專利名稱：百葉窗式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中的垂直軸阻力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
二
背景技術(shù)：
I典型阻力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)典型阻力型風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩是因?yàn)槠淙~片兩面有不同的阻力系數(shù)，在靜止時(shí)其比值在1/2左右，其葉片在迎風(fēng)與阻力位置的面積是不變的。這使得典型阻力型風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的速度和力矩都很小，效率很低。2 一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置(專利號ZL201220026570.4)“一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置”有下面一些缺點(diǎn):(I) “一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置”上部不可伸縮的直角葉輪外殼，存在較大的阻風(fēng)面積，影響其效率的提高；(2) “一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置”的活動(dòng)葉片的轉(zhuǎn)軸在葉片的邊緣，其在水平位置時(shí)緊挨著下面的固定葉片，因而在風(fēng)雪或風(fēng)沙的天氣中容易在活動(dòng)葉片和固定葉片之間存入雪或沙子造成風(fēng)力機(jī)不能正常工作或加速風(fēng)力機(jī)的損壞；(3) “一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置”沒有自起動(dòng)設(shè)置；(4) “一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置”沒有減速或停機(jī)控制設(shè)置。

發(fā)明內(nèi)容·I采用動(dòng)板結(jié)構(gòu)，使百葉窗式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的扇葉在對稱位置時(shí)的迎風(fēng)面積和阻力面積產(chǎn)生明顯變化，其比值可達(dá)到幾百比一。因此，風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩和最高轉(zhuǎn)速都比典型的阻力型風(fēng)力機(jī)高得多。具體實(shí)施是四個(gè)百葉窗式的扇葉框架⑷內(nèi)都有間隔安裝、成一豎列的多個(gè)動(dòng)板(3)和定板(2)組成(見圖1)。定板板面與地面平行，動(dòng)板有軸可以轉(zhuǎn)動(dòng)(見圖4)。先動(dòng)葉片(7)在迎風(fēng)時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩經(jīng)斜齒輪箱(5)、先動(dòng)轉(zhuǎn)臂(9)等傳遞給動(dòng)板，在動(dòng)板寬側(cè)迎風(fēng)揚(yáng)起與上下的定板或扇葉框架上下內(nèi)側(cè)面同時(shí)接觸，形成阻風(fēng)通過而產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的效果；在動(dòng)板窄側(cè)迎風(fēng)時(shí)動(dòng)板落到與動(dòng)板托板(13)接觸，同時(shí)與定板平行的位置，使空氣最大可能地通過扇葉框架而阻力最小。2采用先動(dòng)葉片通過斜齒輪箱對動(dòng)板進(jìn)行控制的結(jié)構(gòu)大大減小了控制系統(tǒng)的阻風(fēng)面積，同“一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置”相比，顯著降低了控制系統(tǒng)的阻風(fēng)面積。具體實(shí)施方案是先動(dòng)葉片(7)鉸連在葉片轉(zhuǎn)柄(15)上，葉片轉(zhuǎn)柄裝在斜齒輪箱
(5)頂部伸出的齒輪軸上，葉片有軸可以在葉片轉(zhuǎn)柄上轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)迎風(fēng)位置時(shí)，原本接近水平、傾斜放置的先動(dòng)葉片，被風(fēng)吹動(dòng)在葉片轉(zhuǎn)柄上轉(zhuǎn)動(dòng)而立起，產(chǎn)生大的阻風(fēng)面積(見圖5),葉片轉(zhuǎn)柄被轉(zhuǎn)動(dòng),通過斜齒輪箱、先動(dòng)轉(zhuǎn)臂、轉(zhuǎn)柄協(xié)動(dòng)板、動(dòng)板轉(zhuǎn)柄使動(dòng)板揚(yáng)起(見圖1)。而轉(zhuǎn)到風(fēng)吹不到的角度時(shí)，先動(dòng)葉片落下，阻風(fēng)面積又變成很小。3動(dòng)板的轉(zhuǎn)軸位置作出了改變，同“一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置”相比既在動(dòng)板轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不變的情況下增大了面積，提高了效率，又沒有吹風(fēng)死角而具有了抗風(fēng)雪和抗風(fēng)沙的功能。具體實(shí)施方案是動(dòng)板的轉(zhuǎn)軸不在最邊緣(見圖4)，而在中心線稍偏開一些的位置。這使得當(dāng)動(dòng)板與定板平行時(shí)，二者之間存在較大間隙，在最大阻風(fēng)位置時(shí)，風(fēng)會(huì)從動(dòng)板和定板之間的間隙通過，把雪，或沙等全部吹掉。在動(dòng)板寬側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不變的情況下，轉(zhuǎn)動(dòng)面積(增加了窄側(cè)的面積)又有較大增加，因而提高了效率。4采用頂部動(dòng)板通過自起動(dòng)桿控制動(dòng)板的結(jié)構(gòu),使風(fēng)力機(jī)具有自啟動(dòng)功能。具體實(shí)施是當(dāng)本發(fā)明的風(fēng)力機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)遇到一定強(qiáng)度的風(fēng)時(shí)，處于較大迎風(fēng)面積的頂部動(dòng)板(見圖1)被風(fēng)吹起，并通過自起動(dòng)桿帶動(dòng)動(dòng)板揚(yáng)起而實(shí)現(xiàn)自起動(dòng)。5設(shè)置了動(dòng)板控制器，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)動(dòng)板的上揚(yáng)幅度，以控制發(fā)電功率和停機(jī)。具體實(shí)施(見圖3)是在頂部動(dòng)板下安裝動(dòng)板幅度控制器，動(dòng)板幅度控制器由微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而微型電機(jī)可由電腦或外接搖控裝置控制其動(dòng)作，限制頂部動(dòng)板和動(dòng)板最大揚(yáng)起上限。當(dāng)動(dòng)板幅度控制器的頂桿在最低位置時(shí)，動(dòng)板的動(dòng)作幅度最大，而動(dòng)板幅度控制器的頂桿在最高位置時(shí)，動(dòng)板被限制在水平位置，則風(fēng)力機(jī)迎風(fēng)面積與阻風(fēng)面積相同，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩幾乎消失，可以輕松實(shí)現(xiàn)停機(jī)。當(dāng)動(dòng)幅度控制器的頂桿在最高與最低之間的某個(gè)位置時(shí)，動(dòng)板和頂部動(dòng)板則打開相應(yīng)的角度，實(shí)現(xiàn)減小轉(zhuǎn)動(dòng)速度的目的。四


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖主視圖；圖2為俯視圖紙； 圖3為圖1中的A-A剖視圖；圖4為動(dòng)板結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為先動(dòng)葉片未立起示意圖；圖6為圖5的B向視7為先動(dòng)葉片立起示意圖；圖8為圖7的C向視圖。圖中:自起動(dòng)桿⑴定板⑵動(dòng)板(3)扇葉框架⑷先動(dòng)連桿(5)斜齒輪箱(6)先動(dòng)葉片(7)頂部動(dòng)板(8)先動(dòng)轉(zhuǎn)柄(9)底部動(dòng)板(10)先動(dòng)轉(zhuǎn)臂(11)動(dòng)板控制器(12)動(dòng)板托板(13)轉(zhuǎn)柄協(xié)動(dòng)板(14)葉片轉(zhuǎn)柄(15)葉片上限位板(16)葉片下限位板(17)風(fēng)力機(jī)垂直軸(18)。
五
具體實(shí)施例方式參見圖1、圖2和圖3,靜止的風(fēng)力機(jī)遇到一定強(qiáng)度的風(fēng)時(shí),總有一個(gè)扇葉框架(4)處于迎風(fēng)面積最大的位置,其頂部動(dòng)板(8)和底部動(dòng)板(10)被吹動(dòng)，而頂部動(dòng)板(8)通過自起動(dòng)桿(I)帶動(dòng)動(dòng)板(3)上揚(yáng)，動(dòng)板(3)與上下定板(2)接觸形成最大阻風(fēng)面積，該扇葉框架(4)接受到風(fēng)的推力，風(fēng)力機(jī)實(shí)現(xiàn)自起動(dòng)。參見圖5、圖6、圖7和圖8，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的某一扇葉框架(4)轉(zhuǎn)動(dòng)到特定位置時(shí)，安裝在框架外側(cè)的先動(dòng)葉片(7)先被風(fēng)吹立起，產(chǎn)生較大的阻風(fēng)面積，因而被吹轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩通過斜齒輪箱(6)變成垂直面轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使先動(dòng)轉(zhuǎn)臂(11)向上轉(zhuǎn)動(dòng)撥動(dòng)先動(dòng)連桿(5)向上動(dòng)作，而先動(dòng)連桿(5)又帶動(dòng)先動(dòng)轉(zhuǎn)柄(9)驅(qū)動(dòng)動(dòng)板(3)向上揚(yáng)起接受到風(fēng)的推力，使風(fēng)力機(jī)進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)。該框架繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，先動(dòng)葉片(7)先失去風(fēng)的吹力而回到原位。但動(dòng)板(3)在一定角度內(nèi)仍然能接受到風(fēng)的推力，保持最大迎風(fēng)面積。當(dāng)該扇葉框架(4)還未徹底轉(zhuǎn)出做功角度時(shí)，跟在后面的框架已轉(zhuǎn)到做功角度，重復(fù)其前面框架的動(dòng)作繼續(xù)做功使風(fēng)力機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)?？蚣?4)在轉(zhuǎn)出做功角度時(shí)，動(dòng)板(3)在重力和風(fēng)的合力作用下落到水平限位板
(12)上因而使阻風(fēng)面積最小。參見圖1和圖4，動(dòng)板(3)的轉(zhuǎn)軸既不在最邊緣也不在中心線位置，使得動(dòng)板在水平位置時(shí)與下面的定板(2)也有較大空間而不存在存物死角。當(dāng)框架在非做功區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)到最大阻力風(fēng)速時(shí),動(dòng)板(3)和定板⑵與風(fēng)的相對速度為“風(fēng)速+轉(zhuǎn)速”,達(dá)到最大值,于是最大程度將動(dòng)板(3)和定板(2)上面的雪和沙子吹干凈，達(dá)到自清理效果。參見圖3，當(dāng)風(fēng)力過大時(shí)，可以控制動(dòng)板幅度控制器(12)向上動(dòng)作，使頂部動(dòng)板
(8)下落，并通過自起動(dòng)桿控制動(dòng)板向上揚(yáng)起最大的幅度。從而實(shí)現(xiàn)功率控制和停機(jī)。六本發(fā)明的缺點(diǎn)與優(yōu)勢I本發(fā)明的風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到典型阻力型風(fēng)力機(jī)的數(shù)倍，但還屬于低速風(fēng)力機(jī)，其最大轉(zhuǎn)速仍低于風(fēng)速。而工作轉(zhuǎn)速就更低。但典型的阻力型風(fēng)力機(jī)有良好的自起動(dòng)功能，說明其低速時(shí)有強(qiáng)大的轉(zhuǎn)矩。阻力型風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與迎風(fēng)面積成正比，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力與阻風(fēng)面積成正比。動(dòng)板結(jié)構(gòu)使迎風(fēng)面積與阻風(fēng)面積可達(dá)幾百比一，這使得本發(fā)明的百葉窗式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)矩又比典型的阻力型風(fēng)力機(jī)大得多。而本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力機(jī)的特點(diǎn)使增速和發(fā)電設(shè)備都可以安裝在固定裝置，這樣通過可靠的增速可將強(qiáng)大的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成高效的發(fā)電。2本發(fā)明主要結(jié)構(gòu)由板材制造決定本發(fā)明的制造成本比較低，增大面積就能提高功率,這使風(fēng)力發(fā)電進(jìn)入大功率低成本時(shí)代。3本發(fā)明具有高效的自起動(dòng)性能使得可以利用更低的風(fēng)速工作。4本發(fā)明簡單而可靠的控制系統(tǒng)使得阻力型風(fēng)力發(fā)電安全而實(shí)用。扇葉框架外側(cè)面安裝著斜齒輪箱，斜齒輪箱內(nèi)有兩個(gè)斜齒輪，一個(gè)齒輪軸垂直地面，一個(gè)齒輪軸平行地面。斜齒輪箱的頂面伸出的齒輪軸上裝著可以水平轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片轉(zhuǎn)柄和先動(dòng)葉片(見圖5)。斜齒輪箱外側(cè)面伸出的齒輪軸上裝著先動(dòng)轉(zhuǎn)臂。在框架外側(cè)面動(dòng)板伸出的轉(zhuǎn)軸上安裝著動(dòng)板轉(zhuǎn)柄，而動(dòng)板轉(zhuǎn)柄之間由轉(zhuǎn)柄協(xié)動(dòng)桿鉸連在一起，使之能同步轉(zhuǎn)動(dòng)(見圖1)。扇葉到達(dá)特定位置時(shí)，先動(dòng)葉片被風(fēng)吹立起產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，通過斜齒輪箱撥動(dòng)動(dòng)板揚(yáng)起與定板形成最大阻風(fēng)面積，扇葉框架接受到風(fēng)的推力而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。當(dāng)動(dòng)板處于不能接受風(fēng)的推力位置時(shí)，會(huì)落到水平位置形成最大通風(fēng)面積。使風(fēng)在推動(dòng)框架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，形成最大的推力；而在其他風(fēng)不做功的區(qū)域內(nèi)框架的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力最小。
權(quán)利要求
1.百葉窗式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)，包括自起動(dòng)桿(I)定板(2)動(dòng)板(3)框架(4)先動(dòng)連桿(5)斜齒輪箱(6)先動(dòng)葉片(7)頂部動(dòng)板(8)先動(dòng)轉(zhuǎn)柄(9)底部動(dòng)板(10)先動(dòng)轉(zhuǎn)臂(11)動(dòng)板幅度控制器(12)動(dòng)板托板(13)轉(zhuǎn)柄協(xié)動(dòng)板(14)葉片轉(zhuǎn)柄(15)葉片上限位板(16)葉片下限位板(17)，其特征是在扇葉框架(4)內(nèi)成一豎列間隔安裝了多個(gè)定板(2)和動(dòng)板(3)，定板(2)板面水平安裝，動(dòng)板(3)有轉(zhuǎn)軸可以轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)板(3)兩側(cè)邊可以與上下定板⑵同時(shí)接觸，又可轉(zhuǎn)到動(dòng)板托板(13)上與定板(2)平行。
2.如權(quán)利要求1所述的百葉窗式阻力型風(fēng)力機(jī)，其特征是動(dòng)板(3)轉(zhuǎn)軸不在最邊緣又偏離中心線(3)，在動(dòng)板(3)與定板(2)平行時(shí)存在距離。
3.如權(quán)利要求1所述的百葉窗式阻力型風(fēng)力機(jī)，其特征是先動(dòng)葉片(7)帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)柄(15)在水平方向的轉(zhuǎn)矩通過斜齒輪箱(6)變成垂直平面的轉(zhuǎn)矩，然后通過先動(dòng)轉(zhuǎn)臂(11)、轉(zhuǎn)柄協(xié)動(dòng)板(14)、先動(dòng)轉(zhuǎn)柄(9)等將動(dòng)作傳遞給動(dòng)板(3)，使其揚(yáng)起。
4.如權(quán)利要求1所述的百葉窗式阻力型風(fēng)力機(jī)，其特征是先動(dòng)葉片(7)與葉片轉(zhuǎn)柄(15)鉸接，其轉(zhuǎn)軸軸線在離開中心線偏下的位置，先動(dòng)葉片(7)既可以落在葉片轉(zhuǎn)柄(15)上的葉片上限位板(16)上，又可以在葉片下限位板(17)支承下保持直立。
5.如權(quán)利要求1所述的百葉窗式阻力型風(fēng)力機(jī)，其特征是頂部動(dòng)板(8)與自起動(dòng)桿(I)鉸連，自起動(dòng)桿(I)與動(dòng)板(3)鉸連,頂部動(dòng)板(8)揚(yáng)起時(shí)可通過自起動(dòng)桿(I)帶動(dòng)動(dòng)板⑶揚(yáng)起。
6.如權(quán)利要求1所述的百葉窗式阻力型風(fēng)力機(jī)，其特征是動(dòng)板幅度控制器(13)安裝在頂部動(dòng)板(8)伸出的與自起動(dòng)桿(I)連接的鉸鏈臂下方，動(dòng)板幅度控制器(13)頂桿不動(dòng)時(shí)，頂部動(dòng)板(8)和動(dòng)板(3)的活動(dòng)`角度最大，動(dòng)板幅度控制器(13)頂桿伸出到最大行程，則頂部動(dòng)板(8)和動(dòng)板(3)的活動(dòng)角度為最小的零度。
全文摘要
百葉窗式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。原理是在一個(gè)垂直軸上對稱安裝了四個(gè)百葉窗式扇葉。每個(gè)扇葉由多個(gè)間隔安裝成一豎列的動(dòng)板和定板組成。靜止的風(fēng)力機(jī)遇到一定強(qiáng)度的風(fēng)時(shí)，總有一個(gè)扇葉處于迎風(fēng)位置，其頂部動(dòng)板被吹動(dòng)，帶動(dòng)動(dòng)板實(shí)現(xiàn)自起動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，扇葉外側(cè)面安裝的先動(dòng)葉片在適當(dāng)位置通過斜齒輪箱撥動(dòng)動(dòng)板，產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。在不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩時(shí)，動(dòng)板下落到與定板平行位置，使轉(zhuǎn)動(dòng)阻力最小。阻力風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與迎風(fēng)面積成正比，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力與阻風(fēng)面積成正比。動(dòng)板結(jié)構(gòu)使迎風(fēng)面積與阻風(fēng)面積可達(dá)幾百比一，這極大地提高了阻力型風(fēng)力機(jī)的效率。結(jié)構(gòu)決定其制造成本較低，增大面積就能提高功率，這使風(fēng)力發(fā)電進(jìn)入大功率低成本時(shí)代。
文檔編號F03D7/06GK103233859SQ20131014322
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者魏宏君 申請人:魏宏君