使立軸風車高效的尖頭、兜式扇葉及自擺裝置制造方法
【專利摘要】使立軸風車高效的尖頭、兜式扇葉及自擺裝置。本發明公開了一種四個尖頭、兜式扇葉通過活動自擺裝置連接在十字形扇梁端頭，在圍繞立軸旋轉的同時，每個扇葉都能在不同位置在風的作用下自動擺動，做到無論任何方向的來風，每個扇葉都能在314度范圍內做有用功，本發明的每個扇葉的風能利用范圍高達314度，能使風力動力機效率得到極大提高，而且2級以上微風就能轉動做功。不僅可用作發電，還可作為各種機械的動力源，即能在開闊地使用，而且更能在山頂、樓頂、車頂、海島、等高處安裝，使用面廣，場地適應性強。結構簡單，制造容易，可大可小，用料廣泛，竹、木、塑料、金屬等都可，從而成本低，易推廣普及。
【專利說明】使立軸風車高效的尖頭、兜式扇葉及自擺裝置
一【技術領域】
[0001]術領域本發明屬于風能利用領域,涉及一種能使每個扇葉在360度旋轉中可314度內做有用功的設計方案，尤其涉及一種使立軸風車高效的尖頭、兜式扇葉及自擺裝置。
二【背景技術】
[0002]隨著石油、煤炭、天然氣等不可再生能源越來越大的消耗，其不僅日趨資源枯竭、價格上揚、使用成本加大，更為嚴重的是對環境的污染，已經深刻影響了人類及一切生物、動物的生存。節能、環保、低碳的經濟發展模式，成為全世界必須遵守的客觀規律。因此充分利用取之不盡、用之不竭、零碳排放的風能，成為發展的必需。
[0003]但是現在廣泛使用的三槳葉橫軸風車自身結構特點決定了其只能利用迎面吹在槳葉上、不足槳葉轉動圓面積1/4的風。而其它3/4以上面積的風則穿過槳葉之間的空隙白白浪費了。就是作用在槳葉上1/4的風力，也只有被大于45度角的曲線斜面分解成不足1/2的橫向矢量力來推動槳葉轉動做有用功。而超過1/2的分解矢量力則成為將槳葉及支座向后倒的推力。很多中小型橫軸風車盡管安裝了斜拉索，風大時也常常被刮倒或吹斷槳葉，而大型風力發電機為了提高效率只能向高、大發展。塔座已高達60米以上，單個槳葉長40米，重量數百噸，造價高昂。另外巨大的身軀、槳尖轉動產生的噪音，使其只能安裝在沙漠、海上、灘涂等荒蕪人煙環境惡劣的地方，使設計壽命只有20年，并且管理維護都較難。因此效率低、造價高、壽命短、性價比差制約了三槳葉橫軸風力發電的應用及推廣。
[0004]目前的立軸風車都是扇葉固定在扇架之上，并且迎風面凸出以減小風阻，受力面呈凹形，如碗形、槽狀以加大風的兜力，而且只能在不足180度的范圍內做有用功，因其效率低而很少應用。
三
【發明內容】
[0005]針對現在立軸和橫軸風車普遍存在的效率低、造價高等弊端，本發明提出了一種使立軸風車高效的尖頭、兜式扇葉及自擺裝置，其和現有最接近的立軸風車共有的技術特征是:數個扇葉都安裝在以立軸為中心的扇梁之上，在風的吹動之下圍繞立軸旋轉，將風能轉變為轉動的機械能。而本發明的技術特征在于:四個尖頭、兜式扇葉，通過活動自擺裝置連接在十字形扇梁端頭，在圍繞立軸旋轉的同時，每個扇葉都能在不同位置在風的作用下自動擺動，做到無論任何方向的來風，每個扇葉都能在314度范圍內做有用功的技術方案，
[0006]所述的使立軸風車高效的尖頭、兜式扇葉及自擺裝置的，活動自擺裝置，有別于現在最接近的立軸風車的扇梁直接和扇葉呈90度角垂直固定的技術方案，其特征是:固定在立軸上、下的兩個十字形扇梁，呈尖頭朝向順時針方向橫V字形，這樣不僅強度高，而且能自身在風的作用下起兜風作用順時針旋轉，十字形扇梁的外端為，將上、下十字形扇梁對應端固定連接的，斜置尖頭朝順時針方向的后敞口梯形扇立柱，其也能起兜風作用順時針旋轉，尖頭后的內鈍角的角度以保證在扇葉轉到4點30分到9點的135度范圍內時，扇面和十字形扇梁邊呈90度垂直狀態；在10點30分以后扇面和十字形扇梁的邊呈45度角狀態為準,后敞口梯形扇立柱的短邊外側，安裝有合葉或軸承裝置和扇葉做活動聯接，每個后敞口梯形扇立柱，鈍角兩個邊的外側設上、下減震、消音彈簧或彈性軟墊，這樣的技術方案使銳角扇尖在指4點30分位置時，扇葉在扇尖兜內的風吹動，下迅速、無聲的向5點方向擺動到扇葉和十字形扇梁邊線呈90度角位置，扇葉的長面板面對來風方向，最大限度接受風吹的作用力轉動到9點；從9點到10點30分的45度時，在吹在銳角扇尖及板形扇葉上的迎面頂風作用下，扇葉始終保持以最小迎風面對著頂風，將風阻減小到最小狀；，在扇葉繼續轉過10點30分后，扇葉體會緊帖到后部的彈簧或彈性軟墊之上，扇面和十字形扇梁邊線呈45度角狀態，在頂風情況下將作用在扇葉外側邊上的，風力分解成矢量側向推力，推動扇葉順時針方向圍繞軸心轉動到12點；從此扇葉的長面板和扇小兜直接被風吹做有用功，繼續順時針旋轉到4點30時，扇葉在扇尖兜內的風吹動，下迅速、無聲的向5點方向擺動，開始下一個循環；為了加強強度及充分利用風力，在相鄰兩個十字形扇梁端頭設:尖頭朝外緣的側V字形加強梁，并在加強梁、十字形扇梁、后敞口梯形扇立柱內根據它們長度設數個加強肋，
[0007]所述的使立軸風車高效的尖頭、兜式扇葉及自擺裝置的，四個尖頭兜式扇葉，有別于現在最接近的普通的立軸風車，迎風一面為凸起狀以減小迎風阻，反面為凹狀被風吹能做有用功的技術方案，而本發明的技術特征是:每個扇葉為方形或長邊在外緣的梯形兜狀，其迎風端是銳角扇尖，使扇葉在轉動到迎風位置時能最大限度減小風阻，扇葉銳角扇尖后面的外緣是平面或瓦棱面短板，銳角扇尖后面的內緣是一個小平面板，其和外側的短板邊之間設加強肋，在扇葉較大時在扇葉小平面板內側的上、下兩端的加強肋上，安軸承組件和上、下十字形扇梁端頭做活動連接，在扇葉較小時在扇葉小平面板外側的上、下兩端用合葉組件和后敞口梯形扇立柱上、下兩端做活動連接，小平面板之后是平板式或外有加強框平面式或瓦棱面長面板，扇葉的上、下有加強板。
[0008]四顯著優勢
[0009]本發明具有成本低、高效能、易制造、應用廣、節能環保的有益效果和顯著優勢:
[0010]I本發明的每個扇葉的風能利用范圍高達314度，能使風力動力機效率得到極大提高，而且2級以上微風就能轉動做功。
[0011]2、不僅可用作發電，還可作為各種機械的動力源，即能在開闊地使用，而且更能在山頂、樓頂、車頂、海島、等高處安裝，使用面廣，場地適應性強。
[0012]3、結構簡單，制造容易，可大可小，用料廣泛，竹、木、塑料、金屬等都可，從而成本低，易推廣普及。
【專利附圖】
【附圖說明】:
[0013]圖1:四個扇葉在9點、12點、3點、6點位置時,結構及受風力作用姿態俯視示意圖
[0014]圖2:四個扇葉在10點30分、I點30分、4點30分、7點30分位置時，結構及受風作用姿態俯視透視示意圖
[0015]圖3扇葉及自擺裝置前視示意圖
[0016]圖中來風方向<-<扇葉及自擺裝置轉動方向^-~
[0017]1立軸2十字形扇梁3后敞口梯形扇立柱5合頁6彈性軟墊7銳角扇尖8長面板9加強梁10加強肋11短板12小平面板13加強板【具體實施方式】:
[0018]以加強框平面式長邊、合葉做活動連接的本發明實施例:
[0019]一種使立軸風車高效的尖頭、兜式扇葉及自擺裝置，其和現有最接近的立軸風車共有的技術特征是:數個扇葉都安裝在以立軸為中心的扇梁之上，在風的吹動之下圍繞立軸旋轉，將風能轉變為轉動的機械能。而本發明的技術特征在于:四個尖頭、兜式扇葉通過活動自擺裝置連接在十字形扇梁端頭，在圍繞立軸旋轉的同時，每個扇葉都能在不同位置在風的作用下自動擺動，做到無論任何方向的來風，每個扇葉都能在314度范圍內做有用功的技術方案，
[0020]所述的使立軸風車高效的尖頭、兜式扇葉及自擺裝置的，活動自擺裝置，有別于現在最接近的立軸風車的扇梁直接和扇葉呈90度角垂直固定的技術方案，其特征是:固定在立軸I上、下的兩個十字形扇梁2，呈尖頭朝向順時針方向橫V字形，這樣不僅強度高，而且能自身在風的作用下起兜風作用順時針旋轉，十字形扇梁2的外端為將上、下十字形扇梁2對應端固定連接的斜置尖頭朝順時針方向的后敞口梯形扇立柱3，其也能起兜風作用順時針旋轉，尖頭后的內鈍角的角度以保證在扇葉轉到4點30分到9點的135度范圍內時，扇面和十字形扇梁2邊呈90度垂直狀態；在10點30分以后扇面和十字形扇梁2的邊呈45度角狀態為準，后敞口梯形扇立柱3的短邊4外側，安裝有合葉5或軸承裝置和扇葉做活動聯接，每個后敞口梯形扇立柱3鈍角兩個邊的外側設上、下減震、消音彈簧或彈性軟墊6，這樣的技術方案使銳角扇尖7在指4點30分位置時，扇葉在扇尖兜內的風吹動，下迅速、無聲的向5點方向擺動到扇葉和十字形扇梁2邊線呈90度角位置，扇葉的長面板(8)面對來風方向，最大限度接受風吹的作用力轉動到9點；從9點到10點30分的45度時，在吹在銳角扇尖7及扇葉的長面板8上的迎面頂風作用下，扇葉始終保持以最小迎風面對著頂風，將風阻減小到最小狀；，在扇葉繼續轉過10點30分后，扇葉體會緊帖到后部的彈簧或彈性軟墊6之上，扇面和十字形扇梁2邊線呈45度角狀態，在頂風情況下將作用在扇葉外側邊上的，風力分解成矢量側向推力，推動扇葉順時針方向圍繞立軸I轉動到12點；從此扇葉的扇尖兜及長面板8直接被風吹做有用功，繼續順時針旋轉到4點30分時扇葉在扇尖兜內的風吹動，下迅速、無聲的向5點方向擺動開始下一個循環；為了加強強度及充分利用風力，在相鄰兩個十字形扇梁2端頭設:尖頭朝外緣的側V字形加強梁9，并在加強梁9、十字形扇梁2、后敞口梯形扇立柱3內根據它們長度設數個加強肋10，
[0021]所述的使立軸風車高效的尖頭、兜式扇葉及自擺裝置的，四個尖頭兜式扇葉，有別于現在最接近的普通的立軸風車，迎風一面為凸起狀以減小迎風阻，反面為凹狀被風吹能做有用功的技術方案，而本發明的技術特征是:每個扇葉為方形或長邊在外緣的梯形兜狀，其迎風端是銳角扇尖7，使扇葉在轉動到迎風位置時能最大限度減小風阻，扇葉銳角扇尖7后面的外緣是平面或瓦棱面短板11，銳角扇尖7后面的內緣是一個小平面板12,其和外側的短板11邊之間設加強肋10，在扇葉較大時在扇葉小平面板12內側的上、下兩端的加強肋10上，安軸承組件和上、下十字形扇梁2端頭做活動連接，在扇葉較小時在扇葉小平面板12外側的上、下兩端用合葉5和后敞口梯形扇立柱3的短邊4上、下兩端做活動連接，小平面板12之后是平板式或外有加強框平面式或瓦棱面長面板8，扇葉的上、下有加強板13。
【權利要求】
1.本發明的技術特征在于:四個尖頭、兜式扇葉通過活動自擺裝置連接在十字形扇梁端頭，在圍繞立軸旋轉的同時，每個扇葉都能在不同位置在風的作用下自動擺動，做到無論任何方向的來風，每個扇葉都能在314度范圍內做有用功的技術方案， 所述的使立軸風車高效的尖頭、兜式扇葉及自擺裝置的，活動自擺裝置，有別于現在最接近的立軸風車的扇梁直接和扇葉呈90度角垂直固定的技術方案，其特征是:固定在立軸(1)上、下的兩個十字形扇梁(2)，呈尖頭朝向順時針方向橫V字形，這樣不僅強度高，而且能自身在風的作用下起兜風作用順時針旋轉，十字形扇梁(2)的外端為將上、下十字形扇梁(2)對應端固定連接的斜置尖頭朝順時針方向的后敞口梯形扇立柱(3)，其也能起兜風作用順時針旋轉，尖頭后的內鈍角的角度以保證在扇葉轉到4點30分到9點的135度范圍內時，扇面和十字形扇梁(2)邊呈90度垂直狀態；在10點30分以后扇面和十字形扇梁(2)的邊呈45度角狀態為準,后敞口梯形扇立柱3的短邊(4)外側,安裝有合葉(5)或軸承裝置和扇葉做活動聯接，每個后敞口梯形扇立柱(3)鈍角兩個邊的外側設上、下減震、消音彈簧或彈性軟墊(6)，這樣的技術方案使銳角扇尖(7)在指4點30分位置時，扇葉在扇尖兜內的風吹動，下迅速、無聲的向(5)點方向擺動到扇葉和十字形扇梁(2)邊線呈90度角位置，扇葉的長面板(8)面對來風方向，最大限度接受風吹的作用力轉動到9點；從9點到10點30分的45度時，在吹在銳角扇尖(7)及扇葉的長面板(8)上的迎面頂風作用下，扇葉始終保持以最小迎風面對著頂風，將風阻減小到最小狀；，在扇葉繼續轉過10點30分后，扇葉體會緊帖到后部的彈簧或彈性軟墊(6)之上，扇面和十字形扇梁(2)邊線呈45度角狀態，在頂風情況下將作 用在扇葉外側邊上的，風力分解成矢量側向推力，推動扇葉順時針方向圍繞立軸(1)轉動到12點；從此扇葉的扇尖兜及長面板(8)直接被風吹做有用功，繼續順時針旋轉到4點30分時扇葉在扇尖兜內的風吹動，下迅速、無聲的向5點方向擺動開始下一個循環；為了加強強度及充分利用風力，在相鄰兩個十字形扇梁(2)端頭設:尖頭朝外緣的側V字形加強梁(9)，并在加強梁(9)、十字形扇梁(2)、后敞口梯形扇立柱(3)內根據它們長度設數個加強肋(10)， 所述的使立軸風車高效的尖頭、兜式扇葉及自擺裝置的，四個尖頭兜式扇葉，有別于現在最接近的普通的立軸風車，迎風一面為凸起狀以減小迎風阻，反面為凹狀被風吹能做有用功的技術方案，而本發明的技術特征是:每個扇葉為方形或長邊在外緣的梯形兜狀，其迎風端是銳角扇尖(7)，使扇葉在轉動到迎風位置時能最大限度減小風阻，扇葉銳角扇尖(7)后面的外緣是平面或瓦棱面短板(11)，銳角扇尖(7)后面的內緣是一個小平面板(12)，其和外側的短板(11)邊之間設加強肋(10)，在扇葉較大時在扇葉小平面板(12)內側的上、下兩端的加強肋(10)上，安軸承組件和上、下十字形扇梁(2)端頭做活動連接，在扇葉較小時在扇葉小平面板(12)外側的上、下兩端用合葉(5)和后敞口梯形扇立柱(3)的短邊(4)上、下兩端做活動連接，小平面板(12)之后是平板式或外有加強框平面式或瓦棱面長面板(8)，扇葉的上、下有加強板(13)。
【文檔編號】F03D3/06GK104033333SQ201310067920
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月5日 優先權日:2013年3月5日
【發明者】丁文斗 申請人:天津三春科技有限公司