CN202181985U - 一种叶轮龙骨结构及由其构成的垂直轴风力发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种叶轮龙骨结构及由其构成的垂直轴风力发电系统，一种叶轮龙骨结构，龙骨结构与风叶中心轴固定联接，龙骨结构包括与风叶中心轴固定联接的联接件，及与联接件固定联接的龙骨架，龙骨架包括内龙骨和外龙骨；内龙骨和外龙骨的外端设有相互固定联接的联接螺钉。本实用新型叶轮龙骨结构具有结构简单易加工，易安装维护的特点，适合于批量生产。本实用新型发电系统能保证纳风叶片的牢固稳定，具有全风向、抗紊流、高能量转换率及风况适应性高的特点。其结构具有设计简捷、易于制造加工、转速较低、重心下降、安全性好、运行成本低、维护容易、无噪音污染等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种垂直轴风力发电系统，尤其是一种叶轮龙骨结构及由其构成的垂直轴风力发电系统。
背景技术
人类利用风能已有数千年历史，在蒸汽机发明以前风能曾作为重要的动力，应用于人类生活的众多方面。风力发电的探索，则起源于19世纪末的丹麦，但是直到20世纪70年代以前，还只有小型充电用风力发电机达到实用阶段。1973年爆发石油危机以后到现今社会，美国、西欧等发达国家为寻求替代石油燃料的能源，投入了大量经费，动员高科技产业，利用计算机、空气动力学、结构力学和材料科学等领域的新技术研制风力发电机组，开创了风能利用的新时代。我国政府也在近年投入大量的资金及技术开展风力发电的研发，并取得了举世瞩目的成效。垂直轴风车很早就被应用于人类的生活领域中，中国最早利用风能的形式就是垂直轴风车。但是垂直轴风力发电机的发明则要比水平轴的晚一些，直到20世纪20年代才开始出现(Savonius式风轮——1924年，Darrieus式风轮——1931年)。由于人们普遍认为垂直轴风轮的尖速比不可能大于1，风能利用率低于水平轴风力发电机，因而导致垂直轴风力发电机长期得不到重视。
随着科技的发展和人类认识水平的不断提高，人们逐渐认识到垂直轴风轮的尖速比不能大于1仅仅适用于阻力型风轮(Savonius式风轮)，而升力型风轮(Darrieus式风轮)的尖速比甚至可以达到6，并且其风能利用率也不低于水平轴。
然而，目前市场上可供应的垂直轴风力发电系统很少。原因在于结构设计不合理导致加工工艺复杂，不易实现工业化生产。
为了解决上述问题，本发明人创新地设计出一种叶轮龙骨结构及由其构成的垂直轴风力发电系统。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种叶轮龙骨结构及由其构成的垂直轴风力发电系统。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种叶轮龙骨结构，所述的龙骨结构与风叶中心轴固定联接，所述的龙骨结构包括与风叶中心轴固定联接的联接件，及与联接件固定联接的龙骨架，所述的龙骨架包括内龙骨和外龙骨；所述的内龙骨和外龙骨的外端设有相互固定联接的联接螺钉。
其进一步技术方案为：所述的联接件包括与风叶中心轴固定联接的安装环和与安装环固定联接的龙骨固定块，所述的安装环设有用于穿过风叶中心轴的安装孔。
其进一步技术方案为：所述的安装环设有与安装孔连通的开口槽，及垂直于开口槽并穿过开口槽的锁紧孔，还包括设于锁紧孔内的锁紧螺钉。
一种垂直轴风力发电系统，其特征包括发电机、与发电机传动联接的风叶中心轴，及龙骨结构和与龙骨结构固定联接的叶片，所述的龙骨结构固设于风叶中心轴两侧，所述的两个叶片呈S型设于风叶中心轴的两侧，所述叶片在风叶中心轴的轴向呈螺旋状。
其进一步技术方案为：所述叶片的外边缘设有用于穿过联接螺钉的联接孔，还包括卡设于叶片外边缘且与联接螺钉固定的卡扣件。
其进一步技术方案为：所述内龙骨的内侧还设有兜风隔板。
其进一步技术方案为：所述的叶片为轻质金属片或塑胶片。
其进一步技术方案为：所述的叶片为太阳能电池片。
其进一步技术方案为：还包括与发电机、太阳能电池片电性联接的充电管理电路，所述的充电管理电路联接有蓄电池和电源输出端。
其进一步技术方案为：所述的叶片的螺旋导程为500至3000mm，每个叶片的截面为直径在100至800mm之间的半圆弧形状。
本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型叶轮龙骨结构具有结构简单易加工，易安装维护的特点，适合于批量生产。本实用新型发电系统不同于水平轴流式风叶(即风机叶片)，它是径流式的，独特的多组太极阴阳型龙骨架可以满足纳风叶片呈螺旋转体形态的要求，保证螺旋形纳风叶片对风向无任何要求，不管从任何一个方向来风都能受风，进而推动风力发电系统转动。增设受风风压的兜风隔板及标准阻力差式叶面龙骨连接方式可以增加叶片转矩，是其高能量转换率的根本保证。呈太极阴阳型带倾斜角度中心对称布置龙骨方式是最符合螺旋转体形状特性的设计方法，保证叶片美观又安全。本实用新型不但保证纳风叶片的牢固稳定，同时也可以使纳风叶片环绕中心安装主轴呈自上而下旋转180度，则螺旋状纳风叶片在旋转时受风效率更高，具有全风向、抗紊流、高能量转换率及风况适应性高的特点。设计检验证明，本实用新型的风力发电系统结构具有设计简捷、易于制造加工、转速较低、重心下降、安全性好、运行成本低、维护容易、无噪音污染等特点。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
附图说明
图1为本实用新型一种叶轮龙骨结构具体实施例的一对龙骨架的主视图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的左视图；
图4为图1的立体图。
图5为本实用新型一种垂直轴风力发电系统具体实施例的主视图；
图6为图5的俯视图；
图7为图5的左视图；
图8为图5的立体图；
附图标记说明
1 发电机 2 风叶中心轴
3 龙骨架 31 内龙骨
32 外龙骨 33 兜风隔板
4 叶片 5 联接件
51 安装环 511 安装孔
512 开口槽 52 龙骨固定块
53 锁紧螺钉 54 固定螺钉
6 联接螺钉 61 卡扣件
具体实施方式
为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1至图4所示，本实用新型一种叶轮龙骨结构，龙骨结构与风叶中心轴2固定联接，龙骨结构包括与风叶中心轴2固定联接的联接件5，及与联接件5固定联接的龙骨架3，龙骨架3包括内龙骨31和外龙骨32；内龙骨31和外龙骨32的外端设有相互固定联接的联接螺钉6。联接件5包括与风叶中心轴2固定联接的安装环51和与安装环51固定联接的龙骨固定块52，安装环51设有用于穿过风叶中心轴2的安装孔511。安装环51设有与安装孔511连通的开口槽512，及垂直于开口槽512并穿过开口槽512的锁紧孔(图中未出示)，还包括设于锁紧孔内的锁紧螺钉53。
如图5至图8所示，本实用新型一种垂直轴风力发电系统，它包括发电机1、与发电机1传动联接的风叶中心轴2、固设于风叶中心轴2两侧的龙骨架3和与龙骨架3固定联接的叶片4，还包括用于联接风叶中心轴2与龙骨架3的联接件5，两个叶片4呈S型设于风叶中心轴2的两侧，叶片4在风叶中心轴2的轴向呈螺旋状并旋转180度。联接件5包括与风叶中心轴2固定联接的安装环51和与安装环51固定联接的龙骨固定块52(龙骨架的内端部通过固定螺钉54夹紧在龙骨固定块52与安装环51之间)，安装环51设有用于穿过风叶中心轴2的安装孔511。安装环51设有与安装孔511连通的开口槽512，及垂直于开口槽512并穿过开口槽512的锁紧孔(图中未出示)，还包括设于锁紧孔内的锁紧螺钉53。龙骨架3包括设于叶片4内侧的内龙骨31和设于叶片4外侧的外龙骨32，内龙骨31、外龙骨32的外端部通过设有的联接螺钉6相互固定联接。叶片4的外边缘设有用于穿过联接螺钉6的联接孔(图中未示出)，还包括卡设于叶片4外边缘且与联接螺钉6固定的卡扣件61。内龙骨31的内侧还设有兜风隔板33。
其中，叶片为轻质金属片(比如铝合金)或塑胶片(比如工程塑料)。叶片的螺旋导程为500至3000mm，每个叶片的截面为直径在100至800mm之间的半圆弧形状。本实施例中，叶片的螺旋导程为900-1000mm，每个叶片的截面形状为直径在300-400mm之间的半圆弧形状。
于其它实施例中，叶片可以采用太阳能电池片。本系统还可以包括与发电机、太阳能电池片电性联接的充电管理电路，充电管理电路联接有蓄电池和电源输出端；实现风能和太阳能的同步采集应用，大大地提高本系统的发电效率。
综上所述，本实用新型叶轮龙骨结构具有结构简单易加工，易安装维护的特点，适合于批量生产。本实用新型发电系统不同于水平轴流式风叶(即风机叶片)，它是径流式的，独特的多组太极阴阳型龙骨架可以满足纳风叶片呈螺旋转体形态的要求，保证螺旋形纳风叶片对风向无任何要求，不管从任何一个方向来风都能受风，进而推动风力发电系统转动。增设受风风压的兜风隔板及标准阻力差式叶面龙骨连接方式可以增加叶片转矩，是其高能量转换率的根本保证。呈太极阴阳型带倾斜角度中心对称布置龙骨方式是最符合螺旋转体形状特性的设计方法，保证叶片美观又安全。本实用新型不但保证纳风叶片的牢固稳定，同时也可以使纳风叶片环绕中心安装主轴呈自上而下旋转180度，则螺旋状纳风叶片在旋转时受风效率更高，具有全风向、抗紊流、高能量转换率及风况适应性高的特点。
以上所述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种叶轮龙骨结构，所述的龙骨结构与风叶中心轴固定联接，其特征在于所述的龙骨结构包括与风叶中心轴固定联接的联接件，及与联接件固定联接的龙骨架，所述的龙骨架包括内龙骨和外龙骨；所述的内龙骨和外龙骨的外端设有相互固定联接的联接螺钉。
2.根据权利要求1所述的一种叶轮龙骨结构，其特征在于所述的联接件包括与风叶中心轴固定联接的安装环和与安装环固定联接的龙骨固定块，所述的安装环设有用于穿过风叶中心轴的安装孔。
3.根据权利要求2所述的一种叶轮龙骨结构，其特征在于所述的安装环设有与安装孔连通的开口槽，及垂直于开口槽并穿过开口槽的锁紧孔，还包括设于锁紧孔内的锁紧螺钉。
4.一种垂直轴风力发电系统，其特征包括发电机、与发电机传动联接的风叶中心轴，及如权利要求1、2或3所述的叶轮龙骨结构和与叶轮龙骨结构固定联接的叶片，所述的叶轮龙骨结构固设于风叶中心轴两侧，所述的两个叶片呈S型设于风叶中心轴的两侧，所述叶片在风叶中心轴的轴向呈螺旋状。
5.根据权利要求4所述的一种垂直轴风力发电系统，其特征在于所述叶片的外边缘设有用于穿过联接螺钉的联接孔，还包括卡设于叶片外边缘且与联接螺钉固定的卡扣件。
6.根据权利要求5所述的一种垂直轴风力发电系统，其特征在于所述内龙骨的内侧还设有兜风隔板。
7.根据权利要求4所述的一种垂直轴风力发电系统，其特征在于所述的叶片为轻质金属片或塑胶片。
8.根据权利要求4所述的一种垂直轴风力发电系统，其特征在于所述的叶片为太阳能电池片。
9.根据权利要求8所述的一种垂直轴风力发电系统，其特征在于还包括与发电机、太阳能电池片电性联接的充电管理电路，所述的充电管理电路联接有蓄电池和电源输出端。
10.根据权利要求5所述的一种垂直轴风力发电系统，其特征在于所述的叶片的螺旋导程为500至3000mm，每个叶片的截面为直径在100至800mm之间的半圆弧形状。
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