專利名稱：一種狹管聚風發電的離心式風力發動機的制作方法
技術領域：
本實用新型一種狹管聚風發電的離心式風力發動機涉及的是一種慣性離心效應，向心力，動平衡，氣壓梯度力，黏性力，葉片造型，螺旋風姿成因，渦輪效應等綜合學科理論和重大核心技術，屬一種狹管聚風發電的離心式風力發動機技術領域。
背景技術：
一提到風力機，大家馬上會想到現在市場上多見的水平軸和垂直軸風力機；而一提到發動機，大家又會進一步想到各種機械做功的動力發動機或旋轉式發動機。對于任何一臺風力發電機，風能轉換成機械能時必須要有一整套的轉換裝置，這對于狹管聚風風力發電來說尤為重要。狹管聚風風力發電有很多鮮為人知的突出優點，其中一大優點是采風在空中，而發電在地面。對于大功率兆瓦級以上，甚至10-30兆瓦級的單機發電，無論是水平軸還是垂直軸都是望塵莫及，無法達到的。狹管聚風之后風速一般可達80米/秒以上，甚至還有超過100米/秒的。目前能適應這種高速度、高溫度、旋風式的專職裝備尋遍世界每一個角落都無法找到。其實并不是無法制造，而是制造出來無用武之地。原因很簡單，狹管聚風風力發電是人類21世紀綠色電能獲取的極佳裝備，因此當同行正沉醉于傳統風力發電“做大做長”時，一些較有發展眼光的企業已經進入風力發電的“狹管聚風”時代，而一款能勝任這種時代來到時不負眾望的離心式風力發動機核心技術裝備是必不可少的。經進一步檢索及對市場的調查，未見與本實用新型完全一致或相類似的專家文獻及專利報告。
發明內容本實用新型的目的是針對國內外現有的風力發電機市場，所獲悉的嚴重缺失第三種風力發電模式專家文獻和專利報告，特別是針對配合未來狹管聚風風力發電存儲核心技術作為本實用新型的目的。本實用新型具有無與倫比的技術優勢和核心價值，特點之一是前所未有的采用龍卷風成因理論來指導規劃設計，提增風速能量核心技術，從而消除高速工質流動時產生的亂流和渦流。由于采用新穎螺旋形規整板技術，當工質高速流動時，恰好進入分層旋轉狀層板，產生向心旋轉力，在避免了亂流、渦流形成的同時，強化了風速能量的發揮，使效率大+
>曰o特點之二是采用非常規風動機創新技術，以多級串聯能量多次利用來替代單級設置方式。當工質流從特殊的逐擴式管筒以80-100米/秒高速姿態流動時，第一級能量利用率是40%,而第二級可利用能量是剩余能量的40%,也就是進風總能量的22%左右,第二級風速仍然很高，在40米/秒左右，仍然可以利用的能量占總能量的10%左右。因此風能利用率之高是不言自明的。特點之三是采用優秀的水平面和背部龜背形造型特征原創性葉片技術，更加有利于動力轉換，特別在三級的微風下也能正常啟動，帶動發電機滿負荷運行發電。[0008]特點之四是運用新型復合材料和先進的制作工藝技術，使離心式發動機更具長壽命、重量輕、耐腐蝕、扭力大、強度高、運行穩定、不易損壞，是一款綠色電力制作的專職裝備，從此填補國內外空白。本實用新型一種狹管聚風發電的離心式風力發動機是采用以下技術方案實現的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機包括對接筒體、前置法蘭、流體進口、規整板A、固定環A、支撐件A、環形圈A、規整板B、固定環B、規整板C、固定環C、遞級軸、支撐件B、泄風通道、環形圈B、葉片C、葉片B、葉片A、對接法蘭、向心環A、向心環B、軸承A、軸承B、殼體A、殼體B、殼體C、軸座A和軸座B。前置法蘭設置在對接筒體環向流體進口一頭；對接筒體另一頭設置有對接法蘭，對接筒體通過對接法蘭設置在殼體A上；支撐件A —頭設置在環形圈A上，支撐件A另一頭設置在軸座A上；支撐件B —頭設置在環形圈B上，支撐件B另一頭設置在軸座B上；遞級軸上設置有葉片A、葉片B、葉片C ;遞級軸一頭套裝在軸承A上，另一頭套裝在軸承B上；軸承A設置在軸座A上；軸承B設置在軸座B上；規整板A設置在固定環A上；固定環A設置在對接筒體環向內壁上；規整板B—頭設置在固定環B上，另一頭設置在向心環A上；向心環A套裝在遞級軸上；規整板C 一頭設置在固定環C上，另一頭則設置在向心環B上；向心環B間隔套裝在遞級軸上；殼體A、殼體B、殼體C通過對接法蘭對接固定后，一頭設置在支撐件A上，另一頭設置在支撐件B上；泄風通道設置在殼體C后部；而流體進口則設置在對接筒體前部。通過上述組件組合安裝，從而形成一套完整的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機。所述的規整板A、規整板B和規整板C采用不銹鋼、中碳鋼、玻璃鋼或鋁合金及其他具有耐摩擦、強度高、耐腐蝕、不易變形等特性的板材制成。所述的規整板A、規整板B、規整板C均向心布板，并順時針方向成螺旋狀，板與板之間的間隔為50-3000毫米，板的寬度為500-5000毫米，高度為200-15000毫米，亦可采用能更好地配合葉片的其他尺寸。所述的葉片A、葉片B和葉片C采用玻璃纖維/環氧材料，或采用碳纖維/玻璃混雜纖維增強，亦可選擇在低溫下有更高的結構阻尼和更好的抗疲勞特征的高分子復合材料制成。所述的葉片A、葉片B和葉片C正面成水平狀，而背部成龜背狀，二者之間以龍骨加強，經飾面材料飾面形成整體，特別能適應風動效應的葉片也是一種合理選擇。所述的葉片A、葉片B和葉片C采用二到三片為一組，而第一組與第二組之間間距為500-5000毫米，在遞級軸上同時可安裝一至五組。采用二組同軸安裝是較合適的選擇，當然選擇三組同軸安裝也是完全可行的。最大特征是采用逐組擴大狀，第一組直徑500-6000毫米，第二組直徑800-10000毫米，往后以此類推，有利于泄風順暢。所述的遞級軸采用金屬材料通過一系列加工工藝制成逐段擴大的遞級整軸，也可采用分級分段連接成空心遞級軸。無論采用任何一種遞級軸，特征是分段為2-5級，較優秀的是二級，當然選擇三級也是完全可行的。所述的殼體A、殼體B和殼體C是采用金屬薄板彎制而成，也可采用玻璃纖維/環氧材料及其他具有耐高溫、抗疲勞、耐摩擦特征的高分子復合材料也是一種可行的選擇。所述的殼體A、殼體B和殼體C采用逐級拼鉚、焊接形成整體，也可采用分級分段通過法蘭、螺絲、螺帽對接固定。無論采用任何一種方式，均以穩定、牢靠、堅固為目的。所述的環形圈A和環形圈B采用耐腐蝕、強度高、耐摩擦、光潔度好的金屬板材彎制成圓筒狀，厚度5-30毫米，寬度50-6000毫米。可有利于提高使用壽命，降低流體黏掛。工作原理當狹管聚風獲得的高速風從對接筒體的流體進口內，以幾十米/秒或上百米/秒的速度進入，受旋式規整板A的分層整合，在消除亂流和渦流的同時，產生強大的沖擊力，近似龍卷風狀沖擊葉片A,葉片A在接受沖撞時廣生爆發力帶動遞級軸順時針方向啟動并運轉，余風從葉片與葉片之間的縫隙中穿過時，停留黏掛時間小于前部，因此帶動背部龜背產生拽力，促使風能得到雙重利用。在余風經過第二級規整板B時，螺旋造型又一次提升了旋轉能力，在力量加速度的雙重保障下，遞級軸又一次獲取了能量，圓滿完成了風能轉換到機械能的全過程，以此類推往復循環。作用后的尾風從泄風通道排出，回歸大自然。而機械能通過發動機直接和發電機主軸聯接而傳遞給發電機，由發電機轉換為電能輸出。
通過
以下結合附圖的詳細描述，本實用新型前述的和其他目的、特征和優點將變得更為清晰。圖1是本實用新型一種狹管聚風發電的離心式風力發動機剖面圖。圖中序號1.對接筒體；2.前置法蘭；3.流體進口 ；4.規整板A;5.固定環A;6.支撐件A;7.環形圈A;8.規整板B;9.固定環B;10.規整板C;ll.固定環C;12.遞級軸；13.支撐件B;14.泄風通道；15.環形圈B;16. P十片C;17.葉片B;18.葉片A;19.對接法蘭；20.向心環A;21.向心環B;22.軸承A;23.軸承B;24.殼體C;25.殼體B;26.殼體A ;27.軸座A ;28.軸座B。
具體實施方式
參照附圖1所示，本實用新型一種狹管聚風發電的離心式風力發動機是采用以下技術方案實現的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機包括對接筒體1、前置法蘭2、流體進口 3、規整板A 4、固定環A 5、支撐件A 6、環形圈A 7、規整板B 8、固定環B 9、規整板C 10、固定環C 11、遞級軸12、支撐件B 13、泄風通道14、環形圈B 15、葉片C 16、葉片B 17、葉片A18、對接法蘭19、向心環A 20、向心環B 21、軸承A 22、軸承B 23、殼體A 26、殼體B 25、殼體C 24、軸座A 27和軸座B 28。前置法蘭2設置在對接筒體I環向流體進口 3 —頭；對接筒體I另一頭設置有對接法蘭19 ;對接筒體I通過對接法蘭19設置在殼體A 26上；支撐件A 6—頭設置在環形圈A 7上，支撐件A 6另一頭設置在軸座A 27上；支撐件B 13—頭設置在環形圈B 15上，支撐件B 13另一頭設置在軸座B 28上；遞級軸12上設置有葉片A18、葉片B 17、葉片C 16 ;遞級軸12 —頭套裝在軸承A 22上，另一頭套裝在軸承B 23上；軸承A 22設置在軸座A 27上；軸承B 23設置在軸座B 28上；規整板A 4設置在固定環A5上；固定環A 5設置在對接筒體I環向內壁上；規整板B 8—頭設置在固定環B 9上，另一頭設置在向心環A 20上；向心環A 20套裝在遞級軸12上；規整板C 10—頭設置在固定環C 11上，另一頭則設置在向心環B 21上；向心環B 21間隔套裝在遞級軸12上；殼體A 26、殼體B 25、殼體C 24通過對接法蘭19對接固定后，一頭設置在支撐件A 6上，另一頭設置在支撐件B 13上；泄風通道14設置在殼體C 24后部；而流體進口 3則設置在對接筒體I前部。通過上述組件組合安裝，從而形成一套完整的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機。所述的規整板A、規整板B和規整板C采用不銹鋼、中碳鋼、玻璃鋼或鋁合金及其他具有耐摩擦、強度高、耐腐蝕、不易變形等特性的板材制成。所述的規整板A 4、規整板B 8、規整板C 10均向心布板，并順時針方向成螺旋狀，板與板之間的間隔為50-3000毫米，板的寬度為500-5000毫米，高度為200-15000毫米，亦可采用能更好地配合葉片的其他尺寸。所述的葉片A 18、葉片B 17和葉片C 16采用玻璃纖維/環氧材料，或采用碳纖維/玻璃混雜纖維增強，亦可選擇在低溫下有更高的結構阻尼和更好的抗疲勞特征的高分子復合材料制成。所述的葉片A 18、葉片B 17和葉片C 16正面成水平狀，而背部成龜背狀，二者之間以龍骨加強，經飾面材料飾面形成整體，特別能適應風動效應的葉片也是一種合理選擇。所述的葉片A 18、葉片B 17和葉片C 16采用二到三片為一組，而第一組與第二組之間間距為500-5000毫米，在遞級軸上同時可安裝一至五組。采用二組同軸安裝是較合適的選擇，當然選擇三組同軸安裝也是完全可行的。最大特征是采用逐組擴大狀，第一組直徑500-6000毫米，第二組直徑800-10000毫米，往后以此類推，有利于泄風順暢。所述的遞級軸12采用金屬材料通過一系列加工工藝制成逐段擴大的遞級整軸，也可采用分級分段連接成空心遞級軸。無論采用任何一種遞級軸，特征是分段為2-5級，較優秀的是二級，當然選擇三級也是完全可行的。所述的殼體A 26、殼體B 25和殼體C 24是米用金屬薄板彎制而成,也可米用玻璃纖維/環氧材料及其他具有耐高溫、抗疲勞、耐摩擦特征的高分子復合材料也是一種可行的選擇。所述的殼體A 26、殼體B 25、殼體C 24采用逐級拼鉚、焊接形成整體，也可采用分級分段通過法蘭、螺絲、螺帽對接固定。無論采用任何一種方式，均以穩定、牢靠、堅固為目的。所述的環形圈A 7和環形圈B 15采用耐腐蝕、強度高、耐摩擦、光潔度好的金屬板材彎制成圓筒狀，厚度5-30毫米，寬度50-6000毫米。可有利于提高使用壽命，降低流體黏掛。本實用新型一種狹管聚風發電的離心式風力發動機具有卓越的技術和性價優勢，具體如下1、充分運用“龍卷風”成因理論來指導規劃設計，提升能力與功率最大化。人們都知道龍卷風是一種難以預測的超自然現象，而且龍卷風是一種強烈的小范圍的空氣渦旋，是在極不穩定天氣下由空氣強烈對流運動而產生的，其風力可達12級以上，最大可達100米/秒以上。大自然中的龍卷風人類目前無法真正掌握，但這種龍卷風的原理極大地啟發了人們，只要加以創造就可以獲得。本實用新型充分運用龍卷風的能力與功率哲理，以航空理論作為先導，設計出完全符合龍卷風原理的旋翼規整板，在消除高速工質流動時產生的亂流和渦流同時，產生極強的慣性離心效應，強化了進入殼體內風速能量發揮，增強了風能到機械能的轉換量，使效率大增。2、采用非常規風動機創新技術，以組件串聯逐擴方式來替代單級架構模式。現有風力發電機的主力驅動件，如葉片式旋式轉輪，當風吹來時，只能一吹而過，無法二次或三次以上利用，因此風能利用率低，元件易損壞，維護難是眾所周知的。本實用新型以特有的逐擴管筒式結構，耦合多級串聯葉輪方式，當幾十米/秒到上百米/秒的高速風成螺旋狀沖撞第一級葉輪時，將其中40%左右的能量轉換成機械能，攜帶剩余能量的工質仍然快速前進，繼續推動第二級葉輪同軸旋轉，又轉換了總能量的22%左右。當余風從泄風通道排出時，風速還有40米/秒，第三級葉輪仍可轉換總能量的10%左右，因此風能的利用率突破了 70%，是現存風力發電各類風力機的三倍以上。不難看出本實用新型離心式風力發動機的獨特功效。必然成為未來狹管聚風發電的不二選擇。3、采用“飛機機翼”理論設計制造的，正面為水平面耦合背部龜板型，中間以龍骨加強的特征原創性葉片技術。葉片作為主機啟動動態受力點核心部件，有其較復雜的空氣動力學、氣動造型、黏性力、扭力矩、長效性等一系列技術問題。本實用新型吸收消化了“飛機機翼”氣動造型理論，將阻風面設計為水平面，葉根成18-68°斜置時，更加有利于高速工質流黏掛、旋轉，動力強勁。而背部龜背式造型，使得流經背部的氣流速度加快，壓強減少，加上管道殼體形態已經固定，所以驅使氣流向壓強小的方向流動，形成拽力。增加的龍骨支持起到了增強抗沖擊力，即使是每平方米的撞擊力有好幾噸，也可若無其事，完全不必要采用大葉片來啟動風機。在配合狹管聚風發電時，甚至在三級風，只有約5米/秒的風速下，本實用新型均能正常啟動，帶動發電機滿負荷發電。4、運用新型高分子復合材料耦合先進的制作工藝技術，為離心式發動機打下了良好的基礎和創造了安全保障。本實用新型葉片、葉輪和旋型規整板、遞級動力軸、多級串聯模式每一步均深含其物理學理論，特別又加強了人體工學理論應用，以強、輕、牢、長、免五字方針緊緊地環環相扣。一是強度高，每平方米可受力幾噸以上；二是重量輕，采用耐溫性、耐摩擦性能好的玻璃纖維材料耦合相同特性的環氧樹脂復合；三是牢靠，穩定性好，拼裝時一氣呵成，嚴絲合縫；四是壽命長，正常運行壽命25年以上，衰竭壽命35年；五是免維護，平時加強觀察，小毛小病及時處理，不需作整機維護。無論采用幾級葉輪組成，每段均留有相當空間，工作人員進入時可做到無障礙行走，又可壞哪修哪。殼體可分段打開，又可整體打開，避免日后保養、維修時帶來不必要的事故。綜上所述不難看出本實用新型具有獨特的核心技術和優異的性價比，同時具備極佳配合狹管聚風發電的超強能力，從此填補了國內外空白。
權利要求1.一種狹管聚風發電的離心式風力發動機，其特征在于包括對接筒體、前置法蘭、流體進口、規整板A、固定環A、支撐件A、環形圈A、規整板B、固定環B、規整板C、固定環C、遞級軸、支撐件B、泄風通道、環形圈B、葉片C、葉片B、葉片A、對接法蘭、向心環A、向心環B、軸承A、軸承B、殼體A、殼體B、殼體C、軸座A和軸座B ;前置法蘭設置在對接筒體環向流體進口一頭；對接筒體另一頭設置有對接法蘭，對接筒體通過對接法蘭設置在殼體A上；支撐件A 一頭設置在環形圈A上，支撐件A另一頭設置在軸座A上；支撐件B —頭設置在環形圈B上，支撐件B另一頭設置在軸座B上；遞級軸上設置有葉片A、葉片B、葉片C ;遞級軸一頭套裝在軸承A上，另一頭套裝在軸承B上；軸承A設置在軸座A上；軸承B設置在軸座B上；規整板A設置在固定環A上；固定環A設置在對接筒體環向內壁上；規整板B —頭設置在固定環B上，另一頭設置在向心環A上；向心環A套裝在遞級軸上；規整板C 一頭設置在固定環C上，另一頭則設置在向心環B上；向心環B間隔套裝在遞級軸上；殼體A、殼體B、殼體C通過對接法蘭對接固定后，一頭設置在支撐件A上，另一頭設置在支撐件B上；泄風通道設置在殼體C后部；而流體進口則設置在對接筒體前部，通過上述組件組合安裝，從而形成一套完整的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機。
2.根據權利要求1所述的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機，其特征在于所述的規整板A、規整板B和規整板C采用不銹鋼、中碳鋼、玻璃鋼或鋁合金。
3.根據權利要求1所述的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機，其特征在于所述的規整板A、規整板B、規整板C均向心布板，并順時針方向成螺旋狀，板與板之間的間隔為50-3000毫米，板的寬度為500-5000毫米，高度為200-15000毫米。
4.根據權利要求1所述的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機，其特征在于所述的葉片A、葉片B和葉片C采用玻璃纖維/環氧材料，或采用碳纖維/玻璃混雜纖維增強，或選擇在低溫下有更高的結構阻尼和更好的抗疲勞特征的高分子復合材料制成。
5.根據權利要求1所述的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機，其特征在于所述的葉片A、葉片B和葉片C正面成水平狀，而背部成龜背狀，二者之間以龍骨加強，經飾面材料飾面形成整體。
6.根據權利要求1所述的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機，其特征在于所述的葉片A、葉片B和葉片C采用二到三片為一組，而第一組與第二組之間間距為500-5000毫米，在遞級軸上同時可安裝一至五組，采用二組同軸安裝，或三組同軸安裝，采用逐組擴大狀，第一組直徑500-6000毫米，第二組直徑800-10000毫米，往后以此類推，有利于泄風順暢。
7.根據權利要求1所述的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機，其特征在于所述的遞級軸采用金屬材料制成逐段擴大的遞級整軸，或采用分級分段連接成空心遞級軸，分段為2-5級。
8.根據權利要求1所述的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機，其特征在于所述的殼體A、殼體B和殼體C是采用金屬薄板彎制而成，或采用玻璃纖維/環氧材料及其他具有耐高溫、抗疲勞、耐摩擦特征的高分子復合材料。
9.根據權利要求1所述的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機，其特征在于所述的殼體A、殼體B和殼體C采用逐級拼鉚、焊接形成整體，或采用分級分段通過法蘭、螺絲、螺帽對接固定。
10.根據權利要求1所述的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機，其特征在于所述的環形圈A和環形圈B采用耐腐蝕、強度高、耐摩擦、光潔度好的金屬板材彎制成圓筒狀，厚度5-30毫米，寬度50-6000毫米。
專利摘要本實用新型的一種狹管聚風發電的離心式風力發動機涉及的是一種慣性離心效應，向心力，動平衡，氣壓梯度力，黏性力，葉片造型，螺旋風姿成因，渦輪效應等綜合學科理論和重大核心技術，屬一種狹管聚風發電的離心式風力發動機技術領域。包括對接筒體、前置法蘭、流體進口、規整板A、固定環A、支撐件A、環形圈A、規整板B、固定環B、規整板C、固定環C、遞級軸、支撐件B、泄風通道、環形圈B、葉片C、葉片B、葉片A、對接法蘭、向心環A、向心環B、軸承A、軸承B、殼體A、殼體B、殼體C、軸座A和軸座B。
文檔編號F03D1/02GK202883234SQ20122039435
公開日2013年4月17日 申請日期2012年8月10日 優先權日2012年8月10日
發明者李勇強, 謝玉琪, 張紅旭, 周志剛, 咸輝 申請人:無錫中陽新能源科技有限公司