一种垂直轴风力机制造技术

本发明专利技术属于风力发电技术领域，特别涉及到一种垂直轴风力机，包括风力机本体，所述风力机本体包括垂直轴和安装在垂直轴上的叶片，所述风力机本体的叶片处外围套有一圆环形管道，所述圆环形管道与垂直轴同轴；所述圆环形管道外侧均匀设有若干个进风口，每个进风口处均设有一个用于将风引向进风口的挡板；所述圆环形管道内侧均匀设有多个出风口，所述圆环形管道内部每个出风口处均设有一个隔板，所述隔板用于将风引向出风口。本发明专利技术通过圆环形管道将水平流动的自然风场改变为环形流动风场，风速可以大幅提高，提高垂直轴风力机的风能利用系数，使得垂直轴风力机的旋转速度可以大于风速。

A Vertical Axis Wind Turbine

【技术实现步骤摘要】
一种垂直轴风力机
本专利技术属于风力发电
，特别涉及到一种垂直轴风力机。
技术介绍
现在常见的风力机是水平轴三叶片的风机，水平风垂直穿过叶片旋转平面，属于升力型风机。这种风机叶片细长，达到几十米甚至上百米，重量也较大，给加工、运输和安装带来极大困难。历史上也出现过各种各样的垂直轴风机。阻力型垂直轴风力机具有启动性能良好、不需要对风系统特点，但是风能利用系数较低。近年来国内外学者对风力机外围的聚风装置做了大量的研究，以期提高阻力型垂直轴风力机的功率系数。这些装置主要分为遮蔽式、遮引式和导叶式三类。虽然遮蔽式、遮引式的聚风装置提高了阻力型垂直轴风力机的功率系数，但导致垂直轴风力机失去了不受风向控制的优点，导叶式聚风装置则保留了这个优点，但是提高效果有限。这些聚风装置都只是局部改变风的流场，因而功率系数提升不大，难以与水平轴升力型风力机竞争。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种垂直轴风力机，用于解决现有技术中功率系数提升不大的技术问题。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：一种垂直轴风力机，包括风力机本体，所述风力机本体包括垂直轴1和安装在垂直轴1上的叶片6，其特征在于：所述风力机本体的叶片6处外围套有一圆环形管道3，所述圆环形管道3与垂直轴1同轴；所述圆环形管道3外侧均匀设有若干个进风口8，每个进风口8处均设有一个用于将风引向进风口8的挡板4；所述圆环形管道3内侧均匀设有多个出风口9，所述圆环形管道3内部每个出风口9处均设有一个隔板5，所述隔板5用于将风引向出风口9。进一步地，所述挡板4的截面为C字型，每个挡板4均与圆环形管道3相切。进一步地，所述圆环形管道3的上部和下部均设有水平布置的圆环形的导流板7，两块导流板7与圆环形管道3构成的环形槽朝向圆环形管道3的内侧。进一步地，所述圆环形管道3采用钢管弯曲成型，或者采用虾米弯拼焊成型。进一步地，所述圆环形管道3的外壁涂有防腐层，内壁抛光。进一步地，所述进风口8设有十二个，所述出风口9设有三个，所述进风口8面积的三倍大于出风口9的面积；其中三个隔板5将整个圆环形管道3分成三个通道，每四个进风口8对应于一个出风口9，有效进风口8为三个。进一步地，所述叶片6的中线与圆环形管道3的轴线位于同一水平面，所述叶片6的高度为圆环形管道3直径的1/2至2/3倍。进一步地，所述出风口9的高度与叶片6的高度相等，且上下端分别齐平；所述出风口9的宽度为40°圆心角对应的弧长。进一步地，所述垂直轴1通过轮毂2与叶片6连接，叶片6的径向尺寸与轮毂2的半径相等，所述叶片6与圆环形管道3的间隙为5mm。进一步地，所述叶片6包括截面为V型的迎风面板61和被风面板62，所述迎风面板61与被风面板62周围通过连接板63连接，所述迎风面板61和被风面板62还设有加强筋64。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过圆环形管道将水平流动的自然风场改变为环形流动风场，风速可以大幅提高，提高垂直轴风力机的风能利用系数，使得垂直轴风力机的旋转速度可以大于风速。同时具有良好的启动性能，也不需要增加对风装置。叶片将环形流动风场向下向上流动，避免了一般阻力型垂直轴风力机叶片做负功的缺点；而且做功后的风及时向上向下排出，减少了叶片包裹的风量，更进一步地提高了风力机的功率系数。该风力机相比水平轴升力型风力机，具有视觉效果良好、环境友好，成本低等优点。附图说明图1为一种垂直轴风力机的俯视示意图。图2为图1的侧视示意图。图3为叶片的截面示意图。图中：1-垂直轴；2-轮毂；3-圆环形管道；4-挡板；5-隔板；6-叶片；61-迎风面板；62-被风面板；63-连接板；64-加强筋；7-导流板；8-进风口；9-出风口。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例和附图对本专利技术的技术方案做进一步的说明。如图1所示，一种垂直轴风力机，包括风力机本体，所述风力机本体包括安装在风力机塔架上的垂直轴1和安装在垂直轴1上的叶片6；所述垂直轴1通过轮毂2与叶片6连接，叶片6的径向尺寸与轮毂2的半径相等，轮毂2采用钢板弯曲成圆筒体，叶片6与轮毂2焊接联接，轮毂2与垂直轴1采用平键或花键联接。如图3所示，所述叶片6包括截面为V型的迎风面板61和被风面板62，所述迎风面板61与被风面板62周围通过连接板63连接，所述迎风面板61和被风面板62还设有加强筋64。所述风力机本体的叶片6处外围套有一圆环形管道3，该圆环形管道3通过型钢焊接于塔架上，所述圆环形管道3与垂直轴1同轴；所述圆环形管道3采用钢管弯曲成型，如果直径太大，无法弯管，则采用虾米弯拼焊成型（虾米弯节数尽可能的多）；所述圆环形管道3的外壁涂有防腐层，内壁抛光。如图2所示，所述圆环形管道3的上部和下部均设有水平布置的圆环形的导流板7，两块导流板7与圆环形管道3构成的环形槽朝向圆环形管道3的内侧。如图1所示，所述圆环形管道3外侧均匀设有十二个进风口8，每个进风口8处均设有一个用于将风引向进风口8的挡板4，所述挡板4的截面为C字型（即整体为半圆柱形），每个挡板4均与圆环形管道3相切；所述圆环形管道3内侧均匀设有三个出风口9，所述圆环形管道3内部每个出风口9处均设有一个（圆弧形的）隔板5，所述隔板5用于将风引向出风口9；三个隔板5将整个圆环形管道3分成三个通道，每四个进风口8对应于一个出风口9，有效进风口8为三个，其中进风口8面积的三倍要大于出风口9的面积（进风口8的高度与圆环形管道3直径尽可能的接近，宽度也尽可能的大，只要给挡板4和隔板5留下焊接空间即可）。如图2所示，所述叶片6的中线与圆环形管道3的轴线位于同一水平面；所述出风口9的高度与叶片6的高度相等，且上下端分别齐平；所述出风口9的宽度为40°圆心角对应的弧长；所述叶片6的高度为圆环形管道3直径的1/2至2/3倍；所述叶片6与圆环形管道3的间隙为5mm。隔板5和挡板4都可以采用钢板弯曲制而成。挡板4沿着切线方向焊接在环形管道外壁面上。叶片6采用钢板拼焊，中间的加强筋先与被风面的面板焊接，再与迎风面面板焊接（可以采用塞焊的方法）。导流板7有两件，是一个环形板，分别焊在环形管道的上下表面，其表面与管道表面最高点齐平。上述方案中的连接大多采用焊接，所有焊缝须磨平抛光。为了减少风在圆环形管道3里的流动阻力，圆环形管道3内表面是光滑的，挡板4的内外表面、圆弧型的隔板5也是光滑的。本专利技术的风向变化过程及原理：本专利技术的结构使得无论什么风向，总有三个进风口8与自然风向基本一致，风沿着圆周的切向方向从这三个进风口8进入圆环形管道3，在圆环形管道3里被加速，再从出风口9切向流出，沿切向方向吹向叶轮6。而其他处于迎风面的进风口则因为挡板的遮挡不能进风。如图3所示，叶片6的迎风面是中间凸起的，即由中间开始向上向后、向下向后倾斜，这个结构不仅加强了叶片6的强度，而且使得吹向叶片6的风推动叶片后向下向上流动，从圆环形管道3的上下端面流出。所述叶片6的高度为圆环形管道3直径的1/2至2/3倍，水平风绕过圆环形管道3的迎风面后越过叶片6顶端，在圆环形管道3的中心形成虹吸效应，有利于做功后气流的排出。以上说明仅为本专利技术的应用实施例而已，当然不能以此来限定本专利技术之权利范围，因此依本专利技术申请专利范围所作的等效变化，仍属本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂直轴风力机，包括风力机本体，所述风力机本体包括垂直轴（1）和安装在垂直轴（1）上的叶片（6），其特征在于：所述风力机本体的叶片（6）处外围套有一圆环形管道（3），所述圆环形管道（3）与垂直轴（1）同轴；所述圆环形管道（3）外侧均匀设有若干个进风口（8），每个进风口（8）处均设有一个用于将风引向进风口（8）的挡板（4）；所述圆环形管道（3）内侧均匀设有多个出风口（9），所述圆环形管道（3）内部每个出风口（9）处均设有一个隔板（5），所述隔板（5）用于将风引向出风口（9）。

【技术特征摘要】
1.一种垂直轴风力机，包括风力机本体，所述风力机本体包括垂直轴（1）和安装在垂直轴（1）上的叶片（6），其特征在于：所述风力机本体的叶片（6）处外围套有一圆环形管道（3），所述圆环形管道（3）与垂直轴（1）同轴；所述圆环形管道（3）外侧均匀设有若干个进风口（8），每个进风口（8）处均设有一个用于将风引向进风口（8）的挡板（4）；所述圆环形管道（3）内侧均匀设有多个出风口（9），所述圆环形管道（3）内部每个出风口（9）处均设有一个隔板（5），所述隔板（5）用于将风引向出风口（9）。2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力机，其特征在于：所述挡板（4）的截面为C字型，每个挡板（4）均与圆环形管道（3）相切。3.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力机，其特征在于：所述圆环形管道（3）的上部和下部均设有水平布置的圆环形的导流板（7），两块导流板（7）与圆环形管道（3）构成的环形槽朝向圆环形管道（3）的内侧。4.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力机，其特征在于：所述圆环形管道（3）采用钢管弯曲成型，或者采用虾米弯拼焊成型。5.根据权利要求4所述的一种垂直轴风力机，其特征在于：所述圆环形管道（3）的外壁涂有防腐层，内壁抛光。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖波齐，蔡洪涛，何毅斌，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42