帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機的製作方法

2023-06-02 22:17:36

專利名稱：帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機。
背景技術：
目前，阻力型風輪機是利用軸心兩側所受風力的不平衡所產生的力矩轉動，由 於其軸心兩側中受力較小側的葉片仍受風力而產生與實際轉動方向相反的力矩，所以使 阻力型風輪機發電效率較低，並且使其軸心受較大風壓力而使轉動摩擦力增大並易使風 輪機被強風損壞。水輪機也有類似的情況。

發明內容
為了克服因阻力型風輪機或水輪機軸心的兩側中受力較小的一側葉片受風力或 水流力而產生與實際轉動方向相反的力矩而使阻力型風輪機或水輪機發電效率較低並且 使其軸心受較大壓力而使轉動摩擦力增大並使易使風輪機或水輪機被強風或強水流損壞 的問題，對發明提供一種帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機，以風輪機 為例其在一般阻力型風輪機之外增加了一個可隨風向轉動至合適位置的偏流罩而使該風 輪機葉片在任何時候都只產生很小的或基本不會產生與實際轉動方向相反的力矩，從而 提高阻力型風輪機發電效率，減少軸心的轉動摩擦力，並使風輪機不易被強風損壞。本 發明內容包含把偏流罩應用於阻力型水輪機。流經發電機葉片的流體若為水，則成為帶 可隨水流向轉動的偏流罩的阻力型水輪機，其特別適用于洋流發電。若水流方向基本不 變，則阻力型水輪機的偏流罩固定位置即可。帶固定位置偏流罩的阻力型水輪機也為本 發明要求保護的內容。本發明所採用的技術方案是本說明書所述的阻力型風輪機或水輪機是指利用 因其葉片形狀特性而使其軸心兩側所受風力或液體力量的不平衡所產生的力矩而使其葉 片轉動的風輪機或水輪機。以下方案以風輪機為例說明其技術方案，水輪機的方案與其 基本一致，只需改流經發電機葉片的流體為水並把風輪機改為水輪機即可。在阻力型風 輪機之外增加了一個可隨風向轉動至合適位置的偏流罩而使該風輪機的逆風向運動的一 側基本在迎風方向上被偏流罩覆蓋而使位於該側的葉片只產生很小的或基本不會產生與 實際轉動方向相反的力矩。本技術方案包含偏流罩隨風向繞風輪機軸心轉動而風輪機軸 心不運動的方案也包含偏流罩和風輪機軸心一起隨風向運動的方案。本技術方案包含多 個上述帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機組合在一起使用的方案。方案一偏 流罩在與風輪機軸心方向垂直的切面上呈類「人」字型。偏流罩上有一軸心與外界聯 系固定，該軸心位於上述類「人」字的撇和捺的交點處或其附近，偏流罩能繞該軸心旋 轉。偏流罩與風輪機軸心之間有一如橫槓之類的器件聯繫，使風輪機軸心與偏流罩相對 固定，從而使風輪機軸心能與偏流罩一起繞偏流罩軸心旋轉，上述偏流罩較靠近風輪機 的逆風向運動的一側而較遠離風輪機的順風向運動的一側。另外，以上述偏流罩的軸心 為分界，偏流罩中的較靠近風輪機的一部分可設計成相對風輪機有一定程度的凹形，而另一部分則可相對風輪機有一定程度的凸形。當風吹過偏流罩時能使或能較易使偏流罩 隨風向轉動至合適位置而使該風輪機的逆風向運動的一側基本在迎風方向上被偏流罩覆 蓋。根據實際情況，本方案既可以以偏流罩為風向標實現偏流罩的自動轉動，也可以另 設風向標。本方案也可以設立根據風向使偏流罩繞其軸心轉動的機電部件，使偏流罩在 各種情況下能在該部件的作用下更準確、有效、及時地轉動至合適位置。上述偏流罩的 軸心也可設置在其它任何地方，此時須設立風向標和根據風向使偏流罩繞其軸心轉動的 機電部件。方案二 偏流罩在與風輪機軸心方向垂直的切面上呈類「人」字型。偏流罩 上有一軸心與外界聯繫固定，該軸心位於上述類「人」字的撇和捺的交點處或其上方附 近，偏流罩能繞該軸心旋轉。偏流罩與風輪機軸心之間有一如橫槓之類的器件聯繫，使 風輪機軸心與偏流罩相對固定，從而使風輪機軸心能與偏流罩一起繞偏流罩軸心旋轉。 一個偏流罩聯繫固定兩個風輪機軸心，兩個風輪機位於上述類「人」字的下方並關於 「人」字中軸呈軸對稱。上述偏流罩較靠近每個風輪機的逆風向運動的一側而較遠離風 輪機的順風向運動的一側。另外，偏流罩可設計成相對風輪機有一定程度的凹形。其它 同方案一。方案三偏流罩在與風輪機軸心方向垂直的切面上呈類「八」字型。偏流 罩上有一軸心與外界聯繫固定位置，該軸心位於上述類「八」字的下方也即「八」字撇 和捺相距較遠端的中點處或其附近，其與偏流罩罩殼間有如橫杆之類的器件聯繫，並使 偏流罩能繞該軸心旋轉。偏流罩與風輪機軸心之間也有一如橫杆之類的器件聯繫，使風 輪機軸心與偏流罩相對固定，從而使風輪機軸心能與偏流罩一起繞偏流罩軸心旋轉。風 輪機位於上述類「八」字的上方也即「八」字撇和捺相距較近端附近。上述偏流罩中 較小的開口較靠近風輪機的順風向運動的一側而較遠離風輪機的逆風向運動的一側，即 類「八」字的上方的較小的開口可正對風輪機的順風向運動的一側，從而使流過偏流罩 的風被引流至風輪機的順風向運動的一側並使風輪機的逆風向運動的一側基本在迎風方 向上被偏流罩覆蓋。本方案也可以以偏流罩為風向標實現偏流罩的轉動，也可以另設風 向標和根據風向使偏流罩繞其軸心轉動的機電部件。方案四設風向標和根據風向使偏 流罩轉動的機電部件，偏流罩隨風向繞風輪機軸心轉動而風輪機軸心不運動。當風吹過 風向標時確定的風向信號通過機電部件使偏流罩隨風向轉動至合適位置而使該風輪機的 逆風向運動的一側基本在迎風方向上被偏流罩覆蓋。使偏流罩轉動的機械部件可以是軌 道或可繞風輪機軸心轉動的橫杆等。方案五兩個或多個帶偏流罩的阻力型風輪機排成 一排或多排，各偏流罩和風輪機軸心相對位置固定而成為一個組合體，該組合體上有風 向標和根據風向使該組合體轉動的機電部件從而使該組合體作為一個整體隨風向轉動而 使其上任一偏流罩都能在迎風方向上基本覆蓋相應的風輪機的逆風向運動的一側。多個 上述各個方案中的帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機可以排成一排或多排以互不 羈絆的原則組合起來成為一個組合體。在上述組合體中的多個風輪機上安裝如齒輪或傳 動帶之類的傳動裝置把多個風輪機的轉動能量集中起來一同傳至一個或多個不同負載的 發電機，從而形成一個組合型帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機，該風輪機特別 適用於微風力發電。該組合型帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機可根據風速大小 選擇合適的發電機接收風輪機的動能以達致最優的發電效率。在上述組合體周圍還可加 上方形或圓形等的框，使其可以方便地安裝在門、窗戶或陽臺上等，還可以在組合體上 加上門樞或滑道等使其可以方便地移動位置。本發明包含把偏流罩應用於阻力型水輪機的方案。帶偏流罩的水輪機的方案與上述風輪機的方案基本一致，只需改流經發電機葉 片的流體為水並把風輪機改為水輪機即可。上述方案中流經發電機葉片的流體若為水， 則成為帶可隨水流向轉動的偏流罩的阻力型水輪機。其核心是在阻力型水輪機之外增加 了一個可隨水流向轉動至合適位置的偏流罩而使該水輪機的逆水流向運動的一側基本在 迎水流方向上被偏流罩覆蓋而使位於該側的葉片基本不會產生或只產生很小與實際轉動 方向相反的力矩。其特別適用于洋流發電。若水流方向基本不變則固定阻力型水輪機的 偏流罩位置即可。帶固定位置偏流罩的阻力型水輪機也為本發明要求保護的內容。本發明的有益效果是，風輪機或水輪機葉片基本不產生與實際轉動方向相反的 力矩或大大減少該力矩，並減少了其軸心的轉動摩擦力，提高阻力型風輪機或水輪機發 電效率，並使阻力型風輪機或水輪機不易損壞。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明中方案一的俯視示意圖。圖2是本發明中方案二的俯視示意圖。圖3是本發明中方案三的俯視示意圖。圖4是本發明中的組合型帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機的 立體透視圖。圖中1.風輪機或水輪機，2.偏流罩，3.風輪機軸心，4.偏流罩軸心，5.偏流罩與 風輪機軸心之間的聯繫器件，6.如齒輪或傳動帶之類的傳動裝置，7.根據風向使偏流罩 繞其軸心轉動的機電部件，8.風向標，9.發電機，10.框，11.根據風速大小選擇合適的發 電機接收風輪機的動能的部件。
具體實施例方式在圖1所示的實施例中，在阻力型風輪機(1)之外增加了一個可隨風向轉動至合 適位置的偏流罩(2)而使該風輪機(1)的逆風向運動的一側基本在迎風方向上被偏流罩 (2)覆蓋而使位於該側的葉片只產生很小的或基本不會產生與實際轉動方向相反的力矩。 本技術方案包含多個上述帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機組合在一起使用的方 案。偏流罩(2)在與風輪機軸心(3)方向垂直的切面上呈類「人」字型。偏流罩(2)上 有一軸心(4)與外界聯繫固定，該軸心(4)位於上述類「人」字的撇和捺的交點處或其 附近，偏流罩(2)能繞該軸心(4)旋轉。偏流罩(2)與風輪機軸心(3)之間有一如橫槓 之類的器件(5)聯繫，使風輪機軸心(3)與偏流罩(2)相對固定，從而使風輪機軸心(3) 能與偏流罩(2) —起繞偏流罩軸心(4)旋轉，上述偏流罩(2)較靠近風輪機(1)的逆風向 運動的一側而較遠離風輪機的順風向運動的一側。另外，以上述偏流罩的軸心(4)為分 界，偏流罩(2)中的較靠近風輪機的一部分可設計成相對風輪機有一定程度的凹形，而 另一部分則可相對風輪機有一定程度的凸形。當風吹過偏流罩(2)時能使或能較易使偏 流罩(2)隨風向轉動至合適位置而使該風輪機(1)的逆風向運動的一側基本在迎風方向上 被偏流罩(2)覆蓋。根據實際情況，本方案既可以以偏流罩(2)為風向標實現偏流罩的 自動轉動，也可以另設風向標。本方案也可以設立根據風向使偏流罩繞其軸心轉動的機
6電部件，使偏流罩在各種情況下能在該部件的作用下更準確、有效、及時地轉動至合適 位置。上述偏流罩的軸心也可設置在其它任何地方，此時須設立風向標和根據風向使偏 流罩繞其軸心轉動的機電部件。在圖2所示的實施例中，偏流罩⑵在與風輪機軸心(3)方向垂直的切面上呈 類「人」字型。偏流罩(2)上有一軸心(4)與外界聯繫固定，該軸心(4)位於上述類
「人」字的撇和捺的交點處或其附近，偏流罩(2)能繞該軸心(4)旋轉。偏流罩(2)與 風輪機軸心(3)之間有一如橫槓之類的器件(5)聯繫，使風輪機軸心(3)與偏流罩(2)相 對固定，從而使風輪機軸心(3)能與偏流罩(2) —起繞偏流罩軸心(4)旋轉。一個偏流 罩(2)聯繫固定兩個風輪機軸心(3)，兩個風輪機(1)位於上述類「人」字的下方並關於 「人」字中軸呈軸對稱。上述偏流罩(2)較靠近每個風輪機(1)的逆風向運動的一側而 較遠離風輪機(1)的順風向運動的一側。另外，偏流罩可設計成相對風輪機有一定程度 的凹形。其它同上。在圖3所示的實施例中，偏流罩⑵在與風輪機軸心(3)方向垂直的切面上呈類 「八」字型。偏流罩(2)上有一軸心(4)與外界聯繫固定位置，該軸心(4)位於上述類 「八」字的下方也即「八」字撇和捺相距較遠端的中點處或其附近，其與偏流罩⑵罩
殼間有如橫杆之類的器件聯繫，並使偏流罩(2)能繞該軸心(4)旋轉。偏流罩(2)與風 輪機軸心(3)之間也有一如橫杆之類的器件(5)聯繫，使風輪機軸心(3)與偏流罩(2)相 對固定，從而使風輪機軸心(3)能與偏流罩(2) —起繞偏流罩軸心(4)旋轉。風輪機(1) 位於上述類「八」字的上方也即「八」字撇和捺相距較近端附近。上述偏流罩(2)中 較小的開口較靠近風輪機(1)的順風向運動的一側而較遠離風輪機(1)的逆風向運動的一 側，即類「八」字的上方的較小的開口可正對風輪機(1)的順風向運動的一側，從而使 流過偏流罩(2)的風被引流至風輪機(1)的順風向運動的一側並使風輪機(1)的逆風向運 動的一側基本在迎風方向上被偏流罩(2)覆蓋。本方案也可以以偏流罩為風向標實現偏 流罩的轉動，也可以另設風向標和根據風向使偏流罩繞其軸心轉動的機電部件。在圖4所示的實施例中，包含偏流罩(2)隨風向繞風輪機軸心(3)轉動而風輪機 軸心(3)不運動的方案也包含偏流罩(2)和風輪機軸心(3) —起隨風向運動的方案。可以 是設風向標(8)和根據風向使偏流罩轉動的機電部件(7)，偏流罩(2)隨風向繞風輪機 軸心(3)轉動而風輪機軸心(3)不運動。當風吹過風向標(8)時確定的風向信號通過機電 部件(7)使偏流罩(2)隨風向轉動至合適位置而使該風輪機(1)的逆風向運動的一側基本 在迎風方向上被偏流罩(2)覆蓋。使偏流罩(2)轉動的機械部件(7)可以包含軌道或可 繞風輪機軸心轉動的橫杆等。也可以是兩個或多個帶偏流罩(2)的阻力型風輪機排成 一排或多排，各偏流罩(2)和風輪機軸心(3)相對位置固定而成為一個組合體，該組合體 上有風向標(8)和根據風向使該組合體轉動的機電部件(7)從而使該組合體作為一個整體 隨風向轉動而使其上任一偏流罩(2)都能在迎風方向上基本覆蓋相應的風輪機(1)的逆風 向運動的一側。另外，多個任意方案中的帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機可以 排成一排或多排以互不羈絆的原則組合起來成為一個組合體。在上述組合體中的多個風 輪機上安裝如齒輪或傳動帶之類的傳動裝置(6)把多個風輪機(1)的轉動能量集中起來一 同傳至一個或多個不同負載的發電機(9)，從而形成一個組合型帶可隨風向轉動的偏流罩 的阻力型風輪機，該風輪機特別適用於微風力發電。該組合型帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機可以有根據風速大小選擇合適的發電機接收風輪機的動能以達致最優的 發電效率的控制器件(11)，該器件伸縮可以使轉動的齒輪接觸不同發電機轉子所帶的齒 輪。在上述組合體周圍還可加上方形或圓形等的框(10)，使其可以方便地安裝在門、窗 戶或陽臺上等，還可以在組合體上加上門樞或滑道等使其可以方便地移動位置。本發明 包含把偏流罩(2)應用於阻力型水輪機(1)的方案。帶偏流罩的水輪機的方案與上述風輪 機的方案基本一致，只需改流經發電機葉片的流體為水並把風輪機改為水輪機即可。上 述方案中流經發電機葉片的流體若為水，則成為帶可隨水流向轉動的偏流罩的阻力型水 輪機。其核心是在阻力型水輪機(1)之外增加了一個可隨水流向轉動至合適位置的偏流 罩(2)而使該水輪機(1)的逆水流向運動的一側基本在迎水流方向上被偏流罩(2)覆蓋而 使位於該側的葉片基本不會產生或只產生很小與實際轉動方向相反的力矩。其特別適用 于洋流發電。若水流方向基本不變則固定阻力型水輪機的偏流罩(2)位置即可。帶固定 位置偏流罩(2)的阻力型水輪機也為本發明要求保護的內容。
權利要求
1.一種帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機，其特徵是在阻力型風 輪機或水輪機之外增加了一個可隨風向或水流向轉動至合適位置的偏流罩而使該風輪機 或水輪機的逆風向或逆水流向運動的一側基本在迎風方向或迎水流方向上被偏流罩覆蓋 而使位於該側的葉片只產生很小的或基本不會產生與實際轉動方向相反的力矩。
2.根據權利要求1所述的帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機，其特徵 是偏流罩在與風輪機軸心方向垂直的切面上呈類「人」字型，偏流罩上有一軸心與外 界聯繫固定，該軸心位於上述類「人」字的撇和捺的交點處或其附近，偏流罩能繞該軸 心旋轉，偏流罩與風輪機軸心之間有一器件聯繫使風輪機軸心與偏流罩相對固定，從而 使風輪機軸心能與偏流罩一起繞偏流罩軸心旋轉，上述偏流罩較靠近風輪機的逆風向運 動的一側而較遠離風輪機的順風向運動的一側。
3.根據權利要求1所述的帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機，其特 徵是偏流罩在與風輪機軸心方向垂直的切面上呈類「人」字型，偏流罩上有一軸心與 外界聯繫固定，該軸心位於上述類「人」字的撇和捺的交點處或其附近，偏流罩能繞該 軸心旋轉，偏流罩與風輪機軸心之間有一器件聯繫使風輪機軸心與偏流罩相對固定，從 而使風輪機軸心能與偏流罩一起繞偏流罩軸心旋轉，一個偏流罩聯繫固定兩個風輪機軸 心，兩個風輪機位於上述類「人」字的下方並關於「人」字中軸呈軸對稱，上述偏流罩 較靠近每個風輪機的逆風向運動的一側而較遠離風輪機的順風向運動的一側。
4.根據權利要求1所述的帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機，其特徵 是偏流罩在與風輪機軸心方向垂直的切面上呈類「八」字型，偏流罩上有一軸心與外 界聯繫固定位置，該軸心位於上述類「八」字的下方也即「八」字撇和捺相距較遠端的 中點處或其附近，其與偏流罩罩殼間有器件聯繫並使偏流罩能繞該軸心旋轉，偏流罩與 風輪機軸心之間也有一器件聯繫使風輪機軸心與偏流罩相對固定從而使風輪機軸心能與 偏流罩一起繞偏流罩軸心旋轉，風輪機位於上述類「八」字的上方也即「八」字撇和捺 相距較近端附近，上述偏流罩中較小的開口較靠近風輪機的順風向運動的一側而較遠離 風輪機的逆風向運動的一側，即類「八」字的上方的較小的開口可正對風輪機的順風向 運動的一側，從而使流過偏流罩的風被引流至風輪機的順風向運動的一側並使風輪機的 逆風向運動的一側基本在迎風方向上被偏流罩覆蓋。
5.根據權利要求1所述的帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機，其特徵 是設風向標和根據風向使偏流罩轉動的機電部件，偏流罩可隨風向轉動，風吹過風向 標時確定的風向信號通過機電部件使偏流罩隨風向轉動至合適位置而使該風輪機的逆風 向運動的一側基本在迎風方向上被偏流罩覆蓋。
6.根據權利要求1所述的帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機，其特徵 是兩個或多個帶偏流罩的阻力型風輪機排成一排或多排，各偏流罩和風輪機軸心相對 位置固定而成為一個組合體，該組合體上有風向標和根據風向使該組合體轉動的機電部 件從而使該組合體作為一個整體隨風向轉動而使其上任一偏流罩都能在迎風方向上基本 覆蓋相應的風輪機的逆風向運動的一側。
7.根據權利要求1所述的帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機，其特徵 是多個上述各個方案中的帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機可以排成一排或多 排以互不羈絆的原則組合起來成為一個組合體，在該組合體中的多個風輪機上安裝如齒輪或傳動帶的傳動裝置把多個風輪機的轉動能量集中起來一同傳至一個或多個不同負載 的發電機，從而形成一個組合型帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機。
8.根據權利要求1所述的帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機，其特徵 是該組合型帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機可根據風速大小選擇合適的發電 機接收風輪機的動能以達致最優的發電效率。
9.根據權利要求1所述的帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機，其特 徵是組合型帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機的周圍還可加上方形或圓形等的 框，使其可以方便地安裝在門、窗戶或陽臺上等，還可以在組合體上加上門樞或滑道等 使其可以方便地移動位置，組合型帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機特別適用於 微風力發電。
10.根據權利要求1所述的帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機，其特 徵是其包含把偏流罩應用於阻力型水輪機的方案，帶偏流罩的水輪機的方案與上述風 輪機的方案基本一致，只需改流經發電機葉片的流體為水並把風輪機改為水輪機即可， 上述方案中流經發電機葉片的流體若為水，則成為帶可隨水流向轉動的偏流罩的阻力型 水輪機，其核心是在阻力型水輪機之外增加了一個可隨水流向轉動至合適位置的偏流罩 而使該水輪機的逆水流向運動的一側基本在迎水流方向上被偏流罩覆蓋而使位於該側的 葉片基本不會產生或只產生很小與實際轉動方向相反的力矩，若水流方向基本不變則固 定阻力型水輪機的偏流罩位置即可，帶固定位置偏流罩的阻力型水輪機也為本發明要求 保護的內容。
全文摘要
一種帶可隨流向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機，它使阻力型風輪機或水輪機葉片基本不產生與實際轉動方向相反的力矩或大大減少該力矩，並減少了其軸心的轉動摩擦力，提高其發電效率，並使其不易損壞。它在阻力型風輪機或水輪機之外增加了一個可隨風向或水流向轉動至合適位置的偏流罩而使該風輪機或水輪機的逆風向或逆水流向運動的一側基本在迎流體方向上被偏流罩覆蓋而使位於該側的葉片只產生很小或基本不會產生與實際轉動方向相反的力矩。多個該風輪機或水輪機可組成組合體，可安裝傳動裝置把多個輪機的轉動能量一同傳至發電機，形成組合型帶可隨風向轉動的偏流罩的阻力型風輪機或水輪機。它特別適用於微風力發電或洋流發電。
文檔編號F03D7/06GK102011685SQ20091018996
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月4日 優先權日2009年9月4日
發明者蔣準飛 申請人:蔣準飛