本實用新型涉及風車技術領域,尤其是涉及一種微風輪。
背景技術:
風輪用于將風能轉化為機械能。自然界的風通常在六級以下,即使是六級以上的風也是極端情況下的最大風速,因此要求風輪能夠被弱風和陣風驅動。
與本申請最接近的風輪是水平軸風車,為了增加風的利用效率,現(xiàn)有風車風葉的葉片通常是根據空氣動力學原理,設計為復雜曲面形狀。與此同時,為了減輕側風逃逸現(xiàn)象對風車以及風葉的影響,現(xiàn)有風車風葉的葉片通常設計的比較窄,并且葉片平面與水平軸之間成略小于90度的銳角。另外,為了保證風車在風速小以及陣風下能夠被驅動,現(xiàn)有風車的葉片數量少,風車的整體尺寸不大,以減少風車及風葉整體的重量,保證在風速較小的情況下,風輪能被輕易驅動。
綜上所述,大自然的風力是取之不盡、用之不完的,常見的利用風能機構或裝置是風輪以及風車,通過風輪以及風車利用風能驅動負載。由于需要風輪以及風車在風力驅動下即可轉動,現(xiàn)有的風車風葉的直徑尺寸和葉片數量受到限制。因為現(xiàn)有的水平軸風車,如果風葉直徑過大,導致其無法正常啟動,不另設啟動裝置,直接通過自然風基本無法吹動。因此,目前為止還沒有出現(xiàn)利用風力旋轉的大型的風輪以及風車。
基于此,本實用新型提供了一種微風輪以解決上述的技術問題。
技術實現(xiàn)要素:
本實用新型的目的在于提供一種微風輪,以解決現(xiàn)有技術中存在的大型風車無法被微風吹動的技術問題。
本實用新型提供的微風輪,包括固定軸和轉動葉片組;
所述轉動葉片組包括多個風葉,多個所述風葉沿所述固定軸的長度方向依次排列;
所述風葉中心設置有管齒輪,所述管齒輪呈圓管狀,所述管齒輪的兩端均勻布置有一圈鋸齒,所述鋸齒的齒高方向與所述管齒輪的軸向相同;
所述管齒輪套裝在所述固定軸上,所述風葉通過所述管齒輪與所述固定軸轉動連接,相鄰所述風葉通過所述管齒輪的所述鋸齒嚙合傳動。
可選的,上述微風輪中,多個所述風葉沿所述的固定軸長度方向均勻排列。
可選的,上述微風輪中,所述風葉包括至少兩個葉片,所述葉片顯球冠狀,至少兩個所述葉片繞所述管齒輪的周側均勻分布。
可選的,上述微風輪中還包括葉片支撐件,所述葉片支撐件為弧形板,所述葉片支撐件的一端與所述葉片固接,另一端與所述管齒輪可拆卸連接。
可選的,上述微風輪中,所述管齒輪與所述固定軸之間設置有軸承。
可選的,上述微風輪中還包括支撐桿,所述支撐桿的一端與所述固定軸連接,所述支撐桿另一端與地面固接。
可選的,上述微風輪中,所述支撐桿包括外支撐桿和內支撐桿;
所述內支撐桿為圓柱,所述內支撐桿與地面固接;
所述外支撐桿為圓管,所述外支撐桿套裝在所述內支撐桿外圍。
可選的,上述微風輪中,所述固定軸的橫截面為圓形;所述固定軸呈環(huán)形,環(huán)形的所述固定軸兩端設置有間隙。
可選的,上述微風輪中還包括固定軸封口件,所述固定軸封口件為三通管,所述固定軸封口件兩端的水平接口與所述固定軸的兩端緊配合連接, 所述固定軸封口件的垂直接口與所述外支撐桿固接。
可選的,上述微風輪中還包括旋轉把手,所述旋轉把手固接在所述外支撐桿外側面。
本實用新型提供的所述微風輪,包括轉動葉片組,所述轉動葉片組包括多個風葉,將多個風葉依次裝在固定軸上,風葉沿固定軸排開,此時依次排列完成后的風葉組成特定的平面或者是曲面。每個風葉包括兩個、三個或者多個葉片,每片風葉的正面是凹型的,背面是凸型的,正反面所受風力不同,從而將風力轉化為風葉的啟動力矩。風葉與固定軸裝配的中心處設置有管齒輪,管齒輪的外形呈現(xiàn)圓管狀,用于將風葉套裝于固定軸外。管齒輪的兩端均勻布置有一圈鋸齒,鋸齒的齒高方向與圓管的軸向相同,上述一圈鋸齒用于其中一個風葉驅動與其相鄰的另一個風葉。現(xiàn)觀察轉動葉片組的其中三片風葉,假設第一片風葉先被風吹動,通過位于風葉中心處管齒輪的一圈鋸齒間的嚙合,第一片風葉帶動與其相鄰的第二片原先處于靜止狀態(tài)的風葉,同理上述被帶動的第二片風葉的中心處仍然設有管齒輪,驅動與其相鄰的第三片風葉,并反過來給第一片葉片一個助力。第三片葉片轉動后,同樣反過來給第二片葉片一個助力。若微風同時吹動多片葉片,則葉片之間相互帶動,更加容易轉動。因此,本申請所提供的微風輪包含轉動葉片組,每個風葉的中心處均設置有管齒輪,由于管齒輪的存在,所有風葉之間互相連環(huán)驅動,相互推動,有序傳動,將動能傳遞下去。多個風葉套裝在固定軸上,依次排開能組成大型風輪結構,而每個風葉的外形不大,重量也較輕,較小風速即能吹動。
基于此,本實用新型提供的微風輪,通過上述設置,能夠使大型風車被微風吹動。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術中的技術方 案,下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型實施例提供的微風輪的主視圖;
圖2為圖1所示的微風輪的管齒輪的主視圖;
圖3為圖1所示的微風輪的管齒輪的左視圖;
圖4為圖1所示的微風輪的風葉的主視圖;
圖5為圖1所示的微風輪的風葉的左視圖;
圖6為圖1所示的微風輪的環(huán)形固定軸的主視圖。
附圖標記:
1-風葉; 2-管齒輪; 3-鋸齒;
4-葉片; 5-葉片支撐件; 6-軸承;
7-內支撐桿; 8-外支撐桿; 9-環(huán)形固定軸;
10-固定軸封口件; 11-旋轉把手。
具體實施方式
下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本實用新型一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?,本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本實用新型保護的范圍。
在本實用新型的描述中,需要說明的是,術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系,僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作,因此不能理解為對本實用新型的限制。此外,術語“第一”、“第 二”、“第三”僅用于描述目的,而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本實用新型的描述中,需要說明的是,除非另有明確的規(guī)定和限定,術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解,例如,可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是機械連接,也可以是電連接;可以是直接相連,也可以通過中間媒介間接相連,可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言,可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
實施例一
如圖1、圖2和圖3所示,在本實施例中提供了一種微風輪,包括固定軸和轉動葉片組;
所述轉動葉片組包括多個風葉1,多個所述風葉沿所述固定軸的長度方向依次排列;
所述風葉1中心設置有管齒輪2,所述管齒輪2呈圓管狀,所述管齒輪2的兩端均勻布置有一圈鋸齒3,所述鋸齒3的齒高方向與所述管齒輪的軸向相同;
所述管齒輪2套裝在所述固定軸上,所述風葉1通過所述管齒輪2與所述固定軸轉動連接,相鄰所述風葉1通過所述管齒輪2的所述鋸齒3嚙合傳動。
本實用新型提供的所述微風輪,包括固定軸和轉動葉片組。轉動葉片組包含多個風葉1,組裝時將風葉1套裝在固定軸上,多個所述風葉1沿所述的固定軸長度方向依次排列,根據實際場地面積和微風輪規(guī)模的需要,確定轉動葉片組中風葉1的數量。所述風葉1中心設置有管齒輪2,所述管齒輪2不僅是風葉1中心旋轉軸孔,同時還能帶動相鄰風葉旋轉。
所述管齒輪2呈圓管狀。管齒輪2設置在風葉1中心處,風葉1套裝在固定軸上,將管齒輪2設計為圓管狀的目的是充當風葉1中心軸孔的作用。因此,通過管齒輪2,風葉1能夠繞固定軸360度的轉動。優(yōu)選的,本 實用新型所提供的微風輪使用多個風葉1,多個風葉1同時套裝固定軸上,相鄰風葉1可能出現(xiàn)干涉,造成風葉1之間在轉動時發(fā)生碰撞,不僅會損壞風葉1,還會增大微風輪的轉動阻力?;蛘?,風葉1之間間隔很大,雖然不會發(fā)生碰撞,但是會造成風葉1在固定軸上相位相差太大,運動雜亂?;诖?,本實用新型所提供的微風輪的風葉1使用管齒輪2,所述管齒輪2的兩端均勻布置有一圈鋸齒3,所述鋸齒3的齒高方向與所述圓管的軸向相同。安裝時,相鄰風葉1之間的管齒輪2嚙合位置根據實際需要可以改變,確定好嚙合位置后,將兩個風葉1的管齒輪2的鋸齒3按上述位置放置,微風輪的管齒輪2在始終處于嚙合狀態(tài)。風向合適的時候,一個風葉1被吹動后,這個風葉1的管齒輪2一端的鋸齒3的齒面就會與相鄰風葉1的管齒輪2鋸齒3的齒面接觸,力通過鋸齒3齒面之間的接觸,傳遞給相鄰的管齒輪2以驅動其所在風葉1。因此,只要風的強度足夠吹動一個風葉1,為這個風葉1提供足夠的初始轉動力矩,那么這一力矩就能夠通過管齒輪2兩端的鋸齒3傳遞給相鄰的風葉1,多個風葉1依次傳遞,最終驅動整個微風輪轉動。
基于此,本實用新型較之原有技術,通過在風葉1中心設置管齒輪2,使得較大型的風輪也能夠被微風驅動。
如圖1所示,本實施例的可選方案中,上述微風輪中,多個所述風葉1沿所述的固定軸長度方向均勻排列。
本實用新型提供的微風輪,通過調整相鄰風葉1中心處管齒輪2的初始嚙合位置,能夠實現(xiàn)所有葉片的角度差一致,所有風葉1沿固定軸均勻布置。這樣布置葉片,不僅外形美觀,而且能夠保證所有葉片的聯(lián)動效果。本實用新型所提供微風輪,通過調整管齒輪2的齒數,調整可以實現(xiàn)所有葉片起始角度一致,或者葉片起始角度的偏差相同。優(yōu)選的,齒輪錯開相等齒數從而使葉片錯開,在確保葉片轉動中不會發(fā)生碰撞及干涉的前提下可達到更好的聯(lián)動效果。本實施例圖1所示的微風輪,風葉1數量設計為 31組,管齒輪的輪齒按32齒設計,每齒相差11.25°。當然,風葉1的數量以及風葉1間的角度可以根據需要設置為其他度數,管齒輪的輪齒的數量可以根據需要設置為其他,均在本申請的保護范圍內。
如圖4和圖5所示,本實施例的可選方案中,上述微風輪中,所述風葉1包括至少兩個葉片,所述葉片顯球冠狀,至少兩個所述葉片繞所述管齒輪2的周側均勻分布。
本實用新型提供的微風輪,轉動葉片組中的每個風葉可以包括兩個葉片,此時轉動葉片組中每個風葉套裝在固定軸上時設置有相同的交錯角,從圖5表示的葉片方向看,也就是葉片中心軸線的方向,前一個風葉的葉片不會完全擋住后一個風葉的葉片,此時至少一個風葉能夠被風吹動,從而帶動轉動葉片組中的其余風葉協(xié)同轉動。優(yōu)選的,本實用新型所提供微風輪的風葉1使用三個葉片4,兩兩葉片相差120度布置,優(yōu)點是能夠有效的保證轉輪的動平衡。優(yōu)選的,本實用新型所提供微風輪的葉片4設計為球冠狀,更有利于將分散的風力集中,進一步的,調整球冠狀葉片的正反面凹凸形狀,還可以改變風葉的啟動力矩。
當然,本實用新型提供的微風輪,轉動葉片組中的包含多個風葉,每個風葉上葉片的數量不僅可以設置成兩個和三個,還可以設置成一個、四個或者五個,以及根據需要設置為其他,均在本申請的保護范圍內。
如圖4和圖5所示,本實施例的可選方案中,上述微風輪中還包括葉片支撐件5,所述葉片支撐件5為弧形板,所述葉片支撐件5的一端與所述葉片固接,另一端與所述管齒輪2可拆卸連接。
本實用新型提供的微風輪,風葉1上還包括葉片支撐件5,葉片支撐件5連接在球冠狀葉片4和管齒輪2之間。球冠狀葉片用于收集風力,在風力不變時,葉片支撐件5的越長,提供的力矩就越大,在整個葉片4上產生的旋轉力矩就越大。但是,太長的葉片支撐件5在轉動可能會發(fā)生碰撞,此時可以通過調整轉動葉片組中每個葉片之間的初始相位角來避免相互碰 撞。本實用新型所提供的微風輪,所述葉片支撐件5設計為弧形板,利用葉片支撐桿正反面凹凸方向不同,進一步為風葉提供轉動助力。另外,所述葉片支撐件5還可以設計為三角截面的折形板已經其他前后凹凸的結構,所述葉片支撐件5的長度方向的母線可以是直線,也可以是曲線,均在本申請的保護范圍內。
優(yōu)選的,葉片支撐桿和葉片采用固定連接,包括一體成型加工或者分體加工后再焊接。葉片支撐桿和葉片之間的連接必須保證牢固可靠,從而更好的傳遞風能。葉片支撐件采用螺栓或者其他可拆卸方式連接固定于管齒輪上。
如圖2和圖3所示,本實施例的可選方案中,上述微風輪中,所述管齒輪2與所述固定軸之間設置有軸承6。
本實用新型提供的微風輪,在管齒輪2內部設置有軸承6,設置軸承6能夠減小轉動摩擦,優(yōu)選的,使用滾動軸承6,還能夠進一步夠提供較大的支撐力。
如圖1所示,本實施例的可選方案中,上述微風輪中還包括支撐桿,所述支撐桿的一端與所述固定軸連接,所述支撐桿另一端與地面固接。
本實用新型提供的微風輪,吹到風葉1上的外力可以分解為水平外力和垂直外力,水平力與葉片支撐件5垂直,為風葉1提供轉動力矩;垂直外力與葉片支撐件5平行,用于為葉片以及整個微風輪的旋轉部分提供下壓力或者上升力,由風葉1與風的夾角決定。因此,微風輪的支撐桿的作用之一就是平衡所述上升力。此外,還起到支撐整個微風輪的作用,控制微風輪旋轉部分突出高度的作用。
如圖1所示,本實施例的可選方案中,上述微風輪中,所述支撐桿包括外支撐桿8和內支撐桿7;
所述內支撐桿7為圓柱,所述內支撐桿7與地面固接;
所述外支撐桿8為圓管,所述外支撐桿8套裝在所述內支撐桿7外圍。
本實用新型提供的微風輪,將支撐桿設計成雙層結構,其中,內支撐桿7為柱體,其截面是圓形或者圓環(huán)形;外支撐桿8包含一空腔,其截面是圓環(huán)形。外支撐桿8的上端面封閉,下端面開口,內支撐桿7的長度大于外支撐桿8的長度,外支撐桿8的下端面的開口用于套在內支撐桿7外,而內支撐桿7與地面通過鋼筋混凝土連接。外支撐桿8套裝在內支撐桿7上方時,能夠繞內支撐桿360度轉動,內支撐桿與外支撐桿之間有一定間隙,在間隙中裝有軸承,使得內外支撐桿可以穩(wěn)定轉動。
如圖6所示,本實施例的可選方案中,上述微風輪中,所述固定軸的橫截面為圓形;所述固定軸呈環(huán)形,環(huán)形的所述固定軸兩端設置有間隙。
本實用新型提供的微風輪,固定軸的外形呈圓環(huán)形。本申請所提供的微風輪,采用環(huán)形固定軸,突破了現(xiàn)有風車只能以水平中心軸為轉動軸的常規(guī)轉動形式。本申請所提供的微風輪,轉動葉片組中復雜交錯的葉片以圓環(huán)固定軸為中心軸轉動,從而實現(xiàn)多葉片的交錯轉動,能夠提高風能的利用效率,而且外形更美觀。
固定軸不是封閉的環(huán)形,兩端設置有間隙,所述間隙用于轉動葉片組安裝在環(huán)形固定軸9上,使微風輪的轉動部分視覺上體積更大,并且,安裝在環(huán)形固定軸9上的轉動葉片組中所包含的風葉之間還設置有一定的交錯角,有利于轉動葉片組利用以及傳遞風力。
優(yōu)選的,本實用新型所提供的微風輪,所述固定軸為圓截面實心光軸,光軸的應力集中小,形狀簡單,加工制造容易,使用壽命長。固定軸上設置有軸承6,軸承6的軸向固定采用斜面不銹鋼薄板填縫壓緊或者多個螺栓固定。
如圖1所示,本實施例的可選方案中,上述微風輪中還包括固定軸封口件10,所述固定軸封口件10為三通管,所述固定軸封口件10兩端的水平接口與所述固定軸的兩端緊配合連接,所述固定軸封口件10的垂直接口與所述外支撐桿8固接。
本實用新型提供的微風輪,由于環(huán)形固定軸9兩端設置有間隙,方便安裝風葉1,因此還包括固定軸封口件10,用于封住環(huán)形固定軸9兩端的間隙。固定軸封口件10為三通結構,所述三通結構的處于一條水平直線的兩個端口用于連接環(huán)形固定軸9的兩端,將環(huán)形固定軸9的兩端插入固定軸封口件10,固定軸封口件10安裝完成后固定軸為封閉的環(huán)形。固定軸封口件10與環(huán)形固定軸9的接口處為緊配合連接,可以用螺栓和螺母鎖緊,也可以用銷釘和銷孔鎖緊,還可以為焊接,當然,所述鎖緊方式可以為其他,均在本申請的保護范圍內。
本實用新型所提供的微風輪,固定軸封口件10的垂直接口與所述外支撐桿8固接。優(yōu)選的,固定軸封口件10的垂直接口與外支撐桿8固接焊接,由于對固定軸封口件10與支撐桿之間的連接牢固度的要求高,而且,此處鏈接無需經常拆裝,因此使用焊接手段。
如圖1所示,本實施例的可選方案中,上述微風輪中還包括旋轉把手11,所述旋轉把手11固接在所述外支撐桿8外側面。
本實用新型提供的微風輪,在支撐桿上還設置有旋轉把手11,當風速不高并且風向不合適的時候,微風輪的維護人員可以人為使用旋轉把手11,將微風輪的旋轉部分對準風向。
優(yōu)選的,本實用新型所提供的微風輪,所述固定軸、所述固定軸封口件10、所述轉動葉片組中的風葉1、風葉1的葉片、所述風葉1的所述葉片支撐件5、所述管齒輪2以及所述微風輪上的其他零部件,均采用不銹鋼材料加工而成。
實施例二
本實施例提供的所述微風輪,是對實施例一提供的所述微風輪的進一步改進,實施例一所描述的技術方案也屬于該實施例,實施例一已經描述的技術方案不再重復描述。
具體而言,在本實施例中提供了一種微風輪,固定軸為環(huán)形空心軸, 固定軸封口件10為實心三通封口件,所述實心三通封口件與所述環(huán)形空心固定軸插裝。
本實施例的可選方案中,由于微風輪僅靠風力驅動,為了在保證軸的強度情況下,進一步減小軸的質量,可以將固定軸設置為空心光軸。由于軸的抗彎強度主要取決于軸的截面系數,而圓軸的截面系數主要取決于軸的外徑,因此,外徑相同的空心軸和實心軸的強度相差不多,進一步的,如果空心軸的壁厚按經驗設計取一般值,那么外徑相同的實心軸和空心軸的強度相當。
與空心軸配合的固定軸封口件10可以為上述空心的三通結構,還可以為實心三通結構。實心的固定軸封口件10不僅抗壓強度高,而且實心的固定軸封口件10重量更大,與支撐桿焊接后還可以增大微風輪支持部分的整體重量。因此,使用空心固定軸能減小微風輪轉動部分的重量,使用實心的固定軸封口能夠增加微風輪支持部分的重量。
最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案,而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明,本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改,或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。