專利名稱：一種導(dǎo)流型垂直軸風(fēng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力機(jī)械領(lǐng)域，涉及一種垂直軸風(fēng)力機(jī)，尤其是涉及一種包括萬(wàn)向?qū)Я餮b置的導(dǎo)流型垂直軸風(fēng)力機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著能源危機(jī)的日益威脅，風(fēng)能作為清潔能源越來(lái)越被重視。我國(guó)的風(fēng)力資源豐富，而且還有一些國(guó)家電網(wǎng)還未涉及到的偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)，因此，小型垂直軸風(fēng)力機(jī)具有相當(dāng)可觀的使用價(jià)值。在圍繞如何提高垂直軸風(fēng)力機(jī)效率的問(wèn)題上，科研人員在討論如何改進(jìn)風(fēng)力機(jī)的材料、翼型、成型工藝的同時(shí)，也將目光漸漸轉(zhuǎn)移到通過(guò)增置導(dǎo)流板、遮風(fēng)罩等手段來(lái)提高風(fēng)力機(jī)的整體工作效率，如專利號(hào)為ZL2005200420019、名稱為一種超大功率的風(fēng)力機(jī)。此類型發(fā)明雖能應(yīng)對(duì)萬(wàn)向來(lái)風(fēng)，也能一定程度的將迎面來(lái)風(fēng)按速度需求引入迎風(fēng)做功區(qū)，提高效率，但是由于處于葉片旋轉(zhuǎn)出風(fēng)端的無(wú)用入流導(dǎo)風(fēng)板將阻礙出流，使得出流困難，在一定程度上又降低了效率。另外如發(fā)明專利2008100223694. X，名稱為高效徑流雙軸風(fēng)力機(jī)等。該類型只在迎風(fēng)區(qū)安裝導(dǎo)流板，雖然解決了迎風(fēng)做功區(qū)增矩問(wèn)題，又解決了迎風(fēng)阻力區(qū)的減阻問(wèn)題，在一定程度上提高了垂直軸風(fēng)力機(jī)的工作效率，但是卻都忽略了背風(fēng)無(wú)功區(qū)的風(fēng)能可利用問(wèn)題；另外，在文獻(xiàn)中看到關(guān)于噴嘴式風(fēng)力機(jī)記載，其噴嘴結(jié)構(gòu)同樣是由兩導(dǎo)流板組成，但其噴嘴的功能僅是圍繞增大風(fēng)力機(jī)迎風(fēng)做功區(qū)扭矩，但背風(fēng)無(wú)功區(qū)葉片仍無(wú)法主動(dòng)旋轉(zhuǎn)做功。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)流型垂直軸風(fēng)力機(jī)，通過(guò)萬(wàn)向?qū)Я鳈C(jī)構(gòu)的迎風(fēng)導(dǎo)流板和背風(fēng)導(dǎo)流板將自然風(fēng)收集起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了增加處于迎風(fēng)做功區(qū)葉片做正功、減小 處于迎風(fēng)阻力區(qū)葉片做負(fù)功、推動(dòng)處于背風(fēng)無(wú)功區(qū)的葉片主動(dòng)旋轉(zhuǎn)做正功的三大目標(biāo)，從而提高風(fēng)力機(jī)的整體工作效率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案一種導(dǎo)流型垂直軸風(fēng)力機(jī)，包括底座8、垂直軸4、安裝在垂直軸4上的葉片7以及與垂直軸4的下端連接的動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，其特征在于迎風(fēng)導(dǎo)流板6與背風(fēng)導(dǎo)流板5固定連接在轉(zhuǎn)盤(pán)3上；轉(zhuǎn)盤(pán)3與其下方的底座8構(gòu)成可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接；頂蓋2的上方固定連接有方向舵1，頂蓋2的下方固定連接迎風(fēng)導(dǎo)流板6與背風(fēng)導(dǎo)流板5，頂蓋2與其下方的垂直軸4的上端構(gòu)成可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接。背風(fēng)導(dǎo)流板5布置于葉片7的外圍的背風(fēng)無(wú)功區(qū)；迎風(fēng)導(dǎo)流板6布置于葉片7的外圍的迎風(fēng)區(qū)。
所述迎風(fēng)導(dǎo)流板6布置為與葉片7旋轉(zhuǎn)所形成軌跡圓的半徑延長(zhǎng)線的夾角0角為 45。。在葉片7旋轉(zhuǎn)所形成軌跡圓中，通過(guò)與背風(fēng)導(dǎo)流板5、迎風(fēng)導(dǎo)流板6的交點(diǎn)的兩條半徑之間的夾角P角為110° 130°，且P角的大小根據(jù)葉片7數(shù)目的變化進(jìn)行調(diào)整。
所述葉片7為彎曲阻力型葉片，其受風(fēng)面對(duì)應(yīng)于背風(fēng)導(dǎo)流板5及迎風(fēng)導(dǎo)流板6的內(nèi)側(cè)出口邊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于I、本發(fā)明的萬(wàn)向?qū)Я鳈C(jī)構(gòu)，能夠起到增加迎風(fēng)做功區(qū)葉片做正功，減小迎風(fēng)阻力區(qū)葉片做負(fù)功，增加背風(fēng)區(qū)無(wú)功區(qū)葉片做正功的作用，從而提高垂直軸風(fēng)力機(jī)整體工作效率，另外方向舵的設(shè)計(jì)可以使其應(yīng)對(duì)萬(wàn)向來(lái)風(fēng)。2、本發(fā)明的導(dǎo)流型垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，制造成本低，連接穩(wěn)固，生產(chǎn)加工簡(jiǎn)單，安裝拆 卸維修方便等優(yōu)點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明的導(dǎo)流型垂直軸風(fēng)力機(jī)的做功原理圖；圖2為本發(fā)明萬(wàn)向?qū)Я鳈C(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明萬(wàn)向?qū)Я鳈C(jī)構(gòu)的俯視圖；圖4為本發(fā)明導(dǎo)流型垂直軸風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記I方向舵2頂蓋3轉(zhuǎn)盤(pán)4垂直軸5背風(fēng)導(dǎo)流板6迎風(fēng)導(dǎo)流板7葉片8底座
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。如圖2-圖4所示，本發(fā)明的一種導(dǎo)流型垂直軸風(fēng)力機(jī)包括底座8、安裝在底座8上的垂直軸4、安裝在垂直軸4上的葉片7，與垂直軸4的下端連接的動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，以及在葉片7所構(gòu)成的風(fēng)輪外圍配置的萬(wàn)向?qū)Я鳈C(jī)構(gòu)。其中，所述動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)可為變速箱，并且變速箱的傳動(dòng)輸出軸可連接發(fā)電機(jī)等。葉片7的個(gè)數(shù)可根據(jù)實(shí)際情況要求進(jìn)行調(diào)整，通常情況下，垂直軸4上安裝3個(gè)葉片7 ;葉片7的形狀也可以改變，如杯型葉片，直板葉片，彎曲葉片，翼型葉片等一切可適用于本發(fā)明的葉片形狀均可。通常情況下，葉片7選用彎曲阻力型葉片，其受風(fēng)面對(duì)應(yīng)于背風(fēng)導(dǎo)流板5、迎風(fēng)導(dǎo)流板6所形成的風(fēng)道的內(nèi)側(cè)出風(fēng)口。如圖2-圖4所示，萬(wàn)向?qū)Я鳈C(jī)構(gòu)包括背風(fēng)導(dǎo)流板5、迎風(fēng)導(dǎo)流板6、轉(zhuǎn)盤(pán)3、頂蓋2和方向舵I。轉(zhuǎn)盤(pán)3通過(guò)軸承與底座8可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接。頂蓋2的上方固定連接方向舵1，下方固定連接背風(fēng)導(dǎo)流板5、迎風(fēng)導(dǎo)流板6，并且通過(guò)滾動(dòng)軸承與其下方的垂直軸4的上端構(gòu)成可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接。背風(fēng)導(dǎo)流板5及迎風(fēng)導(dǎo)流板6與其下方的轉(zhuǎn)盤(pán)3固定連接。其中，如圖I所示，背風(fēng)導(dǎo)流板5布置于葉片7的外圍的背風(fēng)無(wú)功區(qū)，有利于收集的自然風(fēng)推動(dòng)處于背風(fēng)無(wú)功區(qū)的葉片7旋轉(zhuǎn)做功；迎風(fēng)導(dǎo)流板6布置于葉7的外圍的迎風(fēng)區(qū)，且迎風(fēng)導(dǎo)流板6的位置和角度設(shè)置為一方面起到將迎面來(lái)風(fēng)按一定的速度要求導(dǎo)入迎風(fēng)做功區(qū)更有效的驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，另一方面起到阻止迎面來(lái)風(fēng)驅(qū)動(dòng)處于阻力區(qū)的葉片旋轉(zhuǎn)做負(fù)功，以免造成效率損失。優(yōu)選地，迎風(fēng)導(dǎo)流板6布置為與葉片7旋轉(zhuǎn)所形成軌跡圓的半徑延長(zhǎng)線的夾角0角(如圖I所示)為45° ;在葉片7旋轉(zhuǎn)所形成軌跡圓中，通過(guò)與背風(fēng)導(dǎo)流板5、迎風(fēng)導(dǎo)流板6的交點(diǎn)的兩條半徑之間的夾角P角(如圖I所示)呈110° 130°布置，根據(jù)葉片數(shù)的變化對(duì)其角度進(jìn)行調(diào)整。其中，大型垂直軸風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可使用風(fēng)向傳感裝置，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制中心導(dǎo)流組合的自動(dòng)轉(zhuǎn)向。工作過(guò)程參看圖2-圖4所樂(lè)，方向舵I固定在頂蓋2上，頂蓋2固定在迎風(fēng)導(dǎo)流板6和背風(fēng)導(dǎo)流板5上，當(dāng)發(fā)明的導(dǎo)流型垂直軸風(fēng)力機(jī)工作時(shí)，氣流作用于方向舵I時(shí)，方向舵I可隨著氣流的變化帶動(dòng)頂蓋2轉(zhuǎn)動(dòng)，頂蓋2驅(qū)動(dòng)與之固定連接的背風(fēng)導(dǎo)流板5及迎風(fēng)導(dǎo)流板6旋轉(zhuǎn)，并隨之帶動(dòng)與兩導(dǎo)流板固定連接的轉(zhuǎn)盤(pán)3旋轉(zhuǎn)，使得背風(fēng)導(dǎo)流板5處于葉片7的外圍 的背風(fēng)無(wú)功區(qū)，收集的自然風(fēng)推動(dòng)處于背風(fēng)無(wú)功區(qū)的葉片7旋轉(zhuǎn)做正功，迎風(fēng)導(dǎo)流板6處于迎風(fēng)區(qū)，一方面將正面來(lái)風(fēng)按所需速度環(huán)量要求導(dǎo)入迎風(fēng)做功區(qū)，驅(qū)動(dòng)處于該區(qū)域的葉片7旋轉(zhuǎn)做正功，另一方面屏蔽正面來(lái)風(fēng)進(jìn)入迎風(fēng)阻力區(qū)，防止處于該區(qū)域的葉片旋轉(zhuǎn)做負(fù)功。從而實(shí)現(xiàn)隨著氣流變化，使得萬(wàn)向?qū)Я鳈C(jī)構(gòu)時(shí)刻保持迎風(fēng)工作狀態(tài)。同時(shí)，葉片7在風(fēng)力的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)與之連接的垂直軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，從而傳遞至動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)流型垂直軸風(fēng)力機(jī)，包括底座(8)、垂直軸(4)、安裝在垂直軸(4)上的葉片(7)以及與垂直軸(4)的下端連接的動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，其特征在于迎風(fēng)導(dǎo)流板(6)與背風(fēng)導(dǎo)流板(5)固定連接在轉(zhuǎn)盤(pán)(3)上；轉(zhuǎn)盤(pán)(3)與其下方的底座(8)構(gòu)成可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接；頂蓋(2)的上方固定連接有方向舵(1)，頂蓋(2)的下方固定連接迎風(fēng)導(dǎo)流板(6)與背風(fēng)導(dǎo)流板(5)，頂蓋(2)與其下方的垂直軸(4)的上端構(gòu)成可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于背風(fēng)導(dǎo)流板(5)布置于葉片(7)的外圍的背風(fēng)無(wú)功區(qū)；迎風(fēng)導(dǎo)流板(6)布置于葉片(7)的外圍的迎風(fēng)區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述迎風(fēng)導(dǎo)流板(6)布置為與葉片(7)旋轉(zhuǎn)所形成軌跡圓的半徑延長(zhǎng)線的夾角0角為45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于在葉片(7)旋轉(zhuǎn)所形成軌跡圓中，通過(guò)與背風(fēng)導(dǎo)流板(5)、迎風(fēng)導(dǎo)流板(6)的交點(diǎn)的兩條半徑之間的夾角P角為110° 130°，且P角的大小根據(jù)葉片(7)數(shù)目的變化進(jìn)行調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述葉片(7)為彎曲阻力型葉片，其受風(fēng)面對(duì)應(yīng)于背風(fēng)導(dǎo)流板(5)及迎風(fēng)導(dǎo)流板(6)的內(nèi)側(cè)出口邊。
全文摘要
本發(fā)明屬于風(fēng)力機(jī)械領(lǐng)域，涉及一種導(dǎo)流型垂直軸風(fēng)力機(jī)，其工作效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且制造成本低，包括底座(8)、垂直軸(4)、安裝在垂直軸(4)上的葉片(7)以及與垂直軸(4)的下端連接的動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，其特征在于迎風(fēng)導(dǎo)流板(6)與背風(fēng)導(dǎo)流板(5)固定連接在轉(zhuǎn)盤(pán)(3)上；轉(zhuǎn)盤(pán)(3)與其下方的底座(8)構(gòu)成可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接；頂蓋(2)的上方固定連接有方向舵(1)，頂蓋(2)的下方固定連接迎風(fēng)導(dǎo)流板(6)與背風(fēng)導(dǎo)流板(5)，頂蓋(2)與其下方的垂直軸(4)的上端構(gòu)成可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接。
文檔編號(hào)F03D3/04GK102678469SQ20121017494
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者丁濤, 劉竹青, 劉繼昂, 王福軍 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)