狹管聚風風力發(fā)電用葉輪組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及聚風風力發(fā)電裝置，尤其涉及聚風風力發(fā)電裝置的葉輪組件。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)狹管效應(yīng)而產(chǎn)生的聚風型風力發(fā)電機，由于其具有聚集風能、提壓增速、提高風能利用率的優(yōu)點，在風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。申請人檢索了大量的已有關(guān)于狹管聚風發(fā)電的專利，如:專利號為ZL201320279644.X的專利公開了一種雙涵道軸流式風力發(fā)電系統(tǒng)、專利號為ZL201420079694.8的專利公開了直通式狹管聚風風力發(fā)電系統(tǒng)、專利號為ZL201220394391.6的專利公開了一種自啟動式狹管聚風風力發(fā)電系統(tǒng)，上述專利較多的公開了狹管聚風的類型及原理。從上述專利公開的內(nèi)容可知，其公開的狹管聚風風力發(fā)電裝置中的葉輪均為圈、板焊接一體結(jié)構(gòu)。眾所周知，采用狹管聚風方式來發(fā)電，若功率一旦提增，其機型必然增大，其葉輪也需隨之增大，整個葉輪與葉片構(gòu)成的葉輪組件的體積增大，其壁厚必然增厚，重量必然增大，其成型難度增加，運輸、安裝操作也成為難題，且成本也隨之劇增。因此，對于大功率的狹管發(fā)電系統(tǒng)，葉輪技術(shù)亟需進行改進。
[0003]而葉片在現(xiàn)有技術(shù)中，已有專利如專利號為ZL201420079675.5、專利名稱為狹管聚風型風力發(fā)電裝置用葉片，上述專利中的葉片改善了發(fā)電機的啟動性能，提高了風能轉(zhuǎn)換率，但針對多級狹管聚風風力發(fā)電系統(tǒng)，若采用上述葉片，由于狹管增速帶來的風能大大增強，并且如遇超大風力時，葉片在強風加狹管內(nèi)增速風的雙重壓力下，其需承受極大的風壓，很容易造成葉片變形、損壞、葉根斷裂等現(xiàn)象。因此，亟需研制一種能進一步提高風能利用率、使用壽命、穩(wěn)定可靠的葉片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請人針對上述現(xiàn)有葉輪及葉片存在的缺點，進行研宄和設(shè)計，提供一種由葉輪和葉片構(gòu)成的狹管聚風風力發(fā)電用葉輪組件，其結(jié)構(gòu)合理、重量輕、強度高，葉輪采用內(nèi)外多圈設(shè)計和支撐桿交叉支撐功能特證，在保證高強度的前提下大大降低了重量，方便運輸和安裝；葉片采用前傾式后支撐結(jié)構(gòu)，其受風能力大大增強，風能利用率得到較大提高。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種狹管聚風風力發(fā)電用葉輪組件，該葉輪組件包括葉輪及葉片，所述葉輪包括依次由內(nèi)至外并共軸設(shè)置的軸套管、支撐輪及輪圈，軸套管與支撐輪之間、支撐輪與輪圈之間分別安裝有多根支撐桿，軸套管、支撐輪及輪圈間由內(nèi)向外安裝有多根鋼絲繩；輪圈的外周側(cè)安裝有葉片座，葉片座上安裝所述葉片；
[0007]所述葉片為薄壁殼體結(jié)構(gòu)，其殼體內(nèi)腔由前側(cè)的葉面及位于葉面后側(cè)的后支撐柱封閉形成，葉片的重心位于后支撐柱上，后支撐柱的端部帶有法蘭連接部，法蘭連接部通過法蘭與輪圈上的葉片座固連。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進一步改進:
[0009]所述輪圈的軸向兩側(cè)對稱帶有向其內(nèi)側(cè)或外側(cè)翻折成型的第一翻折緣，位于內(nèi)側(cè)的第一翻折緣上帶有第一安裝孔，輪圈的軸向兩側(cè)分別安裝有第一鋼絲繩座；支撐輪的軸向兩側(cè)對稱帶有向其外側(cè)翻折成型的第二翻折緣，第二翻折緣上帶有第二安裝孔及第二鋼絲繩座，支撐輪的內(nèi)側(cè)帶有第三安裝孔；軸套管的軸向兩側(cè)對稱帶有向其外側(cè)翻折的第三翻折緣，第三翻折緣的側(cè)面帶有第四安裝孔及第三鋼絲繩座；支撐桿分別安裝于第四安裝孔與第三安裝孔之間、第二安裝孔與第一安裝孔之間，鋼絲繩的內(nèi)外兩端分別安裝于軸套管的第三鋼絲繩座及輪圈的第一鋼絲繩座上，鋼絲繩的中部與第二鋼絲繩座固連。
[0010]輪圈與支撐輪之間的支撐桿的布置結(jié)構(gòu)為:位于輪圈的軸向一側(cè)的第一安裝孔與位于支撐輪的軸向另一側(cè)的第二安裝孔間安裝支撐桿，相鄰的支撐桿間交錯布置。
[0011]支撐輪與軸套管之間的支撐桿的布置結(jié)構(gòu)為:位于支撐輪的軸向一側(cè)的第三安裝孔與位于軸套管的軸向另一側(cè)的第四安裝孔間安裝支撐桿，相鄰的支撐桿間交錯布置。
[0012]所述支撐桿的兩端分別固連有桿套，桿套的端部徑向設(shè)置有螺紋孔，桿套分別與第一安裝孔、第二安裝孔、第三安裝孔及第四安裝孔通過螺釘連接。
[0013]所述鋼絲繩的內(nèi)外端分別帶有內(nèi)繩套及外繩套，內(nèi)繩套的端部徑向設(shè)置有螺紋孔，內(nèi)繩套與軸套管側(cè)面的第三鋼絲繩座通過螺釘連接，外繩套的端部帶有螺紋，外繩套貫穿輪圈側(cè)面的第一鋼絲繩座并通過螺母與其固連；鋼絲繩的中部通過夾套與支撐輪側(cè)面的第二鋼絲繩座固連。
[0014]葉片的葉面由根端的窄條部向外端的柱狀小弧面部扭轉(zhuǎn)形成，柱狀小弧面部的寬度大于窄條部的寬度，柱狀小弧面部的前側(cè)面向葉片的前側(cè)傾斜；所述后支撐柱帶有由根端向外端漸變的柱形支撐部及柱狀小弧面支撐部，柱狀小弧面支撐部的寬度大于柱形支撐部的外徑。
[0015]前側(cè)面所在的平面與葉片的中心平面間帶有α夾角，α夾角的范圍是1_3度。
[0016]殼體內(nèi)腔中帶有沿葉片的跨度方向布置的多根加強筋。
[0017]所述葉面的迎風面帶有弧形內(nèi)凹面。
[0018]本發(fā)明的有益效果如下:
[0019]1、本發(fā)明采用非鑄造式成型、內(nèi)外多輪圈組合加交叉支撐桿的復(fù)式結(jié)構(gòu)，并通過鋼絲繩對內(nèi)外輪圈加固；內(nèi)外多輪圈結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)將葉輪組件制成大型結(jié)構(gòu)，交叉的支撐桿保證了整個葉輪組件的靜平衡，在完成風能轉(zhuǎn)化成機械能的能量轉(zhuǎn)化中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
[0020]2、本發(fā)明的中的葉輪采用內(nèi)外多輪圈結(jié)構(gòu)，比較同體積的傳統(tǒng)一體式鑄造成型的葉輪，由于葉輪中的輪圈、支撐輪及軸套管均為薄壁結(jié)構(gòu)，其重量大大減輕；通過交叉的支撐桿及鋼絲繩進行兩兩連接，又保證了高強度的機械性能，可滿足任何大功率的發(fā)電系統(tǒng)。
[0021]3、本發(fā)明的中葉輪的多部分組合結(jié)構(gòu)，可對每個部分進行單獨搬運，解決了傳統(tǒng)大型鑄造葉輪的搬運難的難題，其操作簡便、運輸方便；各部分的質(zhì)量輕又方便安裝時的搬運操作，從而又降低了安裝成本。
[0022]4、本發(fā)明的中葉輪的內(nèi)外多輪圈結(jié)構(gòu)，可根據(jù)使用場所，增加或減少中部支撐輪的數(shù)目，從而方便地改變整個葉輪的體積，其使用靈活、應(yīng)用范圍廣。
[0023]5、本發(fā)明中的葉片為薄壁殼體結(jié)構(gòu)，其質(zhì)量輕，方便安裝；采用前側(cè)的凹面型前傾帶扭轉(zhuǎn)角的葉面與后側(cè)的下端柱形上端扁平型結(jié)構(gòu)的后支撐相復(fù)合，殼體內(nèi)腔中設(shè)置加強筋固連，大大提高吸風能力，葉片的強度高、變形量小。
[0024]6、本發(fā)明的葉片在靜態(tài)時略前傾，而動態(tài)時受風壓載荷，其重心正好落在葉根中央，極大的提高了風能到機械能的轉(zhuǎn)換能力；葉面帶有上寬下窄的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用在聚風類風力發(fā)電時，可充分利用杠桿力，提升扭力；本發(fā)明特別適合在高強度，高風速工況下工作。
[0025]本發(fā)明具有工作可靠、成本低、風能利用率高、免維護的特點。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0027]圖2為本發(fā)明中葉輪的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖3為本發(fā)明中葉輪的主視圖。
[0029]圖4為本發(fā)明的輪圈的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖5為本發(fā)明的輪圈的主剖視圖。
[0031]圖6為本發(fā)明的支撐輪的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖7為本發(fā)明的軸套管的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖8為圖2中A處局部放大圖。
[0034]圖9為圖2中B處局部放大圖。
[0035]圖10為圖2中C處局部放大圖。
[0036]圖11為本發(fā)明的葉片的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖12為本發(fā)明的葉片的另一立體結(jié)構(gòu)圖。
[0038]圖13為葉片的主視圖。
[0039]圖14為圖13的左視圖。
[0040]圖15為圖13的后視圖。
[0041]圖16為圖13的俯視圖。
[0042]圖17為圖14的A-A截面圖。
[0043]圖18為圖14的B-B截面圖。
[0044]圖19為圖14的C-C截面圖。
[0045]其中:1、輪圈；11、第一鋼絲繩座；12、第一翻折緣；13、第一安裝孔；14、葉片座；2、支撐輪；21、第二鋼絲繩座；22、第二翻折緣；23、第二安裝孔；24、第三安裝孔；3、軸套管；31、第三鋼絲繩座；32、第三翻折緣；33、第四安裝孔；4、鋼絲繩；41、內(nèi)繩套；42、外繩套；5、支撐桿；51、桿套；6、葉片；601、法蘭連接部；602、后支撐柱；6021、柱狀小弧面支撐部；6022、柱形支撐部；603、葉面；6031、柱狀小弧面部；6032、窄條部；6033、前側(cè)面；6034、弧形內(nèi)凹面；604、殼體內(nèi)腔；605、加強筋；606、α夾角；7、法蘭；8、夾套；9、葉輪。
【具體實施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0047]如圖1、圖2及圖3所示，本實施例的狹管聚風風力發(fā)電用葉輪組件，包括葉輪9及葉片6，葉片6環(huán)向安裝于葉輪9的周面；葉輪9包括依次由內(nèi)至外并共軸設(shè)置的軸套管3、支撐輪2及輪圈1，軸套管3與支撐輪2之間、支撐輪2與輪圈I之間分別安裝有多根支撐桿5，軸套管3、支撐輪2及輪圈I間由內(nèi)向外安裝有多根鋼絲繩4 ;輪圈I的外周側(cè)安裝有葉片座14，葉片座14通過法蘭7安裝葉片6，軸套管3與發(fā)電機連接。
[0048]如圖4至圖7所示，輪圈I的軸向兩側(cè)對稱帶有向其內(nèi)側(cè)或外側(cè)翻折成型的第一翻折緣12，位于內(nèi)側(cè)的第一翻折緣12上帶有第一安裝孔13，輪圈I的軸向兩側(cè)分別安裝有第一鋼絲繩座11 ;支撐輪2的軸向兩側(cè)對稱帶有向其外側(cè)翻折成型的第二翻折緣22，第二翻折緣22上帶有第二安