一种新型门闸式风能或水能动力叶轮的制作方法

本实用新型涉及风能或水能发电技术领域，具体涉及一种新型门闸式风能或水能动力叶轮。

背景技术：

由于门闸式叶轮能量采收率高且风能叶轮叶片轻柔可广泛用于城乡楼房之上，其水能动力叶轮能开发海流这一新能。门闸式风能或水能动力叶轮上市后深受广大人民和客户的喜爱，成为市场热点。应用范围也在不断扩大从风能和水能发电扩展到造船业和水泵等应用产业。随着市场对门闸式叶轮的需求量扩大也对门闸式风能和水能动力叶轮生产技术提出了新要求：1、原门闸式风能或水能叶轮其门页工作受力面平滑，气流或水流冲击时容易滑出，阻力小导致能量捕捉率较低。2、中心传动轴套下方的轴承压力过大、摩擦力大消耗了一些能量，导致能量转化率低。3、很多客户需要本叶轮主体替代其他垂直轴叶轮，而原叶轮整机不好替代。为了满足广大客户的需求。本人对原门闸式叶轮进行了改造升级形成新型门闸式叶轮技术体系，来满足各个行业需要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种新型门闸式风能或水能动力叶轮，用以解决现有的风能或水能动力叶轮的质量较大，转动机构能耗大和风能或水能转化效率低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种新型门闸式风能或水能动力叶轮，包括中心传动机构、磁悬浮机构和至少两个叶片组件，所述中心传动机构包括中心轴桩和中心传动轴套，所述中心传动轴套转动地套设在所述中心轴桩上，所述中心传动轴套的下端设置有制动装置，所述磁悬浮机构包括上磁铁圈和下磁铁圈，所述上磁铁圈固定安装所述中心传动轴套的下端面，所述下磁铁圈固定套设在中心轴桩上，所述上磁铁圈和下磁铁圈同极相对，所述叶片组件与所述中心传动轴套连接，所述叶片组件包括叶片支架和至少一个门页，所述门页铰接在所述叶片支架上，所述门页工作受力面为非平面，所述门页可以在所述叶片支架的一侧转动。

优选的，所述中心传动轴套为空心管状结构，所述中心传动轴套的下端呈喇叭状，所述中心传动轴套的上下端内部分别安装上轴承和下轴承，所述下轴承为锥形轴承。

优选的，所述叶片支架由至少一根横杆、至少一根立柱和至少一根斜拉杆连接而成，所述叶片支架与所述门页的接触部位设置有弹性垫片。

优选的，所述叶片组件通过三角架与所述中心传动轴套连接，所述叶片组件呈至少一层布置且每层的叶片组件均匀地连接在所述中心传动轴套的外周。

优选的，所述门页受力面为非平面，所述非平面为波浪面、钜刺面、网格面、蜂窝面或盆形面。

优选的，所述中心传动轴套的外径上套设有叶片连接基座，所述叶片连接基座为环形板状结构，所述叶片组件通过螺栓安装在所述叶片连接基座上。

本实用新型具有如下优点：

1、门页工作受力面制成非平面，非平面，如波浪面、钜刺面、网格面和蜂窝面，提高了能量捕捉率。

2、在中心传动机构下增设磁悬浮机构，可减轻机械摩擦，提高能量转化率。

3、将门页的尺寸加大不再受支架限制，进一步提高了新型门闸式风能或水能动力叶轮能量转化效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例1新型门闸式风能动力叶轮的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1新型门闸式风能动力叶轮的剖面图。

图3为本实用新型门页的结构示意图。

图4为本实用新型图3门页的剖面图。

图5为本实用新型中心传动轴套的剖面图。

图6为本实用新型磁悬浮机构的结构示意图。

图7为本实用新型的新型门闸式水能动力叶轮的旋转示意图。

图8为本实用新型实施例2新型门闸式水能动力叶轮的结构示意图。

图9为本实用新型实施例2新型门闸式水能动力叶轮的剖面图。

图10为本实用新型实施例3新型门闸式水能动力叶轮的结构示意图。

图11为本实用新型实施例4新型风能门闸式叶轮主体的结构示意图。

图12为本实用新型实施例4风能门闸式叶轮主体的剖面结构示意图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

如图1所示，本实施例中该新型门闸式风能或水能动力叶轮作为风能叶轮为例进行说明，新型门闸式风能或水能动力叶轮包括中心传动机构1、磁悬浮机构2和四个叶片组件3。中心传动机构1包括中心轴桩11和中心传动轴套12，中心传动轴套12转动地套设在中心轴桩11上且位于磁悬浮机构2的上方，中心传动轴套12的下端设置有制动装置，叶片组件3与中心传动轴套12连接。本实用新型的新型门闸式风能或水能动力叶轮具有重量轻、转换效率高和转动机构能耗小的优点。

如图2和5所示，中心传动轴套12为空心管状结构，中心传动轴套12的下端呈喇叭状，中心传动轴套12上下两端的内部分别安装有上轴承121和下轴承122，上轴承121和下轴承122分别套设在中心轴桩11上，其中下轴承122为锥形轴承。中心轴桩11在下轴承 122的下端面处径向向外延伸形成下台阶124，中心轴桩11在上轴承 121的下端面处径向向外延伸形成上台阶123。通过上台阶123和下台阶124限制了中心传动轴套12安装在中心轴桩11上的位置。由于上轴承121和下轴承122为锥形轴承，下轴承122也承载了中心传动轴套12轴向上的部分重量，减小了中心传动轴套12在轴向上与中心轴桩11之间的摩擦。从而提高了新型门闸式风能或水能动力叶轮能量转换效率。风能叶轮的中心轴桩11内部为空心或实心具体取决于机座平台5的安装位置。

中心轴桩11上设有机座平台5，机座平台5位于中心传动轴套 12的下方，制动装置4固定安装在机座平台5上。制动装置4包括制动轮41、制动皮圈42和制动阀43，制动轮41固定在中心传动轴套12的端部，制动皮圈42通过制动阀43固定在中心轴桩11的机座平台5上，制动阀43带动制动皮圈42与制动轮41接触实现对中心传动轴套12的制动。机座平台5的位置在用于风能发电时可以设在下面也可以设在上端，但设在下端更合理，用于水能发电时只能设在上端，且中心轴桩11和中心传动轴套12延伸至水面以上。本实用新型中的制动阀43为自动手动相结合；传动轮125套设在中心传动轴套12下端的外径上，传动轮125与发电机转子上的从动齿轮相互啮合，传动轮125以伞形齿轮为宜。当然也可以是其他齿轮。中心传动轴套12在叶片组件3的带动下发生转动，传动轮125通过从动齿轮带动发电机转动进行发电。

如图3和4所示，叶片组件3在中心传动轴套12上沿轴向呈一层布置，当然也可以呈两层、三层或者等多层布置。同一层的各叶片组件3均匀布置在中心传动轴套12的外周，各叶片组件3通过三角架与套设在中心传动轴套12外径上的叶片连接基座34连接，叶片连接基座34为环形板状结构，叶片组件3通过螺栓安装在连接基座上。通过采用三角架33减少了叶片连接基座34的数量，从而减小了新型门闸式风能或水能动力叶轮的重量，提高了新型门闸式风能或水能动力叶轮能量转化效率。叶片组件3包括叶片支架和至少两个门页32，叶片支架包括上横杆311、下横杆312和多个立柱313，立柱313间隔连接在上横杆311和下横杆312之间从而构成支架31单元，在本实施例中，立柱313垂直于上横杆311，下横杆312与上横杆311不行平，从而构成了直角梯形的支架31。当然，支架31的形状也可以为三角形、长方形或其他形状，具体根据需要进行确定。叶片支架与门页32的接触部位设置有弹性垫片，通过设置弹性垫片可大大减小门页32的震动。门页32的尺寸大于支架31的尺寸。门页32的竖边与立柱313铰接，由于门页32的尺寸大于支架31的尺寸，门页32 只能在支架31一侧转动，不会出现门页32转动至支架31的另一侧，从而使得门页32在顺风时关闭，在逆风时打开。同时，通过增大门页32组件的尺寸，使得门页32能够接受更多风的能量，从而进一步的增加了门页32能量采收率。门页32的密度与空气的密度相等，当然门页32的密度也可以大于空气的密度，最佳的选择是两者密度相等。可以防止门页32打开后下坠，引起叶轮振动，结构优化，克服了同类叶轮的叶片重量过大，其贯性力和离心力破坏叶轮运转稳定性和能量采收降低的缺点。本实施例中的门页32为充气门页32，门页 32由泡沫骨架321和朦皮322构成，朦皮322固定在泡沫骨架321 的外部，泡沫骨架321内设有空腔，空腔内充入密度小于空气的隋性气体后，门页32与空气的密度相等，其密度为0.00129g/cm3。空腔可以由多个储气管324组成，各个储气管324之间通过输气道连通 325，门页32的上部设有进气口326，可输入轻质气体，下部设有排气口327，用于排出空气。小型门闸式风能叶轮的门页32，可用泡沫板、蒙皮或蒙皮板做成，其密度与空气接近即可。

如图6所示，磁悬浮机构2包括两个呈环状的上磁铁圈21和下磁铁圈22，上磁铁圈21固定安装中心传动轴套12的下端面，下磁铁圈22与上磁铁圈21同极相对的固定套设在中心轴桩11上并与机座平台5连接。通过将上磁铁圈21和下磁铁圈22同极相对设置，上磁铁圈21推动着中心传动轴套12处于悬浮状态，从而大大减小了中心传动轴套12与中心轴桩11之间因为摩擦所带来的能量损耗，提高了新型门闸式风能或水能动力叶轮的能量转化效率。

进一步的，为了加强叶片支架的结构强度，本实施例中叶片支架还包括多个斜拉杆314，相邻立柱313之间设置两根斜拉杆314，两根斜拉杆314交叉连接在上横杆311和下横杆312之间。

进一步的，为了提高门页32的能量采收率，页门的受力面为非平面，在本实施例中，非平面指波浪面，当页门的受力面与风的流向呈锐角时，由于波浪面的存在，增大了页门与风的受力面，进一步的提高门页32的能量采收率，从而进一步的提高了新型门闸式风能或水能动力叶轮的能量转化效率。当然非平面还可以是钜刺面、网格面、蜂窝面、盆形面或槽形面等，具体根据门页大小确定。

如图7所示，工作原理：本实施例主要应用于风能发电，其主要原理是在顺风时门页32就会关闭，收集动能，在逆风逆风时门页32 就会打开，减少阻力。整个叶轮在受力不平衡力时就发生转动。应用时，中心传动轴套12通过中心轴桩11竖直活动安装在风流动处，当风流从图示的方向流向本实用新型，左侧两个叶片组件3的四个转门单元的各门页32在风力的作用下发生旋转，使得门页32的平面与风向基本平行，门页32打开，这样门页32对风的阻力达到最小；右侧两个叶片组件3的四个转门单元的各门页32在风力作用下也发生旋转，但由于页门尺寸大于支架31尺寸，使得门页32不能转过支架 31，门页32会紧紧靠住支架31，这时门页32的平面与风向基本垂直，这样对风的阻力达到最大，在两边力量不平衡的作用下，使得本实用新型的叶轮受到巨大力矩作用，从而推动整个叶轮顺时针旋转；中心传动轴套12通过传动机构与发电机相连接，形成风能发电系统，传动机构可以为链条与齿轮式传动、皮带与皮带轮传动、传动杆传动等传动结构，也可以是上述传动结构的任意组合而成的传动结构；当然中心传动轴套12的动能也可以连接到其他诸如研磨机、轮船、水泵等设备，给这些设备提供动能。

实施例2

如图8和9所示，本实施例中该新型门闸式水能动力叶轮作为水能叶轮威力进行说明，门闸式水能动力叶轮的中心轴桩11就只能用插接技术连接海底基桩了。因为这种插接技术既便于水下安装也便于日后将叶轮提出来维修。插接技术是用海底打桩技术将多棱基桩固定在海床上。然后将预先制好的基部设有多棱插孔的中心轴桩11连同装好的叶轮吊装插接吻合即可。

与实施例1的不同之处在于，机座平台5、制动阀及中心传动轴套12上的传动轮125的位置由中心传动轴套12下端改为上端，从而避免了遭受海水的腐蚀。中心轴桩11为空心中心轴桩11，便于线缆从其中穿过。门页32的密度与水的密度相等，为1至1.025g/cm3。门闸式水能动力叶轮的门页32不用充轻质隋性气体。门页32也可用金属制作。

本实施例中叶轮的工作原理同实施例1，只不过是将实施例1中的风能改为本实施例的水能，在此不再赘述。

实施例3

如图10所示，本实施例中该新型门闸式风能或水能动力叶轮与实施例1的不同之处在于，本实施例中叶片支架只包括一根横杆、多根斜拉杆314和多根立柱313。立柱313中部与横杆连接且立柱313 与横杆垂直。立柱313的两端分别通过两根斜拉杆314与横杆连接，门页32铰接在立柱313上。与实施例1相比本实施例中该新型门闸式风能或水能动力叶轮大大减小了叶片支架的重量，进一步提高新型门闸式风能或水能动力叶轮能量转化效率。

实施例4

如图11和12所示，风能门闸式叶轮主体由中心叶片基座34和叶片组件3构成，叶片组件3均匀的连接在叶片基座34上。该风能门闸式叶轮主体不仅可以用于新型门闸式风能或水能动力叶轮，还可广泛运用其他机械上。另外磁悬浮技术也可用在铰连轴上，这样可以减轻门页的摩擦力。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之做一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。