一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片的制作方法

1.本技术涉及风力发电设备的技术领域，尤其是涉及一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片。


背景技术：

2.风力发电作为一种新型能源，具有无污染、绿色环保等特点，已被人们认知并广泛使用。目前使用的风力发电机分为水平轴式风力发电机和垂直轴式风力发电机两种。与水平轴式风力发电机相比，垂直轴式风力发电机的成本较低且安装方便，因此，在风电产业，垂直轴式风力发电机逐渐占据主导地位，成为了各个市场的首选。
3.如图1所示，传统的垂直轴式风力发电设备一般包括塔架1、垂直轴2、发电机组3以及风轮4，塔架1固定设置在地面，发电机组3设置在塔架1的底部，垂直轴2转动设置在塔架1上，并且垂直轴2的底端通过联轴器与发电机组3的输入端连接，风轮4固定设置在垂直轴2的顶端。工作时，通过风力驱使风轮4以垂直轴2为中心进行转动，从而通过垂直轴2带动发电机组3运转进行发电。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为目前垂直轴式风力发电机的风轮主要通过现场施焊或者螺栓固定成一体。风轮在正常风速情况下转动时，风轮两侧的迎风面都会受到一定程度的风阻，使得驱使风轮转动的驱动力减小，此时垂直轴式风力发电机虽然能够启动并工作，但是发电机的发电效率不高，往往是没有达到满发的状态，从而使得发电效率低下；在微风的情况下，风轮难以带动发电机组启动并工作，浪费了大量的风力资源；此外，在遇到强台风的情况下，风轮会发生飞转，甚至会造成风轮和塔架的断裂倒塌，使得垂直轴式风力发电机难以做到大型化，仍有待改进。


技术实现要素：

5.为了提升垂直轴式风力发电机的发电效率和抗强台风能力，使得垂直轴式风力风电机易于实现大型化发电，本技术提供一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片。
6.本技术提供一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片，采用如下的技术方案：一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片，包括固定安装于垂直轴上的风轮框架、多个沿垂直轴周向阵列排布的叶片模块以及多组用于安装叶片模块的安装横条，所述安装横条固定设置于风轮框架上，所述叶片模块包括挡网和薄叶片，所述挡网和薄叶片的顶端均固定设置有挂钩，所述挂钩与安装横条转动连接，每一组上的所述安装横条沿竖向间隔排布，所述挡网沿安装横条径向的长度大于相邻两根安装横条的间距，所述薄叶片沿安装横条径向的长度小于相邻两根安装横条的间距，所述安装横条的两端设置有用于阻止挡网自由摇摆的缓冲件。
7.通过采用上述技术方案，风力发电的过程中，即使在微风的情况下，气流也能够轻易驱使其中一侧的薄叶片朝远离挡网的方向翻转，使得该侧的气流能够顺利通过挡网，另一侧的薄叶片在挡网的阻挡下，气流能够驱使风轮转动，增加风轮两侧的压力差，从而使得
风轮在微风情况下就能够转动，有效对风能进行利用，提高了发电效率。此外，在强台风来临时，薄叶片能够克服挡网的阻碍，实现部分开启或全部开启，从而能够降低风轮的风阻，提升风轮在使用过程中的安全系数，使得风轮能够轻松实现大型化，从而进一步提升发电效率。通过缓冲件阻止挡网自由摇摆，主要对挡网起到限位和缓冲的作用，从而能够提升挡网使用过程中的稳定性。
8.可选的，所述缓冲件为弹簧，所述弹簧套设在安装横条上，所述弹簧的一端与风轮框架固定连接，所述弹簧的另一端与挡网固定连接。
9.通过采用上述技术方案，使用弹簧对挡网进行缓冲，在使挡网能够适应扭转的同时，能够在安装横条的轴向对挡网进行限位和缓冲，结构简单实用，造价成本低。
10.可选的，所述挂钩的内侧设置有用于与安装横条接触配合的耐磨件。
11.通过采用上述技术方案，能够提升挂钩的使用寿命，从而有效提升风轮整体的稳定性。
12.可选的，所述挂钩的内侧开设有安装槽，所述耐磨件卡接安装于安装槽的内部。
13.通过采用上述技术方案，能够方便耐磨件进行更换，从而进一步提升挂钩的使用寿命。
14.可选的，所述挂钩采用圆弧形弹性卡扣结构。
15.通过采用上述技术方案，能够方便挡网和薄叶片进行现场组装和维护更换工作，方便风轮进行产业化生产和使用。
16.可选的，所述挂钩的末端形成有弧形导向部。
17.通过采用上述技术方案，弧形导向部能够引导安装横条卡入挂钩的内侧，从而方便挡网和薄叶片进行安装。
18.可选的，所述风轮框架顶部的中心设置有支撑架，所述支撑架上设置有拉件，所述拉件远离支撑架的一端连接于风轮框架的外边缘。
19.通过采用上述技术方案，能够增强风轮框架的结构强度，使得风轮轻松做到大型化，从而提升发电效率。
20.综上所述，本技术包括以下至少一种有益效果：1.通过采用挡网和薄叶片组合式的叶片模块，一方面，在微风情况下，气流就能够轻松带动风轮转动，创造性地解决了传统垂直轴风力发电机难以在微风情况下启动的问题，有效提升了发电效率；另一方面，在遇到强台风时，所有的叶片模块能够部分开启或者全部开启，从而能够降低风轮在转动过程的风阻，避免了风轮飞转动问题，从而创造性地提升了垂直轴风力发电设备整体的抗风性能，进而提升垂直轴风力发电设备的使用寿命；2.通过设置挂钩的方式安装叶片模块，方便风轮进行产业化生产，同时能够降低风轮的现场安装难度，易于实现设备的大型化；此外，风轮长时间实用过程中，能够方便对部分损坏的叶片单元进行更换，有效提升了风轮的使用寿命。
附图说明
21.图1是相关技术中垂直轴风力发电设备的结构示意图；图2是实施例1中体现风轮的结构示意图；图3是图2中a处的放大示意图；
图4是实施例1中在微风情况下体现叶片模块状态的剖视示意图；图5是图4中b处的放大示意图；图6是实施例1中在强台风情况下体现叶片模块状态的剖视示意图；图7是实施例2中体现耐磨件的剖视示意图；图8是图7中c处的放大示意图；图9是实施例3中体现拉件的结构示意图。
22.附图标记说明：1、塔架；2、垂直轴；3、发电机组；4、风轮；41、风轮框架；42、叶片模块；421、挡网；422、薄叶片；43、安装横条；44、挂钩；441、安装槽；442、弧形导向部；45、弹簧；46、耐磨件；47、支撑架；48、拉件。
具体实施方式
23.以下结合附图2-9对本技术作进一步详细说明。
24.实施例1本技术实施例1公开一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片。参照图2，挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片包括固定安装于垂直轴2上的风轮框架41、多个沿垂直轴2周向阵列排布的叶片模块42以及多组用于安装叶片模块42的安装横条43，在本实施例中，安装横条43呈圆柱杆状，并且安装横条43固定设置在风轮框架41上。
25.参照图2和图3，叶片模块42包括挡网421和薄叶片422，挡网421的整体呈矩形网状结构，挡网421可以采用一体成型结构，也可以由横向钢条和纵向钢条交错焊接形成。挡网421主要起到阻挡薄叶片422的作用，在阻挡薄叶片422时，用于控制薄叶片422的开合程度。薄叶片422呈矩形片状，薄叶片422可以采用结构强度高、耐腐蚀的任意材质薄片，例如铝合金薄片、不锈钢薄片、pvc薄片等；在本实施例中，薄叶片422采用塑料薄板，不仅结构强度高，耐腐蚀和抗老化性能好，还具有重量轻的特点。
26.参照图4和图5，挡网421和薄叶片422的顶端固定设置有挂钩44，挂钩44与安装横条43转动连接。在本实施例中，挂钩44采用圆弧形弹性卡扣的结构，并且挂钩44的末端形成有弧形导向部442；弧形导向部442能够引导安装横条43卡入挂钩44的内侧，从而方便挡网421和薄叶片422的安装工作。挡网421和薄叶片422安装在安装横条43后，均能够沿安装横条43的周向自由摆动。采用吊挂的方式安装叶片模块42，结构简单可靠，同时能够降低成本。
27.参照图4和图6，每组安装横条43设置有三个，并且三个安装横条43沿竖向间隔均匀排布。挡网421沿安装横条43径向的长度大于相邻两根安装横条43的间距，即挡网421只能在安装横条43的一侧进行翻转；薄叶片422沿安装横条43径向的长度小于相邻两根安装横条43的间距，即薄叶片422能够在安装横条43的两侧进行翻转。
28.挡网421的重量通过反复实验进行确定；经长期的实验测定，当风速小于5米/秒时，挡网421在重力作用下基本能够保持竖直状态；当风速达到10米/秒时，薄叶片422能够驱使挡网421掀起30%；当风速达到15米/秒时，挡网421能够掀起60%；当风速达到20米/秒时，挡网421可掀起90%以上。
29.参照图2和图3，安装横条43的两端设置有用于阻止挡网421自由摇摆的缓冲件。在本实施例中，缓冲件为弹簧45；弹簧45套设在安装横条43上，弹簧45的一端与风轮框架41固
定连接，弹簧45的另一端与挡网421固定连接，从而能够对挡网421进行缓冲，阻止挡网421自由摇摆。在其他实施例中，缓冲件也可以采用扭转阻尼器。
30.本技术实施例1一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片的实施原理为：使用时，在微风或者低风速的情况下时，风轮4其中一侧的薄叶片422可完全被风掀开，另一侧的薄叶片422在挡网421的阻挡下，处于关闭的状态，从而使得风轮4在微风情况下就能够启动。
31.当风速较大或者遇到强台风时，薄叶片422能够驱使挡网421掀开，从而使得风轮4两侧的薄叶片422都能开启，从而能够降低风轮4在转动过程的风阻，防止风轮4飞转，创造性地提升了风轮4的抗风性能，使风轮4在运行时安全可靠，进而使得垂直轴2风力发电设备能够轻松实现大型化发电。
32.实施例2参照图7和图8，与实施例1的不同之处在于，挂钩44的内侧设置有用于与安装横条43接触配合的耐磨件46，耐磨件46可以采用碳、橡胶或者塑料等材质，在本实施例中，耐磨件46采用塑料条。挂钩44的内侧开设有条状的安装槽441，耐磨件46卡接安装在安装槽441的内部，从而能够方便耐磨件46的更换。
33.实施例3参照图9，与实施例1和实施例2的不同之处在于，风轮框架41顶部的中心固定设置有支撑架47，支撑架47上设置有拉件48。拉件48可以采用拉绳或者拉杆，在本实施例中，拉件48为拉绳，拉件48处于绷直的状态，拉件48的一端与支撑架47固定连接，拉件48的另一端与风轮框架41的外边缘固定连接，从而能够对风轮框架41进行斜拉支撑，提升风轮4的结构强度，使得风轮4能够轻松做到大型化。
34.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片，其特征在于：包括固定安装于垂直轴（2）上的风轮框架（41）、多个沿垂直轴（2）周向阵列排布的叶片模块（42）以及多组用于安装叶片模块（42）的安装横条（43），所述安装横条（43）固定设置于风轮框架（41）上，所述叶片模块（42）包括挡网（421）和薄叶片（422），所述挡网（421）和薄叶片（422）的顶端均固定设置有挂钩（44），所述挂钩（44）与安装横条（43）转动连接，每一组上的所述安装横条（43）沿竖向间隔排布，所述挡网（421）沿安装横条（43）径向的长度大于相邻两根安装横条（43）的间距，所述薄叶片（422）沿安装横条（43）径向的长度小于相邻两根安装横条（43）的间距，所述安装横条（43）的两端设置有用于阻止挡网（421）自由摇摆的缓冲件。2.根据权利要求1所述的一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片，其特征在于：所述缓冲件为弹簧（45），所述弹簧（45）套设在安装横条（43）上，所述弹簧（45）的一端与风轮框架（41）固定连接，所述弹簧（45）的另一端与挡网（421）固定连接。3.根据权利要求1所述的一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片，其特征在于：所述挂钩（44）的内侧设置有用于与安装横条（43）接触配合的耐磨件（46）。4.根据权利要求3所述的一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片，其特征在于：所述挂钩（44）的内侧开设有安装槽（441），所述耐磨件（46）卡接安装于安装槽（441）的内部。5.根据权利要求1所述的一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片，其特征在于：所述挂钩（44）采用圆弧形弹性卡扣结构。6.根据权利要求5所述的一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片，其特征在于：所述挂钩（44）的末端形成有弧形导向部（442）。7.根据权利要求1所述的一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片，其特征在于：所述风轮框架（41）顶部的中心设置有支撑架（47），所述支撑架（47）上设置有拉件（48），所述拉件（48）远离支撑架（47）的一端连接于风轮框架（41）的外边缘。

技术总结
本申请公开了一种挡网与薄片组合式垂直轴风轮叶片，涉及风力发电设备的技术领域，其包括风轮框架、多个沿垂直轴周向阵列排布的叶片模块以及多组安装横条，安装横条固定设置于风轮框架上，叶片模块包括挡网和薄叶片，挡网和薄叶片的顶端均固定设置有挂钩，挂钩与安装横条转动连接，每一组上的安装横条沿竖向间隔排布，挡网沿安装横条径向的长度大于相邻两根安装横条的间距，薄叶片沿安装横条径向的长度小于相邻两根安装横条的间距，安装横条的两端设置有缓冲件。本申请能够在微风情况下提升风能的利用率，提升发电效率，同时能够在强台风来临时，有效降低风阻，从而提升风力发电设备的抗强台风能力，实现风力发电设备的大型化发电。电。电。


技术研发人员：康颖 肖依兴 贾时乐 康洪伟
受保护的技术使用者：福建丰坤科技有限公司
技术研发日：2022.12.17
技术公布日：2023/5/14