使立轴风车高效的尖头、兜式扇叶及自摆装置制造方法
【专利摘要】使立轴风车高效的尖头、兜式扇叶及自摆装置。本发明公开了一种四个尖头、兜式扇叶通过活动自摆装置连接在十字形扇梁端头，在围绕立轴旋转的同时，每个扇叶都能在不同位置在风的作用下自动摆动，做到无论任何方向的来风，每个扇叶都能在314度范围内做有用功，本发明的每个扇叶的风能利用范围高达314度，能使风力动力机效率得到极大提高，而且2级以上微风就能转动做功。不仅可用作发电，还可作为各种机械的动力源，即能在开阔地使用，而且更能在山顶、楼顶、车顶、海岛、等高处安装，使用面广，场地适应性强。结构简单，制造容易，可大可小，用料广泛，竹、木、塑料、金属等都可，从而成本低，易推广普及。
【专利说明】使立轴风车高效的尖头、兜式扇叶及自摆装置
一【技术领域】
[0001]术领域本发明属于风能利用领域,涉及一种能使每个扇叶在360度旋转中可314度内做有用功的设计方案，尤其涉及一种使立轴风车高效的尖头、兜式扇叶及自摆装置。
二【背景技术】
[0002]随着石油、煤炭、天然气等不可再生能源越来越大的消耗，其不仅日趋资源枯竭、价格上扬、使用成本加大，更为严重的是对环境的污染，已经深刻影响了人类及一切生物、动物的生存。节能、环保、低碳的经济发展模式，成为全世界必须遵守的客观规律。因此充分利用取之不尽、用之不竭、零碳排放的风能，成为发展的必需。
[0003]但是现在广泛使用的三桨叶横轴风车自身结构特点决定了其只能利用迎面吹在桨叶上、不足桨叶转动圆面积1/4的风。而其它3/4以上面积的风则穿过桨叶之间的空隙白白浪费了。就是作用在桨叶上1/4的风力，也只有被大于45度角的曲线斜面分解成不足1/2的横向矢量力来推动桨叶转动做有用功。而超过1/2的分解矢量力则成为将桨叶及支座向后倒的推力。很多中小型横轴风车尽管安装了斜拉索，风大时也常常被刮倒或吹断桨叶，而大型风力发电机为了提高效率只能向高、大发展。塔座已高达60米以上，单个桨叶长40米，重量数百吨，造价高昂。另外巨大的身躯、桨尖转动产生的噪音，使其只能安装在沙漠、海上、滩涂等荒芜人烟环境恶劣的地方，使设计寿命只有20年，并且管理维护都较难。因此效率低、造价高、寿命短、性价比差制约了三桨叶横轴风力发电的应用及推广。
[0004]目前的立轴风车都是扇叶固定在扇架之上，并且迎风面凸出以减小风阻，受力面呈凹形，如碗形、槽状以加大风的兜力，而且只能在不足180度的范围内做有用功，因其效率低而很少应用。
三
【发明内容】
[0005]针对现在立轴和横轴风车普遍存在的效率低、造价高等弊端，本发明提出了一种使立轴风车高效的尖头、兜式扇叶及自摆装置，其和现有最接近的立轴风车共有的技术特征是:数个扇叶都安装在以立轴为中心的扇梁之上，在风的吹动之下围绕立轴旋转，将风能转变为转动的机械能。而本发明的技术特征在于:四个尖头、兜式扇叶，通过活动自摆装置连接在十字形扇梁端头，在围绕立轴旋转的同时，每个扇叶都能在不同位置在风的作用下自动摆动，做到无论任何方向的来风，每个扇叶都能在314度范围内做有用功的技术方案，
[0006]所述的使立轴风车高效的尖头、兜式扇叶及自摆装置的，活动自摆装置，有别于现在最接近的立轴风车的扇梁直接和扇叶呈90度角垂直固定的技术方案，其特征是:固定在立轴上、下的两个十字形扇梁，呈尖头朝向顺时针方向横V字形，这样不仅强度高，而且能自身在风的作用下起兜风作用顺时针旋转，十字形扇梁的外端为，将上、下十字形扇梁对应端固定连接的，斜置尖头朝顺时针方向的后敞口梯形扇立柱，其也能起兜风作用顺时针旋转，尖头后的内钝角的角度以保证在扇叶转到4点30分到9点的135度范围内时，扇面和十字形扇梁边呈90度垂直状态；在10点30分以后扇面和十字形扇梁的边呈45度角状态为准,后敞口梯形扇立柱的短边外侧，安装有合叶或轴承装置和扇叶做活动联接，每个后敞口梯形扇立柱，钝角两个边的外侧设上、下减震、消音弹簧或弹性软垫，这样的技术方案使锐角扇尖在指4点30分位置时，扇叶在扇尖兜内的风吹动，下迅速、无声的向5点方向摆动到扇叶和十字形扇梁边线呈90度角位置，扇叶的长面板面对来风方向，最大限度接受风吹的作用力转动到9点；从9点到10点30分的45度时，在吹在锐角扇尖及板形扇叶上的迎面顶风作用下，扇叶始终保持以最小迎风面对着顶风，将风阻减小到最小状；，在扇叶继续转过10点30分后，扇叶体会紧帖到后部的弹簧或弹性软垫之上，扇面和十字形扇梁边线呈45度角状态，在顶风情况下将作用在扇叶外侧边上的，风力分解成矢量侧向推力，推动扇叶顺时针方向围绕轴心转动到12点；从此扇叶的长面板和扇小兜直接被风吹做有用功，继续顺时针旋转到4点30时，扇叶在扇尖兜内的风吹动，下迅速、无声的向5点方向摆动，开始下一个循环；为了加强强度及充分利用风力，在相邻两个十字形扇梁端头设:尖头朝外缘的侧V字形加强梁，并在加强梁、十字形扇梁、后敞口梯形扇立柱内根据它们长度设数个加强肋，
[0007]所述的使立轴风车高效的尖头、兜式扇叶及自摆装置的，四个尖头兜式扇叶，有别于现在最接近的普通的立轴风车，迎风一面为凸起状以减小迎风阻，反面为凹状被风吹能做有用功的技术方案，而本发明的技术特征是:每个扇叶为方形或长边在外缘的梯形兜状，其迎风端是锐角扇尖，使扇叶在转动到迎风位置时能最大限度减小风阻，扇叶锐角扇尖后面的外缘是平面或瓦棱面短板，锐角扇尖后面的内缘是一个小平面板，其和外侧的短板边之间设加强肋，在扇叶较大时在扇叶小平面板内侧的上、下两端的加强肋上，安轴承组件和上、下十字形扇梁端头做活动连接，在扇叶较小时在扇叶小平面板外侧的上、下两端用合叶组件和后敞口梯形扇立柱上、下两端做活动连接，小平面板之后是平板式或外有加强框平面式或瓦棱面长面板，扇叶的上、下有加强板。
[0008]四显著优势
[0009]本发明具有成本低、高效能、易制造、应用广、节能环保的有益效果和显著优势:
[0010]I本发明的每个扇叶的风能利用范围高达314度，能使风力动力机效率得到极大提高，而且2级以上微风就能转动做功。
[0011]2、不仅可用作发电，还可作为各种机械的动力源，即能在开阔地使用，而且更能在山顶、楼顶、车顶、海岛、等高处安装，使用面广，场地适应性强。
[0012]3、结构简单，制造容易，可大可小，用料广泛，竹、木、塑料、金属等都可，从而成本低，易推广普及。
【专利附图】
【附图说明】:
[0013]图1:四个扇叶在9点、12点、3点、6点位置时,结构及受风力作用姿态俯视示意图
[0014]图2:四个扇叶在10点30分、I点30分、4点30分、7点30分位置时，结构及受风作用姿态俯视透视示意图
[0015]图3扇叶及自摆装置前视示意图
[0016]图中来风方向<-<扇叶及自摆装置转动方向^-~
[0017]1立轴2十字形扇梁3后敞口梯形扇立柱5合页6弹性软垫7锐角扇尖8长面板9加强梁10加强肋11短板12小平面板13加强板【具体实施方式】:
[0018]以加强框平面式长边、合叶做活动连接的本发明实施例:
[0019]一种使立轴风车高效的尖头、兜式扇叶及自摆装置，其和现有最接近的立轴风车共有的技术特征是:数个扇叶都安装在以立轴为中心的扇梁之上，在风的吹动之下围绕立轴旋转，将风能转变为转动的机械能。而本发明的技术特征在于:四个尖头、兜式扇叶通过活动自摆装置连接在十字形扇梁端头，在围绕立轴旋转的同时，每个扇叶都能在不同位置在风的作用下自动摆动，做到无论任何方向的来风，每个扇叶都能在314度范围内做有用功的技术方案，
[0020]所述的使立轴风车高效的尖头、兜式扇叶及自摆装置的，活动自摆装置，有别于现在最接近的立轴风车的扇梁直接和扇叶呈90度角垂直固定的技术方案，其特征是:固定在立轴I上、下的两个十字形扇梁2，呈尖头朝向顺时针方向横V字形，这样不仅强度高，而且能自身在风的作用下起兜风作用顺时针旋转，十字形扇梁2的外端为将上、下十字形扇梁2对应端固定连接的斜置尖头朝顺时针方向的后敞口梯形扇立柱3，其也能起兜风作用顺时针旋转，尖头后的内钝角的角度以保证在扇叶转到4点30分到9点的135度范围内时，扇面和十字形扇梁2边呈90度垂直状态；在10点30分以后扇面和十字形扇梁2的边呈45度角状态为准，后敞口梯形扇立柱3的短边4外侧，安装有合叶5或轴承装置和扇叶做活动联接，每个后敞口梯形扇立柱3钝角两个边的外侧设上、下减震、消音弹簧或弹性软垫6，这样的技术方案使锐角扇尖7在指4点30分位置时，扇叶在扇尖兜内的风吹动，下迅速、无声的向5点方向摆动到扇叶和十字形扇梁2边线呈90度角位置，扇叶的长面板(8)面对来风方向，最大限度接受风吹的作用力转动到9点；从9点到10点30分的45度时，在吹在锐角扇尖7及扇叶的长面板8上的迎面顶风作用下，扇叶始终保持以最小迎风面对着顶风，将风阻减小到最小状；，在扇叶继续转过10点30分后，扇叶体会紧帖到后部的弹簧或弹性软垫6之上，扇面和十字形扇梁2边线呈45度角状态，在顶风情况下将作用在扇叶外侧边上的，风力分解成矢量侧向推力，推动扇叶顺时针方向围绕立轴I转动到12点；从此扇叶的扇尖兜及长面板8直接被风吹做有用功，继续顺时针旋转到4点30分时扇叶在扇尖兜内的风吹动，下迅速、无声的向5点方向摆动开始下一个循环；为了加强强度及充分利用风力，在相邻两个十字形扇梁2端头设:尖头朝外缘的侧V字形加强梁9，并在加强梁9、十字形扇梁2、后敞口梯形扇立柱3内根据它们长度设数个加强肋10，
[0021]所述的使立轴风车高效的尖头、兜式扇叶及自摆装置的，四个尖头兜式扇叶，有别于现在最接近的普通的立轴风车，迎风一面为凸起状以减小迎风阻，反面为凹状被风吹能做有用功的技术方案，而本发明的技术特征是:每个扇叶为方形或长边在外缘的梯形兜状，其迎风端是锐角扇尖7，使扇叶在转动到迎风位置时能最大限度减小风阻，扇叶锐角扇尖7后面的外缘是平面或瓦棱面短板11，锐角扇尖7后面的内缘是一个小平面板12,其和外侧的短板11边之间设加强肋10，在扇叶较大时在扇叶小平面板12内侧的上、下两端的加强肋10上，安轴承组件和上、下十字形扇梁2端头做活动连接，在扇叶较小时在扇叶小平面板12外侧的上、下两端用合叶5和后敞口梯形扇立柱3的短边4上、下两端做活动连接，小平面板12之后是平板式或外有加强框平面式或瓦棱面长面板8，扇叶的上、下有加强板13。
【权利要求】
1.本发明的技术特征在于:四个尖头、兜式扇叶通过活动自摆装置连接在十字形扇梁端头，在围绕立轴旋转的同时，每个扇叶都能在不同位置在风的作用下自动摆动，做到无论任何方向的来风，每个扇叶都能在314度范围内做有用功的技术方案， 所述的使立轴风车高效的尖头、兜式扇叶及自摆装置的，活动自摆装置，有别于现在最接近的立轴风车的扇梁直接和扇叶呈90度角垂直固定的技术方案，其特征是:固定在立轴(1)上、下的两个十字形扇梁(2)，呈尖头朝向顺时针方向横V字形，这样不仅强度高，而且能自身在风的作用下起兜风作用顺时针旋转，十字形扇梁(2)的外端为将上、下十字形扇梁(2)对应端固定连接的斜置尖头朝顺时针方向的后敞口梯形扇立柱(3)，其也能起兜风作用顺时针旋转，尖头后的内钝角的角度以保证在扇叶转到4点30分到9点的135度范围内时，扇面和十字形扇梁(2)边呈90度垂直状态；在10点30分以后扇面和十字形扇梁(2)的边呈45度角状态为准,后敞口梯形扇立柱3的短边(4)外侧,安装有合叶(5)或轴承装置和扇叶做活动联接，每个后敞口梯形扇立柱(3)钝角两个边的外侧设上、下减震、消音弹簧或弹性软垫(6)，这样的技术方案使锐角扇尖(7)在指4点30分位置时，扇叶在扇尖兜内的风吹动，下迅速、无声的向(5)点方向摆动到扇叶和十字形扇梁(2)边线呈90度角位置，扇叶的长面板(8)面对来风方向，最大限度接受风吹的作用力转动到9点；从9点到10点30分的45度时，在吹在锐角扇尖(7)及扇叶的长面板(8)上的迎面顶风作用下，扇叶始终保持以最小迎风面对着顶风，将风阻减小到最小状；，在扇叶继续转过10点30分后，扇叶体会紧帖到后部的弹簧或弹性软垫(6)之上，扇面和十字形扇梁(2)边线呈45度角状态，在顶风情况下将作 用在扇叶外侧边上的，风力分解成矢量侧向推力，推动扇叶顺时针方向围绕立轴(1)转动到12点；从此扇叶的扇尖兜及长面板(8)直接被风吹做有用功，继续顺时针旋转到4点30分时扇叶在扇尖兜内的风吹动，下迅速、无声的向5点方向摆动开始下一个循环；为了加强强度及充分利用风力，在相邻两个十字形扇梁(2)端头设:尖头朝外缘的侧V字形加强梁(9)，并在加强梁(9)、十字形扇梁(2)、后敞口梯形扇立柱(3)内根据它们长度设数个加强肋(10)， 所述的使立轴风车高效的尖头、兜式扇叶及自摆装置的，四个尖头兜式扇叶，有别于现在最接近的普通的立轴风车，迎风一面为凸起状以减小迎风阻，反面为凹状被风吹能做有用功的技术方案，而本发明的技术特征是:每个扇叶为方形或长边在外缘的梯形兜状，其迎风端是锐角扇尖(7)，使扇叶在转动到迎风位置时能最大限度减小风阻，扇叶锐角扇尖(7)后面的外缘是平面或瓦棱面短板(11)，锐角扇尖(7)后面的内缘是一个小平面板(12)，其和外侧的短板(11)边之间设加强肋(10)，在扇叶较大时在扇叶小平面板(12)内侧的上、下两端的加强肋(10)上，安轴承组件和上、下十字形扇梁(2)端头做活动连接，在扇叶较小时在扇叶小平面板(12)外侧的上、下两端用合叶(5)和后敞口梯形扇立柱(3)的短边(4)上、下两端做活动连接，小平面板(12)之后是平板式或外有加强框平面式或瓦棱面长面板(8)，扇叶的上、下有加强板(13)。
【文档编号】F03D3/06GK104033333SQ201310067920
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年3月5日 优先权日:2013年3月5日
【发明者】丁文斗 申请人:天津三春科技有限公司