扭叶型高效简易风力机的制作方法

日期:2019-06-26 06:52:50

专利名称:扭叶型高效简易风力机的制作方法
技术领域
本发明系一种活动叶片的垂直轴风力机。
背景技术
垂直轴风力机在现有风力机中只占很小的比例。它效率低,叶片在逆风时大多不产生扭矩,有的位置还产生负扭矩。为解决这个问题,出现了旋转叶片的机型。使叶片在各个位置都能有一个比较合适的形态,尽可能产生扭矩或尽量减小负扭矩。但这种叶片的转动是通过复杂的传动机构与主轴联动来实现的。机械损耗大,故实际效率并没有多少提高。且结构复杂,造价昂贵。

发明内容
本发明的目的是要提供一种简易的可自行扭动叶片的机型,它同样能改变叶片形态,且损耗极小,从而提高效率降低成本。
本发明的目的是这样实现的用两根上下绷紧的弦取代叶片上的轴,弦靠中间的一段固定在叶片上。工作时,叶片随气流自行扭动,故总能有一个适当的形态,而自身几乎没有损耗。
由于叶片的上述特性,使风力的效率提高,Cp值达到0.4(实验值,仅供参考);除省去叶片的传动机构,还省去了调向、调速、限速机构,变得极其简单;造价也就低得多。
四、实施例及


下面结合附图和具体实施方式
,对本发明作进一步的详细说明。
实施例图1为采用本发明的扭叶型双叶风力机转子(45度视角,静止状态)。
垂直的中轴(1)穿过相互平行的水平横板(2)和(7)的中心,并固定在其中。在横板(2)和(7)之间,弦(4)、(5)分别绷在其末端的两侧。弦(5)中间的一段固定在矩形叶片(6)前缘中间的一段上。在它后面,弦(4)中间的一段也固定在叶片上。
从图1中弦与叶片的结合方式不难看出,叶片在风力驱动下可以向一边扭动,而当风力减弱至消失后,弦的张力将拽着叶片往回扭,直至扭回原位。
下面来看叶片在工作中是如何扭动的。
图2(俯视)分别列出了转子转动一周的行程中,叶片运行到8个位置时的形态。
如箭头所指,风从右边吹来,转子按逆时针方向旋转。
在位置1,叶片与风向平行,本身没有迎角,不会扭动,与静止时的形态类似。到了位置2开始有迎角,叶片被风力推着向内扭动,直到与弦的张力相平衡。越往上,迎角越大,扭得越开。到了位置5,叶面与风向垂直,风在叶片上的推力与弦的张力都达到最大值。这以后,随着迎角的减小风的推力也减小,叶片被弦的张力拽着往回扭。到了位置6,风力已经不足以平衡张力,叶片于瞬间翻转到上方且正对风向。风力与张力再一次平衡。这样保持到位置7。到位置8以后,迎角减小,叶片往回扭,逐渐恢复到位置1时的形态。
这里同样列出了旋转叶片型的叶片在8个位置的形态(见图3)。两幅图基本一致,叶片形态的改变大体相同。对比旋转叶片型,本发明虽然进行的是同一种程序,但实际效果更好。
本发明是通过风与弦之间力的不断平衡来实现叶片扭动的,各个位置叶片的形态应当时各种力的趋势自然形成。这样,一是省去了额外的驱动力,二是对流线的破坏小损耗小,且没有传动损耗。
在这里叶片扭动的幅度直接关系到效率的高低,而这个幅度可以通过调弦旋钮[图1——(3)]改变弦张力来加以控制。风洞实验可获得额定风速时的最佳弦张力参数使效率达到最大值。
当超过额定风速时,叶片扭动的幅度加大,同时也就限制了转子的转速。也就是说,转子对风速变化反应迟钝,不需要调速、限速。
权利要求
1.一种扭叶型简易风力机,主体为一个垂直轴转子,垂直的中轴(1)穿过相互平行的水平横板(2)和(7)的中心,并固定在其中,其特征在于在横板(2)和(7)之间,弦(4)、(5)分别绷在横板(2)、(7)末端的两侧,弦(5)中间的一段固定在矩形叶片(6)前缘中间的一段上,弦(4)中间的一段在弦(5)后面,也固定在叶片(6)朝外的一面上。
2.根据权利要求1所述的结构,其特征在于固定在叶片上的那段弦(4)、弦(5)、它们相互间的距离相当于叶片宽度的 到 之间。
3.根据权利要求1所述的结构,其特征在于弦(4)、(5)之间的夹角在零度到45度之间。
4.根据权利要求1所述的结构,其特征在于弦(4)、(5)应采用柔韧的弹性材料,如尼龙绳,叶片(6)应采用轻质板材,如桐木板、吹塑板。
全文摘要
一种扭叶型简易风力机,属垂直轴类。如图(转子)垂直的中轴(1)穿过相互平行的水平横板(2)和(7)的中心,并固定在其中。在横板(2)和(7)之间,弦(4)、(5)分别绷在其末端的两侧。弦(5)中间的一段固定在矩形叶片(6)前缘中间的一段上。在它后面,弦(4)中间的一段也固定在叶片(6)上。该机的叶片在转子运转的行程中可随气流自行扭动,不断变换出合适的形态以获取风能。这相当于旋转叶片型的程序。但比之损耗小、效率高(Cp0.4),省去了叶片传动系统,调向、调速、限速系统。结构极其简单,造价也低得多。
文档编号F03D3/06GK1687584SQ20051007456
公开日2005年10月26日 申请日期2005年5月28日 优先权日2005年5月28日
发明者饶弘剑 申请人:饶弘剑


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