[發明專利]一種混合式升力型葉輪

有效

• 申請號: 201210494245.5
• 申請日: 2012-11-28
• 公開（公告）號: CN102943732A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 趙振宙;葉芬;黃娟;原紅紅;鄭源;趙振寧
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B3/06;F03B3/18;F03D9/00;F03D1/00;F03D1/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明涉及了一種新型的風力機和海流能水輪機。

背景技術

目前，大部分水輪機利用高水頭壓力來做功，這種水輪機在高水位落差時，效率較高。但是對于低水頭甚至一些微水頭的河道上面，如果利用傳統的靠壓力來做功的水輪機來轉化能量的話，效率較低，經濟型較差。

在海流能利用中也有水平軸的水輪機和立軸升力型的水輪機，這些水輪機各有利弊，對于水平軸水輪機而言，水平軸水輪機輪采用升力型葉片，轉速較快，能量利用率較高，技術比較成熟，因而應用廣泛。雖然水平軸風力機效率較高，但是其主要做功區域集中在靠近葉片尖部的部分，而靠近葉片根部的葉片部分做功能力很弱，這些做功能力較弱的部位對風輪的總體做功能力起到了消極作用。

但是，升力型立軸葉輪葉片安裝在支撐臂的末端，因此哪怕很小的力都具有很大力臂。且傳統的升力型立軸水輪機雖然不存在方向適應性的問題。但是，其葉片兩次吸功的特點使得它存在，第一次做功能力不足，第二次做功能力又極弱，進而整體做功能力較弱的問題。

為此，若能發明一種水平和立軸混合的葉輪，同時具有水平軸葉輪高效的能率轉化效率，同時也具有傳統風輪這種轉動力具有較大力臂的特點，則這樣葉輪將具有更高的能量轉化效率。這里有必要針對以上問題提出了一種利用水平和立軸混合式的升力型葉片構成的，主要利用水流的高流速來做功的新型水輪機。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是為提高低水頭河道或者海流能能量轉化的效率，而提供的一種混合式水輪機。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種混合式升力型葉輪，包括轉軸、設置在所述轉軸上的兩個或兩個以上升力型葉片、與所述的轉軸連接的發電機，其特征在于：還包括一殼體，該殼體具有流體入口和流體出口，在殼體內居中還設置有一錐形導流罩，所述的發電機設置在所述的錐形導流罩內，所述的升力型葉片位于所述的流體出口內，在所述的錐形導流罩與殼體之間形成一環形通道，在升力型葉片與殼體之間形成一集流室，所述環形通道和集流室連通，在所述的集流室的出口設置有環形分布的柵格，該柵格與所述的升力型葉片平行。

所述的柵格為平板，平板的延長線穿過轉軸。

在所述的升力型葉片與流體出口連接的一端設置有環形端蓋，在升力型葉片的另一端設置有圓形端蓋，所述的流體出口位于所述的環形端蓋的內圓。

所述的錐形導流罩底座面積大于或等于環形布置格柵的外圓面積。

流體入口的入口面積大于或等于升力型葉片旋轉直徑與升力型葉片高度的乘積。

所述的葉輪一端圓形端蓋或者環形端蓋外有調槳裝置，通過調漿可以變化葉輪葉片的槳距角。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、該葉輪的轉軸與來流風向一致，掃風面積受導流罩開口圓的限制，具有水平軸葉輪的特點，其變槳方法和功能與傳統水平軸葉輪一致。但其升力型葉片安裝采用了立軸式安裝方法，因此綜合而言此葉輪為一種水平和立軸相混合的葉輪。

2、該混合式葉輪將水平軸掃風面內所有的風能通過風向轉化，都集中在對力臂末端升力型葉片做功，使得整個展向都具有較好做功能力，克服了水平軸葉輪葉根端做功能力弱的缺點。

3、該葉輪葉片采用葉片環向進風的設計改造，環向進風，且葉片在周向任何角度都有加大攻角，較好的做功能力，克服了傳統升力型立軸葉輪兩次做功，且做功不足的缺點，充分發揮了升力型垂直軸葉輪葉片受力集中在末端的優勢。

4、傳統直葉片變槳距立軸風輪的變槳目的增大了部分方位角的做功能力，而新型葉輪因為環向進風，所以在軸向各方位角的葉片始終都具有傳統變槳立軸葉輪最佳方位角的葉片的做功能力。

5、傳統直葉片變槳距立軸風輪的設計不具有較好啟動和控制功率轉速，以及流體動力剎車的功能。然而，新型葉輪的變槳距風輪繼承了水平軸葉輪的變槳方法，利用變槳來較好的啟動、高效運行和執行流體動力學剎車，這也克服了傳統立軸風輪的啟動難和效率低和轉速控制難的不足。

附圖說明

圖1是本發明混合式升力型葉輪的正視剖面示意圖。

圖2是導葉與葉輪關系示意圖。

圖3是導葉的三種變槳狀態示意圖。

其中：1、轉軸；2、升力型葉片；3、支撐臂；4、錐形導流罩；5、支架；6、發電機；7、格柵，8、圓形端蓋；9、環形端蓋；10、入口流道；11、出水通道；12、環形通道；13、集流室，14、葉片旋轉圓，15、導葉延長線，16、停機狀態，17、額定狀態，18、變速狀態。

具體實施方式