[實用新型]螺旋形柔性葉片渦輪機

無效

• 申請號: 200920026359.0
• 申請日: 2009-05-26
• 公開（公告）號: CN201433854Y
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: 李冬;王樹杰
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D3/06
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司
• 代理人: 鞏同海

技術領域

本實用新型涉及一種渦輪機轉子，尤其涉及一種在流體力的作用下能單向旋轉的渦輪機轉子。

背景技術

隨著能源危機的出現和環境的日益惡化，綠色清潔能源備受世界各國廣泛重視。風能和潮流能成為開發利用可再生能源的焦點，利用風能和潮流能發電是目前開發利用風能和潮流能最有效的形式。由于受風能和潮流能流向多變等自身特點影響，開發利用風能和潮流能的裝置大都存在獲能效率較低，采用剛性材料制作葉片，葉片加工工藝復雜、做到較大裝機容量時安裝運輸極為不便，同時葉片邊緣很薄，旋轉時還可能會傷害到魚類、鳥類等，且存在噪音較大，金屬易腐蝕等缺陷，其推廣利用面臨著巨大的困難。

如2003年5月7日公開的中國專利，公開號為CN1415852A，其公開了一種柔性風葉高效能風車，由于風葉為很薄的鋼板制成，所以在工作時不但產生很大的噪音，而且風葉會腐蝕，需要經常更換，增加了成本。

為了適應潮流能、風能流向多變的特點，可采用單向渦輪機，即能夠在諸如江河口的潮流、多變的風力等雙向往復流動或流向多變流動作用下單向旋轉的渦輪機。比較典型的單向渦輪機有Wells渦輪機和Darrieus渦輪機。Wells渦輪機是采用從中心軸向外放射排列的翼形葉片組成的推進型渦輪機，其主要特點在于該渦輪機安裝于能夠使流體方向同渦輪機旋轉軸同向的流道內。葉片從轉軸上向外呈放射狀安裝，在垂直于來流流向的平面內旋轉。無論來流方向如何變化，葉片都朝一個方向旋轉。Wells轉子能夠獲得很快的轉速，葉片外部速度遠大于流速，引起很大的噪聲。同時有效作用區域局限于葉片尖部，不能有效捕獲靠近轉軸處的流體可用能量，因此該渦輪機效率非常低。Darrieus提出的Darrieus裝置采用直翼型葉片，平行于旋轉軸、豎直分布于圓柱面上。由于該轉子結構相對簡單，得到了許多科學家和工程師的重視，并著手致力于其在水力和風力發電方面的應用。但由于葉片經過流體中高壓力區域的加速作用引起強烈的振動從而大大降低了其效率，使得該渦輪機不能得到廣泛的應用。

為了提高渦輪機的獲能效率常采用葉片變傾角控制系統，但很難找出最佳控制方案，研發成本高，同時變傾角控制系統使得結構更為復雜，大大降低了裝置的可靠性。因此急需開發一種具有高效率、結構簡單、旋轉運動均勻穩定的渦輪機轉子。

實用新型內容

本實用新型的技術方案能夠克服上述缺陷，提供一種螺旋形柔性葉片渦輪機，其結構簡單、加工制作方便、成本低、易維護，可以實現高效率、均勻穩定的能量轉換。

為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：其包括中心主軸、端部擋板、柔性葉片和傳動輪，中心主軸垂直貫穿左右兩個端部擋板后與傳動輪之間通過鍵連接；兩端部擋板之間設有柔性葉片，柔性葉片以螺旋形從一端部擋板外緣扭轉至另一端部擋板外緣；傳動輪連接發電機。

本實用新型結構簡單，采用柔性材料制作柔性螺旋形葉片，可借用不透風和不透液體的高分子薄膜材料、帆布等材料直接剪裁成形，相比于傳統剛性葉片需專門設計、特殊工藝加工大為簡化，易于維護、保養和更換，特別是當作成較大裝機容量渦輪機時柔性螺旋葉片在加工、運輸、維護上體現出無可比擬的優勢，同時螺旋形柔性葉片具有重量輕、造價低廉、耐腐蝕的獨特優點。

采用柔性材料制作成螺旋形柔性葉片，在360°圓周運動中的不同位置，都能夠自適應流體而隨時改變形狀，因柔性材料只能傳遞拉力，葉片的穩定形態是依潮流或風能的作用力而自然形成的弧形，就像帆船的帆翼一樣，充分利用升力效應與阻力效應相互交替變換做功，兩種效應所形成的流體動力的合力都會產生與轉動方向相同的力矩，因而本實用新型具有較高的獲能效率。

兩端部擋板之間設有中間支撐板，中心主軸垂直貫穿中間支撐板。在兩個端部擋板之間以中心主軸為圓心的同一圓周上均勻設置支撐桿，支撐桿兩端分別固定在端部擋板上。支撐桿貫穿中間支撐板。中心主軸與兩端部擋板、中間支撐板之間通過法蘭連接。這樣通過中間支撐板與支撐桿的支撐作用，使整個裝置更加牢固、可靠耐用。