積體垂直軸風車的製作方法

2023-12-09 05:03:36 2

專利名稱：積體垂直軸風車的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用風能為動力的「積體垂直軸風車」。
背景技術：
現有利用風能的風車，因扇葉放置的方向和風向呈90度，影響慣性能的產生，造成取能效率不佳。

發明內容
本發明目的在於提供一種積體垂直軸風車，它利用風能為動力，應用牛頓第二運動力學原理，設計扇葉放置方向和風向相同，使之充分產生慣性能，達到高效化的「積體垂直軸風車」。
本發明是這樣實現的一種積體垂直軸風車，包括風向指示標和至少一層可上下插接的框架支柱並通過鋼索加固，其框架支柱內設置扇葉框架，傳動軸垂直置於框架支柱與扇葉框架中央與扇葉框架固接並與框架支柱動配合；所述的風向指示標依次連結風向指示傳感器聯接扇葉框架內的液壓推進器、傳動裝置連接扇葉框架兩翼內至少一對垂直軸小扇葉中心軸，所述的小扇葉的上下中心軸通過軸支座與扇葉框架動配合。
所述的傳動裝置由渦輪渦杆機構(稱渦杆組合)與雙軌齒輪盤構成，其渦輪渦杆機構的渦輪與小扇葉下中心軸固接，與渦杆嚙合，渦杆通過立式軸承座與扇葉框架聯接，其前端為錐形模齒杆其最前端為前小模數渦杆(齒杆)，後端為大模數渦杆(齒杆)分別與雙軌齒輪盤交替相嚙合，即雙軌齒輪盤為對稱圓周角α為5-20°時其內圈為與前小模數渦杆(齒杆)嚙合的內齒盤，其外圈為外盤凹槽，在α角之外，其內圈為內盤凹槽，其外圈為與大模數渦杆(齒杆)嚙合的外齒盤。
所述的傳動軸與傳動軸框架固接，通過風車固定架固定，傳動軸通過聯軸器可上下聯接。
所述的框架支柱由上下支架支承與對角線杆件插接的正方形框架結構，其各個杆件均插接，當框架支柱插接後通過鎖定機構上、下鎖定並通過鋼索加固於基礎上；其支架支承內孔通過自位軸承與傳動軸聯接。
所述扇葉框架由上下橫框插接豎框後並與扇葉支承插接而成，其下橫框內臥有液壓推進器並與傳動裝置立式軸承座固接，其傳動軸框架通過立體6個支點的杆件十字交叉與上、下橫框絞接。
本發明積體垂直軸風車，扇葉由小扇葉+扇葉框架構成，扇葉可以依據實際需要，往兩邊增加數量，或往空中加層，累積扇葉面積；利用風向指示傳感器，在偵測風向後指揮液壓推進器做功，調整扇葉面至最佳方向，使扇葉能充分吸收風能，驅動傳動軸產生旋轉扭力和旋轉速度，達到供輸高效的機械能。本發明結構穩固、小扇葉垂直軸水平旋轉，可獲得最大的風力扭；分解大扇葉，累積小扇葉的總面積，擴大了吸收風能的面積，吸收風能效率高，且降低了扇葉材質強度要求、結構牢固，可大型化、製造周期短、組件國產化、成本低廉、環保無汙染等。


圖1為本發明的積體垂直軸風車的示意圖；圖2為本發明的積體垂直軸風車的框架支柱及扇葉框架示意圖；圖3為本發明的積體垂直軸風車的扇葉框架結構示意圖；圖4為本發明的積體垂直軸風車扇葉旋轉狀態的俯視圖；圖5為本發明的積體垂直軸風車支架支承結構示意圖；圖6為本發明的積體垂直軸風車扇葉支承結構示意圖；圖7為本發明的積體垂直軸風車傳動裝置結構示意圖；圖8為本發明的積體垂直軸風車的雙軌齒輪盤結構示意圖；圖9為本發明的積體垂直軸風車的渦杆(齒杆)結構示意圖；圖10為本發明的積體垂直軸風車的風向指示傳感器開關裝置結示意圖；圖11為本發明的積體垂直軸風車風向指示傳感器開關裝置的A向示意圖；圖12為本發明用於大功率發電機房實施例結構示意圖；圖13為本發明用於小功率發電機房實施例結構示意圖。
編號說明1.風向指示標 101.擋卡2.風向指示傳感器 201.開關3.液壓推進器 4.雙軌齒輪盤5.渦輪渦杆機構(渦杆組合)501.渦杆 502.前小模數渦杆(齒杆)503.大模數渦杆(齒杆) 504.外盤凹槽505.內盤凹槽 506.內齒盤 507.外齒盤6、7.小扇葉8.扇葉框架801.扇葉支承9.框架接頭10.橫框 11.豎框12.傳動軸 13.傳動軸框架14.鋼索
15.框架支柱 1501.支架支承16.軸支座17.立式軸承座18.風車固定架19.支點 20.控制器21.馬達22.發電機23.調速箱24.蓄電池25.加速箱 表示風力行進方向 表示扇葉旋轉方向 表示扇葉位置具體實施方式
本發明其結構如圖1所示一種積體垂直軸風車，包括風向指示標1和至少一層可上下插接的框架支柱15並通過鋼索14加固，其框架支柱15內設置扇葉框架8，傳動軸12垂直置於框架支柱與扇葉框架中央與扇葉框架8固接並與框架支柱15動配合；所述的風向指示標1依次連結風向指示傳感器2聯接扇葉框架8內的液壓推進器3、傳動裝置連接扇葉框架8兩翼內至少一對垂直軸小扇葉6、7中心軸，所述的小扇葉6、7的上下中心軸通過軸支座16與扇葉框架8動配合。
所述的傳動裝置由渦輪渦杆機構(稱渦杆組合)5與雙軌齒輪盤4構成，其渦輪渦杆機構5的渦輪與小扇葉6、7下中心軸固接，與渦杆501嚙合，渦杆501通過立式軸承座17與扇葉框架8聯接，其前端為錐形模齒杆其最前端為前小模數渦杆(齒杆)502，後端為大模數渦杆(齒杆)503分別與雙軌齒輪盤交替相嚙合，即雙軌齒輪盤為對稱圓周角α為5-20°時其內圈為與前小模數渦杆(齒杆)嚙合的內齒盤506，其外圈為外盤凹槽504，在α角之外，其內圈為內盤凹槽505，其外圈為與大模數渦杆(齒杆)503嚙合的外齒盤507。
所述的傳動軸12與傳動軸框架13固接，通過風車固定架18固定，傳動軸12通過聯軸器可上下聯接。
所述的框架支柱15由上下支架支承1501與對角線杆件插接的正方形框架結構，其各個杆件均插接，當框架支柱15插接後通過鎖定機構上、下鎖定並通過鋼索加固於基礎上；其支架支承1501內孔通過自位軸承與傳動軸12聯接。
扇葉框架8由上下橫框10插接豎框11後並與扇葉支承801插接而成，其下橫框10內臥有液壓推進器3並與傳動裝置立式軸承座17固接，其傳動軸框架13通過立體6個支點19的杆件十字交叉與上、下橫框絞接。
參照圖1-圖10，本發明所設計積體垂直軸風車，主要由風向指示傳感器、液壓推進器、雙軌齒輪盤、渦杆組合、扇葉、小扇葉、扇葉框架、傳動軸、傳動軸固定架和鋼索等裝置組成。所述風向指示傳感器由風向指示標1和風向指示傳感器2組成。所述液壓推進器3前端與雙軌齒輪盤4相連。所述扇葉框架8由橫框10和豎框11通過框架接頭9插接在一起，小扇葉6、7安裝在扇葉框架8上，每個小扇葉6、7上、下中心軸均由軸支座16與橫框10聯接，下面與渦杆組合5相連，即每個渦杆組合通過立式軸承17與橫框10聯接，，渦杆組合5前端與雙軌齒輪盤4相嚙合或結合。傳動軸12垂直立於風車的中央，由傳動軸框架13、風車固定架18、鋼索14固定並維持垂直角度，小扇葉6、7分置於傳動軸12的兩側。
小扇葉6、7在旋轉過程中，風向指示傳感器2在偵測風向後，指揮液壓推進器3做功，帶動雙軌齒輪盤4旋轉使與之相結合的渦杆組合5運動，從而調整小扇葉6、7使扇葉面隨時保持最佳方向，迎風小扇葉6呈闊平面，另一側小扇葉7呈線條狀，如圖4所示為四層扇葉結構。充分吸收風能，驅動傳動軸12產生最大旋轉扭矩和旋轉速度，使風能轉換成機械能。
本發明積體垂直軸風車的扇葉是以小扇葉積少成多方式，累積成大扇葉，每一扇葉可往兩邊增加數量，(即增加大扇葉的直徑)及往空中加層，而增加吸收風能的大扇葉面積，小扇葉的兩端由扇葉框架予以穩住，風扇框架由結構傳動軸框架13與由6個交叉杆支點19分散抗風力與離心力，所以可大型化及結構牢固。
實施例1用於小發電裝置的積體垂直軸風車如圖13所示風扇框架採用2-4層，每層3米，其小扇葉採用每側4-10個，其結構為風向指示標1和至少2-3層可上下插接的框架支柱15並通過鋼索14加固，其框架支柱15內設置扇葉框架8，傳動軸12垂直置於框架支柱與扇葉框架中央與扇葉框架8固接並與框架支柱15動配合；所述的風向指示標1依次連結風向指示傳感器2聯接扇葉框架8內的液壓推進器3、傳動裝置連接扇葉框架8兩翼內4-10對垂直軸小扇葉6、7中心軸，所述的小扇葉6、7的上下中心軸通過軸支座16與扇葉框架8動配合。所述的傳動裝置由渦輪渦杆機構或渦杆組合5與雙軌齒輪盤4構成，其渦輪渦杆機構5的渦輪與小扇葉6、7下中心軸固接，每個渦輪與渦杆501嚙合，渦杆501串聯後通過立式軸承座17與扇葉框架8聯接，渦輪501其前端為錐形模齒杆其最前端為前小模數渦杆齒杆502，其後為大模數渦杆齒杆503分別與雙軌齒輪盤交替相嚙合，即雙軌齒輪盤為對稱圓周角α為5-20°時其內圈為與前小模數渦杆(齒杆)嚙合的內齒盤506，其外圈為外盤凹槽504，在α角之外，其內圈為內盤凹槽505，其外圈為與大模數渦杆齒杆503嚙合的外齒盤507。所述的傳動軸12與傳動軸框架13固接，通過風車固定架18固定，傳動軸12通過聯軸器可上、下聯接。所述的框架支柱15由上下支架支承1501與對角線杆件插接的正方形框架結構，其各個杆件均插接，當框架支柱15插接後通過鎖定機構上、下鎖定並通過鋼索加固於基礎上；其支架支承1501內孔通過自位軸承與傳動軸12聯接。扇葉框架8由上、下橫框10插接豎框11後並與扇葉支承801插接而成，其下橫框10內臥立體6個支點19的杆件十字交叉與上、下橫框絞接。
實施例2用於大型發電廠的大功率機，如圖12所示採用8-10層以上扇葉框架，每側小扇葉採用10以上，其它結構同上，不贅述。
實踐證實，本發明積體垂直軸風車，扇葉運轉的方向和風向相同，是符合牛頓第二運動定理的基本條件「物體運動方向和作用力的方向相同，才能產生加速度」，也就是扇葉旋轉方向和作用力(風能)方向相同，因此其功效高，而成本低廉，況且其運行時扇葉呈水平旋轉，且RPM維持在25轉/分以下，所以當飛禽不慎誤觸時，是呈水平方向拋離，而不致死亡或傷重。
本發明用於發電裝置上有以下優點1.成本低廉取能高度化由於在低風速即可以有效發電，而且在一般風力機的高風速關機帶，仍然可以有效發電，拓寬了發電風速帶，增加了30％以上的發電量，降低發電成本。
設備大型化風車可大型化而效率更高，又降低土地使用成本。
2.供電穩定設備實用化由於裝置了「可調控電力輸出系統」得以調控用電離峰和尖峰時段的電力輸出。
由於裝置了「充、蓄電系統」可將用電離峰時段所節餘的電能予以儲存，以供風速突然不足或突然沒風時可以連續供電。因此本風力機亦可作為獨立供電的發電廠。
3.建設周期快速且安全建設快速化本風力機的建設，完全地面化，不須高空作業，安全又快速。組件國產化，排除進口作業的繁索與費時。
權利要求
1.一種積體垂直軸風車，包括風向指示標(1)和至少一層可上下插接的框架支柱(15)並通過鋼索(14)加固，其框架支柱(15)內設置扇葉框架(8)，傳動軸(12)垂直置於框架支柱與扇葉框架中央與扇葉框架(8)固接並與框架支柱(15)動配合；其特徵在於所述的風向指示標(1)依次連結風向指示傳感器(2)聯接扇葉框架(8)內的液壓推進器(3)、傳動裝置連接扇葉框架(8)兩翼內至少一對垂直軸小扇葉(6)、(7)中心軸，所述的小扇葉(6)、(7)的上下中心軸通過軸支座(16)與扇葉框架(8)動配合。
2.如權利要求1所述的積體垂直軸風車，其特徵在於所述的傳動裝置由渦輪渦杆機構(稱渦杆組合)(5)與雙軌齒輪盤(4)構成，其渦輪渦杆機構(5)的渦輪與小扇葉(6)、(7)下中心軸固接，與渦杆(501)嚙合，渦杆(501)通過立式軸承座(17)與扇葉框架(8)聯接，其前端為錐形模齒杆其最前端為前小模數渦杆(齒杆)(502)，後端為大模數渦杆(齒杆)(503)分別與雙軌齒輪盤交替相嚙合，即雙軌齒輪盤為對稱圓周角α為5-20°時其內圈為與前小模數渦杆(齒杆)嚙合的內齒盤(506)，其外圈為外盤凹槽(504)，在α角之外，其內圈為內盤凹槽(505)，其外圈為與大模數渦杆(齒杆)(503)嚙合的外齒盤(507)。
3.如權利要求1所述的積體垂直軸風車，其特徵在於所述的傳動軸(12)與傳動軸框架(13)固接，通過風車固定架(18)固定，傳動軸(12)通過聯軸器可上下聯接。
4.如權利要求4所述的積體垂直軸風車，其特徵在於所述的框架支柱(15)由上下支架支承(1501)與對角線杆件插接的正方形框架結構，其各個杆件均插接，當框架支柱(15)插接後通過鎖定機構上、下鎖定並通過鋼索加固於基礎上；其支架支承(1501)內孔通過自位軸承與傳動軸(12)聯接。
5.如權利要求5所述的積體垂直軸風車，其特徵在於扇葉框架(8)由上下橫框(10)插接豎框(11)後並與扇葉支承(801)插接而成，其下橫框(10)內臥有液壓推進器(3)並與傳動裝置立式軸承座(17)固接，其傳動軸框架(13)通過立體6個支點(19)的杆件十字交叉與上、下橫框絞接。
全文摘要
一種積體垂直軸風車，包括風向指示標和至少一層可上下插接的框架支柱並通過鋼索加固，其框架支柱內設置扇葉框架，傳動軸垂直置於框架支柱與扇葉框架中央與扇葉框架固接並與框架支柱動配合；其特徵在於所述的風向指示標依次連結風向指示傳感器聯接扇葉框架內的液壓推進器、傳動裝置連接扇葉框架兩翼內至少一對垂直軸小扇葉中心軸，所述的小扇葉的上下中心軸通過軸支座與扇葉框架動配合。本發明結構穩固、小扇葉垂直軸水平旋轉，可獲得最大的風力，分解大扇葉，累積小扇葉的總面積，擴大了吸收風能的面積，吸收風能效率高，且降低了扇葉材質強度要求、結構牢固，可大型化、製造周期短、組件國產化、成本低廉、環保無汙染等。
文檔編號F16H1/16GK1488852SQ03156809
公開日2004年4月14日 申請日期2003年9月8日 優先權日2003年9月8日
發明者黃虎鈞 申請人:黃虎鈞