CN2542848Y - 多流式风动力装置 - Google Patents

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Abstract

多流式风动力装置，设有风轮轴和风叶，风轮轴水平设置、风叶的旋转面与风向垂直，特征是在风轮轴的前端设有集流盘和增速筒，增速筒后连接有输流管，并在风叶端部的后缘开有喷孔。集流盘和增速筒是固定在风轮轴一端的喇叭口状的刚体，开口朝向来风方向，逐渐形成管状。输流管接在喇叭口后端，按风叶的数量形成分管，并分别设置到风叶内部，分管的末端连接到喷孔，气流以切线方向喷射出去，靠反作用力给风叶增速。优化方案是：设有加水系统，由供水管和设在增速筒、输流管或喷口处的喷雾口构成。在喷设气流中加入水雾，增加喷流的质量和反作用力。本实用新型利用多气流系统，将风轮中心的风力转移到风叶尖端并喷射出去，提高了风能的利用率。

Description

多流式风动力装置
技术领域
本实用新型涉及一种新结构的风动力装置，特别是一种设有集流和喷气机构的多流式风动力装置。
背景技术
由于风力是一种绿色能源，而且是一种可以再生的能源，所以风动力装置的使用越来越广泛。在风力发电机、风力发提水机、风力取暖机或直接带动其他机械装置做工的的各种风力发动机上，都设有利用风力转动的风动力装置。传统的风动力装置中使用较多的是水平轴风动力装置，这种装置是在可以旋转的支架上设有风轮轴，风轮轴的一端设有风叶，另一端设有风向舵，其特点是风轮轴水平设置、风叶的旋转面与风向垂直设置。这种装置可以有效地利用风力获取动力。其原理主要是靠风叶截面的特定形状，利用伯努利原理产生推力或拉力，在风轮轴上造成力矩而旋转。风叶的长度越大，所获得的力矩也越大；而在同等风力下，风叶近轴一端产生的力矩就较小。这种情况造成了三种结果，一是风力发电机越做越大，目前最大的风动力装置风叶长度已经达到100多米。二是风轮中心及中心附近的风力没有得到很好的利用。三是风轮的转速始终处于低速范围，很难提高。要进一步提高风动力装置的机械效率和输出功率，就必须对风轮的结构作出改进。
发明内容
本实用新型的任务是提供一种风动力装置的新结构，目的是克服传统风动力装置对风轮中心及中心附近的风力没有得到很好的利用的弱点，同时探索攻克传统风轮转速无法提高的课题。新结构可以充分利用风轮中心和近中心部位的风力，提高风能的利用率，同时提高风轮的旋转速度，以便在同等风速的情况下，提高风动力装置的输出功率。
本实用新型的技术方案是：多流式风动力装置，在可以旋转的支架上设有风轮轴，风轮轴的一端设有风叶，另一端设有风向舵，风轮轴水平设置、风叶的旋转面与风向垂直设置，其特征是：在风轮轴的前端设有集流盘和增速筒，增速筒后连接有输流管，输流管设置在风叶内，并在风叶端部的后缘开有喷孔。这里所说的集流盘和增速筒，是一个固定在风轮轴一端，即各风叶中间部位的喇叭口状的刚体，其开口朝向来风方向，内径逐渐变小，形成管状。所说的输流管，是接在上述喇叭口后端的管，按风叶的数量形成分管，各分管转向旋转面的半径方向，并分别设置到风叶内部，分管的末端转向风叶的后缘，并连接到喷孔，其中的气流以切线方向喷射出去。所说的喷孔设置在风叶尖端的后缘，可以是一个或多个。优化方案中喷孔的总面积小于输流管截面的总面积，以便提高喷流的速度。气流从集流盘进入到增速筒，再分别进入各输流管，最后从喷孔喷出，因喷流的反作用力，使风叶获得额外的旋转动力，从而提高风轮的旋转速度。因集流盘设置在风轮的中心，而喷孔设置在风叶的尖端，本结构就将这部分只能产生较小力矩的气流，转移到可以产生较大力矩的位置，以喷流的方式喷射出去，提高了风流的利用效率。进一步的优化方案是：设有加水系统，该系统由供水管和设在增速筒、输流管或喷口处的喷雾口构成。水雾喷入气流中，与气流一起从风叶尖端后缘的喷口喷出，由于增加水雾以后，喷出物质的质量大幅度增加，可以获得更大的反作用力，使风叶的增速更大。供水管中水的来源可以有两种方式：一是设有一个小型水泵，将水不断泵入供水管，水靠水泵的压力从喷雾口喷出；二是设有一个水箱，供水管的下端伸到水箱中。这种方式中，喷雾口内没有压力，而是靠增速筒、输流管或喷口处气流形成的负压喷雾，供水管中的水靠毛细现象上升。因传统结构的风轮轴与风叶大多是中空的，所以设置增速筒、输流管、供水管等结构都很方便。需要说明的是：输流管也可以设置在风叶的外面，但这种结构使风叶截面形状的设计更加复杂。
本实用新型在传统风动力装置的结构上增加了喇叭口状的集流盘和增速筒，以及设置在风叶内的输流管、风叶端部后缘的喷孔等机构，在传统结构的风力流动系统之外，增加了另一个全新的气流系统，增加了一个对风叶加速的、全新的喷气装置，构成多流系统。本实用新型克服了传统风动力装置中风轮中心及中心附近的风力没有得到很好的利用的弱点，新结构充分利用了风轮中心和近中心部位“多余的”风力，提高了风能的利用率，同时提高了风轮的旋转速度，在同等风速以及同等风叶长度的情况下，可以大幅度提高风动力装置的输出功率。
附图说明
图1为本实用新型实施例1结构示意图(局部剖视)；
图2为图1的侧视图
具体实施方式
实施例1，参照图1、图2：多流式风动力装置，在支架1上设有可以转向的风轮轴2，风轮轴的一端设有风叶3，另一端设有风向舵，风轮轴水平设置、风叶的旋转面与风向垂直设置。在风轮轴的前端，即各风叶中间设有喇叭口状集流盘4和增速筒5，增速筒后连接有输流管6，输流管设置在风叶内，并在风叶端部的后缘开有多个喷孔7。加水系统由供水管8和设在增速筒处的喷雾口9构成。小型水泵不断将水泵入供水管，水靠水泵的压力从喷雾口喷出水雾喷入气流中。喷孔的总面积小于输流管截面的总面积，以便提高喷流的速度。气流和水雾以切线的方向喷射出去。因喷流的反作用力，使风叶获得旋转的额外动力，从而提高了风轮的旋转速度。
实施例2，与实施例1基本相同，但供水系统是在风轮主架上设有一个水箱，供水管的下端伸到水箱中。输流管内气流形成的负压使管中的水呈雾状喷出；供水管中的水靠毛细现象上升。
实施例3，与实施例1基本相同，但喷雾口分别开设在三个输流管中。
实施例4，与上述实施例基本相同，但不设供水系统，只有喷设气流的装置。
实施例5，与上例基本相同，但输流管设置在风叶的外面，走向沿着风叶的后缘，输流管的外形按风叶截面设计的需要而变形。

Claims (7)

1、一种多流式风动力装置，在可以旋转的支架上设有风轮轴，风轮轴的一端设有风叶，另一端设有风向舵，风轮轴水平设置、风叶的旋转面与风向垂直设置，其特征是：在风轮轴的前端设有集流盘和增速筒，增速筒后连接有输流管，并在风叶端部的后缘开有喷孔。
2、按照权利要求1所述的多流式风动力装置，其特征是：所说的集流盘和增速筒，是固定在风轮轴一端的喇叭口状的刚体，其开口朝向来风方向，内径逐渐变小，形成管状，所说的输流管，是接在上述喇叭口后端的管，按风叶的数量形成分管，各分管转向旋转面的半径方向，并分别设置到风叶内部，分管的末端转向风叶的后缘，并连接到喷孔。
3、按照权利要求1或2所述的多流式风动力装置，其特征是：输流管设置在风叶内。
4、按照权利要求3所述的多流式风动力装置，其特征是：喷孔的总面积小于输流管截面的总面积。
5、按照权利要求1或2所述的多流式风动力装置，其特征是：设有加水系统，该系统由供水管和设在增速筒、输流管或喷口处的喷雾口构成。
6、按照权利要求3所述的多流式风动力装置，其特征是：设有加水系统，该系统由供水管和设在增速筒、输流管或喷口处的喷雾口构成。
7、按照权利要求4所述的多流式风动力装置，其特征是：设有加水系统，该系统由供水管和设在增速筒、输流管或喷口处的喷雾口构成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103644075A (zh) * 2013-12-04 2014-03-19 中国大唐集团科学技术研究院有限公司 利用太阳能调速的风力发电系统
CN104797811A (zh) * 2012-11-27 2015-07-22 南洋理工大学 风力涡轮机及启动或阻碍其旋转的方法
CN109653944A (zh) * 2018-12-18 2019-04-19 上海理工大学 一种叶尾喷气式垂直轴风力机

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