專利名稱：新型風車扇葉的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種垂直軸風車扇葉。
一般常見的風車扇葉是屬水平軸式(荷蘭大風車也是如此型)，這種風車的特點是1.風車之軸線方向隨風向變化而改變，而且風車轉向與風向呈90度。
2.每片扇葉旋轉所造成的離心力，扭力及扇葉的前后振動力(因扇葉轉向與風向呈90度)都完全由扇葉基部來承擔，長期之下會造成基部之金屬疲勞而折斷，大型風車之扇葉面之角度隨風速變化而改變，其控制非常復雜，為了防止金屬疲勞及控制扇葉角度，在制造及設計上非常困難，而大大增加成本。
3.在地上支撐扇葉之塔架，非常笨重，發(fā)電量100千瓦之風車塔架，重量就達100公噸以上，必須利用吊車施工，交通不便的地區(qū)，搬運施工困難。
4.發(fā)電機裝在空中，空間小，保養(yǎng)維修不易。
由于以上這些問題，使得風力發(fā)電機無法十分普及。
本發(fā)明的目的是提供一種結構牢固、簡單、便宜、在小風速下就能運轉的垂直軸風車扇葉。它克服了先有技術的上述種種缺點，具有下述的優(yōu)點1.風車扇葉軸旋轉方向不受風向改變的影響永遠向同一方向運轉。
2.扇葉旋轉所產(chǎn)生的離心力及扭力，不是完由扇葉與垂直軸接觸之基部來承擔，扇葉桿末端有框架穩(wěn)定住，因此框架基部承坦扇葉大部分的離心力，振動及扭力，其強度之設計及制造簡單容易。
3.本風車之構架由鐵管組合而成，人力搬運及按裝非常容易，不必利用吊車施工。
4.發(fā)電機裝在地表上，空間大，保養(yǎng)維護容易。
除以上的可比較的特點外，本風車扇葉另外還有特點5.扇葉數(shù)量可增加而增加力量，本說明書只有4片扇葉，這是為了說明方便，扇葉之數(shù)量可以不同，但特點完全一樣。
6.發(fā)電機也可加裝，本說明圖式只有一只，是舉例而已。
風車裝置地點必須在多風，氣流穩(wěn)定的地方，如小山丘、或屋頂。
和一般垂直軸的風車扇葉相同，本風車軸的一邊是順風，另一邊是逆風，本風車扇葉面在風車軸之二邊相互呈一角度(如80度)，而且扇葉桿相聯(lián)接固定，扇葉在順風時近垂直面(如70度)可吸收風能使風車軸旋轉，另一邊則與水平呈一小角度(如30度)可減小風的阻力，因此本風車扇葉能吸收風能運轉。
本風車扇葉是上下活動，因有強固框架的保護扇葉桿的二端，因此安全性高。
為說明本發(fā)明的內容，先對
如下圖1是風車扇葉的外型圖。
圖2為框架的結構。
圖3為機房的內部結構。
圖4為扇葉的結構。
圖5為扇葉在逆風及順風時之角度說明。
如圖1，本發(fā)明之風車框架2為一三角型或四角型(圖未示)之框架，地基以水泥固定，框架以鋼索4系定地面，使框架在風速大時不會搖動。
框架之垂直柱2是以接頭6相銜接，接頭有向中間集中的橫梁8，三根橫梁中心以一固定接頭10固定，如圖2固定接頭內有一軸承12，軸承中間有垂直之軸心14，上下軸心中間，銜接一垂直之風車軸心16。如圖3為機房的內部結構，風車軸心16固定一大徑齒輪18，由大齒輪直接轉動發(fā)電機20上的小齒輪22(例如此發(fā)電機和汽車上所用的相同，不同點在改裝小齒輪)。此發(fā)電機不必維持一定之轉速，發(fā)電都可充入電瓶24，由電瓶供應穩(wěn)定電流，其結構及原理為一公知技術不另詳述。26為手剎車，螺絲28鎖緊時就可達到剎車的目的。
如圖1、4，風車軸心16固定有4個強固框架(30、32、34)呈十字型。每個框架內有一片以上扇葉36，每片扇葉之軸38穿過垂直之風車軸16和另一邊之扇葉軸40相聯(lián)接固定，二邊之扇葉面呈一角度(如80度)。此二特點能使本發(fā)明之扇葉吸收風能運轉的目的。
如圖4，風向從右至左，扇葉36由順風時呈垂直之狀態(tài)運轉到逆風之一邊時(左側)，因沒有物體的阻擋，扇葉上緣必定垂下，垂下時，扇葉桿38會產(chǎn)生扭力，因為(1)風的吹動，(2)扇葉本身的重量，此二種力量使扇葉軸心38產(chǎn)生扭力再傳送到順風之一邊的扇葉軸心40使扇葉42上揚，此上揚的另外一力量是扇葉42本身由逆風之一邊轉到順風的一邊時有一受風面(如30度)被風吹到而上揚。
扇葉36在逆風之一邊垂下時與水平面所呈的角度越大運轉至順風的一邊時越容易上揚，因為受風面大的緣故。但是在逆風時的阻力較大，根據(jù)測試與水平面角度在30度左右，在逆風時阻力不大，轉至順風時易上揚。
扇葉因是上下活動式，在逆風時扇葉36上緣下垂不會發(fā)生任何碰觸發(fā)聲響，轉至順風時上揚會碰觸到上側之框架30，接觸的地方裝有柔軟的彈簧44并以橡皮頭蓋住，彈簧柔軟度要剛好以吸收扇葉上揚之碰觸力量，不會發(fā)生振動聲響，以保護扇葉。
扇葉桿40的末端穿過四方框架外側之垂直桿34。有螺絲46穩(wěn)固扇葉桿末端，使扇葉桿38不會脫落。因有強固框架的保護，雖然扇葉是上下活動但非常牢固不會損壞。如圖4，每片扇葉的左右二邊有與扇葉呈一角度的平面48，此平面在順風時在迎風面能吸收更多的風能使風車軸16產(chǎn)生更大的扭力，在逆風時是在背風面，不會增加額外的阻力。
本發(fā)明每個扇葉在順風時以90°垂直面吸收風能的效率最大在逆風時以水平面之阻力最小，但為了顧及扇葉旋轉至順風時容易上揚，因此在順風時呈70度仰角面，逆風時呈30度仰角面，對吸收風能的損失不會太大。彈簧44的彈性要柔軟些，例如長度10公分在順風時被壓成5公分，轉至逆風時，可利用彈簧的力量，將扇葉向后推加上風力及扇葉的重量使扇葉36容易下垂，使另一邊的順風時的扇葉42更易上揚。
綜上所述，本發(fā)明的風車扇葉結構牢固、簡單、耐用。扇葉面是玻璃鋼制，其他框架是用不銹鋼或鐵質再加以防銹處理，因此可增長使用年限。
權利要求1.一種新型風車扇葉組合，其特征為具有能使扇葉在順風時上揚以吸收風能，同時另一邊在逆風狀態(tài)之扇葉接近水平面以減少阻力的在一垂直軸二邊之水平扇葉桿固定有扇葉、扇葉面相互呈仰角80度左右的結構。
2.如權利要求1所述的風車扇葉，其特征為垂直軸左右二邊之扇葉桿是穿過垂直軸相聯(lián)接的，扇葉桿之末端穿過四方框架之垂直桿，可使扇葉桿能水平滾動。
3.如權利要求1或2所述的風車扇葉，其特征為扇葉桿是在四方型框架內活動，四方型框架是在軸心兩邊相對稱，軸心上下段之框架呈十字型，能使扇葉在任何狀況下都有受風面。
4.如權利要求1所述的風車扇葉，其特征為扇葉左右二邊各有與扇葉呈一角度之平面，使扇葉在順風時能產(chǎn)生更大扭力。
專利摘要本實用新型是屬垂直軸之風車扇葉，風車軸固定有4個強固框架，框架內有扇葉，其特點是(1)二邊之扇葉軸穿過垂直之風車軸相聯(lián)接且可水平活動。(2)二邊之扇葉面相互呈一角度(如80度)。此二特點使風車扇葉能吸收風能運轉，同時有安全的性能。
文檔編號F03D3/06GK2039358SQ8820344
公開日1989年6月14日 申請日期1988年2月11日 優(yōu)先權日1988年2月11日
發(fā)明者呂學本 申請人:呂學本