0，叶轮20设置在高速轴19上与高速轴19联动，高速轴19上方连接至齿轮装置15与齿轮装置15联动，机舱2与换气装置6通过高速轴19进行能量传递；换气转置6的上方设置有排气孔18，换气转置6的底端通过吸气孔22与风道7连通。
[0046]齿轮装置15为一对啮合在一起的锥齿轮23，两个锥齿轮呈横竖垂直方向啮合，竖向锥齿轮连接低速轴14，横向锥齿轮连接高速轴19。
[0047]所述叶片10外径2000mm，沿轮毂12设置为3个，风机输出功率260W~4900W，导叶片21外径600mm，设置为4个。
[0048]所述齿轮装置15设置的增速比为2。
[0049]所述风道7内径为500mm。
[0050]所述排气孔18均匀分布的分布在换气转置6的上方，排气孔18的穿孔结构为椭圆穿孔，换气转置6底部的吸气孔22均匀的分布一圈。
[0051]本实用新型的工作原理是:
[0052]本实用新型是一种风力驱动的新型节能通风换气设备，利用风轮I捕捉和吸收风能并带动低速轴旋转，将风能转化为机械能。低速轴通过齿轮装置进行增速，并带动高速轴进行旋转，高速轴下面安装有叶轮和导叶片，导叶片开始工作进行通风换气。
[0053]风轮的叶片前方安装有调速装置，因为自然界的风速经常变化，风轮的转速随风速的增大而变快，当风速太大时会导致设备损坏，这一装置可保证设备安全稳定的运行。调速装置是根据缩小风轮圆形迎风面积的原理进行工作的，首先，借助弹簧保持设计形状，当风力过大时，作用在叶片上的力增加致使叶片扫掠面积减小，转速不再增加，风速减小时又恢复原状继续运行。机舱中有齿轮增速装置和刹车装置。齿轮装置是利用一对圆锥齿轮的啮合来进行增速，设定增速比为1:2。刹车装置包括刹车鼓和制动刹车带，当需要停止运行时，手动刹车使制动刹车带紧抱刹车鼓即可。
[0054]机舱的后方连接有尾翼，它可使风轮对准风向，时刻跟踪风向的变化。机舱固定在机头座上，机头座与回转体相连接，回转体采用青铜加工的轴套来保证机舱平稳的转动。回转体下方的换气装置在高速轴的带动下，导叶片进行快速的转动，将室内的空气排出室外，从而达到室内厨房的排烟、热气以及厕所、隧道等的通风换气的效果，同时还可以实现轻度灰尘场合的除尘。在该设备的最下端还设有集气腔和过滤网，集气腔用来保证气体能够顺利的进入风道，过滤网用于收集和处理一些灰尘，可进行拆除和更换。
[0055]实际使用时，本实用新型的风力驱动的节能型换气设备可以根据用户所要求的换气量，换气效果和当地风速的情况进行调整，也可以用多台并联使用。以风力资源丰富地区的一个普通家庭的厨房为例，在满足换气要求的基础上，工作时取单位时间内需要的换气量为3m3，根据相关公式确定不同风速下满足实际输出功率时导叶片的尺寸，那么可取导叶片外径为600mm，以便提供最佳的换气方案。
[0056]本实用新型基本使用步骤和方法如下:
[0057](I)准备和安装阶段，首先要根据当地的风能资源进行有效风速的估计，根据风速选择合适的风轮，然后再由具体的换气量来选择适当的导叶片。将选择好的零件进行组装，并安装在合适的地方，将机头安装在屋顶外面，保证一定的安装高度达到所需风速的要求，导叶片安装在换气装置中，建立好风道，并把集气腔安装在室内。
[0058](2)运行与调试阶段，根据实际的换气效果进行评估，若要求的换气量较大，可以用多台设备并联使用，已达到预期的换气效果。
[0059]本实用新型的风力驱动的节能型换气设备采用本设计中风轮在风的吹动下转动工作，带动与之相连的低速轴旋转，并通过一对圆锥齿轮的啮合进行传递和增速，从而带动高速轴转动。高速轴上安装有导叶片，导叶片旋转带动风道内气体流动，风道与室内相连，进而可将室内空气抽出。风轮后部是一个尾翼，可使风轮自动对准风向，以使风轮在变化的风向下正常工作。风道是一个中空的圆形支架，既起到对整个装置的支承和固定作用，又可将室内空气通过风道排出室外。
[0060]在风力资源较丰富的地区，该装置可以广泛地运用于小作坊、小工厂和家庭用的通风换气设备上，该种新型的风力通风机如果得到广泛地运用不仅可以节约大量的能源，还可以有效地降低职业病的危害，如果能得到有效的推广和运用，必然发挥出强大的节能潜力和应用前景。
【主权项】
1.一种风力驱动的新型节能通风换气设备，其特征在于:该设备包括捕捉吸收转化风能的风动系统(24)和内外气体交换的通风换气系统(25)，风动系统(24)呈水平状态，安装在竖直放置的通风换气系统(25)的上方。
2.根据权利要求1所述的风力驱动的新型节能通风换气设备，其特征在于:所述的风动系统(24)包括风轮(I)、机舱(2)和尾翼(4)，风轮(I)和尾翼(4)安装在机舱(2)的前后两端，机舱(2)为传动与控制装置，尾翼(4)为对风装置，尾翼(4)与机舱(2)通过尾翼杆(3)连接； 风轮(I)包括叶片(10)、叶柄(11)、轮毂(12)和调速装置(13)，其中叶片(10)通过叶柄(11)安装在轮毂(12)上，调速装置(13)安装在轮毂(12)的前方； 机舱(2)包括低速轴(14)、齿轮装置(15)、刹车装置(16)和机头座(17)，齿轮装置(15)安装在机舱(2)的中部并与低速轴(14)联动，控制低速轴(14)转动的刹车装置(16)安装在机舱的尾端，机头座(17)安装在机舱(2)的底端； 低速轴(14)的前端连接至轮毂(12)，后端与尾翼杆(3)连接。
3.根据权利要求2所述的风力驱动的新型节能通风换气设备，其特征在于:所述的通风换气系统(25)包括回转体(5)、换气装置(6)、过滤网(8)和集气腔(9)，换气装置(6)的上方通过回转体(5 )连接至机舱(2 )，换气装置(6 )的下方通过风道(7 )连接集气腔(9 )过滤网(8)安装在风道(7)下方； 换气转置(6 )内设置有带有导叶片(21)的叶轮(20 )，叶轮(20 )设置在高速轴(19 )上与高速轴(19)联动，高速轴(19)上方连接至齿轮装置(15 )与齿轮装置(15)联动，机舱(2 )与换气装置(6)通过高速轴(19)进行能量传递；换气转置(6)的上方设置有排气孔(18)，换气转置(6 )的底端通过吸气孔(22 )与风道(7 )连通。
4.根据权利要求3所述的风力驱动的新型节能通风换气设备，其特征在于:齿轮装置(15)为一对啮合在一起的锥齿轮(23)，两个锥齿轮呈横竖垂直方向啮合，竖向锥齿轮连接低速轴(14)，横向锥齿轮连接高速轴(19)。
5.根据权利要求3所述的风力驱动的新型节能通风换气设备，其特征在于:所述叶片(10)外径2000mm，沿轮毂(12)设置为3个，风机输出功率260W~4900W，导叶片(21)外径600mm,设置为4个。
6.根据权利要求3所述的风力驱动的新型节能通风换气设备，其特征在于:所述齿轮装置(15)设置的增速比为2。
7.根据权利要求3所述的风力驱动的新型节能通风换气设备，其特征在于:所述风道(7)内径为500mm。
8.根据权利要求3所述的风力驱动的新型节能通风换气设备，其特征在于:所述排气孔(18)均匀分布的分布在换气转置(6)的上方，排气孔(18)的穿孔结构为椭圆穿孔，换气转置(6)底部的吸气孔(22)均匀的分布一圈。
【专利摘要】本实用新型涉及一种由风力驱动的新型节能通风换气设备，分为水平方向安装的风动系统，和竖直方向安装的通风换气系统。风动系统由左至右分别为捕捉和吸收风能装置风轮，传动与控制装置机舱和以及对风装置尾翼，其中，尾翼与机舱由尾翼杆连接；风轮的前方安装调速装置，机舱内安装齿轮装置和刹车装置。风动系统的下方为通风换气系统，其由上至下分别由回转体、换气装置、过滤网和集气腔组成，换气装置又由上方的排气孔、中上部的导叶片、吸气孔及起支撑作用的风道组成。回转体通过高速轴与机舱相连进行能量传递，并带动导叶片转动从而达到通风换气的目的。本实用新型这种风力驱动的节能型换气设备充分利用了风能，节约了电能，改善了生活环境，适于推广应用。
【IPC分类】F03D9-00, F03D1-00, F24F7-007
【公开号】CN204301245
【申请号】CN201420272502
【发明人】张琦, 常志荣, 康健, 化成城
【申请人】东北大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年5月27日