专利名称：风能-机械能转换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于风能利用领域，具体地讲，有关于一种将风能转换为 机械能的风能一机械能转换装置。
背景技术：
风能的利用是世界获取能源最重要的方式之一。随着煤炭、石油化石能 源甚至核燃料的逐渐减少，甚至枯竭，人们获取能源的成本也越来越高。随 着二氧化碳排放的增加，地球的相应灾害也日益加重。地球的资源枯竭，首 先是能源资源的枯竭，尤其是化石能源的枯竭。但是，风是太阳照射地球使 空气流动自然产生的产物，风能严格来说是太阳能的一种产物，只要太阳照 射地球一天，风能就会存在一天。风能安全，清洁，资源丰富，取之不竭。 最重要的是风能是一种永久性的大量存在的本地资源，可以为我们提供长期 稳定的能源供应，它没有原料风险，更没有燃料价格风险，也不会产生碳排 量。尽管风能利用的优点很多，但是，由于受到风力强弱变化、风向变化不 定等因素的影响，限制了风能的有效利用。
例如，传统的三叶桨叶式风力发电设备，由于采用桨叶式驱动方式，驱 动效率比较低，并且对风速的要求比较高，在风力弱时所发电量非常少，甚
至为零，这给电网带来了浪费。中国专利公开号为CN1740558A提供了一种广 口聚风密封轮斗式风力发电机组，其能够通过广口聚风器，来提高风力的强 度，从而解决风力较小时的聚能问题；但是该种具有聚风功能的风力发电机 组需要通过复杂的转向装置来解决风向改变的问题，不但使得设备复杂，制 造成本高，而且也降低了风能的利用效率。
因此，有必要提供一种新的风能一机械能转换装置，来克服现有风能利用装置存在的上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种风能一机械能转换装置，其能够在多 个方向有效聚风，提高风力的强度，提高风能的利用效率。
本实用新型的上述目的可采用如下技术方案来解决 一种风能一机械能 转换装置，该装置包括-
多个聚风桶，每个聚风桶具有进口和出口，其中进口面积大于出口面积；
中空罩体，该中空罩体具有柱状周面和两个端面，其中在柱状周面上开
设有多个进风口，每个进风口与所述聚风桶的出口连接；并在至少其中一个
端面上设有多个泄风口；
转轴，该转轴穿过所述中空罩体，并可转动地支撑在所述中空罩体上； 转轮，设置在所述中空罩体内，并连接在所述转轴上，在该转轮的周向
设置有多个叶片。
在本实用新型的一个可选实施方式中，所述中空罩体上的进风口与泄风 口的数目相等，且在周向上交错设置。
在本实用新型的一个例子中，所述聚风桶的进口与出口之间的比例为200 —500: 1。
在本实用新型中，所述的中空罩体为圆柱形，所述聚风桶的中心轴线与 该圆柱形中空罩体的外柱面相切。
在本实用新型中，所述叶片在连接到所述转轮上后形成为两面开口而其 它面封闭的斗室状，所述中空罩体的泄风口设置在中空罩体的一个端面上， 其中所述斗室状叶片的一面开口朝向中空罩体的进风口方向，另一面开口朝 向所述中空罩体的泄风口方向。
在本实用新型的一个可选实施方式中，所述的聚风桶均布在中空罩体的 周向。在本实用新型的一个具体例子中，所述的聚风桶的横截面为方形。 在本实用新型中，所述中空罩体周向的多个聚风桶的进口的侧边缘邻接 在一起。
在本实用新型的一个具体例子中，所述聚风桶的进口的上边缘和下边缘 形成为圆弧形，并且该相邻聚风桶的进口的侧边缘邻接在一起，所述中空罩 体周向的多个邻接在一起的聚风桶的上边缘、下边缘分别形成为圆形。
本实用新型的风能一机械能转换装置还可包括有将聚风桶和中空罩体支 撑在空中的支撑装置。
采用本实用新型的上述结构，本实用新型的效果是显著的由于本实用 新型在中空罩体的周向的多个进风口上对应连接有多个进口面积大于出口面 积的聚风桶，并且将泄风口设置在中空罩体的端面上，使得从多个方向吹来 的风都能够通过聚风桶的汇聚而进入到中空罩体中使叶片带动转轴转动，从 而将风能转换为转轴的转动机械能，不但通过聚风桶的设置解决的小风力利 用问题，而且通过简单结构有效解决了风向问题，提高了风能的利用效率， 并降低了风能利用设备的制造成本。特别是将聚风桶的进口边缘邻接在一起 后，任意方向的风均能进入到聚风桶内，从而能够实现任意风向的风能利用， 进一步提高了风能的利用效率。
在此描述的附图仅用于解释目的，而并不代表以任何方式来限制本实用 新型公开的范围的意图。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意 性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的 形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体 情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
图1为本实用新型的风能一机械能转换装置的立体结构示意图2为图1的主视结构示意图；图3为本实用新型风能一机械能转换装置的主要部件立体分解图4为本实用新型的风能一机械能转换装置的一个例子的横向剖视图5为本实用新型的聚风桶与中空罩体的结合结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，详细描述本实用新型的具体实施方式
的细节。但是，需 要说明的是，下面的描述本质上仅为示例性的，而不意图限制本实用新型公 开、应用或使用。在描述中，在此所使用的某些术语仅用于参照，因此并不 意味着进行限制。
如图l一图5所示，本实用新型提供了一种风能一机械能转换装置。该装 置包括多个聚风桶l、中空罩体2、转轴3和转轮4，其中每个聚风桶l具有 进口 ll和出口 12，其进口 11的面积大于出口 12面积；中空罩体2具有柱状 周面21和两个端面22，在柱状周面21上开设有多个进风口 23，每个进风口 23与一个聚风桶1的出口 12连接；并在至少其中一个端面22上设有多个泄 风口 24;转轴3穿过中空罩体2，并可转动地支撑在所述中空罩体2的两个 端面22上，转轮4连接在中空罩体2内的转轴3上，在该转轮4的周向设置 有多个叶片41。
当有风吹过时，风通过聚风桶1的较大的进口 11进入到聚风桶1内，将 聚风桶1汇聚加压后通过连接在聚风桶1出口 12上的中空罩体2的迸风口 23 进入中空罩体2内，推动中空罩体2内叶片41而使得转轮4带动转轴3转动， 然后气流经中空罩体2端面22上的泄风口 24排出，从而将风能转换为转轴3 的转动机械能，该转轴3可连接于电动机而带动电动机发电或者连接于其它 需要利用机械能的机械设备，如空气压縮机等。
在本实用新型上述将风能转换为机械能的过程中，由于在中空罩体2的 周向的多个进风口 23上对应连接有多个进口面积大于出口面积的聚风桶1， 并且将泄风口 24设置在中空罩体2的端面22上，使得从多个方向吹来的风都能够通过聚风桶1的汇聚而形成高压气流进入到中空罩体2中，使叶片41
带动转轴3转动，从而将风能转换为转轴3的转动机械能，不但通过聚风桶1
的设置解决的小风力利用问题，而且通过简单结构有效解决了风向问题，提 高了风能的利用效率，并降低了风能利用设备的制造成本。
在本实用新型中，聚风桶l和叶片41的数目可以根据需要进行设置，对 于大型装置可以设置的设置的多一些，而对于一些小型装置就可以相应的设 置的少一些， 一般采用4一12个。在本实用新型的附图中作为示意，给出了 聚风桶1和叶片41为6个的具体例子。
在本实用新型的一个具体例子中，该风能一机械能转换装置还可包括有 将聚风桶1和中空罩体3支撑在空中的支撑装置5，该支撑装置例如可以是支 架、支撑座等。如图l、图2所示，作为示例，该支撑装置为约50—100米高 的多脚支架。通过支撑装置5的支撑，可以使风能一机械能转换装置的聚风 桶1位于高空中，而高空的风速比地面的要高，从而可以获得更大的风速， 提高风能的利用效率。为了增加装置的稳定性和避免特大风的破坏力，还可 进一步在不同方向用若干钢丝绳6斜拉固定，钢丝绳的末端可以连接在深埋 于地下的水泥桩上，这样该风能一机械能转换装置可以抗击12级以上大风。
在本实用新型的一个可选实施方式中，如图3、图5所示，所述中空罩体 2上的进风口 23与泄风口 24的数目相等，且在周向上交错设置。这样，从聚 风桶1进入到中空罩体2的进风口 23的高压气流在推动叶片41有效做功后， 能够从泄风口24排出，以免影响后续高压气流的进入。如图3所示，沿转轴 3的转动方向，每一个泄风口 24都在下一个进风口 23的后方，以保证前一个 进风口 23的高压气流能够在高压状态下有效做功完毕，然后推进到泄风口 24 后再从泄风口 24排出中空罩体2外。其中在图3、图5中作为示意，仅示出 了部分聚风桶1，而实质上，在中空罩体2的每一个进风口 23都连接有聚风 桶1。
在本实用新型中，聚风桶1的比例尺寸可以根据当地常年平均风速来确 定，如果当地平均风速较高，则可以将聚风桶1的进口 11和出口 12之间的距离设置的较短，平均风速较低，则将它们的距离设置的较长。该进口ll和 出口 12的距离与风速成反比关系。通常进口 11与出口 12的距离为10米一
100米的范围。在本实用新型的一个例子中，所述聚风桶1的进口 11的面积 与出口 12的面积之间的比例可为200 — 500: 1，例如可以为200: 1、 300: 1、 500: l等。假如风速为0.1米/秒，进口 11的面积为400平方米，进出口面 积比例为200: 1则出口 12的面积为2平方米，从进口 11进入的气流经过200 倍压縮后的空气，会形成巨大的聚能动力。这样，利用该具有增压聚风功能 的聚风桶1，即使是很小的风速，也能在经聚风桶1后形成巨大的聚能空气(高 压气流)，来推动叶片41做功，有效提高了风能的利用效率。
在本实用新型的一个较佳实施例中，如图3、图4所示，所述的中空罩体 2可为圆柱形，所述聚风桶1的中心轴线与该圆柱形中空罩体2的外柱面相切。 这样，如图4所示，由聚风桶1进入到进风口 23的高压气流与径向叶片41 基本形成为直角，在力矩相等的情况下能够形成最大的推动力，从而进一步 提高了风能的利用效率。
如图3所示，在本实用新型的一个具体例子中，在该叶片41连接到转轮 4上后，该叶片41形成为两面开口而其它面封闭的斗室状。在该例子中，所 述中空罩体2的多个泄风口 24均设置在中空罩体2的一个端面22上，其中 斗室状叶片41的一面开口 411朝向中空罩体2的进风口 23的方向，另一面 开口 412朝向所述中空罩体2的泄风口 24的方向，从而由进风口 23进入到 中空罩体2的高压气流从叶片41的开口 411进入到斗室内，推动叶片41使 转轴3转动，当该斗室状叶片41被推进到其另一个开口 412对应于泄风口 24 时，斗室内的气流经泄风口 24排出。该种斗室状的叶片41的结构能够对高 压气流最大程度地形成阻力，防止气流在做功过程中旁泄，延长了存续气体 的滞留，从而极大提高了高压气流的做功效率。
在本实用新型中，如图1一图3所示，所述的聚风桶l最好均布在中空罩 体2的周向，以利于各个方向的风经聚风桶1进入到中空罩体2内，进而推 动叶片41做功。如图3、图5所示，在本实用新型的一个具体例子中，所述的聚风桶1的
横截面可为方形。进一步，如图l、图2所示，该位于中空罩体2周向的相邻
聚风桶1的进口 11的侧边缘可邻接在一起。这样，该多个聚风桶1在整个周 向上连接在一起，从任意方向来的风，都能够通过其中的一个或几个聚风桶l
进入到中空罩体2内推动叶片41做功。
在上述例子中，如图1所示，所述聚风桶1的进口 11的上边缘和下边缘 形成为圆弧形，并且该相邻聚风桶1的进口 11的侧边缘邻接在一起，所述中 空罩体2周向的多个邻接在一起的聚风桶1的上边缘、下边缘分别形成为圆 形。这样，该装置的外侧多个连接在一起聚风桶1整体形成为圆柱形，可以 有效减少风阻，提高整个装置的稳定性。
采用本实用新型的上述结构，本实用新型的风能一机械能转换装置能够 使得风能的利用率达到95%以上。
本实用新型的上述描述仅为示例性的属性，因此没有偏离本实用新型要 旨的各种变形理应在本实用新型的范围之内。例如，虽然在图中仅示出了泄 风口 24在上端面的例子，但是本领域技术人员可以理解，该泄风口 24也可 以全部设置在下端面上，或者在上下端面上分别设置有该泄风口 24。这些变 形不应被视为偏离本实用新型的精神和范围。
权利要求1、一种风能-机械能转换装置，其特征在于，该装置包括多个聚风桶，每个聚风桶具有进口和出口，其中进口面积大于出口面积；中空罩体，该中空罩体具有柱状周面和两个端面，其中在柱状周面上开设有多个进风口，每个进风口与所述聚风桶的出口连接；并在至少其中一个端面上设有多个泄风口；转轴，该转轴穿过所述中空罩体，并可转动地支撑在所述中空罩体上；转轮，该转轮设置在所述中空罩体内，并连接在所述转轴上，在该转轮的周向设置有多个叶片。
2、 如权利要求1所述的风能一机械能转换装置，其特征在于，所述中空 罩体上的进风口与泄风口的数目相等，且在周向上交错设置。
3、 如权利要求l所述的风能一机械能转换装置，其特征在于，所述聚风 桶的进口面积与出口面积之间的比例为200 — 500: 1。
4、 如权利要求1所述的风能一机械能转换装置，其特征在于，所述的中 空罩体为圆柱形，所述聚风桶的中心轴线与该圆柱形中空罩体的外柱面相切。
5、 如权利要求l所述的风能一机械能转换装置，其特征在于，所述叶片 在连接到所述转轮上后形成为两面开口而其它面封闭的斗室状，所述中空罩 体的泄风口设置在中空罩体的一个端面上，其中所述斗室状叶片的一面开口 朝向中空罩体的进风口方向，另一面开口朝向所述中空罩体的泄风口方向。
6、 如权利要求l所述的风能一机械能转换装置，其特征在于，所述的聚 风桶均布在中空罩体的周向。
7、 如权利要求l所述的风能一机械能转换装置，其特征在于，所述的聚 风桶的横截面为方形。
8、 如权利要求l所述的风能一机械能转换装置，其特征在于，所述中空 罩体周向的多个聚风桶的进口的侧边缘邻接在一起。
9、 如权利要求l所述的风能一机械能转换装置，其特征在于，所述聚风桶的进口的上边缘和下边缘形成为圆弧形，并且该相邻聚风桶的进口的侧边 缘邻接在一起，所述中空罩体周向的多个邻接在一起的聚风桶的上边缘、下 边缘分别形成为圆形。
10、如权利要求1所述的风能一机械能转换装置，其特征在于，该装置 还包括有将聚风桶和中空罩体支撑在空中的支撑装置。
专利摘要本实用新型提供了一种风能-机械能转换装置。该装置包括有中空罩体，该中空罩体具有柱状周面和两个端面，其中在柱状周面上开设有多个进风口，在至少其中一个端面上设有多个泄风口；每个进风口上连接有一个聚风桶，每个聚风桶具有进口和出口，其中进口面积大于出口面积；该中空罩体上穿设有转轴，并且该转轴可转动地支撑在所述中空罩体的两个端面上；在该中空罩体内的转轴上连接有转轮，在该转轮的周向设置有多个叶片。采用本实用新型的风能一机械能转换装置，能够在多个方向有效聚风，提高了风力的强度和风能的利用效率，有效解决了小风力和多风向的问题。
文档编号F03D9/02GK201372903SQ20092010592
公开日2009年12月30日 申请日期2009年2月17日 优先权日2009年2月17日
发明者薛晓户 申请人:薛晓户