一種臥式風能轉動裝置的製作方法
2023-06-02 19:14:31 1
專利名稱：一種臥式風能轉動裝置的製作方法
技術領域：
本發明是一種臥式風能轉動裝置，屬於風能利用裝置。
技術背景現有臥式風能利用裝置中最常見的是風能發電上使用的三葉片風能轉動裝置，它將三個葉片安裝在一個固定在一個託架上的轉動軸的軸頭上，該託架又可轉動地安裝在一個支撐架上，託架的轉動軸線與地面垂直。由三個葉片的盤面與風向垂直接受風力產生轉動力矩，驅動轉動軸轉動。發電機由此可以利用轉動軸的轉動力矩發電。這種現有風能轉動裝置的工作原理是機翼型的風葉受到風的阻力後產生一個分力，由此產生圍繞轉動軸軸線的轉動力矩。這種技術已經很成熟，但其效果受到局限，因為風葉形狀精細、對材料要求也高，由此製作價格高，而且畢竟是由有限寬度的風葉的分力來產生轉動力矩，風能利用效率不高。本發明的目的是提供一種新型的臥式風能轉動裝置，其風葉形狀簡單，對風葉材料要求簡單，可以使風葉與風有最大的接觸面。本發明的優點是，在相同投資下，風能利用效率高。如用於發電，其單位發電量的投資少，或是使用相同的風能裝置造價能產生更大的發電量。本發明的內容本臥式風能轉動裝置，包括一個被支撐在一個構架上、並可在平行於水平面的平面旋轉的託架，所述託架上設置有風向定位裝置以使託架與風向有固定的相對位置，託架上固定一個轉動軸，該軸基本上與水平面平行並可圍繞其軸線轉動，所述轉動軸的一外伸端部固定有一轉動軸頭，所述的託架與風向的固定相對位置是使轉動軸總保持與風向的縱面垂直，所述轉動軸頭上對稱地設置兩根以上與轉動軸垂直的風葉杆，所述風葉杆的軸線運動受到限制但可以圍繞其自身軸線轉動，每根風葉杆兩端分別固定一個風葉片並且每根風葉杆上的兩個風葉片面基本上相互垂直，一個風葉杆轉動裝置用於使風葉杆能圍繞其自身的軸線往復地轉動約90度。本風能轉動裝置進一步包括，所述的方向定位裝置是一個安裝在託架上並與地面垂直的風向標，或是現有的風向感應器與驅動電機配合的形式，其作用是當風向發生變化時能使託架隨動從而與風向總保持固定的相對位置，這種相對位置是使轉動軸總處於基本上與風向縱平面垂直的狀態。本風能轉動裝置進一步包括，所述的風葉杆轉動裝置是安裝在風葉杆上的搖臂與所述託架上的導軌及轉動限制臂構成，或是安裝在風葉杆上的棘輪和託架上的凸起齒條和轉動限制臂構成，或是安裝在風葉杆上的摩擦輪和託架上的凸起摩擦條和轉動限制臂構成。本風能轉動裝置進一步包括，所述的多根風葉杆可以設置在一個與轉動軸垂直的平面內，或分別設置在多個與轉動軸垂直的平面內。本臥式風能轉動裝置包括，一個被支撐在一個構架上、並可在平行於水平面的平面旋轉的託架，託架上固定有一個轉動軸，該軸基本上與水平面平行並可圍繞其軸線轉動， 所述轉動軸的兩個外伸端分別固定一個轉動軸頭，每個轉動軸頭上對稱地設置兩根以上與轉動軸垂直的風葉杆，所述風葉杆的軸線運動受到限制但可以圍繞其自身軸線轉動，每根風葉杆兩端分別固定一個風葉片並且每根風葉杆上的兩個風葉片面基本上相互垂直，一個風葉杆轉動裝置用於使風葉杆能圍繞其自身的軸線往復地轉動約90度。本風能轉動裝置進一步包括，所述的風葉杆轉動裝置是安裝在風葉杆上的搖臂與所述託架上的導軌及轉動限制臂構成，或是安裝在風葉杆上的棘輪和託架上的凸起齒條和轉動限制臂構成，或是安裝在風葉杆上的摩擦輪和託架上的凸起摩擦條和轉動限制臂構成。
實施例
圖1是本發明臥式風能轉動裝置的立體示意圖；圖2是圖1所示風能轉動裝置的另一面示意圖；圖3是圖1所示風能轉動裝置的部分結構示意圖；圖4是圖3顯示結構的變化形式；圖5是另一種實施方式的示意圖。圖1出示了一個本發明臥式風能轉動裝置的立體示意圖，圖2出示了其另一面的立體示意圖，在圖1和圖2中，標號1代表支架，2代表託架，該託架可轉動地安裝在支架1 上，所述轉動的轉動軸線與地面垂直。標號3表示安裝在託架2上的轉動軸或轉動軸延長部分，4是固定在轉動軸3 —外端的轉動軸頭，在一個轉動軸頭4上對稱地安裝了兩根與轉動軸3垂直的風葉杆5，每根風葉杆5的兩端分別固定一個風葉6，每根風葉杆5上的兩片風葉(61和63，或62和64)的平面相互垂直，風葉杆5可以圍繞其軸線轉動地安裝在轉動軸頭4上，但其軸向運動被限制。在風葉杆5的靠近軸頭的兩個對稱部位分別設置有一搖臂71，所述搖臂71基本與風葉杆垂直，並與該端的風葉面平行，在轉動軸頭附近的託架2 的外面固定一個導軌72，導軌72處於搖臂71的轉動軌跡上，並與搖臂71在一段行程上保持接觸以使風葉杆5產生自轉力矩，迫使風葉杆圍繞其自身軸線轉動，並在一段行程中保持該轉動角度，限制臂73設置在轉動軸頭上，其作用是限制風葉杆5的自轉不超過90度。 附圖3出示了搖臂71、導軌72和限制件73的結構和相互關係，它們構成了風葉杆轉動裝置的一個實施例。標號8是一個風向標，它可安裝在轉動軸3的另一端或軸3的延長部分上，它有足夠大的面積能使託架與風向的相對位置不變，即，使轉動軸3總處於與風向縱平面垂直的狀態。上述附圖實施例的工作過程如下圖1和圖2實施例中採用了兩根風葉杆5，他們對稱地呈90度交叉地安裝在轉動軸頭4上，每根杆兩端的風葉6平面相互垂直，並且4個風葉安裝成如圖1、2、3所示的相對位置狀態。當風按箭頭方向平行於地面吹向風葉61時，對轉動軸3施加一個轉動力矩，此後風葉61轉動到62的位置，仍然受風力對轉動軸3施加轉動力矩，當61轉動到風葉63的位置時，搖臂71的外端開始與設置在託架上並沿著其運動軌跡設置的導軌72接觸，由於導軌72是漸次升高的，由此搖臂對風葉杆產生一個逆時針轉動力矩使其進行逆時針轉動(從風葉杆中心向風葉方向看)，當轉動角度近於90度時，導軌72不再升高而保持原有高度，此時的搖臂71的另一端將轉動到與轉動頭4上的轉動限制件73接觸，限制了風葉杆5的進一步轉動，此時風葉的平面與風向的縱平面平行，風葉繼續轉動到風葉64的位置，仍在組成風葉轉動裝置的71、72和73的作用下保持風葉平面與風向縱平面的平行狀態，當風葉繼續轉動接近61位置時，由於風葉杆另一端的風葉63在71、72和73的作用下被轉動了 90度， 而且導軌72突然中斷，致使風葉61反向轉動90度，返回到如圖1、2、3所示的起始狀態。由於每個風葉都在61和62狀態時面對風向受風，對轉動軸3產生轉動力矩，而在 63和64的狀態時因其平面與風向縱平面平行故阻力最小，這樣，每個葉片在轉動一周中， 其處於61和62的上部位置時對轉動軸3產生的轉動力矩大大高於其返回時的阻力矩，故可迫使轉動軸3連續轉動。當風向變化時，由風向定位裝置——本實施例中用的是風向標 8來調整，使轉動軸總保持與風向縱平面處於垂直的狀態。風向定位裝置還可以採用現有技術中的其他裝置，如採用風向感應器配合驅動電機來保持託架與風向的相對位置。這都屬於本領域技術人員可獲知的技術。在圖3顯示的搖臂71、導軌72、限制臂73的示意圖中搖臂71與風葉杆5垂直並與該端的風葉面平行，其與導軌72的接觸端點要儘量光滑以減少相互摩擦，可以使用如滾輪等措施以減少摩擦，限制臂73的形狀也可以有很多變化。圖3僅是風葉轉動裝置的一個實施例，風葉杆轉動裝置還可以採用其他的結構形式，如圖4所示在風葉杆上的搖臂71 處，將搖臂71的下部改為一個棘輪712(約整圓的四分之一)並在託架的相應棘輪軌跡上 (在風葉63位置的託架上)設置與棘輪配合的凸起的齒條722 ；當附圖4中的轉動軸頭4圍繞轉動軸3的軸線A-A轉動時，712上的齒將與其轉動軌跡上的齒條722接觸並咬合，使風葉杆5產生自轉，其自轉角度被限制在90度內，這是因為712隻是四分之一圓缺，而且712 上面部分71會與73接觸的原因。同理，712和722還可以換成摩擦輪和摩擦條，構成另一種風葉杆轉動裝置的實施方式。總之，在風葉轉動裝置的作用被認識後，本領域技術人員還有能力作出各種其他的變化。圖1顯示的兩根風葉杆設置在轉動軸頭4上的一個平面上，由於每根杆的往返軸向自轉被限制在90度內，故在轉動頭4中間的交叉處可以採用一根直杆，並使另一根杆中間呈一弧度地越過所述直杆的結構方式。也可以採用使兩根杆處於兩個間隔很小的平行平面內的結構，採用這樣的結構時，兩根風葉杆是兩根直的軸，只需對一根杆上的兩根轉動臂71的長度或他們在風葉杆上的安裝高低或小輪進行進行適當調整，這種調整完全在本領域技術人員的能力範圍之內，不存在實施上的困難。對四分之一圓缺的棘輪和齒條或摩擦輪和摩擦條形式的風葉杆轉動裝置也一樣可以進行簡單的調整，屬本領域技術人員能力範圍。經過對上述實施例的說明，本領域技術人員理解到其工作原理後，顯然有能力作出多種變化。上述實施例僅出示了在一個支架的託架上設置了一個轉動軸頭4及其風葉組，也完全可以在託架2上的轉動軸3的兩端對稱地設置兩個轉動軸頭4，在兩個對稱的轉動軸頭4上對稱地設置兩組風葉組——設置相同數量的風葉杆、風葉、風葉杆轉動裝置，這對本領域技術人員來說沒有困難。圖5出示了這種實施方式的示意圖。而在採用如圖5這種在支架1上對稱地設置兩組風葉組方案時，由於對稱，如風向標等的風向定位裝置的作用將變小，可以視情況取捨，因為兩組風葉上的風葉(如61和62)處於相同受風狀態，對託架轉軸產生相同力矩，而處於63和64處的風葉能起到風向轉動裝置的作用，故能自動保持轉動軸3與風向縱面處於垂直的狀態。 本臥式風能轉動裝置與現有3片式風能轉動裝置的關鍵區別之處是使用了簡單的風葉片，其造價低並可以獲取更大的風接觸面。本裝置通過使用了可自轉的風葉杆達到發明目的，而在目前技術的發達程度，這種可自轉的風葉杆措施無論在使用或使用耐久性方面均構不成問題。同時本裝置也開拓了一種全新的利用流體獲得轉矩的方式。各行業的技術人員自然有能力將轉動軸獲得的轉矩應用到發電或其他方面。
權利要求1.一種臥式風能轉動裝置，包括一個被支撐在一個構架上、並可在平行於水平面的平面旋轉的託架，所述託架上設置有風向定位裝置以使託架與風向有固定的相對位置，託架上固定一個轉動軸，該軸基本上與水平面平行並可圍繞其軸線轉動，所述轉動軸的一外伸端部固定有一轉動軸頭，所述的託架與風向的固定相對位置是使轉動軸總保持與風向的縱面垂直，其特徵在於所述轉動軸頭上對稱地設置兩根以上與轉動軸垂直的風葉杆，所述風葉杆的軸線運動受到限制但可以圍繞其自身軸線轉動，每根風葉杆兩端分別固定一個風葉片並且每根風葉杆上的兩個風葉片面基本上相互垂直，一個風葉杆轉動裝置用於使風葉杆能圍繞其自身的軸線往復地轉動約90度。
2.按權利要求1所述的風能轉動裝置，其特徵在於所述的方向定位裝置是一個安裝在託架上並與地面垂直的風向標，或是現有的風向感應器與驅動電機配合的形式，其作用是當風向發生變化時能使託架隨動從而與風向總保持固定的相對位置，這種相對位置是使轉動軸總處於基本上與風向縱平面垂直的狀態。
3.按權利要求1或2所述的風能轉動裝置，其特徵在於所述的風葉杆轉動裝置是安裝在風葉杆上的搖臂與所述託架上的導軌及轉動限制臂構成，或是安裝在風葉杆上的棘輪和託架上的凸起齒條和轉動限制臂構成，或是安裝在風葉杆上的摩擦輪和託架上的凸起摩擦條和轉動限制臂構成。
4.按權利要求2所述的風能轉動裝置，其特徵在於所述的多根風葉杆可以設置在一個與轉動軸垂直的平面內，或分別設置在多個與轉動軸垂直的平面內。
5.一種臥式風能轉動裝置，包括一個被支撐在一個構架上、並可在平行於水平面的平面旋轉的託架，託架上固定有一個轉動軸，該軸基本上與水平面平行並可圍繞其軸線轉動， 其特徵在於所述轉動軸的兩個外伸端分別固定一個轉動軸頭，每個轉動軸頭上對稱地設置至少兩根以上與轉動軸垂直的風葉杆，所述風葉杆的軸線運動受到限制但可以圍繞其自身軸線轉動，每根風葉杆兩端分別固定一個風葉片並且每根風葉杆上的兩個風葉片面基本上相互垂直，一個風葉杆轉動裝置用於使風葉杆能圍繞其自身的軸線往復地轉動約90度。
6.按權利要求5所述的風能轉動裝置，其特徵在於所述的風葉杆轉動裝置是安裝在風葉杆上的搖臂與所述託架上的導軌及轉動限制臂構成，或是安裝在風葉杆上的棘輪和託架上的凸起齒條和轉動限制臂構成，或是安裝在風葉杆上的摩擦輪和託架上的凸起摩擦條和轉動限制臂構成。
7.按權利要求5或6所述的風能轉動裝置，其特徵在於所述的多根風葉杆可以設置在一個與轉動軸垂直的平面內，或分別設置在多個與轉動軸垂直的平面內。
8. 按權利要求7所述的風能轉動裝置，其特徵在於所述託架上安裝有風向定位裝置。
專利摘要一種臥式風能轉動裝置包括，一個被支撐在一個構架上、並可在平行於水平面的平面旋轉的託架，託架上固定有一個轉動軸，該軸基本上與水平面平行並可圍繞其軸線轉動，所述轉動軸的兩個外伸端分別固定一個轉動軸頭，每個轉動軸頭上對稱地設置兩根以上與轉動軸垂直的風葉杆，所述風葉杆的軸線運動受到限制但可以圍繞其自身軸線轉動，每根風葉杆兩端分別固定一個風葉片並且每根風葉杆上的兩個風葉片平面相互垂直，一個風葉杆轉動裝置用於使風葉杆能圍繞其自身的軸線往復地轉動約90度。
文檔編號F03D1/00GK201963464SQ20112001484
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月18日 優先權日2011年1月18日
發明者陳超 申請人:陳超