彈力檔杆磁場擋帆風動機的製作方法

2023-06-02 18:59:01

專利名稱：彈力檔杆磁場擋帆風動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用風能的機械裝置，特別是一種能有效提高風能利用率， 減少對高層風能的利用，降低風能利用費用，可為多種能量轉換機械和輪船以及特殊場合的車輛提供風能動力的風動機。
背景技術：
目前公知的風能利用技術有水平軸型和H型風動機等。由於水平軸型風動機的風葉在主支撐柱頂部的周圍同時受力，所以攔截的風能較大部分轉換成了對高大堅固昂貴的主支撐柱的無用推力，只有部分風能轉換成有用的力矩，而且風扇和風能轉換機械高入雲天，安裝拆卸檢修十分困難。H型和其他一些豎直軸型風動機攔截的風能會產生兩種力矩 較大的正向力矩和較小的反向力矩，所以攔截的風能的較大部分也轉換成了對主支撐柱的無用的推力。
發明內容為了克服現有水平軸型和H型風動機攔截的風能一部分轉換成對主支撐柱的無用推力的缺陷，本實用新型提供了一種豎直軸型的彈力檔杆磁場擋帆風動機，該風動機的轉矩與風向無關，攔截的風能只產生正向力矩不產生反向力矩，從而對主軸不產生正面推力，因而提高了風能利用率，降低了風能利用費用。本實用新型解決上述技術問題所採用的技術方案是兩個完全相同的多叉架相互垂直對齊分別固定在豎直主軸上部的不同高度上，其間隔距離為葉帆的高度加上葉帆在上下多叉架之間靈活轉動應有的間隙，這樣就形成圍繞主軸的形狀完全相同的相互交匯成相同角度的多組葉帆懸掛支架，懸掛多片葉帆。葉帆是用混合材料壓製出的高強度長方形薄片，葉帆由兩部分組成葉帆邊框和葉帆內窗，內窗和邊框的一個高邊用合頁連接，葉帆內窗只能向外推開，內窗的上下寬邊通過吸合材料與邊框緊密結合形成一片完整的葉帆，當風力小於設定要利用的最大風力時，葉帆內窗和葉帆邊框不會分離，葉帆的另一個高邊與支架相連。每組支架分成(一)(二)(三)段。支架的(一)段連接主軸，是用來設計風動機的功率的，當葉帆高度和寬度確定後，風動機的功率與(一)段的長度有關，所以加大功率只需加長支架的(一)段就可以了，不增加風動機的高度，這樣就減小了對高層風能的利用。(二)段和(三)段的長度相等，等於葉帆的寬度。(二)段和(三)段的連接處是水平方向的彎角，在彎角處設置與支架垂直的固定軸，固定軸上設置一對滾珠軸承，葉帆就插接在滾珠軸承上，這樣葉帆就能夠在支架的中間圍繞固定軸靈活的轉動。固定軸上還要插接一條外端彈力檔杆，其彈力等於設計要利用的最大風力對葉帆的推力，外端彈力檔杆緊壓在(三)段支架的外側。支架的(一)段和(二)段的連接處設置固定檔杆，外端彈力檔杆和固定檔杆就把葉帆的翻轉範圍限制在彎角範圍內。這樣在風力推動下葉帆靠近固定檔杆，然後翻轉後靠近外端彈力檔杆都會對主軸產生正向力矩。固定杆上還要插接內端彈力檔杆，其彈力等於設計要利用的最大風力對葉帆內窗的推力。設置兩條彈力檔杆的目
3的是為了保證該風動機不超出額定轉速，保證該風動機不被暴風毀壞。當風力超出了設計要利用的最大風力時，葉帆內窗就會推開內端彈力檔杆，葉帆翻轉後整片葉帆會推開外端彈力檔杆，減小葉帆的受風面積。外端彈力擋杆、葉帆、固定檔杆上分別設置對應的同極磁場擋帆消音墊，這樣葉帆受到固定檔杆或外端彈力擋杆上的磁場擋帆消音墊的近距排斥， 不會磕碰內外檔杆，葉帆就能在靜音狀態下推動主軸旋轉，磁場擋帆消音墊既能增大葉帆產生正向力矩的運行角度，還有利於葉帆快速返回，也能使整個風動機平穩的轉動。

以下將結合附圖對本實用新型作出實施描述。圖1是本實用新型的葉帆，主軸和多叉支架的靜態正視示意圖。圖2是葉帆，主軸和多叉支架的靜態俯視示意圖。圖3是在有風的情況下葉帆變動情況、風動機旋轉原理俯視示意圖圖中1.外端磁場擋帆消音墊，2.外端彈力檔杆，3.固定軸，4.支架彎角，5滾珠軸承，6.葉帆，7.葉帆磁場消音墊，8.內端彈力檔杆，9.固定檔杆磁場擋帆消音墊，10.固定擋杆，11.葉帆懸掛支架，12.主軸，13.葉帆邊框，14.葉帆內窗。
具體實施方式
在圖1圖2的實施例中，葉帆(6)是用混合材料壓製出的高強度長方形薄片，由兩部分組成葉帆邊框(13)和葉帆內窗(14)，內窗和邊框的一個高邊用合頁連接，葉帆內窗(14)只能向外推開，葉帆內窗的上下邊通過吸合材料與葉帆邊框緊密地結合在一起，形成一片完整的葉帆(6)，當風力小於設定要利用的最大風力時，葉帆內窗(14)和葉帆邊框 (13)在內外檔杆的擋護下不會分離，葉帆(6)的另一個高邊與支架(11)相連。支架(11) 是由兩個完全相同的多叉架構成，兩個多叉架相互垂直對齊分別固定在豎直主軸(12)上部的不同高度上，其間隔距離為葉帆(6)的高度加上葉帆在上下多叉架之間靈活轉動應有的間隙，這樣就形成圍繞主軸(1 的形狀完全相同的相互交匯成相同角度的多組葉帆懸掛支架(11)，懸掛多片葉帆。每組支架(11)分成(一)(二)(三)段，(一)段連接主軸 (12)，是用來設計風動機的功率的，當葉帆(6)的高度和寬度確定後，風動機的功率與支架 (11)的(一)段的長度有關，所以加大風動機的功率只需增加(一)段的長度就可以了，不增加風動機的高度，支架(11)的(二)段和(三)的長度相等，等於葉帆(6)的寬度，(二) 段和(三)段的連接處是水平方向彎角G)，在每個彎角處設置固定軸(3)，每根固定軸上設置一對滾珠軸承(5)，葉帆(6)的一個寬邊就插接在滾珠軸承( 上，這樣葉帆就可以在支架(11)的中間圍繞固定軸( 靈活地轉動。固定軸( 上還要插接外端彈力檔杆0)， 其彈力等於設計要利用的最大風力對葉帆(6)的推力，外端彈力檔杆(2)緊壓在(三)段支架的外側，(一)段和(二)段支架的連接處設置固定擋杆(10)，這樣葉帆(6)受到外端彈力檔杆(2)和固定擋杆(10)的阻攔，翻轉範圍就被限制在彎角(4)的範圍內。固定擋杆 (10)上還要插接內端彈力檔杆(8)，其彈力等於設計要利用的最大風力對葉帆內窗(14)的推力，內端彈力檔杆(8)緊壓在(二)段支架的外側。每條支架上設置兩條彈力檔杆(2) 和(8)的目的是為了保證風動機不超出額定轉速，為了保證支架(11)不被暴風毀壞。當風力超過設定要利用的最大風力時，葉帆(6)的內窗(14)就會推開內端彈力檔杆(8)或整片葉帆(6)翻轉後會推開外端彈力檔杆O)，這樣就減小了葉帆(6)的受力面積。外端彈力檔杆O)、葉帆(6)、固定擋杆(10)上還要設置相互對應的同極磁場擋帆消音墊(1)、(7)、 (9)，這樣葉帆(6)會受到磁場擋帆消音墊(1)和(9)的近距排斥阻擋，不會磕碰外端彈力檔杆( 和固定擋杆(10)，葉帆在靜音狀態下推動主軸旋轉，磁場擋帆消音墊還能增大葉帆產生正向力矩的運行角度，還能促使葉帆快速返回。當無風時支架上的葉帆可以處於圖 2所示的靜止狀態。以下結合圖3對本風動機在風中的轉動原理作出進一步說明。當有風時，設風向線由東向西。A帆(6A)在靜態時低於風向線，會向內靠攏，靠近固定檔杆(10A)。這時A帆成正面迎風，對主軸(12)產生正向力矩。設A帆這時的力矩為 1。B帆(6B)，在靜態時與風向線形成仰角，會向外靠進外端彈力檔杆(2B)，雖然B帆在主軸(12)的另一側，但B帆會受到外端磁場擋帆消音墊(IB)的排斥阻攔，對於風向線仍然處於仰角狀態，會對主軸(12)產生大於0小於1的正向力矩。C帆(6C)會隨勢而動，不會受內、外檔杆的阻攔，所以對風的阻力為0。可以看出3片葉帆沒有產生反向力矩。下面我們進一步分析任意一張葉帆圍繞主軸運行一周所產生的力矩的情況。當支架(IlA)運行在迎風位置，且與風向線平行時，我們設這時支架(IlA)運行在0度位置，葉帆(6A)由於受到磁場擋帆消音墊(9A)的排斥阻擋，與風向線不平行，形成仰角，會產生大於0小於1的力矩。當支架(IlA)運行到80度時，由於磁場擋帆消音墊(9A)的排斥力，A 帆與風向線垂直，力矩增大到1，然後繼續運行，力矩從1逐漸解小，隨著風力對A帆作用力得減小，在離心力和磁場擋帆消音墊(9A)的排斥力的作用下，支架(IlA)運行到170度時A 帆會突然翻轉，靠近外端彈力檔杆( ，A帆的力矩會大於1，繼續運行，力矩逐漸減小，A帆這時受到外端磁場擋帆消音墊(IA)的排斥力，A帆運行到250度以上的時候，力矩才為0， 對風的阻力也為0。從上面分析可以看出，由於葉帆能夠靈活的翻轉，由於磁場擋帆消音墊(1)和(9) 對葉帆(6)的近距排斥力，支架在繞主軸(1 運行一周的過程中，葉帆產生正向力矩的運行角度大於260度，而且不會出現反向力矩，攔截的風能幾乎不產生對主軸的正面推力，有效的提高了風能利用率。本實用形型不受風向影響，即使風向變幻莫測，它的轉動方向始終如一，所以本風動機不僅能夠為固定能量轉換機械提供風能動力，也可以安裝在輪船上和特殊場合中的車輛上，為它們提供風能動力。本實用新型經實物驗證它在風中旋轉靜音穩定有力。本風動機不需要建造高大堅固昂貴的主支撐柱，風能轉換機械可以安裝在地面機房或地下室機房裡。如在山上建造時，重要的風能轉換機械可設置在山頂地下室中，安全可靠，安裝、拆卸、檢修、更換都非常容易。整個風動機造價低廉，無需高投資就能建成特大功率的風能輸出基站。
權利要求1.一種彈力檔杆磁場擋帆風動機，由主軸(12)，葉帆懸掛支架(11)，葉帆(6)組成，其特徵是兩個完全相同的多叉架相互垂直對齊分別固定在豎直主軸(1 上部的不同高度上，其間隔距離為葉帆(6)的高度加上葉帆在上下多叉架之間靈活轉動應有的間隙，形成圍繞主軸(1 的形狀完全相同的相互交匯成相同度角的多組葉帆懸掛支架(11)，懸掛多片葉帆(6)，葉帆(6)是用混合材料壓制而成的高強度長方形薄片，葉帆(6)由兩部分組成， 葉帆邊框(13)和葉帆內窗(14)。
2.根據權利要求1所述的彈力檔杆磁場擋帆風動機，其特徵是每組葉帆懸掛支架 (11)分成(一)(二)(三)段，(一)段的長度與風動機的功率有關，(二)段和(三)段的長度相等，等於葉帆的寬度，(二)段和(三)段的連接處是水平方向的支架彎角，支架彎角(4)處設置固定軸(3)，固定軸上設置一對滾珠軸承(5)，葉帆(6)的一個寬邊插接在滾珠軸承( 上。
3.根據權利要求1或2所述的彈力檔杆磁場擋帆風動機，其特徵是支架(11)的(一) 段和(二)段的連接處設置固定檔杆(10)，固定檔杆(10)上插接內端彈力檔杆(8)，內端彈力檔杆(8)緊壓在支架彎角的外側，其彈力等於設計要利用的最大風力對葉帆內窗 (14)的推力。
4.根據權利要求1或2所述的彈力檔杆磁場擋帆風動機，其特徵是固定軸( 上插接外端彈力檔杆O)，其彈力等於設計要利用的最大風力對葉帆(6)的推力，外端彈力檔杆 (2)緊壓在支架(11)的(三)段的外側。
5.根據權利要求1或3或4所述的彈力檔杆磁場擋帆風動機，其特徵是外端彈力檔杆 ⑵、葉帆(6)、固定檔杆(10)上分別設置相互對應的同極磁場擋帆消音墊(1)、(7)、(9)。
專利摘要一種彈力檔杆磁場擋帆風動機，能有效提高風能利用率和降低風能利用費用，由主軸支架葉帆組成。兩個多叉架形成圍繞主軸形狀完全相同的多組葉帆懸掛支架。每組支架分成(一)(二)(三)段，(一)段的長度與風動機的功率有關，(二)(三)段連接處是水平彎角，彎角處設置固定軸，固定軸上設置一對滾珠軸承，葉帆就插接在滾珠軸承上。固定軸上還要插接外端彈力檔杆，(一)(二)段的連接處設置固定檔杆和內端彈力檔杆，葉帆被限制在彎角的範圍內翻轉。彈力檔杆的作用能保證該風動機不超出額定轉速。檔杆上設置磁場擋帆消音墊，增大正向力矩運行角度，促使風動機在靜音狀態下運轉。本風動機不需建造高大昂貴的主支撐柱，整個風動機造價低廉，安裝拆卸檢修非常容易。
文檔編號F03D3/00GK202047933SQ20112001499
公開日2011年11月23日 申請日期2011年1月18日 優先權日2011年1月18日
發明者王丹, 王志成, 王江 申請人:王丹, 王志成