一种聚风装置和聚风装置驱动的设备制造方法及图纸

公开了一种聚风装置和聚风装置驱动的设备，包括多个叶片和旋转轴，多个叶片被布置成绕着旋转轴沿空间螺旋轨迹分布，且由多个叶片形成的螺旋圈数至少大于1.5圈，其中在一个有效螺旋圈数内至少分布有3个叶片，每个叶片具有的迎风表面均朝向旋转轴倾斜，以叶片在靠近旋转轴的部位为根部，每个叶片的迎风表面在根部的中心处的内法线与远离空间螺旋轨迹的旋转方向的轴线形成的夹角为锐角。利用该聚风装置可以在叶片的引导下在装置内部形成与装置同向旋转的气旋，提高风能利用率，还能将其输出作为各种设备的动力。出作为各种设备的动力。出作为各种设备的动力。

【技术实现步骤摘要】
一种聚风装置和聚风装置驱动的设备


[0001]本专利技术涉及风力工程
，并且特别涉及一种聚风装置和聚风装置驱动的设备。

技术介绍

[0002]风能是一种清洁无公害的的可再生能源，我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算)，海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。风力驱动的原理是把风的动能转变成机械动能，再将机械能诸应用于诸如发电等其他领域。
[0003]现有的聚风装置一般可以分为水平轴风力驱动和垂直轴风力驱动，水平轴聚风装置的叶片旋转轴为水平方向，与地面或风向基本平行，因叶片朝向固定，受风向的影响，无法充分利用各个方向的风能，需要相应设置专门的风向测量装置以及偏航装置对风，因此对风能利用率影响较大，同时，风轮与各叶片之间存在气流干扰，根据中国空气动力研究与发展中心的相关风洞实验，对于小型水平轴风力发电机的风能利用率实测在23％～29％。垂直轴聚风装置风轮主轴呈垂直方向，其叶轮转动与风向无关，水平轴风力驱动的迎风面不可能始终对着风，这就引起了“对风损失”,而垂直轴风力驱动则不存在这个问题，从该角度来看垂直轴风力驱动的风能利用率高于水平轴风力驱动，但是由于垂直轴风轮的流动比水平轴更加复杂，启动性能差，导致垂直轴风力发电机长期得不到发展。
[0004]现有一些垂直轴聚风装置，通过使各叶片产生的升力/阻力引起的旋转力矩的进一步增加，使得风能利用效率得到一定地提高，但是提升效率有限，并且对于叶片尾涡对于叶片的形状有较大要求，生产制造成本较高，叶片上产生的小涡流不可控、内部气流混乱等因素，会导致叶片在旋转过程中可能因转速等问题造成与内部气旋与叶片的冲撞进而对叶片的旋转产生反作用力，导致风能利用率受到影响，另外，无论升力或阻力型垂直轴风力驱动，风作用于叶片之后便消散，无法进一步利用，导致风能利用率无法得到进一步地提升。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中常见的聚风装置风能利用率较低，驱动过程损耗较大的技术问题，本专利技术提出了一种聚风装置和聚风装置驱动的设备，用以解决上述问题。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提出了一种聚风装置，包括多个叶片和旋转轴，多个叶片被布置成绕着旋转轴沿空间螺旋轨迹分布，且由多个叶片形成的螺旋圈数至少大于1.5圈，其中在一个有效螺旋圈数内至少分布有3个叶片，每个叶片具有的迎风表面均朝向旋转轴倾斜，以叶片在靠近旋转轴的部位为根部，每个叶片的迎风表面在根部的中心处的内法线与远离空间螺旋轨迹的旋转方向的轴线形成的夹角为锐角。该聚风装置可以在风的作用下旋转并通过叶片的朝向以及角度设置的引导下将气流引导至空间螺旋轨迹内部形成与装置旋转方向相同的气旋，在气旋的作用下可形成一定的压力差，将外部气流导向至内部气旋，使得装置对风能的利用率更高。
[0007]进一步优选的，空间螺旋轨迹为围绕所述旋转轴自上而下渐扩的空间对数螺旋轨迹。通过该结构能够引导气流从空间螺旋轨迹的外部向内部、从上部到下部流动，形成气旋。
[0008]优选的，还包括螺旋引导结构，螺旋引导结构环绕旋转轴呈空间螺旋结构设置，多个叶片间隔设置于螺旋引导结构上，螺旋引导结构的头部和/或尾部与旋转轴固定连接。凭借该结构能够在螺旋引导结构与旋转轴之间形成一定的空间结构便于内部气旋的形成。
[0009]优选的，螺旋引导结构包括自上而下渐缩或渐扩的空间螺旋结构。凭借螺旋引导结构的空间螺旋结构可以在形成对应的空间螺旋气旋。
[0010]进一步优选的，空间螺旋结构的轮廓取自对数螺旋线中的一段或多段拼接。凭借该设置能够引导气流沿对数螺旋轨迹旋转形成对数螺旋状的气旋。
[0011]优选的，以从叶片的根部起向远离根部方向延伸的长度方向的线段作为叶片的迎风表面的引导线，以叶片的宽度方向的线段作为迎风表面的母线，引导线和母线的线段取自对数螺旋线中的一段。该结构的叶片能够在旋转时为气旋提供更多的导向气流。
[0012]优选的，还包括固定轴，旋转轴为中空结构，旋转轴可旋转地套设于固定轴上。凭借该结构能够提高旋转轴的稳定性。
[0013]进一步优选的，还包括导风板，导风板遮挡相对于阻挡叶片旋转方向的背风表面，始终引导气流朝向驱使叶片旋转的迎风表面的一侧。凭借导风部的设置能够将风引导至迎风表面保证装置的高效旋转。
[0014]进一步优选的，导风板通过连接杆可旋转地设置于固定轴上。利用该结构可以实现导风板的可调节性，根据风向实现导风板与装置的相对位置调整，令导风板始终引导气流朝向驱使叶片旋转的迎风表面的一侧，使装置的旋转效率最大化。
[0015]根据本专利技术的第二方面，提出了一种聚风装置驱动的设备，包括上述聚风装置，设备的输入轴与旋转轴连接。利用聚风装置的旋转作为设备的输入，可以提供持续的动力源。
[0016]本专利技术的聚风装置通过叶片围绕旋转轴形成的空间螺旋结构，风作用于叶片的迎风表面驱使装置旋转，利用叶片朝向以及与旋转轴的轴向呈现的角度使得部分风在叶片导向作用下向空间螺旋结构内部流动，最终汇聚于空间螺旋结构内部形成与装置旋转方向相同的气旋，该气旋一方面可以从内部协助叶片的旋转，另一方面可以使得气旋内部形成一定的负压，通过装置外部环境的气压差，将装置外部的气流引导至空间螺旋结构内部，该方向的气流同样可以作用于叶片的迎风表面，提高了风能的利用率，并进一步通过设置导风板将风引导至始终朝向驱使叶片旋转的迎风表面的一侧，保证聚风装置的高效旋转。
附图说明
[0017]包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本专利技术的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
[0018]图1是根据本专利技术的一个实施例的聚风装置的结构示意图；
[0019]图2是根据本专利技术的一个具体的实施例的叶片的结构示意图；
[0020]图3a
‑
f是根据本专利技术的一个具体的实施例的叶片的角度示意图；
[0021]图4是根据本专利技术的另一个具体的实施例的的聚风装置的结构示意图；
[0022]图5是根据本专利技术的一个具体的实施例的螺旋引导结构的结构示意图；
[0023]图6是根据本专利技术的一个具体的实施例的具有导风板的聚风装置的结构示意图；
[0024]图7是根据本专利技术的一个具体的实施例的导风板的导流工作示意图。
具体实施方式
[0025]在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实践本专利技术的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚风装置，包括多个叶片和旋转轴，其特征在于，所述多个叶片被布置成绕着所述旋转轴沿空间螺旋轨迹分布，且由所述多个叶片形成的螺旋圈数至少大于1.5圈，其中在一个有效螺旋圈数内至少分布有3个叶片，每个所述叶片具有的迎风表面均朝向所述旋转轴倾斜，以所述叶片在靠近所述旋转轴的部位为根部，每个所述叶片的迎风表面在所述根部的中心处的内法线与远离所述空间螺旋轨迹的旋转方向的轴线形成的夹角为锐角。2.根据权利要求1所述的聚风装置，其特征在于，所述空间螺旋轨迹为自上而下渐扩的空间对数螺旋轨迹。3.根据权利要求1所述的聚风装置，其特征在于，还包括螺旋引导结构，所述螺旋引导结构环绕所述旋转轴呈空间螺旋结构设置，所述多个叶片间隔设置于所述螺旋引导结构上，所述螺旋引导结构的头部和/或尾部与所述旋转轴固定连接。4.根据权利要求3所述的聚风装置，其特征在于，所述螺旋引导结构包括自上而下渐缩或渐扩的空间螺旋结构。5.根据权利要求4所述的聚风装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：许涛，许水电，李延福，
申请(专利权)人：传孚科技厦门有限公司，
类型：发明
国别省市：