电机浆叶，浆叶中空或设有通气管道，浆叶上设有进气口和喷气口，进气口连接喷气口，其特征在于，浆叶上的进气口连接集风器或动力进气机。

所述的集风器是无动力给气装置，所述的动力进气机是有动力的给气装置。

在上述技术方案的基础上，本发明还有以下进一步的措施：

所述的动力进气机是风力驱动进气机或电动进气机。

所述的风力驱动进气机由叶片和轮毂构成，或者所述的风力驱动进气机由叶片、轮毂和风扇构成。

所述的动力进气机和浆叶构成差速结构。动力进气机和浆叶构成差速结构即动力进气机和浆叶可以分别具有不同的转速。

所述的浆叶上设有制动喷气口，制动喷气口连接调速装置。

所述的调速装置为离心式自动阀门，离心式自动阀门连接喷气口和制动喷气口。

所述集风器由扩张管或离心风机构成。

所述的离心风机上设有叶片。

所述的浆叶上设有翼刀。

本发明的优点如下：

因为，浆叶连接集风器或动力进气机，并且浆叶上有喷气口。所以，可提高浆叶对风能的利用效率，或者可使浆叶产生制动力矩，或者既提高了浆叶对风能的利用效率，又可使浆叶产生制动力矩。

当本发明使用了动力进气机后，尤其是动力进气机使用了风力驱动进气机，浆叶对风能的利用效率提高更明显。

当动力进气机和浆叶构成差速结构时，浆叶低速旋转或停止时也不影响动力进气机工作，甚至还可使浆叶喷气并旋转。动力进气机和浆叶构成差速结构可提高风机的启动性能，使风机在较低风速时也能启动，或者可使风机在低于切入风速时启动。

因为，浆叶上设置了制动喷气口，而制动喷气口连接调速装置；又因为，浆叶通过喷气制动而没有机械磨损。所以，不但可使浆叶的转速可得到有效控制，而且制动装置不易发生故障，经久耐用。

调速装置为离心式自动阀门时，不但结构简单，而且工作可靠；因离心式自动阀门连接喷气口和制动喷气口。所以，离心式自动阀门可同时控制喷气口和制动喷气口，使调速装置有很宽的调速范围。

当浆叶上设置翼刀时，翼刀可分割浆叶上的气流。不但减小了影响浆叶效率的径向滑动气流，而且还可提高浆叶的机械强度；浆叶上设置翼刀还可减少对相邻风机的干扰，可提高风机的安装密度，更有利于风机对风能的利用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明带动力进气机的结构示意图。

图3是单片浆叶的示意图。

图4是单片浆叶(图3)根部放大图。

图5是离心式调速装置的结构示意图。

图6是浆叶前端的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图6详述本发明的实施方式：

参看图1。轮毂(4)上均布三片浆叶(2)，轮毂(4)上的浆叶(2)可以是二片或三片以上。浆叶(2)可用玻璃钢或炭纤维制造，为了提高浆叶(2)的强度，可在玻璃钢或炭纤维中加入钢丝或化学纤维，浆叶(2)做成中空时，可通过制造工艺在浆叶(2)中形成圆形(16)或椭圆形(18)通气管道，或者可在浆叶(2)中设置高压尼龙管道。浆叶(2)中的管道截面尽可能大，管道内壁宜光滑，变径部位无台阶。

参看图6。浆叶(2)中有喷气管道(29)和制动喷气管道(30)，喷气管道(29)连接喷气口(1)，制动喷气管道(30)连接制动喷气口(28)。

参看图1。浆叶(2)安装在轮毂(4)上，浆叶(2)中的喷气管道(29)和制动喷气管道(30)连接轮毂(4)，轮毂(4)如盆状(参看图5)，即所述的集风器。为了使轮毂(4)有较大的迎风面积，轮毂(4)上可增加扩张管(6)。

动力进气机即有动力的压气机，其动力可以是风力驱动进气机或电动机，风力驱动进气机由小风机(7)和轮毂(4)构成，或者风力驱动进气机由小风机(7)、轮毂(4)和风扇构成，风扇是轴流风扇(13)或离心式风扇。轮毂(4)内可设离心式风机或轴流风机(13)。不论是离心式风机和轴流风机(13)，工作时都需要较高的转速，而风力发电机的转速较低，尤其是大型风机的转速更低。为了使离心式风机或轴流风机(13)具有较高的转速，离心式风机或轴流风机(13)可以由另一个较小的小风机(7)或电动机驱动。为了使离心式风机或轴流风机(13)进一步增速，小风机(7)可通过连接轴(9)连接行星齿轮转动机构，行星齿轮转动机构再连接轴流风机(13)。为了减小小风机(7)对浆叶(2)的影响，连接轴(9)尽可能长些，使小风机(7)离浆叶(2)远些。使用电动机驱动离心式风机或轴流风机(13)时，电动机所需的电力可由发电机或另一个小风力发电机提供。

为了简化结构，小风机(7)可以由扩张管(6)上安装叶片(5)来取代，轮毂(4)内设离心风扇或轴流风扇，离心风扇或轴流风扇连接扩张管(6)，扩张管(6)与轮毂(4)构成可相对转动的联接。

小风机(7)上的尾舵不是必要的，根据需要可有可无。

离心式风机或轴流风机(13)的轴(12)与安装浆叶(2)的轮毂(4)轴不相连；为了提高离心式风机或轴流风机(13)的转速，离心式风机或轴流风机(13)的轴(12)还可通过行星齿轮变速机构连接小风机(7)或电动机：即所述的动力进气机和浆叶(2)构成差速结构。动力进气机还可通过空心轴和浆叶(2)构成差速结构，其结构和对转浆(一种直升机的浆)相同，即轴与轴同轴相套。

发电机可安装在电机架(10)内，或者电机座(10)可以是一个传动机构。比如，电机架(10)是齿轮或皮带轮，发电机通过齿轮或皮带轮连接电机架(10)。发电机可以安装在塔架上或塔架下。

由于高速风或切出风速可使风机超速旋转，甚至飞车。浆叶(2)上设有制动喷气口(28)，制动喷气口(28)的安装位置可以是浆叶(2)的叶尖位置，或者在浆叶(2)中部前缘(15)，或者是浆叶(2)曲面(上部)之上，或者是浆叶(2)下部平面上等。本实施例的制动喷气口(28)安装在浆叶(2)的叶尖位置。浆叶(2)上的制动喷气口(28)连接调速装置。所述的调速装置为离心式自动阀门，离心式自动阀门连接喷气口(1)和制动喷气口(28)。

下面就离心式自动阀门的结构和工作原理进行动态描述：

参看图5。轮毂(4)的周边设有连接制动喷气口(28)的阀门口(26)和连接喷气口(1)的阀门口(20)，弧形阀门(27)的安装轴(21)套在轴流风扇(13)的轴承(22)上，弧形阀门(27)可绕轴承(22)顺时针或逆时针旋转。当弧形阀门(27)顺时针旋转到止点位置时，连接制动喷气口(28)的阀门口(26)被关闭，连接喷气口(1)的阀门口(20)被打开；当弧形阀门(27)逆时针旋转到止点位置时，连接喷气口(1)的阀门口(20)被关闭，连接制动喷气口(28)的阀门口(26)被打开。弧形阀门(27)在拉力弹簧(25)的作用下常停在顺时针旋转的止点位置，轮毂(4)转速达到一定时，离心块(23)开始往轮毂(4)周边移动并带动连杆拉动弧形阀门(27)，弧形阀门(27)在离心块(23)的拉动下可停留在旋转范围内的任何位置，连接制动喷气口(28)的阀门口(26)和连接喷气口(1)的阀门口(20)可被部分挡住或全部挡住。调整螺丝(24)是调整拉力弹簧(25)的拉力的，通过调整拉力弹簧(25)的拉力可调整浆叶(2)转速。离心块(23)也可通过齿轮或其它传动件拉动弧形阀门(27)。为了使离心式自动阀门工作可靠并能抗风雨侵蚀，离心式自动阀门的部件尽可能用不锈钢和工程塑料制造。阀门口(20)和阀门口(26)的数量根据浆叶(2)数量而定。

为了更有利于调整风机的发电电压，还可增加电子调速装置，电子调速装置控制发明机的励磁线圈电压。同时使用机械调速和电子调速装置可使风机的输出电压更稳定，并且大大提高了风机工作的安全性和可靠性，尤其在并网发电时风机的适应性更强。

喷气制动和喷气增力的工作原理如下：

当喷气口(1)喷气时可驱动浆叶(2)或增大浆叶(2)的旋转力矩；制动喷气口(28)是相对于喷气口(1)反向喷气的，制动喷气口(28)喷气时可产生制动力矩。

喷气口(1)的安装位置，可以在浆叶(2)长度五分之一(3)的位置或其它位置。比如，喷气口(1)可设在浆叶(2)的尾翼(19)位置。本实施例的喷气口(1)设在浆叶(2)的叶尖。为了提高喷气口(1)的工作性能，喷气口(1)可设置导流片，导流片可以是一片以上。

浆叶(2)的进气口还可以是浆叶(2)下部的窗口(14)，或者在浆叶(2)前缘(15)开口，或者可以是浆叶(2)根部的椭圆形孔(18)。进气口采取此类结构时，安装浆叶(2)宜使用安装轴(17)。要说明的是，此结构比较适合仅使用制动喷气口(28)的浆叶(2)。

本发明所述的喷气口可以是喷气口(1)或制动喷气口(28)，或者是喷气口(1)和制动喷气口(28)。

浆叶(2)上可设置翼刀，浆叶(2)上的翼刀可以和飞机机翼上的翼刀相似。由于浆叶(2)是旋转运动的，浆叶(2)上的翼刀做成弧形更好，即弧形翼刀。

本发明的结构和原理不但适用于风力发电机的浆叶，而且也适用于直升机的旋翼和螺旋浆推进器。

Claims (10)

1、一种带喷气口的风力发电机浆叶(2)，浆叶(2)中空或设有通气管道，浆叶(2)上设有进气口和喷气口，进气口连接喷气口，其特征在于，浆叶(2)上的进气口连接集风器或动力进气机。

2、根据权利要求1所述的一种带喷气口的风力发电机浆叶，其特征在于，所述的动力进气机是风力驱动进气机或电动进气机。

3、根据权利要求2所述的一种带喷气口的风力发电机浆叶，其特征在于，所述的风力驱动进气机由小风机(7)和轮毂(4)构成，或者所述的风力驱动进气机由小风机(7)、轮毂(4)和风扇构成，风扇是轴流风扇(13)或离心式风扇。

4、根据权利要求1所述的一种带喷气口的风力发电机浆叶，其特征在于，所述的动力进气机和浆叶(2)构成差速结构。

5、根据权利要求1所述的一种带喷气口的风力发电机浆叶，其特征在于，所述的浆叶(2)上设有制动喷气口(28)，制动喷气口(28)连接调速装置。

6、根据权利要求5所述的一种带喷气口的风力发电机浆叶，其特征在于，所述的调速装置为离心式自动阀门，离心式自动阀门连接喷气口(1)和制动喷气口(28)。

7、根据权利要求1所述的一种带喷气口的风力发电机浆叶，其特征在于，所述集风器由扩张管(6)或离心风机构成。

8、根据权利要求7所述的一种带喷气口的风力发电机浆叶，其特征在于，所述的离心风机上设有叶片(5)。

9、根据权利要求1所述的一种带喷气口的风力发电机浆叶，其特征在于，所述的浆叶(2)上设有翼刀。

10、根据权利要求9所述的一种带喷气口的风力发电机浆叶，其特征在于，所述的浆叶(2)上设有弧形翼刀。

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