一种聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置和系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置和系统，水平轴旋转体包括旋转单元；旋转单元包括筒体(4)、转轴(1)和设置在筒体内壁外壁的多片叶片(3)；转轴位于筒体的轴心处，筒体的外形为圆台形，筒体前端的外直径大于筒体后端的外直径。该聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置和系统，采用三维结构的水平轴旋转体，使水平轴始终平行于流体(风能水能)传递方向，筒体内外壁上的多叶片以三维纵深的结构最大化地聚集流体能量。本实用新型专利技术能高效聚集风能或水能，且结构简单，易于实施。

【技术实现步骤摘要】
一种聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置和系统
本技术涉及一种聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置和系统。
技术介绍
风力发电设备是将风能转换为机械能、机械能再带动发电机转子旋转最终输出交流电或直流电的电力设备；风力发电机一般包括风轮(叶轮)、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件。目前，风能(水能)发电装置，其原理都是将作直线运动的风能(水能)转变为转轴上叶片作圆周运动带动中心轴旋转而发电，现有风电场中的三浆叶式风机，三片浆叶几乎处在同一空间平面上(也可称为X.Y轴结构)，这种二维结构的浅纵深形式的风力发电装置，存在着风能(水能)利用率极低，以及制造与维护成本高等诸多问题。风能计算公式：E＝(P.t.S.V3)/2；P为空气密度，单位为千克/立方米；t为时间，单位为秒；S为截面面积，单位为平方米；V为风速，单位为m/s；上式中，在P,t,V为一定范围的小波动值时，为聚集更多流体能量，当面积S增大时，风机旋转叶片受到的流体正压力增大。因此，大型风电场中的风机至多只能有三片桨叶故此，本技术提供一种三维结构(也可称为X.Y.Z轴结构)的大纵深结构聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置和系统。
技术实现思路
：根据能量公式：E＝mv2/2当流体流速v为定值时，随着m值的增大，E值成正比而增大。而m值与流体的比重和体积正相关。本技术所要解决的技术问题是提供一种聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置和系统，该聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置和系统采用独特的三维聚集结构，这种三维结构的能源{风能水能}聚集装置在单位时间内可以最大化地聚集到流体的动能(与mv2对应),能显著提高流体能源{风能水能}的聚集效率。技术的技术解决方案如下：一种聚集水能、风能的水平轴旋转体，包括旋转单元；旋转单元包括筒体、转轴(1)和设置在筒体内壁、外壁上的多片叶片(3)；转轴位于旋转筒体的轴心处；筒体为前端尺寸大于后端尺寸的筒体(4)，筒体前端的外直径大于筒体后端的外直径；筒体的前端与后端内部相连通；转轴通过多个连接件(2)与筒体的内壁连接。外叶片是斜平板或曲面形外叶片，参见图1-4，以及图11；连接件为内叶片，内叶片为直板、斜板或曲面内叶片。具体的，内叶片的一端固接于转轴，另一端与筒体内壁固接。筒体前端的外直径与筒体后端的外直径的比例范围为1.3～2∶1。比例也可以更大，如2～10：1。外叶片是斜平板或曲面形外叶片。参见图1-4，以及图11。外叶片轴向后段的径向平均高度大于叶片前段的平均高度，外叶片为弧形叶片。外叶片为帆面；所述帆面的弦线与筒体轴线的夹角范围为5度～30度。优选的外叶片的几何形状为近似帆面弧形，帆面弧形的弦线与旋转筒体轴线相交夹角取值5度～30度，外叶片形状为帆面弧形，可以使流体沿轴向对叶片的压力分解为沿筒体旋转方向的分力，如图10，外叶片与筒体的交接线的前后两个端点为M和N，MN的连接线为直线，即弦线，a为弦线与轴线的夹角。外叶片的轴向长度大于筒体的长度。最大化地聚集利用风能或水能。旋转单元为单个或多个，旋转单元为多个时，多个旋转单元通过转轴直接对接或联轴器串联。一种用于聚集水能、风能的水平轴旋转装置，其特征在于，包括轴承座、轴承与前述的旋转体；旋转体由轴承座及轴承支撑。一种用于聚集水能、风能的水平轴旋转系统，包括聚集装置，聚集装置与能量存储或转换装置相连；能量存储或转换装置可以是发电机，水泵，电池等；聚集装置为前述的用于聚集水能、风能的水平轴旋转装置。有益效果：本技术的聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置和系统，其核心在于沿旋转筒体轴向上纵深布置聚集风能或水能的叶片，具有以下特点：(1)旋转体具有前大后小的独特结构利用伯努利原理，由于旋转筒体(内部轴向空心)的前端口截面积大于后端口的截面积，流体通过旋转体的压力产生变化，在内叶片受力作用下，从而能提高旋转体的转速，增加能量转换效率。将原有在流体能量场中的一个截面利用流体能量(原有的桨叶风机只是通过3个叶片获取能量场中的一个截面的能量)转换成纵向一个区域(依托旋转体的纵向结构，整个纵向区域接收流体能量，且叶片个数可以设置为大于3个)均聚集利用能量。(2)内外双层叶片结构采用旋转筒体内外双层叶片结构，流体同时从旋转体外部叶片和内部叶片流过。(3)叶片沿旋转筒体轴线后端面积更大，可以最大化地聚集到流体能量场中的能量。采用这种结构，能最大可能地增大叶片与流体的接触面积，根据风能计算公式可知，可以提高能量的转换和利用效率。(4)分段累积，串联输出采用多个旋转体串联成为一个聚集风能的风能收集组，相比单个旋转体能进一步利用风能。(5)外叶片和连接件优先采用曲面(优选帆面)使得整个旋转体的所受到的流体正压力最小化，能保障风机的安全性的同时，能增加风机的发电效率。总之，这种聚集水能、风能的水平轴旋转体、装置、系统易于实施，能显著的提高风能或水能的聚集效率。附图说明图1为连接件为直板的旋转体侧视图；图2为连接件为斜板的旋转体侧视图；图3为连接件筒体和外叶片的主视图；图4为聚集水能、风能的装置的结构示意图(外叶片为曲面)；图5为聚集水能、风能的装置的结构示意图(外叶片为直板)；图6为多个旋转体串联的结构示意图；图7为旋转体侧视图(外叶片后段高度大于前段高度)；图8为旋转体主视图(外叶片后段高度大于前段高度，未示出转轴)；图9为旋转体主视图(外叶片后段高度大于前段高度，未示出转轴，外叶片为板状)图10为弦线与轴线位置关系示意图；图11为旋转体的立体结构示意图之一(外叶片10片，连接件即内叶片10片)；图12为旋转体的立体结构示意图之一(外叶片10片，连接件即内叶片10片)；图13为旋转体的立体结构示意图之一(外叶片10片，连接件即内叶片10片)；图14为旋转体的前端结构示意图(外叶片10片，连接件即内叶片10片)；图15为旋转体的侧视图(外叶片10片，连接件即内叶片10片)。标号说明：1-转轴，2-连接件，3-外叶片，4-筒体，5-后端口，6-轴承座，7-外叶片与筒体交接线，8-轴线，9-弦线，图中箭头方向为风场方向，即风向。具体实施方式以下将结合附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明：实施例1：旋转体以及风能水能收集装置(内外叶片均为帆面)本实施为优选实施例；旋转体以及风能水能收集装置(外叶片为弧形叶片，具体为帆面，旋转体内部的连接件为弧形叶片的情况，连接件的弧形叶片也为帆面)如图11-15，一种聚集水能、风能的水平轴旋转体，包括旋转单元；...

【技术保护点】
1.一种聚集水能、风能的水平轴旋转体，其特征在于:/n包括旋转单元；旋转单元包括筒体、转轴(1)和设置在筒体外壁的多片外叶片(3)；转轴位于旋转筒体的轴心处，转轴与筒体的轴线重合；/n筒体为前端尺寸大于后端尺寸的筒体(4)，筒体的前端与后端内部相连通；转轴通过多个连接件(2)与筒体的内壁连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚集水能、风能的水平轴旋转体，其特征在于:
包括旋转单元；旋转单元包括筒体、转轴(1)和设置在筒体外壁的多片外叶片(3)；转轴位于旋转筒体的轴心处，转轴与筒体的轴线重合；
筒体为前端尺寸大于后端尺寸的筒体(4)，筒体的前端与后端内部相连通；转轴通过多个连接件(2)与筒体的内壁连接。


2.根据权利要求1所述的聚集水能、风能的水平轴旋转体，其特征在于:
连接件为内叶片，内叶片为直板、斜板或曲面内叶片。


3.根据权利要求1所述的聚集水能、风能的水平轴旋转体，其特征在于:
筒体前端的外直径与筒体后端的外直径的比例范围为1.3～2:1。


4.根据权利要求1所述的聚集水能、风能的水平轴旋转体，其特征在于:
外叶片是斜平板或曲面形外叶片。


5.根据权利要求4所述的聚集水能、风能的水平轴旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，
申请(专利权)人：王小雅，
类型：新型
国别省市：湖南;43