活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)及其采風(fēng)裝置制造方法
【專利摘要】活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)及其采風(fēng)裝置，所述采風(fēng)裝置包括扇葉框架、隔板、活門、活門動(dòng)幅控制器、活門協(xié)動(dòng)板、活門限位板、加寬活門和風(fēng)力機(jī)垂直軸，在風(fēng)力機(jī)垂直軸上對(duì)稱安裝了四個(gè)扇葉框架，扇葉框架內(nèi)有豎起的成一橫排間隔安裝的多個(gè)隔板和活門，最里面靠近風(fēng)力機(jī)垂直軸的活門變成加寬活門，隔板、活門和加寬活門與扇葉框架上下橫板垂直，活門和加寬活門有軸可以轉(zhuǎn)動(dòng)，活門和加寬活門可以與兩邊的隔板或扇葉框架的內(nèi)側(cè)面同時(shí)接觸，又可轉(zhuǎn)動(dòng)到與活門限位板接觸，同時(shí)與隔板平行的位置。所述風(fēng)力機(jī)包括如上所述的采風(fēng)裝置。本實(shí)用新型提高了阻力型風(fēng)力機(jī)的效率，且可在沒(méi)有控制機(jī)構(gòu)情況下實(shí)現(xiàn)自起動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的自行控制。
【專利說(shuō)明】活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)及其采風(fēng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)及其采風(fēng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]I典型阻力型發(fā)電機(jī)
[0003]典型阻力型風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩是因?yàn)槠淙~片兩面有不同的阻力系數(shù)，在靜止時(shí)其比值在1/2左右，其葉片在迎風(fēng)與阻力位置的面積是不變的。這使得典型阻力型風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生的速度和力矩都很小，效率很低。
[0004]2 一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置(專號(hào)ZL201220026570.4)
[0005]“一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置”存在以下缺點(diǎn):
[0006](I) “一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置”上部不可伸縮的直角葉輪外殼，存在較大的阻風(fēng)面積，影響其效率的提高；
[0007](2) “一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置”的活動(dòng)葉片的轉(zhuǎn)軸在葉片的邊緣，在水平位置時(shí)緊挨著下面的固定葉片，因而在風(fēng)雪或風(fēng)沙的天氣中容易在活動(dòng)葉片和固定葉片之間存入雪或沙子造成風(fēng)力機(jī)不能正常工作或加速風(fēng)力機(jī)的損壞；
[0008](3) “一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置”沒(méi)有自起動(dòng)設(shè)置；
[0009](4) “一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電的采風(fēng)裝置”沒(méi)有減速或停機(jī)控制設(shè)置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]為克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)葉機(jī)構(gòu)。
[0011]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0012]活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)葉機(jī)構(gòu)，包括扇葉框架、隔板、活門、活門動(dòng)幅控制器、活門協(xié)動(dòng)板、活門限位板、加寬活門和風(fēng)力機(jī)垂直軸，在風(fēng)力機(jī)垂直軸上對(duì)稱安裝了四個(gè)扇葉框架，扇葉框架內(nèi)有豎起的成一橫排間隔安裝的多個(gè)隔板和活門，最里面靠近風(fēng)力機(jī)垂直軸的活門變成加寬活門，隔板、活門和加寬活門與扇葉框架上下橫板垂直，活門和加寬活門有軸可以轉(zhuǎn)動(dòng)，活門和加寬活門可以與兩邊的隔板或扇葉框架的內(nèi)側(cè)面同時(shí)接觸，又可轉(zhuǎn)動(dòng)到與活門限位板接觸，同時(shí)與隔板平行的位置。
[0013]優(yōu)選的是，所述的活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)葉機(jī)構(gòu)，所述四個(gè)扇葉框架都有揚(yáng)角，靜止時(shí)活門和加寬活門在重力的作用下關(guān)閉一定角度。
[0014]優(yōu)選的是，活門的轉(zhuǎn)軸軸線既不在最邊緣，也不在中心線位置，且所述活門的轉(zhuǎn)軸軸線將所述活門分為大尺寸的寬側(cè)和小尺寸的窄側(cè)；所述寬側(cè)為活門轉(zhuǎn)軸距活門上與轉(zhuǎn)軸平行的一邊的距離較大的部分，所謂窄側(cè)為活門轉(zhuǎn)軸距對(duì)應(yīng)的另一邊距離較小的部分；在活門與隔板平行時(shí)，二者存在距離。
[0015]優(yōu)選的是，所述加寬活門(7)的轉(zhuǎn)軸軸線將其分為大尺寸的寬側(cè)和小尺寸的窄偵牝所述寬側(cè)為加寬活門轉(zhuǎn)軸距加寬活門上與其轉(zhuǎn)軸平行的一邊的距離較大的部分，所謂窄側(cè)為加寬活門轉(zhuǎn)軸距對(duì)應(yīng)的另一邊距離較小的部分。
[0016]優(yōu)選的是，所述活門的寬側(cè)上面最外側(cè)有軸與活門協(xié)動(dòng)板鉸連，加寬活門也有軸與活門協(xié)動(dòng)板鉸連，活門和加寬活門的轉(zhuǎn)軸與鉸連軸距離相等。
[0017]優(yōu)選的是，所述的活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)葉機(jī)構(gòu)，所述活門動(dòng)幅控制器的頂桿在行程最小位置時(shí)，活門協(xié)動(dòng)板活動(dòng)范圍最大，活門和加寬活門可以與兩邊的隔板或扇葉框架的內(nèi)側(cè)面同時(shí)接觸，活門動(dòng)幅控制器的頂桿在行程最大位置時(shí)，活門協(xié)動(dòng)板被限制不動(dòng)，活門和加寬活門被限制在與隔板平行位置。
[0018]本實(shí)用新型同時(shí)保護(hù)包括任一如上所述的采風(fēng)裝置的活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)。
[0019]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與效果是:
[0020]I本實(shí)用新型的風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到典型阻力型風(fēng)力機(jī)的數(shù)倍，但還屬于低速風(fēng)力機(jī)，其最大轉(zhuǎn)速仍低于風(fēng)速。而工作轉(zhuǎn)速就更低。
[0021]但典型的阻力型風(fēng)力機(jī)有良好的自起動(dòng)功能，說(shuō)明其低速時(shí)有強(qiáng)大的轉(zhuǎn)矩。阻力型風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與迎風(fēng)面積成正比，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力與阻力面積成正比?；铋T結(jié)構(gòu)使迎風(fēng)面積與阻風(fēng)面積可達(dá)幾百比一，這使得本實(shí)用新型的活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)矩又比典型的阻力型風(fēng)力機(jī)大得多。而本實(shí)用新型的垂直軸風(fēng)力機(jī)的特點(diǎn)使增速和發(fā)電設(shè)備都可以安裝在固定裝置，這樣通過(guò)可靠的增速可將強(qiáng)大的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成高效的發(fā)電。
[0022]2本實(shí)用新型主要結(jié)構(gòu)由板材制造決定本實(shí)用新型的制造成本比較低，增大面積就能提高功率，因而增大功率變得簡(jiǎn)單，這使得風(fēng)力發(fā)電進(jìn)入大功率低成本時(shí)代。
[0023]3本實(shí)用新型具有高效的自起動(dòng)性能使得可以利用更低的風(fēng)速工作。
[0024]4本實(shí)用新型簡(jiǎn)單而可靠的控制使得阻力型風(fēng)力發(fā)電安全而實(shí)用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為圖1的俯視圖；
[0027]圖3為活門的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為加寬活門的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖中:框架1、隔板2、活門3、活門動(dòng)幅控制器4、活門協(xié)動(dòng)板5、活門限位板6、加寬活門7、風(fēng)力機(jī)垂直軸8。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如圖1-4所示，本實(shí)用新型是在風(fēng)力機(jī)垂直軸8上對(duì)稱安裝了四個(gè)扇葉框架1，在扇葉框架I內(nèi)有豎起的成一橫排間隔安裝的多個(gè)隔板2和活門3，最里面靠近風(fēng)力機(jī)垂直軸8的活門3變成加寬活門7，隔板2、活門3和加寬活門7與扇葉框架I上下橫板垂直，活門3和加寬活門7有軸可以轉(zhuǎn)動(dòng)，活門3和加寬活門7可以與兩邊的隔板2或扇葉框架I的內(nèi)側(cè)面同時(shí)接觸，又可轉(zhuǎn)動(dòng)到與活門限位板6接觸，同時(shí)與隔板2平行的位置。在風(fēng)和離心力的作用下，迎風(fēng)面積大且活門3和加寬活門7(參見(jiàn)圖3、圖4)寬側(cè)迎風(fēng)的扇葉的活門因?yàn)槭艿疥P(guān)閉的力，與隔板接觸形成最大阻風(fēng)面積，而迎風(fēng)面積大且活門3和加寬活門7窄側(cè)迎風(fēng)的扇葉的活門因?yàn)槭艿酱蜷_的力，與隔板平行，形成最小阻力面積。因而使風(fēng)力機(jī)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0031]如圖3-4所示，本實(shí)用新型采用活門轉(zhuǎn)軸偏心結(jié)構(gòu)?；铋T3和加寬活門7的軸線既不在最邊緣處，也不在中心線位置，這達(dá)到兩個(gè)目的:(I)這使得隔板與活門在互相平行時(shí)能分開一定距離，使風(fēng)能從二者之間通過(guò)，產(chǎn)生了抗風(fēng)雪和風(fēng)沙功效；(2)用相同的半徑可以轉(zhuǎn)動(dòng)更大面積的活門，增加了風(fēng)力機(jī)的效能。
[0032]無(wú)附加控制機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)自起動(dòng)。
[0033]具體實(shí)施是四個(gè)框架都有微小的上揚(yáng)角度，使活門在靜止時(shí)因重力作用而處于半開狀態(tài)。在風(fēng)的作用下，迎風(fēng)面積大且活門3和加寬活門7寬側(cè)迎風(fēng)的扇葉的活門受到風(fēng)吹動(dòng)與隔板接觸形成最大迎風(fēng)面積，而迎風(fēng)面積大且活門窄側(cè)迎風(fēng)的扇葉的活門3和加寬活門7被風(fēng)吹到與隔板平行位置，形成最小阻力面積。因而使風(fēng)力機(jī)實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)功能。
[0034]在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)構(gòu)自行控制，產(chǎn)生持續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0035]具體實(shí)施是當(dāng)扇葉框架I轉(zhuǎn)到側(cè)面迎風(fēng)時(shí)，活門3及加寬活門7寬側(cè)伸出扇葉框架I外的部分受到風(fēng)吹而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)并與隔板接觸，因而接受到風(fēng)的推力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；當(dāng)扇葉將轉(zhuǎn)出做功位置時(shí)，加寬活門7伸出部分被風(fēng)從背后吹到而產(chǎn)生轉(zhuǎn)到與活門限位板6接觸，并與隔板2平行位置的力，再加上離心力和空氣阻力的合力作用，活門3和加寬活門7回到與隔板平行位置，形成自行控制。
[0036]采用了活門動(dòng)幅控制器，可按要求調(diào)節(jié)活門的開啟幅度，以控制發(fā)電功率?；铋T3的寬側(cè)上面最外側(cè)有軸與活門協(xié)動(dòng)板5鉸連，加寬活門7也有軸與活門協(xié)動(dòng)板5鉸連，活門3和加寬活門7的轉(zhuǎn)軸與鉸連軸距離相等。活門動(dòng)幅控制器4的頂桿在行程最小位置時(shí)，活門協(xié)動(dòng)板5活動(dòng)范圍最大，活門3和加寬活門7可以與兩邊的隔板2或扇葉框架I的內(nèi)側(cè)面同時(shí)接觸，活門動(dòng)幅控制器4的頂桿在行程最大位置時(shí)，活門協(xié)動(dòng)板5被限制不動(dòng)，活門3和加寬活門7被限制在與隔板平行位置。
[0037]具體實(shí)施(見(jiàn)圖3)是活門動(dòng)幅控制器4由微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而微型電機(jī)可由電腦或外接搖控裝置控制其動(dòng)作，限制活門協(xié)動(dòng)板的活動(dòng)范圍。當(dāng)活門協(xié)動(dòng)板5的頂桿在最短位置時(shí)，活門3和加寬活門7的動(dòng)作幅度最大，而活門協(xié)動(dòng)板5的頂桿在最長(zhǎng)位置時(shí)，活門3和加寬活門7被限制在與隔板平行位置，則風(fēng)力機(jī)迎風(fēng)面積與阻風(fēng)面積相同，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩消失，可以輕松實(shí)現(xiàn)停機(jī)。當(dāng)活門協(xié)動(dòng)板5的頂桿在最短與最長(zhǎng)之間的某個(gè)位置時(shí)，活門則打開相應(yīng)的角度，實(shí)現(xiàn)減小轉(zhuǎn)動(dòng)速度的目的。
[0038]采用了活門協(xié)動(dòng)板，起到三個(gè)作用:(I)限制了活門的無(wú)序抖動(dòng)，使一個(gè)框架內(nèi)的活門動(dòng)作一致；(2)增大活門靜止時(shí)在重力作用下的關(guān)閉角度，增加自起動(dòng)傾向；(3)與活門動(dòng)幅控制器一起控制活門的開啟角度，起到降低轉(zhuǎn)速和停機(jī)的作用。
[0039]所述活門式風(fēng)力機(jī)在靜止時(shí)，因?yàn)樯热~框架I有輕微的上揚(yáng)角度，使活門3和加寬活門7在重力作用下自動(dòng)關(guān)閉一定的角度。當(dāng)達(dá)到一定速度的風(fēng)吹到靜止的活門式風(fēng)力機(jī)時(shí)，總有對(duì)稱位置的兩個(gè)扇葉處于迎風(fēng)面積較大的狀態(tài)，在風(fēng)的作用下，迎風(fēng)面積大且活門(參見(jiàn)圖3、圖4)寬側(cè)迎風(fēng)的扇葉的活門3和加寬活門7被風(fēng)吹動(dòng)與隔板接觸形成最大迎風(fēng)面積，而迎風(fēng)面積大且活門窄側(cè)迎風(fēng)的扇葉的活門被風(fēng)吹到與隔板平行位置，形成最小阻力面積。因而使風(fēng)力機(jī)實(shí)現(xiàn)自啟動(dòng)功能。風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，沒(méi)有處在迎風(fēng)面上的框架內(nèi)的活門在離心力和空氣阻力的作用下開啟到與活門限位板6接觸同時(shí)與隔板2平行的位置，達(dá)到最小阻力效果。
[0040]當(dāng)一扇葉框架I轉(zhuǎn)到側(cè)面迎著風(fēng)時(shí)，其活門3和加寬活門7伸出框架的部分處于風(fēng)力正吹的位置。于是活門被吹動(dòng)與隔板接觸，形成最大的迎風(fēng)面積，因而風(fēng)力機(jī)接受到風(fēng)的持續(xù)推力使風(fēng)力機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)到該扇葉框架I將擺脫風(fēng)的推力時(shí)，跟在后面的扇葉框架I已接受到風(fēng)的推力，重復(fù)其前面框架的動(dòng)作繼續(xù)推動(dòng)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。框架轉(zhuǎn)出做功區(qū)域時(shí)，活門失去風(fēng)的正吹力而在離心力、重力和空氣阻力的合力作用下回到阻風(fēng)面積最小的位置。活門3和加寬活門7和隔板2在非做功區(qū)域轉(zhuǎn)動(dòng)到最大迎風(fēng)面時(shí)，它們與風(fēng)的相對(duì)速度為“風(fēng)速+轉(zhuǎn)速”，因而最大程度將活門和隔板上面的雪和沙子吹干凈，達(dá)到自清理效果。
[0041]當(dāng)風(fēng)力過(guò)大時(shí),通過(guò)遙控或電腦控制活門動(dòng)幅控制器4動(dòng)作,推動(dòng)活門協(xié)動(dòng)板5控制活門減小關(guān)閉幅度，使風(fēng)部分通過(guò)框架以降低風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)需要停機(jī)時(shí)，使活門動(dòng)幅控制器4的頂桿伸到最長(zhǎng)位置，活門就被限制在與隔板平行的位置而實(shí)現(xiàn)停機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的采風(fēng)裝置，包括扇葉框架(1)、隔板(2)、活門(3)、活門動(dòng)幅控制器(4)、活門協(xié)動(dòng)板(5)、活門限位板(6)、加寬活門(7)和風(fēng)力機(jī)垂直軸(8)，其特征是，在風(fēng)力機(jī)垂直軸(8)上對(duì)稱安裝了四個(gè)扇葉框架(1)，扇葉框架(1)內(nèi)有豎起的成一橫排間隔安裝的多個(gè)隔板(2)和活門(3)，最里面靠近風(fēng)力機(jī)垂直軸(8)的活門(3)變成加寬活門⑵，隔板(2)、活門(3)和加寬活門(7)與扇葉框架(1)上下橫板垂直，活門(3)和加寬活門⑵有軸可以轉(zhuǎn)動(dòng)，活門(3)和加寬活門(7)可以與兩邊的隔板(2)或扇葉框架(I)的內(nèi)側(cè)面同時(shí)接觸，又可轉(zhuǎn)動(dòng)到與活門限位板(6)接觸，同時(shí)與隔板(2)平行的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的采風(fēng)裝置，其特征是，所述四個(gè)扇葉框架(1)都有揚(yáng)角，靜止時(shí)活門(3)和加寬活門(7)在重力的作用下關(guān)閉一定角度。
3.如權(quán)利要求1所述的活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的采風(fēng)裝置，其特征是，活門(3)的轉(zhuǎn)軸軸線既不在最邊緣，也不在中心線位置，且所述活門的轉(zhuǎn)軸軸線將所述活門(3)分為大尺寸的寬側(cè)和小尺寸的窄側(cè)；所述寬側(cè)為活門轉(zhuǎn)軸距活門上與轉(zhuǎn)軸平行的一邊的距離較大的部分，所謂窄側(cè)為活門轉(zhuǎn)軸距對(duì)應(yīng)的另一邊距離較小的部分；在活門(3)與隔板(2)平行時(shí)，二者存在距離。
4.如權(quán)利要求3所述的活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的采風(fēng)裝置，其特征是，所述加寬活門⑵的轉(zhuǎn)軸軸線將其分為大尺寸的寬側(cè)和小尺寸的窄側(cè)，所述寬側(cè)為加寬活門轉(zhuǎn)軸距加寬活門上與其轉(zhuǎn)軸平行的一邊的距離較大的部分，所謂窄側(cè)為加寬活門轉(zhuǎn)軸距對(duì)應(yīng)的另一邊距離較小的部分。
5.如權(quán)利要求3或4所述的活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的采風(fēng)裝置，其特征是，所述活門(3)的寬側(cè)上面最外側(cè)有軸與活門協(xié)動(dòng)板(5)鉸連，加寬活門(7)也有軸與活門協(xié)動(dòng)板(5)鉸連，活門(3)和加寬活門(7)的轉(zhuǎn)軸與鉸連軸距離相等。
6.如權(quán)利要求1所述的活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)的采風(fēng)裝置，其特征是，所述活門動(dòng)幅控制器(4)的頂桿在行程最小位置時(shí)，活門協(xié)動(dòng)板(5)活動(dòng)范圍最大，活門(3)和加寬活門⑵可以與兩邊的隔板(2)或扇葉框架⑴的內(nèi)側(cè)面同時(shí)接觸，活門動(dòng)幅控制器(4)的頂桿在行程最大位置時(shí)，活門協(xié)動(dòng)板(5)被限制不動(dòng)，活門(3)和加寬活門(7)被限制在與隔板平行位置。
7.活門式垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)，包括如權(quán)利要求1-6任一所述的采風(fēng)裝置。
【文檔編號(hào)】F03D3/06GK203614320SQ201320209920
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月24日
【發(fā)明者】魏宏君 申請(qǐng)人:魏宏君