CN1840898A - 一种风能利用动力装置的叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风能动力装置的叶片，它由至少两个叶片组成，相邻叶片中的一个叶片的腹部面向另外一个叶片的背部，且相邻叶片的头部同向，所述叶片的一端通过轴与上横梁动连接，叶片的另一端通过轴与下横梁动连接，所述至少两个叶片与上、下横梁连接组成一个叶片单元。上述的风能动力装置的叶片单元是在不增加重量的前提下，用数个叶片构造一个叶片单元，将该结构称之为复式叶片，以增大叶片实度或增大叶片升力从而达到提高立轴风机的风能利用效率。

Description

一种风能利用动力装置的叶片
技术领域
本发明属于一种风能利用动力装置的叶片，特别是涉及立轴风能利用动力装置的叶片。
技术背景
由于立轴风机的叶片在扫风面内的面积与扫风面积的比值，即叶片的实度，比水平风机叶片的实度小很多，这样大大影响了立轴风机的效率。但立轴风机在设计、制造、安装、运输等方面有大的成本优势，致使提高立轴风机的效率显得格外重要。虽然通过增大单一叶片的宽度可以达到增加叶片实度的目的，但空气动力学要求升力型叶片的厚度也必须有相应的增加，因而导致叶片的重量成倍增加。这种方法带来的弊端是增加了风机的负荷和风轮的重量，因此不能有效提高风机的效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种在不增加重量的前提下，增大叶片实度或增大叶片升力从而达到提高立轴风机的风能利用效率的一种风能利用动力装置的叶片。
本发明的目的可以通过采用以下技术方案来实现：一种风能动力装置的叶片，它由至少两个叶片组成，相邻叶片中的一个叶片的腹部面向另外一个叶片的背部，且相邻叶片的头部同向，所述叶片的一端通过轴与上横梁连接，叶片的另一端通过轴与下横梁连接，所述至少两个叶片与上、下横梁连接组成一个叶片单元。
上述的风能动力装置的叶片单元是在不增加重量的前提下，用数个叶片构造一个叶片单元，将该结构称之为复式叶片，以增大叶片实度或增大叶片升力从而达到提高立轴风机的风能利用效率。叶片单元在结构和性能两方面都具有新的特点：一是结构上对于相同的实度，上述叶片单元的重量是单一叶片重量的一半；换句话说，对于相等的重量，上述叶片单元的实度比单一叶片的实度大一倍。二是性能上具有新的特点，其意义更大，当风流经过上述叶片单元时，第一叶片将风流分为其背部的快速流和腹部的慢速流，这样产生的压力差形成升力。慢速流的密度大于快速流的密度，第二叶片置于第一叶片腹部的后方，其距离和角度正好使第二叶片将第一叶片腹部后方的风流进一步分为第二叶片背部的快速流和腹部的慢速流而产生升力。这样产生两个结果，一是第二叶片的存在使第一叶片腹部的慢速流变得更慢，使第一叶片产生的升力增大；二是第二叶片自身将第一叶片腹部高密度的慢速流进一步的分流，产生的升力也大于通常风流密度的升力。这样上述叶片单元产生的升力大于第一叶片与第二叶片单独产生升力之和，起到了一加一大于二的效果。
上述的第一叶片与第二叶片之间不同的排列方式，导致构成的叶片单元的性能有不同特点。如果第二叶片的头部对着第一叶片的尾部，两者之间的距离和角度符合空气动力学的要求，使得当风流经过第一叶片后分流的高速流和低速流，继续由第二叶片的背部和腹部进一步分别加速和减速，形成两个叶片前后的接力效果而增大升力。
因此，上述叶片单元不仅增大了实度、增加了升力，而且也为降低风机成本开辟了新的途径。
附图说明
图1是本发明实施例中叶片结构示意图。
图2是本发明第一种实施例的结构示意图。
图3是图2的A-A剖示图。
图4是本发明第二种实施例的结构示意图。
图5是本发明第一种实施例中第二叶片的头部对着第一叶片的尾部的示意图。
图6是图5的B-B剖示图。
图7是本发明第一种实施例中两种不同叶片情况下的结构示意图。
图8是是图7的C-C剖示图。
图9是本发明实施例连接在主轴上的结构示意图。
图10是本发明实施例另一种连接在主轴上的结构示意图。
图11是本发明实施例第三种连接在主轴上的结构示意图。
图12是本发明实施例第四种连接在主轴上的结构示意图。
图13是本发明的第三种实施例的结构示意图。
图14是本发明的第三种实施例连接在主轴上的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
由图1、图2、图3可以看出，本发明所述的一种风能动力装置的叶片，它由第一叶片1a、第二叶片1b、上横梁3和下横梁4组成一个叶片单元，第一叶片1a的腹部10面向第二叶片1b的背部9，第一叶片1a和第二叶片1b的头部7同向，第一叶片1a和第二叶片1b的一端通过连接轴2与上横梁3连接、另一端通过连接轴2与下横梁4连接，第一叶片1a的横轴m与第二叶片1b的横轴n之间的距离为0至10倍叶片厚度，夹角为0至90度，第一叶片1a的竖轴x与第二叶片1b的竖轴y之间的距离为0至15倍叶片1宽度，夹角为0至75度。在同一个叶片单元内，第一叶片1a与第二叶片1b可以是相同的，也可以是不相同的，第一叶片1a的宽度与第二叶片1b的宽度之比是1至10倍，第一叶片1a的厚度与第二叶片1b的厚度之比是1至50倍，第一叶片1a的长度与第二叶片1b的长度比为1至5倍。组成叶片单元的叶片1数量为2至8个。可以由2个至16个叶片单元、上臂5和下臂6组成组合叶片单元，各叶片单元的一端通过上横梁3分别与上臂5连接，另一端通过下横梁4分别与下臂6连接，相邻两个叶片单元的上横梁3之间的距离为1至50倍叶片1厚度、上横梁3之间夹角为0至90度，相邻两个叶片单元中叶片1的纵轴x之间的夹角为0至60度，最长的叶片单元与最短的叶片单元的长度比为1至10倍。组合叶片单元的上臂5和下臂6之间的夹角可以变化，变化范围是0至160度。上臂5和下臂6即可以连接叶片单元、也可以连接叶片1，其连接叶片1的数量或叶片单元加叶片的数量是2至16个。
由图4可以看出，本发明所述的一种风能利用动力装置的叶片，所述的叶片单元中的叶片1是由三个宽度和长度都不相等的叶片1，分别通过一端的轴2与上横梁3连接，通过另一端的轴2与下横梁4连接组成。
从图5和图6可以看出，本发明所述的一种风能动力装置的叶片，所述第二叶片1b的头部对着第一叶片1a的尾部，第一叶片1a的横轴m与第二叶片1b的横轴n成一个夹角，构成了前后两个叶片1互相接力的叶片单元结构。
从图7和图8可以看出，本发明所述的一种风能动力装置的叶片，所述第二叶片1b与第一叶片1a的形状不相同。
由图9可以看出，本发明所述的一种风能动力装置的叶片，所述的组合叶片单元是由一个叶片1、一个包含两个相同叶片1的叶片单元和一个包含3个相同叶片1的叶片单元组成，它们的一端分别与上臂5连接，另一端分别与下臂6连接后组成，上臂5和下臂6平行。
由图10可以看出，本发明所述的一种风能动力装置的叶片，所述的组合叶片单元是由三个相同的叶片单元分别通过上横梁3与上臂5连接，分别通过下横梁4与下臂6连接后组成，上臂5和下臂6平行，每一个叶片单元都包含有三个相同的叶片1。
由图11可以看出，本发明所述的一种风能动力装置的叶片，所述的组合叶片单元是由三个长度不相同的叶片单元分别通过上横梁3与上臂5连接，分别通过下横梁4与下臂6连接后组成，上臂5和下臂6成一个夹角，每个叶片单元包含三个相同的叶片1。
由图12可以看出，本发明所述的一种风能动力装置的叶片，所述的组合叶片单元由一个叶片1和两个叶片单元组成，一端分别与上臂5连接，另一端分别与下臂6连接后组成，上臂5和下臂6成一个夹角，叶片1、各叶片单元的长度都不相同。
由图13可以看出，本发明所述的一种风能动力装置的叶片，所述的叶片单元中的叶片1a的纵轴x与叶片1b的纵轴y成一个夹角。
由图14可以看出，本发明所述的一种风能动力装置的叶片，所述的叶片单元中的两个叶片的纵轴成一个夹角，所述的相邻两个叶片单元的上横梁3成一个夹角，所述的相邻两个叶片单元中的叶片的纵轴成一个夹角。

Claims (9)

1.一种风能动力装置的叶片，其特征在于：它由至少两个叶片(1)组成，相邻叶片(1)中的一个叶片(1)的腹部面向另外一个叶片(1)的背部，且相邻叶片(1)的头部同向，所述叶片(1)的一端通过轴(2)与上横梁(3)连接，叶片(1)的另一端通过轴(2)与下横梁(4)连接，所述至少两个叶片(1)与上横梁(3)与下横梁(4)连接组成一个叶片单元。
2.根据权利要求1所述的一种风能动力装置的叶片，其特征在于：所述一个叶片单元内相邻叶片(1)的横轴m与n之间的距离为0至10倍叶片厚度，夹角为0至90度，相邻叶片(1)的的竖轴x与y之间的距离为0至15倍叶片(1)宽度，夹角为0至75度。
3.根据权利要求1所述的一种风能动力装置的叶片，其特征在于：所述一个叶片单元内的叶片(1)的可以是相同的。
4.根据权利要求1所述的一种风能动力装置的叶片，其特征在于：所述一个叶片单元内的叶片可以不相同，在所述的一个叶片单元内，所述叶片(1)之间的宽度比为1至10倍、所述叶片(1)之间的厚度比为1至50倍、所述叶片(1)之间长度比为1至5倍。
5.根据权利要求1、2或3所述的一种风能动力装置的叶片，其特征在于：在所述的一个叶片单元内其组合的叶片(1)数量为2至8个。
6.根据权利要求1所述的一种风能动力装置的叶片，其特征在于：由至少1个所述的叶片单元通过一端的上横梁(3)与上臂(5)连接，通过另一端的下横梁(4)与下臂(6)连接，组成组合叶片单元。
7.根据权利要求1所述的一种风能动力装置的叶片，其特征在于：由至少2个所述叶片单元分别通过一端的上横梁(3)与上臂(5)连接，分别通过另一端的下横梁(4)与下臂(6)连接，组成组合叶片单元，相邻两个叶片单元的上横梁(3)之间的距离为1至50倍叶片厚度、上横梁(3)之间夹角为0至90度，相邻两个叶片单元的叶片纵轴x之间的夹角为0至60度，所述最长的叶片单元与最短的叶片单元的长度比为1至10倍。
8.根据权利要求6、7所述的一种风能动力装置的叶片，其特征在于：所述上臂(5)和下臂(6)之间形成有一夹角，该夹角为0至160度。
9.根据权利要求7、8所述的一种风能动力装置的叶片，其特征在于：所述上臂(5)和下臂(6)即可以连接叶片单元、也可以直接连接叶片(1)，其连接叶片(1)的数量或叶片单元加叶片(1)的数量是2至16个。
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