調槳長的萬向風車的葉槳頭制造技術

本發明專利技術的名稱是調槳長的萬向風車的葉槳頭。調槳長的萬向風車的葉槳頭由三套螺栓(2)(6)(8)和三個連接件組成，螺栓既起轉軸作用，也起緊固件作用。大型風車和中小型風車，可采用不同材質和形狀的轉軸和連接件。葉槳可通過葉槳頭上的三個相應轉軸，調節葉槳的傾斜度(α)、偏心度(β)、安裝攻角(γ)；風車在風力作用下啟動旋轉以后，隨著旋轉轉速不斷增加，使葉槳前緣的線速度增加，這相當于葉槳前緣受到的自然風力又增加了由于風車旋轉產生的風力，實現了輸出到輸入之間的反饋。又由于葉槳通過葉槳頭斜向安裝在支架上，形成V字形結構，且有一定的偏心度(β)，就使升力型風車的反饋信號與輸入信號疊加后加強了原來的輸入信號形成了正反饋，從而使風車受到的旋轉力矩增加，風車轉速增加，又反饋到輸入端與輸入信號疊加產生正反饋效應，提高了風車效率。

Ye Jiangtou with long paddles

The name of the invention is the blade paddle head of a universal windmill with long paddles. The blade oar head of a universal vane with long pitch is composed of three bolts (2) (6) (8) and three connections. The bolt not only acts as a rotating shaft, but also acts as a fastener. Large windmills and small and medium windmills can use different materials and shapes of rotating shaft and connecting parts. The impeller through three corresponding shaft impeller head, adjusting blade inclination and eccentricity (alpha) (beta), installation angle (gamma); after the windmill start rotating under the action of the wind, with the rotation speed increases, the impeller front line speed increases, which is equivalent to the leaf the front propeller natural wind increased due to rotation of the windmill wind, the output to the input of the feedback between. Because the blade by blade oblique head is installed on the bracket, forming the V shaped structure, and there is a certain degree of eccentricity (beta), makes the lift type windmill feedback signal and the input signal superimposed to strengthen the original input signal to form a positive feedback, so as to increase the rotating torque by the windmill, windmill increase, and feedback to the input and the input signals have a positive feedback effect, improve the efficiency of the windmill.

【技術實現步驟摘要】
調槳長的萬向風車的葉槳頭
本專利技術專利涉及一種風能利用設備領域，特別是涉及調槳長的萬向風車的葉槳頭。
技術介紹
人類利用風能已有數千年歷史，在蒸汽機專利技術以前風能曾經作為重要的動力，用于船舶航行、提水飲用和灌溉、排水造田、磨面和鋸木等，風力機械是動力機械的一大支柱。其后隨著煤、石油、天然氣的大規模開采和廉價電力的獲得，各種曾經被廣泛使用的風力機械，由于成本高，效率低，使用不方便等，無法與蒸汽機、內燃機和電動機等相競爭，漸漸被淘汰。到了19世紀末，開始利用風力來發電，這在解決農村電氣化方面顯示了重要的作用，使風力發電又出現了新機，特別是20世紀70年代以后利用風力來發電更進入一個蓬勃發展的階段。特別是由于化石能源的大量應用，不僅使不可再生的化石能源不斷減少，還產生了大量的溫室氣體，破壞了人類生存的地球環境，這就使風力發電成了世界各國經濟上爭相發展的重點發展項目。風力發電就是將風能轉化為機械能再轉化為電能，這一轉換過程必然存在效率問題，所以衡量風力發電設備的好壞，其重要的指標就是看其轉化效率如何？在風力機中，風通過風輪掃掠面積時把一部分動能傳給風力機，由風力機轉化成機械能，然后再用發電機轉化成電能。那么，把風輪接受的又通過風力機轉化成機械能的風的動能與通過風輪掃掠面積的全部風的總動能的比值就稱為風能利用系數，也稱風車效率。根據貝茨理論，在理想情況下風力機的最大風能利用系數是59％，而實際上，風力機是達不到這個理想數據的。在風力發電事業不斷發展的歷史長河中，曾有許多風力機因為效率低而被逐漸淘汰，也有許多關于風力機的專利技術創新，盡管能解決不少問題，但因影響風車效率的提高而沒有普及和推廣，最后，只剩下了螺旋槳風車、達里厄風車等寥寥幾種。當然，衡量風力機的性能好壞，衡量一項風電方面的專利技術創新是不是達到了合理利用風能的要求，可以有好多指標，諸如：效率、成本、效益、控制、運輸、維修、安裝……等等，但不能不說效率是其中十分重要的性能指標，轉化率高的技術和設備，就會不斷發展和推廣；相反，轉化率低的技術和設備，就會被逐漸淘汰。所以，提高效率也就自然成了技術創新的主要奮斗目標，能不能提高效率也就成了專利技術創新是否成功的重要標志。各種形式的風輪的風能利用系數是不同的，阻力型風力機的風能利用系數較低，升力型風力機的風能利用系數較高；同時，風力機的結構，風力機的運行姿態，都是影響風力機效率的重要因素，水平軸要比垂直軸效率高，阻力型垂直軸S形比平板式和風杯式效率高；螺旋槳風車的葉槳是否進行非線性扭曲，效率也不同。大型的螺旋槳風車，葉槳要進行非線性扭轉，效率就比較高；中小型螺旋槳風車，葉槳不進行非線性扭轉，效率就比較低。風力發電機組除了風輪的風能利用效率外，還有機械傳動系統效率，發電機效率等，這些效率的乘積就是風力發電機的全效率。在下表中列出了各種形式的風力發電機的全效率。見下表。風輪形式全效率說明阻力型垂直軸風力機(平板式)不超過12％阻力型垂直軸風力機(風杯式)不超過7％阻力型垂直軸風力機(S形)不超過25％升力型垂直軸風力機15％-30％多葉片風輪水平軸風力機10％-30％扭曲葉片風輪水平軸風力機(1-10KW)15％-35％扭曲葉片風輪水平軸風力機(10-100KW)30％-45％扭曲葉片風輪水平軸風力機(100KW以上)35％-50％風車效率這樣重要，無疑在風力機的發展過程中就應該千方百計提高風車效率，而當前在風電場上應用最廣的螺旋槳風車是采用什么辦法來提高效率的昵？因為升力型螺旋槳風車是利用升力使風車旋轉，要想提高效率，就要想辦法增大葉槳在自然風中產生的升力，而葉槳產生升力的大小與葉槳的攻角有關，參見附圖1翼型的升力系數Cl、阻力系數Cd隨攻角α變化曲線圖。從圖中可以看出，在-5～15度之間，升力隨攻角的增大幾乎是線性的增加，而到了15度左右，升力又急劇減小，造成了所謂的失速現象。螺旋槳風車和其他升力型風車就是利用攻角在-5～15度之間，升力隨攻角的增大線性增加這一特性來提高風車效率的，增大攻角，升力增加，效率自然也就提高了?？匆幌乱硇偷纳ο禂怠⒆枇ο禂惦S攻角變化曲線，不難發現，這一提高效率的方法有著極大的局限性。首先，攻角的變化區間很小，只有-5～15度之間的20度，且攻角絕對不能大于15度，大于15度就會失速，此時升力急劇減小，阻力大大增加，不僅效率會急劇減小，而且不及時處理還可能造成脫網、跳閘等事故；其次，為了增加風力發電機組的發電容量，現在的風車越造越大，葉槳越來越長，槳距控制系統的控制性能也就越來越差，使通過調槳距來提高風車效率更加困難。所以在一般情況下，用調槳距來提高風車效率的方法，只在大型螺旋槳風車上使用，而在中小型風車上并不使用，這就是說，在中小型升力型風車上，不對效率進行調節，一切順其自然，這一切都顯示出螺旋槳風車的效率還有著很大的提高空間。那么，有沒有更好的方法或思路來提高升力型風車的效率呢？調槳長的萬向風車就另辟蹊徑，采取使輸出和輸入之間形成正反饋，利用正反饋效應來提高風車效率，而不再拘泥于利用調整攻角(也稱調槳距)的方法提高效率。我們知道，所謂“反饋”，就是將一個放大器的輸出信號的一部分回送到輸入端。如果反饋信號與輸入信號疊加后加強了原來的輸入信號，就稱為正反饋；如果反饋信號與輸入信號疊加后減弱了輸入信號，就稱為負反饋。我們把風車看成是一個放大倍數小于1的放大器，要讓它的輸出和輸入之間形成正反饋，首先必須有反饋通道，也就是說，輸出信號必須能反饋到輸入端，與輸入信號相加。而分析一下升力型風車的工作狀況，我們發現，自然風作用在風車葉槳上使風車旋轉，風車旋轉后就產生了旋轉速度，這一葉槳旋轉速度就相當于又有一股風作用在了風車葉槳上，這就實現了輸出到輸入之間的反饋，下一步只要使這一反饋成為正反饋就行了。那么，怎樣才能使升力型風車的反饋信號與輸入信號疊加后加強原來的輸入信號呢？這肯定不是一件容易的事，但這是問題的關鍵。分析一下Φ型、H型達里厄升力型垂直軸風車，我們看到，之所以相對風速W與風輪線速度之間的夾角發生了變化，又連帶著升力方向的變化，最后使旋轉力矩減小(參見附圖2)，是由于它們變化的平面是在水平平面內，升力在這樣的水平平面內變化，升力線離軸越近力臂越小，力矩也就越小，還可能一不留神就會使升力線通過或超過軸心使力臂為零或負值，這樣一來力矩也就很可能為零或者為負值，這就不可能使反饋信號與輸入信號疊加后加強原來的輸入信號。通過分析不難發現要想使反饋信號與輸入信號疊加后加強原來的輸入信號就要使葉槳上的受力截面(帶彎度的翼型截面)的法線方向處在與旋轉面平行的平面內，也就是說，要使葉槳的長度方向垂直于旋轉平面的法線方向，但是，葉槳的長度方向垂直于旋轉平面的法線方向后，葉槳掃風面積就為零了，不再接受風能，只接受風輪旋轉產生的線速度風能，輸出也就為零，這是完全不可以的，那就只好采取折中的辦法，使葉槳傾斜45度，形成V字型結構。這就是使調漿長的萬向風車采用了V字型結構的原因。但是，使葉槳傾斜45度，葉槳上的受力截面離開了水平平面，雖然不再使升力線通過或超過軸心使力臂為零或負值，但因為葉槳的傾斜使升力產生了水平分力，而升力的水平分力還可能通過或超過軸心使水平分力力臂為零或負值，這就需要對葉槳再進行扭轉，也就引入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種調槳長的萬向風車的葉槳頭由三套螺栓和三個連接件組成，螺栓既起轉軸作用，也起緊固件作用，其特征是，葉槳可通過葉槳頭上的三個相應轉軸，調節葉槳的傾斜度(α)、偏心度(β)、安裝攻角(γ)；其中：葉槳展向軸線與水平方向的夾角定義為葉槳傾斜度(α)，用角度表示；葉槳的壓力線與轉軸之間的偏離距離與其最大偏離距離的比值定義為偏心度(β)，用百分數表示；風車靜止時翼型弦線與水平方向的夾角定義為安裝攻角(γ)，用角度表示；風車沒啟動前啟動剎車，然后將螺栓松開，開始調節傾斜度(α)、偏心度(β)、安裝攻角(γ)；調整結束后，將螺栓鎖緊，松開剎車，風車啟動。

【技術特征摘要】
1.一種調槳長的萬向風車的葉槳頭由三套螺栓和三個連接件組成，螺栓既起轉軸作用，也起緊固件作用，其特征是，葉槳可通過葉槳頭上的三個相應轉軸，調節葉槳的傾斜度(α)、偏心度(β)、安裝攻角(γ)；其中：葉槳展向軸線與水平方向的夾角定義為葉槳傾斜度(α)，用角度表示；葉槳的壓力線與轉軸之間的偏離距離與其最大偏離距離的比值定義為偏心度(β)，用百分數表示；風車靜止時翼型弦線與水平方向的夾角定義為安裝攻角(γ)，用角度表示；風車沒啟動前啟動剎車，然后將螺栓松開，開始調節傾斜度(α)、偏心度(β)、安裝攻角(γ)；調整結束后，將螺栓鎖緊，松開剎車，風車啟動。2.根據權利要求1所述的調槳長的萬向風車的葉槳頭，其特征是，葉槳通過葉槳頭斜向安裝在支架上，形成V字形結構，且有一定的偏心度(β)，就使升力型風車的反饋信號與輸入信號疊加后加強了原來的輸入信號，形成了正反饋，從而使風車受到的旋轉力矩增加，風車轉速增加，又反饋到輸入端與輸入...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李洪澤，
申請(專利權)人：李洪澤，
類型：發明
國別省市：河北,13