新型风机风轮或叶片及利用此风轮或叶片的风力发电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型风机风轮或叶片及利用此风轮或叶片的风力发电机，属于风能利用技术领域，尤其是适用于风力机械及风力发电技术领域。在所述风轮或叶片的内部，安装有密闭空间装置，在所述密闭空间装置内盛有密度小于空气的气体，其特点是与现有技术相比，可以大大降低风轮和叶片的重量，尤其是用在超大型风力发电机上，可以做到体积越大，重量越轻。大大的提高了风力发电的效率，降低发电成本。可以使风轮或叶片在运转的过程中，降低其自身的颤动或震动，减少能量损失，提高设备的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
新型风机风轮或叶片及利用此风轮或叶片的风力发电机
本专利技术属于风能利用
，尤其是适用于风力机械及风力发电

技术介绍
目前水平轴螺旋桨式风力机的技术现在已经十分成熟，积累了大量的经验，研究得十分细致。世界上并不是每一种东西都是越大越好，但是风力发电机却是个例外，风力发电机单机功率越大，其单位发电的成本就越低，因此，世界上许多著名的风机企业，都在不遗余力的进行大型机或超大型机的研制与开发，据互联网资料显示，目前，v164维斯塔斯是世界上最大和最强大的风力涡轮发电机。高131米，直径177米，可以产生产生8兆瓦的电力。这台风力发电机将用于近海，它的每个叶片的翼展为80米，比波音747还长。然而，随着风轮叶片尺寸、重量的不断增大，其给风机设计及工程上带来极大的难度，如果在大型叶片设计和生产时不考虑减重问题，那么所带来的原材料消耗和生产周期的增加将是难以接受的。而且重型叶片在安装后也会给风机轴承部件带来巨大的负重压力。更重要的是，增加的重量还会在风机运转中提升设备的疲劳度，缩短叶片寿命，增加风机塔筒的扭曲力矩。降低叶片重量的方法之一是在复合材料铺层中采用更多的碳纤维，但这样会导致材料成本大幅增加。以目前的技术和方法，如果没有新的技术或方法的突破，风力发电的大型化，正在非常接近发展的极限。因此，找到一种新的能有效降低风轮或叶片重量的技术或方法，是十分迫切的需求。所述风机风轮或叶片，是将风的动能转换为机械能并带动发电机发电的装置。一般的风机叶片，主要包括壳体以及内部支撑体，在叶片的内部，还有肋板以及轻木或泡沫材料填充物作为支撑体。如图13所示。水平轴风叶的连接部是其根部，根部通过金属接头用螺栓与轮毂相连，与其它风叶一起组成风轮。公知的水平轴风力发电机，其风轮一般由2-3个叶片组成。垂直轴风机则不同，其风轮可以是由几个叶片组合而成，也可以是独立的圆筒状或椭球状或锥筒状或半椭球状等各种形状单独构成风轮；叶片可以有阻力型或升力型等不同形状，其叶片与其他部件连接的连接部可以在叶片的上下两端或中部。本专利技术中，我们将叶片与其他部件连接的连接部称为连接部。连接部也可以是壳体的一部分。本专利技术中，我们将由叶片组成的风轮或圆筒状或椭球状或锥筒状或半椭球状或半球状等各种风轮的外部结构统称为风轮壳体。将风轮与其他部件连接的连接部位称为连接部。连接部也可以是壳体的一部分。本专利技术中，我们可以把风轮或叶片理解为同一装置，凡是将风的动能转换为机械能并带动发电机发电的装置统称为风轮或叶片。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种新型风机风轮或叶片及技术方案，可以有效地降低风轮或叶片的向下的重力或重量，甚至可以使重量或重力为零或为负，也即风轮可以产生向上的升力。目的是为了设计并制造出10-100兆瓦及以上的超大型风力发电机。本专利技术的目的和作用之一是，提供一种很轻甚至为零或为负的风轮或叶片。本专利技术的另一目的和作用是，提供一种风轮或叶片的内部支撑体，可以有效地降低内部支撑体的重力或重量，甚至可以替代现有的支撑体。本专利技术的目的和作用还有，可以使风轮或叶片在运转的过程中，降低其自身的颤动或震动，减少能量损失，提高设备的使用寿命。本专利技术所要解决的另一技术问题是，提供一种利用本专利技术所述风机风轮或叶片及技术方案的风力发电机。一种新型风机风轮或叶片，包括风轮或叶片的壳体，其特征是，所述风轮或叶片是垂直轴升力型叶片，在所述叶片的内部，安装有密闭空间装置，在所述密闭空间装置内盛有密度小于空气的气体；或所述风轮或叶片是水平轴风轮或叶片，在叶片的连接部位或风机的整流罩外部，安装有半球形或半椭球形密闭空间装置或在叶片之间安装有环状密闭空间装置，在所述密闭空间装置内盛有密度小于空气的气体。在所述水平轴风轮或叶片的内部安装有密闭空间装置，所述密闭空间装置内盛有氢气或氦气或氖气或氮气或所述气体的混合体。所述密闭空间装置2是由外层使用玻璃钢材料或合金材料，内层使用充满氦气或氢气与氦气混合气体的橡胶密封袋或塑料密封袋。所述密闭空间装置采用软性材料紧密的贴合在风轮或叶片的内壁上且对内壁形成非常均匀的压力。一种新型风力发电机，包括风轮或叶片、发电机系统，其特征是，所述风轮或叶片是垂直轴升力型叶片，在所述叶片的内部，安装有密闭空间装置，在所述密闭空间装置内盛有密度小于空气的气体；或所述风轮或叶片是水平轴风轮或叶片，在叶片的连接部位或风机的整流罩外部，安装有半球形或半椭球形密闭空间装置或在叶片之间安装有环状密闭空间装置，在所述密闭空间装置内盛有密度小于空气的气体。所述风轮或叶片是水平轴风轮或叶片，在所述风轮或叶片的内部，安装有密闭空间装置，在所述密闭空间装置内盛有密度小于空气的气体。所述密闭空间装置2是由外层使用玻璃钢材料或合金材料，内层使用充满氦气或氢气与氦气混合气体的橡胶密封袋或塑料密封袋。所述密闭空间装置采用软性材料紧密的贴合在风轮或叶片的内壁上且对内壁形成非常均匀的压力。所述风力发电机是组合型垂直轴风力发电机；在所述组合型风力发电机中，下面安装有阻力型风轮，所述阻力型风轮的上面，通过支撑系统安装有升力型风轮，在风轮或叶片的内部，安装有密闭空间装置。所述阻力型风轮，其结构是，中间是桶状或椭球状或锥形体状风轮、在桶状或椭球状或锥形体状风轮的外缘，设置有阻力型叶片，在风轮或叶片的内部，安装有密闭空间装置；所述阻力型风轮的上面，通过支撑系统安装有升力型风轮。所述密度小于空气的气体，是指所有相对分子量小于29的气体的密度,都小于空气的密度，例如,氢气、氦气、氖气、氮气、一氧化碳、甲烷,氟化氢、乙炔等。优选的，所述密闭空间装置内盛有氢气或氦气或氖气或氮气或所述气体的任意比例混合体。最优选的是使用氦气。但为了降低成本，也可以使用氢气和氮气或氢气和氦气的混合气体，这样既可以克服单独使用氢气容易引爆的缺点，还可以降低成本，也可以达到我们的使用目的。所述密闭空间装置可以采用任意材料，包括软性材料或硬质材料。当所述密闭空间装置采用软性材料时，例如，采用橡胶类膜材料或塑料类膜材料时，须在其内部充入密度小于空气的气体，例如氦气或氢气与氮气的混合体；橡胶类膜材料或塑料类膜材料体积便会膨胀，然后密封。所述密闭空间装置在空气中产生向上的浮力，所述浮力就会抵消或部分抵消风轮或叶片向下的重力，从而降低风轮或叶片的重量，当所述密闭空间装置体积足够大时，其所产生的浮力大于风轮或叶片向下的重力时，所述风轮或叶片的重量即为零或负值。当所述密闭空间装置采用硬质材料时，其有两种选择，即可以采用在其内部充入密度小于空气的气体产生浮力，也可以将其内部空间内的空气抽出，形成稀薄气体，也即在其内部形成真空状态，也可以产生向上的浮力，所述浮力就会抵消或部分抵消风轮或叶片向下的重力，从而降低风轮或叶片的重量。当所述密闭空间装置内的气体压力足够大时，其完全可以替代或部分替代风轮或叶片内部的支撑体，从而减少支撑体材料，降低风轮或叶片本身的重量。我们通过大量的计算及模拟实验得出结论，当密闭空间装置内的气体压力大于1.5—2个大气压时，其完全可以替代或部分替代风轮或叶片内部的支撑体。当所述密闭空间装置采用软性材料时，由于其可以和风轮或叶片的内部更紧密的贴合，当其充满压力时，可以紧密的贴合在风轮或叶片的内壁上且对内壁形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型风机风轮或叶片，包括风轮或叶片的壳体，其特征是，所述风轮或叶片是垂直轴升力型叶片，在所述叶片的内部，安装有密闭空间装置，在所述密闭空间装置内盛有密度小于空气的气体；或所述风轮或叶片是水平轴风轮或叶片，在叶片的连接部位或风机的整流罩外部，安装有半球形或半椭球形密闭空间装置或在叶片之间安装有环状密闭空间装置，在所述密闭空间装置内盛有密度小于空气的气体。

【技术特征摘要】
1.一种新型风机风轮或叶片，包括风轮或叶片的壳体，其特征是，所述风轮或叶片是垂直轴升力型叶片，在所述叶片的内部，安装有密闭空间装置，在所述密闭空间装置内盛有密度小于空气的气体；或所述风轮或叶片是水平轴风轮或叶片，在叶片的连接部位或风机的整流罩外部，安装有半球形或半椭球形密闭空间装置或在叶片之间安装有环状密闭空间装置，在所述密闭空间装置内盛有密度小于空气的气体。2.根据权利要求1所述一种新型风机风轮或叶片，其特征是，在所述水平轴风轮或叶片的内部安装有密闭空间装置，所述密闭空间装置内盛有氢气或氦气或氖气或氮气或所述气体的混合体。3.根据权利要求1或2所述一种新型风机风轮或叶片，其特征是，所述密闭空间装置（2）是由外层使用玻璃钢材料或合金材料，内层使用充满氦气或氢气与氦气混合气体的橡胶密封袋或塑料密封袋。4.根据权利要求1或2所述的一种新型风机风轮或叶片，其特征是，所述密闭空间装置采用软性材料紧密的贴合在风轮或叶片的内壁上且对内壁形成非常均匀的压力。5.一种新型风力发电机，包括风轮或叶片、发电机系统，其特征是，所述风轮或叶片是垂直轴升力型叶片，在所述叶片的内部，安装有密闭空间装置，在所述密闭空间装置内盛有密度小于空气的气体；或所述风轮或叶片是水平轴风轮或叶片，在叶片的连接部位或风机的整流罩外部...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟英志，
申请(专利权)人：孟英志，
类型：新型
国别省市：河北,13