專利名稱：旋翼式風車和它的負載的制作方法
技術領域：
本發明屬于風能利用的技術領域。
背景技術：
風能是一種潔凈的無污染的可再生能源。大規模的開發利用風力資源一直是人們追求的理想。
可是，目前人們對風能不但不能有效的加以利用，還時常受到風災、沙塵暴和揚沙天氣的傷害。
問題出在目前的槳葉式風力發電機上。
它采用的是一種高支架結構。它的機頭、槳葉、發電機、尾舵都要安裝在高支架的頂端，這就形成了一種極易被風刮倒的杠桿結構，而且它的槳葉也是一種易被風刮斷的長杠桿結構。它還采用兩根主軸的結構。即一根槳葉主軸，負責機頭和槳葉的旋轉。另一根是風向軸，負責使機頭對準風向。這根風向軸還要負責支承整個機頭、槳葉、發電機和尾舵的重量。
以上這兩種結構使看起來簡單的風車實際上很復雜。為了增加它的抗風力，人們不得不花費高成本，用特殊材料來制造它。這就使得每千瓦風力發電機的成本在壹仟美元以上。這種投入超出了火力發電設備的一倍以上。
即使這樣也還不能一帆風順，它還需要有專門的空地才能安裝。安裝好了以后，它的維修保養又成了困難。機頭、槳葉、發電機都在高支架的頂端，維修保養的困難就可想而知。
高額的成本費、維修保養的高難度，極大的限制了槳葉式風力發電機的推廣應用。許多多風的地方難覓其蹤就是明證。
發明內容
本發明就是要解決上述技術問題。
采用的技術方案如下我們知道絞盤是一種專門承受強作用力且穩定性好的結構。
旋翼式風車的基礎結構就是一架絞盤。用絞盤結構替代高支架結構，就使旋翼式風車不但有很好的抗風強度，還可以大大地節省支架的費用。
旋翼風車不采用高成本的槳葉，而是在旋翼的表面布滿活門。旋翼上的活門由框架和旋臂支承。這樣就使整個旋翼有很好的抗風性。
我們知道鳥的翼在向上運動時，它的羽毛會自動張開，空氣就會從羽毛的間隙中漏過去，空氣對鳥翼的作用力就很小。鳥的翼在向下運動時，羽毛就會自動閉合，空氣就會被羽毛擋住，空氣就會產生一個向上的力作用在鳥翼上，鳥就會上升。
可以看出，鳥翼的上下兩個面對空氣的作用是完全相反的。一個面是漏，另一個面是擋。這正是鳥翼的巧妙之處。
旋翼式風車上的活門如同羽毛，旋翼也就如同鳥翼，它的兩個面也具有不同的功能其中一個面受風力作用時，活門會全部打開，風就會從活門的間隙中漏過，風對這個面的作用力就很小；當另一個面受風力作用時，活門就會全部閉合，風就會被擋住，風力就會作用在整個旋翼上。
這種擋風作用和漏風作用，同時還產生一個好處，它使得旋翼式風車具有了自動識別風向的功能。這就又省去了槳葉式風車上的風向軸和風向舵。
旋翼式風車的安裝方式也很靈活，它不但可以安裝在空曠的地方，而且主要是可以安裝在建筑物的側面和頂部。
它的負載可以安裝在地面上、建筑物的表面上，甚至是建筑物的內部。這就使得風車和負載更便于使用、維修和保養。
槳葉式風車只能驅動一臺負載工作，遇到強風時還必須關機保護風力發電機。
旋翼式風車可以有幾個驅動負載的方式風小時，它可以只驅動一臺較小的負載工作，隨著風力的加強，可以逐漸增加它的負載的數目；強風時，它可以驅動幾臺功率較大的負載同時工作。這種只用一架風車同時驅動幾臺負載工作的模式，必然大大地降低風能利用的成本。
具體實施例方式對照附
圖1和附圖2。旋翼式風車由基座(1)、主軸(2)、旋臂(3)、框架(4)、小軸(5)、葉片(6)、變速裝置(7)、負載(8)組成。一根小軸和一扇葉片組成一個活門，每組旋臂、框架、活門組成一扇旋翼。
這兩種結構的風車有一個共同特點只要是垂直于主軸的風吹向風車，風車就可以旋轉。在這個前提下，這兩種風車都可以安裝在建筑物的側面和頂部。
對照附圖1，旋翼式風車的主軸穿過了建筑物的墻壁，主軸在建筑物的內部通過一套變速裝置驅動幾個負載工作。
對照附圖2，為了使旋翼式風車轉得快一些，可以將它的旋臂做得短一些，主軸做得長一些。由于主軸較長，為了增加抗風力，主軸的兩端分別都有支承物支承。主軸的一端經過斜齒輪變速裝置改變主軸的方向，將動能輸送到建筑物的內部。當然還可以由其它變速裝置將動能輸送到室內。如可以用一套皮帶輪或是齒鏈條進行傳動。當然附圖1還可以接在附圖2的上方使用。幾個附圖2的風車也可以連接起來組成風車組使用。
為了更好地說明旋翼式風車的工作原理，繪制了附圖3。參照附圖1，附圖3采用了俯視圖。為了看得更清楚，附圖3又采用了將上部剖去的剖視圖。
圖中的箭頭代表風的方向，上下圖中的風車是同一架風車。上下圖的區別主要是風向改變了。
此圖要說明的是旋翼上的活門能隨風被動開合。活門張開的旋翼，風就漏過去，風對旋翼的作用力就小。活門閉合的旋翼，風就被活門擋住，風對旋翼的作用力就大。三支旋翼的合力作用在主軸上，風車就會順時針旋轉。
從圖中還可以看出，同一架風車，在受到上圖中右上方吹來的風時，風車順時針旋轉。在下圖中，風向改變，從左方吹來時，風車還是順時針旋轉。說明風車的轉向不受風向改變的影響。
從圖中還可以看出框架的外沿比較寬，有很好的兜風作用。
附圖4是一張立體圖，它的基座采用的是一段套管，套管套在主軸外面，然后把套管固定在一個墻角上。為了看得更清楚主軸還沒有插到底。
優選方式本發明可以有多種優化組合，下面僅舉幾例加以說明1、為學校解決冬季取暖問題冬季的冷天往往是伴隨著大風天氣，將這種風車與發電機的組合安裝到學校風多的地方，風車就可驅動幾臺發電機發電。由于電能的輸送距離短，就不需要高壓輸電，在設計上可以使發電機發出低壓安全電。電能可以輸送到學校的鍋爐里，也可以直接輸送到教室的電熱器上，這樣就可以讓學生們在冬季用上廉價安全的熱能。
同樣的組合也可以安裝在建筑物風多的地方采集風能，為電熱水器、電暖氣提供電熱能源。可以為農村的家庭、蔬菜大棚、養殖場提供熱能，也可以為城市的家庭、賓館、工廠使用。
2、風力發電機發出的電力可以電解水，低成本制氧、制氫。氧氣可以工業用、醫用和民用。廉價的氫氣，可以加快氫燃料汽車的開發和使用，氫燃料汽車普及了，就可以從根本上消除城市的大氣污染。
3、現在的污水處理設備都是靠電力運行的，其運行成本很高。安裝好的設備往往運行的不是很到位，對環境保護是很不利的。
可以設計制造旋翼式風車驅動的污水泵，這種設備造價低，而且運行成本低，企業就愿意接受，對治理污染就大有好處。
4、南水北調工程，將長江水輸送到北方中間要建十幾級的電力揚水站。每一噸水都要經過這樣十幾次的提升過程，這種成本是很高的。可以設計制造大型風力揚水泵，用風力代替電力揚水。
5、工廠從中獲取的好處就更多了，工廠不但可以制造自己需要的風力設備，為自己的生產和生活服務。而且可以大力開發生產相應的風力能源設備提供給社會。既可為社會進步做貢獻，又可為職工創造可觀的經濟效益。
權利要求
1.旋翼式風車和它的負載與現在的漿葉式風力發電機的共有技術特征是都以風能為動力，受風吹動旋轉，并通過主軸傳遞動能，帶動負載工作。旋翼式風車借鑒羽翼原理在旋翼上布滿類似羽毛的活門。鳥類的羽毛輕而牢固，但羽毛只有一端固定在鳥的翅膀上，旋翼風車上的活門是兩端甚至中間都固定在旋臂和框架上，就具有更好的抗風性。將這樣的旋翼安裝到基座上，就構成旋翼式風車。其特征是它包括基座(1)。基座支承的可旋轉主軸(2)。一端垂直固定在主軸上，且圍繞主軸均勻分布的旋臂(3)。旋臂上固定有外沿比較寬的框架(4)。這種寬外沿的目的是使旋翼有很好的兜風作用。框架上布滿可隨風同時張開，又可隨風同時閉合的活門。每扇活門由小軸(5)和葉片(6)組合而成。每組旋臂、框架、活門共同構成一扇旋翼。每扇旋翼都如同鳥翼一樣有兩個面，一個面的作用是將空氣漏過去，稱為漏風面。翻過來，另一個面的作用是將空氣擋住，稱為擋風面。在風車整體的安裝結構上，每扇旋翼的擋風面都垂直于風車旋轉的方向。旋翼的框架可以制成多種不同的形狀。當垂直于主軸的風吹來時，旋翼式風車就會旋轉起來。旋翼式風車有很強的帶負載能力。可通過齒輪、蝸桿、蝸輪、皮帶輪、鏈條等機械傳遞能量。旋臂、主軸、基座的組合構成一架“紋盤”。旋翼式風車驅動發電機工作，就制成旋翼式風力發電機。旋翼式風車驅動壓縮機工作，就制成旋翼式風力壓縮機。旋翼式風車驅動泵工作，就制成旋翼式風力泵。
2.根據權力要求1所述的旋翼式風力發電機。它發出的電能可驅動多種負載工作可以制造風力電熱水器、風力電熱鍋爐、風力電暖氣、風力電加熱棒、風力電視機、風力電冰箱、風力洗衣機、風力蓄電池、風力電動自行車、風力電動汽車、風力制氫設備、風力電鍍設備、風力電解設備。其特征是以上這些產品都與旋翼式風力發電機配套使用，它們都依靠旋翼式風力發電機發出的電能工作。
3.根據權力要求1所述的旋翼式風力壓縮機、旋翼式風力泵。它們可以壓縮液體或者氣體，可以制造風力空調器、風力冷庫制冷機、風力加壓泵、風力揚水泵。其特征是這些產品都與旋翼式風力壓縮機、旋翼式風力泵配套使用，它們都依靠旋翼式風力壓縮機、旋翼式風力泵提供的動力工作。
4.根據權力要求1所述的活門、旋轉主軸。可以將它們安裝在廣告、景觀、標識牌、氣球等物體上。制造旋轉廣告、旋轉景觀、旋轉標識、旋轉氣球。其特征是這些物體可隨風旋轉，旋轉的原因是活門隨風開合造成的。
5.根據權力要求1所述的旋翼式風車。它可驅動多臺負載同時工作，實現“一拖多”的工作模式。其特征是風小時，旋翼式風車只驅動一臺負載工作，隨著風力的逐漸增強，可逐漸增加負載的數目。強風時，一架旋翼式風車可驅動幾臺負載同時工作。同時驅動的負載，可以是同種類的負載，也可以是不同種類的負載。
6.根據權力要求1所述的旋翼式風車和它的負載。它們的安裝更靈活，因此維修保養更方便。其特征是旋翼式風車和它的負載可以安裝在地面上、建筑物的表面。旋翼式風車的主軸還可以穿過建筑物的墻壁，它的負載可以安裝到建筑物的內部。當然也包括浮動的物體和可移動的物體。如船體。旋翼風車可以安裝到船體上，它的負載也可以安裝到船體內。當然旋翼式風車和負載還可以安裝到碼頭或浮動城市上。
全文摘要
屬于風能利用的技術領域。它要解決現有風車結構復雜、造價高、不易安裝、不易維修保養、普及困難等問題。它采取了一系列方法來簡化風車的結構和強化風車的功能。主要技術方案是:簡易式基座、仿羽翼式旋翼、兜風式邊框、單主軸結構、在物體表面安裝風車,在物體內部安裝負載和一拖多的工作模式。采取上述技術方案后,風車的結構更簡化、成本造價更低廉、抗風力更強、帶負載能力更強、風能利用率更高。這就使風能利用的范圍更廣,為大規模的開發利用風力資源找到了一條新途徑。
文檔編號F03D5/06GK1379176SQ0211044
公開日2002年11月13日 申請日期2002年5月23日 優先權日2002年5月23日
發明者董延坤 申請人:董延坤