专利名称：高效径流双轴风力机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力转换装置，即一种高效径流双轴风力机。
背景技术：
风力机是借助风力转动作功或储能的机械装置。随着能源的紧缺，风力机 越来越受到人们的重视。风力机的种类很多，如果按照转轴与风向的关系来分， 主要有轴流式和径流式两种。轴流式风力机的转轴与风向一致，为水平轴，扇 页表面与转轴轴线相垂直。径流式风力机的转轴多为立轴，扇页立于立轴的外 侧。当然，转轴为水平方向，但不与风向一致，或与风向垂直的风力机也应属 于径流的范围，但这种风力机很少见。由常识可知，轴流式风力机的扇页面积
比较小， 一般只有3个，静止状态受风面积非常有限，这是轴流式风力机的主 要缺点。径流式风力机的扇页面积比较大，可是，转轴两侧的对称扇页同时受 力，扭矩相反，相互抵消，风力利用效率极低，限制了径流式风力机的应用。 如果能解决两侧力矩相抵的问题，径流式风力机比轴流式风力机将具有更多的 优势。在现有专利文献中，可见到许多解决径流式风力机两侧力矩相抵问题的 方案，其中大都采用在扇页上开有多个风孔，每个风孔上安装单向开关的方法， 结构比较复杂，故障率高，实用价值较低，至今没有得到普及推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种转轴两侧扇页相抵力矩的量非常小，风能利用效 率比较高、且结构简单、工作稳定的高效径流式双轴风力机。
上述目的是由以下技术方案实现的研制一种高效径流双轴风力机，也是 由转轴和多个扇页构成。所不同的是所说的转轴有两支，每支转轴的外侧均 装有多个扇页，两支转轴的距离小于两扇页宽度之和，即两支转轴的扇页在两 转轴之间相互穿插遮挡。
所说的转轴是两支平行竖立的立轴或两支平行的横轴。所说的扇页是一个曲面扇页。
所说的曲面扇页与转轴轴线相垂直的截面是一条抛物线，靠近转轴的线段 较为平直，离转轴较远的线段比较弯曲。
所说的每支转轴四周均布三个以上的扇页。
所说的两支转轴并列装在一个的轴架内，且与轴架转动连接，轴架的上下 均有半轴与支架的上下横框转动连接，支架固连于地面。
所说的两个转轴上各固装一个齿轮，两个齿轮相啮合而相互逆向转动。 所说的轴架的上方设有导向风翼。
所说的轴架的上方设有导向尾翼，导向尾翼的前方轴架上装有与所说的两 支转轴挡风板，挡风板沿与两转轴相平行的中线对折呈角状。 所说的转轴的下端通过传动机构与风能转换器相联系。
本发明的有益效果是由于曲面扇页的凹面风阻较大，凸面风阻较小，加 之凸面扇页在两立轴间相互遮挡或在前方加设挡风板，可进一步降低风阻，使 两转轴外侧扇页产生的扭矩远大于两转轴间扇页产生的反向扭矩，且两转轴间 的扇页在转动中相互推带，进一步降低反向扭矩，使径流风机两侧扇页受力相 抵的缺点得以克服，其受力面积大的优势得以凸显。大量实验证明这种风力 机结构简单，性能稳定，风能转化率显著提高，是一种先进的风能利用装备。
图l是第一种实施例的主视图2是第一种实施例的俯视图3是工作原理示意图4是第二种实施例的俯视图5是第三种实施例的主视图6是第三种实施例的俯视图7是第三种实施例的左视图8是第四种实施例的主视图9是第四种实施例的俯视图；图10是第四种实施例的左视图； 图11是第五种实施例的主视图； 图12是第五种实施例的俯视图。 图13是第六种实施例的主视图； 图14是第六种实施例的受力分析图； 图15是第七种实施例的主视图； 图16是第七种实施例的俯视图。
图中可见转轴l,扇页2，轴架3,齿轮4，支架5,半轴6，转换器7，导 向尾翼8，挡风板9。
具体实施例方式
第一种实施例图l、 2、 3所示，这种风力机有两支并立的转轴l,每支转 轴1上都装有三个扇页2。从图1看这些扇页都呈矩形，装在竖立转轴1的外侧。 从图2看，这些扇页2均布在立轴1的周围，每个扇页2都是一个曲面板。图 示的曲面板是一种抛物面，靠近转轴1的部分比较平直，即曲率半径较大，远 离转轴1的边缘部分比较弯曲，即曲率半径较小。两支转轴1的距离比较近， 小于两扇页2宽度之和，因而从两立轴1之间转过的扇页2相互穿插。如图3 可见这种扇页的受力情况，两侧的扇页2凹面与风力F相对，中间扇页2凸面 迎风，且相互遮挡，迎风面积小于两个扇页2，而且部分凸面风力P会顺势滑向 两侧，加大两侧凹面的受力。显然外侧的受力大于中间的受力，导致两个立轴l 均获得足够的扭矩而向外旋转。
在实验中发现，两转轴1之间的扇页2不仅因遮挡而减少了受风面积，而 且在图示的转动中，前面的扇页后面形成负压，带动气流对后面的扇页产生带 动力A，同时，后面的扇页2也对前面的扇页产生了推动力B，而且转速越高， 力AB越大，两力相生相长，产生了意想不到的效果。
当然，这种风力机最好配备自动迎风装置，否则，就只能在图示的风向下 工作。既使是这样，在风向比较确定的季节或场所也具有一定的使用价值。
第二种实施例这种风力机的扇页2的数量可有多种，前例扇页2有三个，本例如图4所示有四个扇页2。当然还可以更多，但扇页2的数量应与其宽度尺 寸、页面弯曲程度及两立轴1的距离等参数相适应。当然，页面的弯曲程度可 以推及到平直的页面。
第三种实施例如图5、 6、 7所示，这种风力机的两支竖立转轴1的上下 两端都是通过轴承装在一个矩形轴架3是里面，而这个轴架3的上下两框的中 点上分别设有一个半轴6，轴架3通过这两个半轴6装在一个支架5里面。支架 5上部是一个矩形框架，两个半轴6分别与支架5的上框和下框转动连接。支架 5的下部与地面或其他基础相固定。可见，这里的轴架3可以在支架5里面转动。
图中还可以看到，在两个立轴1的下面各固定一个平置的齿轮4，两个齿轮 4相啮合，由此保证两个立轴相互同步反向转动，并且可以自动调整轴架3的方 位，使两转轴及扇页主动保持与风向相对且转动力矩最大的角度。当然，这里 的齿轮4对两个立轴1所产生的同步作用也可以用电子控制装置等其他技术或 装置来实现。
和常规的风力机一样，这里的立轴1下端要与风能转换器7相联系。这种 转换器7既可以是发电机，也可以是提水机，又可能是储能设备。既可以装在 一个立轴下面，也可以装在两个立轴下面。图中仅列举一个由变速箱和发电机 构成转换器7的例子，并不能穷举所有的应用方式。
第四种实施例如图8、 9、 IO所示，轴架3上面的半轴6伸出支架5的上 框，上面装有一个导向尾翼8。导向尾翼8可在风力的作用下确定轴架3的转动 方向，从而可以保持两个转轴1所在的平面始终与风向相垂直，从而获得最大 的风力。
第五种实施例所说的轴架3的形状可有多种，只要能支撑两个转轴1和 扇页转动，并且本身能在支架5上转动即可。如图ll、 12所示，这里的轴架3 是一个上下两个三角架通过三个立柱构成。在三角架中部装有横框来安装转轴 1，并分别向上下装有两个半轴6。显然，这种轴架3的稳定性更好一些。
第六种实施例如图13、 14所示，轴架3的前面装有一条挡风板9。挡风 板9的俯视断面是板面从中间对折呈尖角形的两块板面。恰好挡在两个转轴1的前面。上面导向尾翼8借助风力控制轴架3的位置，使两个转轴1所在平面 以及前面的挡风板9始终与风向相对。其受力效果如图14所示，两转轴l之间 的扇页所对的气流被挡风板9所抵挡，只有外侧的扇页能接受到风力。此外尖 角形的挡风板9还把气流分向两侧，加大了两侧扇页的压力，从而可以获得更 大的转动力矩。
第七种实施例所说的转轴1不仅可以是竖立的，也可以是水平的，或者 是倾斜的。图15、 16所示的两支转轴1呈水平状态，其他构造与第三、四种实 施例相同，也可以在风力的作用下工作。
第八种实施例这种风力机在使用中，可根据要求同时采用多个单体，组 成各种不同的阵列。
权利要求
1. 一种高效径流双轴风力机，也是由转轴和多个扇页构成，其特征在于所说的转轴(1)有两支，每支转轴(1)的外侧均装有多个扇页(2)，两支转轴(1)的距离小于两扇页(2)宽度之和，即两支转轴(1)的扇页(2)在两转轴(1)之间相互穿插遮挡。
2. 根据权利要求l所述的高效径流双轴风力机，其特征在于所说的转轴(1) 是两支平行竖立的立轴或两支平行的横轴。
3. 根据权利要求1所述的高效径流双轴风力机，其特征在于所说的扇页(2) 是一个曲面扇页(2)。
4. 根据权利要求4所述的高效径流双轴风力机，其特征在于所说的曲面 扇页(2)与转轴轴线相垂直的截面是一条抛物线，靠近转轴(1)的线段较为平直，远离转轴(1)的线段比较弯曲。
5. 根据权利要求l所述的高效径流双轴风力机，其特征在于所说的每支转轴(1)四周均布三个以上的扇页(2)。
6. 根据权利要求1所述的高效径流双轴风力机，其特征在于所说的两支 转轴(1)并列装在一个的轴架(3)内，且与轴架(3)转动连接，轴架(3) 的上下均有半轴(6)与支架(5)的上下横框转动连接，支架(5)固连于地面。
7. 根据权利要求1所述的高效径流双轴风力机，其特征在于所说的两个转轴(1)上各固装一个齿轮(4)，两个齿轮(4)相啮合而相互逆向转动。
8. 根据权利要求1所述的高效立轴风力机，其特征在于所说的轴架(3)的上方设有导向尾翼(8)。
9. 根据权利要求8所述的高效立轴风力机，其特征在于所说的轴架(3) 的上方设有导向尾翼(8)，导向尾翼(8)的前方轴架(3)上装有与两支转轴(1)相对的挡风板(9)，挡风板(9)沿与转轴(1)相平行的中线对折呈角状。
10. 根据权利要求1所述的高效径流双轴风力机，其特征在于所说的转 轴(1)的一端通过传动机构与风能转换器(7)相联系。
全文摘要
本发明涉及一种风力转换装置，即一种高效径流双轴风力机。这种风力机，也是由转轴1和多个扇页2构成，其特点是所说的转轴1有两支，每支转轴1的外侧均装有多个扇页2，两支转轴1的距离小于两扇页2宽度之和，即两支转轴1的扇页2在两转轴1之间相互穿插遮挡。其扇页2优选抛物线页面，由于扇页2的凹面风阻较大，凸面风阻较小，加之凸面扇页2在两转轴1间相互遮挡，可进一步降低风阻，致使两立轴1外侧扇页2的扭矩远大于两转轴1间扇页2的反向扭矩，加之两转轴间的扇页在转动中相互推带，使现有径流风机两侧扇页受力相互抵损的缺陷得以克服，使其受力面积大的优势得以凸显，风能转化率显著提高，且结构简单，性能稳定，从而为风能利用提供了先进的技术装备。
文档编号F03D3/02GK101413482SQ20081022369
公开日2009年4月22日 申请日期2008年10月8日 优先权日2008年10月8日
发明者马军兴, 马建威 申请人:马建威