一种导流喷气式水平轴风力机叶轮

1.本实用新型属于风力发电技术领域，特别是涉及一种导流喷气式水平轴风力机叶轮。


背景技术：

2.目前，并网运行的大型风力发电机组多为水平轴风力发电机组，水平轴风力机一般靠叶片的升力在旋转剖面的切向分力做功，俗称升力型风力机。
3.虽然升力型风力机具有高尖速比、高风能利用率的优点，但也具有启动性能较弱的不足，一般的升力型风力机的启动风速都在5m/s以上，个别的升力型风力机的启动风速甚至高达7m/s，如此便导致风力机的发电量和发电范围降低。
4.为此，技术人员为了克服升力型风力机的启动性能较弱的不足，在传统的水平轴风力机叶轮外增设聚能罩，通过聚能罩来调高风速，但是聚能罩所收集的气流量很快就会达到上限值，从而也就无法进一步提高风力机的风能利用率了。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种导流喷气式水平轴风力机叶轮，区别于传统的叶轮形式，能够将气流中的动能充分转化为驱动叶轮旋转的机械能，进一步提高风力机的风能利用率。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种导流喷气式水平轴风力机叶轮，包括整流锥筒、导流片、聚气环、喷嘴及输出轴；所述整流锥筒套装在转轴外侧，整流锥筒与输出轴同轴固连在一起；所述导流片数量若干，若干导流片沿周向均匀固设在整流锥筒的外表面，导流片在整流锥筒的尖端侧厚度最小，导流片在整流锥筒的筒口侧厚度最大；所述聚气环位于整流锥筒的筒口侧，聚气环与整流锥筒同轴分布，聚气环的小径端与导流片的最大厚度侧顶端固定连接；所述聚气环与整流锥筒之间形成环形排气间隙；所述喷嘴的数量若干，喷嘴的数量与导流片的数量相同，喷嘴的大径端进气口与环形排气间隙相连通，喷嘴的小径端出气口朝向整流锥筒的筒口侧斜后方。
7.所述喷嘴具有后掠角，喷嘴的后掠角为60
°
。
8.所述喷嘴的出气角为朝向整流锥筒的筒口侧斜后方45
°
。
9.所述导流片具有弧度，且导流片的弧度为10％。
10.本实用新型的有益效果：
11.本实用新型的导流喷气式水平轴风力机叶轮，区别于传统的叶轮形式，能够将气流中的动能充分转化为驱动叶轮旋转的机械能，进一步提高风力机的风能利用率。
附图说明
12.图1为本实用新型的一种导流喷气式水平轴风力机叶轮的迎风面视图；
13.图2为图1中a-a剖视图；
14.图中，1—整流锥筒，2—导流片，3—聚气环，4—喷嘴，5—输出轴。
具体实施方式
15.下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
16.如图1、2所示，一种导流喷气式水平轴风力机叶轮，包括整流锥筒1、导流片2、聚气环3、喷嘴4及输出轴5；所述整流锥筒1套装在转轴5外侧，整流锥筒1与输出轴5同轴固连在一起；所述导流片2数量若干，若干导流片2沿周向均匀固设在整流锥筒1的外表面，导流片2在整流锥筒1的尖端侧厚度最小，导流片2在整流锥筒1的筒口侧厚度最大；所述聚气环3位于整流锥筒1的筒口侧，聚气环3与整流锥筒1同轴分布，聚气环3的小径端与导流片2的最大厚度侧顶端固定连接；所述聚气环3与整流锥筒1之间形成环形排气间隙；所述喷嘴4的数量若干，喷嘴4的数量与导流片2的数量相同，喷嘴4的大径端进气口与环形排气间隙相连通，喷嘴4的小径端出气口朝向整流锥筒1的筒口侧斜后方。
17.所述喷嘴4具有后掠角，喷嘴4的后掠角为60
°
。
18.所述喷嘴4的出气角为朝向整流锥筒1的筒口侧斜后方45
°
。
19.所述导流片2具有弧度，且导流片2的弧度为10％。
20.本实施例中，整流锥筒1的筒口侧直径为800mm，聚气环3的小径端直径为900mm，聚气环3与整流锥筒1之间形成的环形排气间隙为50mm，导流片2的最大厚度为50mm，导流片2的弧顶偏离中线80mm，导流片2的数量为12个，喷嘴4的数量为12个，喷嘴4的大径端进气口与小径端出气口的收缩比为5。
21.当来流作用到本实用新型的叶轮后，首先由整流锥筒1对气流进行初步整流，当气流沿着整流锥筒1流动时，会被导流片2分割成12股独立的气流，这12股独立的气流在受到导流片2的导流作用时，气流的动能会反作用于导流片2，进而为叶轮的旋转提供第一阶段的驱动力。
22.随着12股独立气流的继续移动，会进入聚气环3与整流锥筒1之间所形成的环形排气间隙内，由于受到聚气环3的限制，使独立气流在通过环形排气间隙时压力增大，同时提高了气流的流速，而增速后的气流进入喷嘴4后，其流速会进一步提高，当高速气流从喷嘴4的小径端出气口喷出后，其产生的反作用力会为叶轮的旋转提供第二阶段的驱动力。
23.最终，叶轮经过前后两个阶段对气流动能的利用，实现了气流动能的充分转化，从而进一步提高风力机的风能利用率。
24.实施例中的方案并非用以限制本实用新型的专利保护范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。


技术特征：
1.一种导流喷气式水平轴风力机叶轮，其特征在于：包括整流锥筒、导流片、聚气环、喷嘴及输出轴；所述整流锥筒套装在转轴外侧，整流锥筒与输出轴同轴固连在一起；所述导流片数量若干，若干导流片沿周向均匀固设在整流锥筒的外表面，导流片在整流锥筒的尖端侧厚度最小，导流片在整流锥筒的筒口侧厚度最大；所述聚气环位于整流锥筒的筒口侧，聚气环与整流锥筒同轴分布，聚气环的小径端与导流片的最大厚度侧顶端固定连接；所述聚气环与整流锥筒之间形成环形排气间隙；所述喷嘴的数量若干，喷嘴的数量与导流片的数量相同，喷嘴的大径端进气口与环形排气间隙相连通，喷嘴的小径端出气口朝向整流锥筒的筒口侧斜后方。2.根据权利要求1所述的一种导流喷气式水平轴风力机叶轮，其特征在于：所述喷嘴具有后掠角，喷嘴的后掠角为60
°
。3.根据权利要求1所述的一种导流喷气式水平轴风力机叶轮，其特征在于：所述喷嘴的出气角为朝向整流锥筒的筒口侧斜后方45
°
。4.根据权利要求1所述的一种导流喷气式水平轴风力机叶轮，其特征在于：所述导流片具有弧度，且导流片的弧度为10％。

技术总结
一种导流喷气式水平轴风力机叶轮，包括整流锥筒、导流片、聚气环、喷嘴及输出轴；整流锥筒套装在转轴外侧，整流锥筒与输出轴同轴固连；导流片数量若干且沿周向均匀固设在整流锥筒外表面，导流片在整流锥筒尖端侧厚度最小，导流片在整流锥筒筒口侧厚度最大；聚气环位于整流锥筒筒口侧，聚气环与整流锥筒同轴分布，聚气环小径端与导流片最大厚度侧顶端固连；聚气环与整流锥筒之间形成环形排气间隙；喷嘴数量若干且与导流片数量相同，喷嘴大径端进气口与环形排气间隙相连通，喷嘴小径端出气口朝向整流锥筒的筒口侧斜后方；喷嘴具有后掠角，喷嘴的后掠角为60


技术研发人员：沈子力 李国文 周逸 汪勇龙 李金雨 王魁
受保护的技术使用者：沈阳航空航天大学
技术研发日：2022.08.16
技术公布日：2022/10/28