专利名称：风动能接收转换装置的制作方法
技术领域：
本发明创造涉及一种将风动能接收转换为机械转动能的装置，属于清洁新能源技 术领域。
背景技术：
目前，最普遍用于风力发电的将风动能接收转换为机械转动能的装置，是安装在 一条动力输出轴上的三叶片装置。这三叶片装置可以说是外观最简单的一种风轮，但是其 将风动能接收转换为机械转动能的效率，即风动能利用系数(风轮得到的转动能与通过风 轮的风动能之比)，对于大中型三叶片风轮，一般仅有30% 40%，而且，三叶片风电成本 目前高于水电或煤电，所以当今各国政府对风电生产有较大力度补贴，以促进风电清洁能 源的发展。发明内容本发明创造提供了一种风动能接收转换装置，它是可安装在固定架上的风轮，包 括有轮毂、轮圈、接风叶片和使轮毂和轮圈固定为一体的拉线。叶片可以分别安装在轮圈 和拉线上。这样，接风叶片数量实际上可多达80以上，可以全方位地基本布满整个风轮的 前后内外表面，从而达到风动能接收转换为风轮转动能的最优效果。由于是安装了叶片的 “拉线轮”，所以可称之为“拉线风轮”。经本文作者对大型风电机粗糙调研和估算，拉线风轮 比较三叶片装置，相同额定功率时，起动风速低，重量轻，直径较小，风能利用系数大幅度增 加。开发推广“拉线风轮”发电，取代三叶片风轮，将使可利用风能资源增加，成本大幅度降 低，全球风电产量可能很快超过水电产量。
图1是拉线风轮的前面(迎风面)简图。该图只画了风轮周边上的接风叶片5、轮 圈4、拉线3、轮毂2和传动轴1 ；对其它多种零部件，例如安装在拉线上的叶片等则省略不 画，以避免图面线条过密而让人看不清。图2是图1的局部视图。图3是该拉线风轮侧面剖视简图。图4是图3的S局部剖视图。图5是图4的B-B剖面图。图6是二个相邻叶片的横断面图。图7是该拉线风轮发电机的局部剖视图。图8是图7的K局部剖视图。图9是图3的W局部旋转视图。图10是图2的X局部剖视图。图11是小型拉线风轮轮圈断面局部剖视图。
具体实施方式
从图1、图2和图3可见，这是可安装在固定架上的一种风轮，包括有轮毂2、轮圈4、接风叶片5和使轮毂2和轮圈4固定为一体的拉线3。结构力学分析可知，对材料、外径 尺寸、轴向尺寸、径向承载力和轴向承载力均相同的各种不同结构轮子进行比较，拉线轮的 重量可以合理设计得最小。这就是自行车轮主要是拉线轮的原因。能够证明，拉线风轮对 于风动能的单位重量承载力和接收转换率均较近于可能理想值。从图1、图2和图3可见，叶片5分别安装在轮圈4和拉线3上。即是说，叶片5可 装在轮圈4和拉线3上或两者之一上。该风轮中，拉线3分布在风轮正面和背面各20条，安 装在拉线3上的拉线叶片5共有40张；另有40张轮圈叶片5是朝外安装在轮圈4上。另 外，对拉线风轮当然有防腐蚀处理。从图2、图6和图8可见，拉线风轮的叶片5边沿铰接有可驱使叶片5转动的拉索 8，该拉索8由安装在轮毂2上的拉索控制器6控制。图2所示轮圈4内的拉索8，是位于拉 线风轮前面。图6所示的拉索8，是位手拉线风轮背面。拉索8在铰接处由螺栓14夹紧。 拉索8及拉索控制器6的存在，使得在风速过大或需制动风轮时，叶片5接收的风能可达到 相应极小值，以确保相关安全。从图2和图6可见，拉线风轮的叶片5上连接有可使叶片5受到转动扭力的弹簧 9。显然，由于弹簧9的存在，风速大于设定值时，叶片5能克服弹簧9的约束而转动，既可 降低最小起动风速，又可提高整个风轮的安全性。显然，一个叶片至少要与一个弹簧9连 接，即弹簧9数至少为叶片数的一半。从图6可见，叶片5转轴(拉线3或叶片轴13)穿过叶片5的重心；叶片5前沿到 叶片5转轴(拉线3或叶片轴13)之间的部分迎风面17面积，小于叶片5后沿到叶片5转 轴(拉线3或叶片轴13)之间的部分迎风面17面积。这样，在风压下，叶片5对拉线3或 叶片轴13产生压力的同时，还受到相应合理小(对弹簧9和拉索8的拉力强度要求小)的 扭矩。在风力、叶片5重力、弹簧9拉力、磨擦力和拉索8拉力的共同作用下，叶片5的迎风 角度可随时合理变化。图6具体表示了一种叶片5的结构迎风面17和叶背面15之间夹 有若干块间隔分布的加强板16，以增加叶片5的强度重量比；叶背面15安装叶片5转轴处 有开口以及开口夹板18。装配时，将拉线3从该开口置入后，放进垫块并用开口夹板18封 口夹紧即可。该结构特别方便于大中型叶片的安装。显然，与传统三叶片风轮一样，拉线风轮叶片5的迎风面17是螺旋面。由图2和图10可见，叶片5端头装有可减少叶片5转动磨擦阻力的滚动轴承12， 拉线3上套有支撑管23。这样，减少了叶片5频繁摆动产生的磨损。从图2可见，拉线3上有拉线收紧器7，以用于拉线风轮(特别是大中型风轮)的 装配。显然，拉线3可以是拉绳或拉杆。在市场上常有拉绳收紧器或拉杆收紧器出售。从图7和图8可见，传动轴1上和轮毂2孔壁上均有钢球槽20，钢球槽20内装有 许多钢球21。这样，在发电机19高塔处，在传动轴1装卸拉线风轮时，风轮是通过钢球21 在传动轴1上滚动的。这对于大型风轮来说，大大降低了该装卸的难度。钢球槽20还可以 充当键槽，以安装传递扭矩的圆钢键条22。从图1、图2和图9可见，轮圈4是至少二个环圈10和连接件11组成的环状桁架。 一般来说，环圈10是用钢管制造较好。对于大中型拉线风轮上与其轴线垂直的连接件11， 其最好具有叶片的作用而有合理的迎风面和迎风角，即其断面形状如图5所示，以提高“风 能转化率”。[0028] 另外，从图11可见，连接套观就是轮圈4中的连接件11，二个环圈10和连接套 28是通过特制螺栓沈与螺母27旋紧固定为一体的，叶片5通过套夹25与特制螺栓洲铰 接并被螺母M限位。这是特别适合小型拉线风轮的结构。
权利要求1.一种风动能接收转换装置，它是可安装在固定架上的风轮，其特征在于包括有轮 毂O)、轮圈G)、接风叶片(5)和使轮毂(2)和轮圈(4)固定为一体的拉线(3)。
2.根据权利要求1所述的风动能接收转换装置，其特征在于叶片(5)分别安装在轮 圈⑷和拉线⑶上。
3.根据权利要求2所述的风动能接收转换装置，其特征在于叶片( 边沿铰接有可 驱使叶片( 转动的拉索(8)，该拉索(8)由安装在轮毂( 上的拉索控制器(6)控制。
4.根据权利要求2所述的风动能接收转换装置，其特征在于叶片( 上连接有可使 叶片(5)受到转动扭力的弹簧(9)。
5.根据权利要求2所述的风动能接收转换装置，其特征在于叶片(5)转轴穿过叶片 (5)的重心；叶片(5)前沿到叶片(5)转轴之间的部分迎风面(17)面积，小于叶片(5)后 沿到叶片(5)转轴之间的部分迎风面(17)面积。
6.根据权利要求2所述的风动能接收转换装置，其特征在于叶片( 的迎风面(17) 是螺旋面。
7.根据权利要求2所述的风动能接收转换装置，其特征在于叶片( 端头装有滚动 轴承(12)，拉线3上套有支撑管(23)。
8.根据权利要求1所述的风动能接收转换装置，其特征在于拉线(3)上有拉线收紧 器⑵。
9.根据权利要求1所述的风动能接收转换装置，其特征在于传动轴(1)上和轮毂(2) 孔壁上均有钢球槽(20)，钢球槽00)内装有钢球01)。
10.根据权利要求1所述的风动能接收转换装置，其特征在于轮圈(4)是至少二个环 圈(10)和连接件(11)组成的环状桁架。
专利摘要一种风动能接收转换装置，属于新能源技术领域。它是一种可安装在固定架上的风轮，包括有轮毂(2)、轮圈(4)、接风叶片(5)和使轮毂(2)和轮圈(4)固定为一体的拉线(3)。叶片(5)可以分别安装在轮圈(4)和拉线(3)上。由于它是安装了叶片的“拉线轮”，所以可称之为“拉线风轮”。其对风动能的单位重量承载力和接收转换率均较近于理想值。经对大型风电机粗糙调研和估算，拉线风轮比较传统的三叶片风轮，相同额定功率时，起动风速低，重量轻，直径可减小，成本大幅度降低，而风能利用系数大幅度增加。
文档编号F03D1/06GK201884199SQ20102062972
公开日2011年6月29日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者陆中源 申请人:陆中源