CN102734062A - 垂直轴风斗式万向风车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种“垂直轴风斗式万向风车”。由底座(1)、支架(2)、垂直轴杆(3)、动力输出装置(4)构成，其特征是：多个弧形叶片(5)同向等次设置在上堵盖(6)和下堵盖(7)之间并使之相应形成多个风斗(8)，由风斗(8)迎风受力做功。本发明与已有的技术相比其优点是：由于采用了S形叶片组及上堵盖和下堵盖的制作方法，故可形成“牛角形”密封式风斗，可使风力压入“风斗”产生增压效果，而后通过“风斗”产生的增压力推动垂直轴杆(3)转动做功，这样可大大提高风能的利用效率。本发明不但可广泛适用于各种风力发电设备，还可为“液传递弹力转子发动机”产能使用，也可广泛应用在较大型船舶等交通工具上作动力。

Description

垂直轴风斗式万向风车
技术领域
本发明涉及一种万向风车，特别是一种“垂直轴风斗式万向风车”。
技术背景
“风车”作为一个古老的名词已经在人们的记忆中打下了深深的烙印。“风车”这种生产和生活用具的制作也已有近几百年的历史。“风车”作为利用清洁能源的重要生产工具之一，在人类社会的进步和发展过程中曾做出了不可磨灭的巨大贡献。随着时间的推移，尤其是当人类都普遍面临能源枯竭挑战的今天，风能作为公认的最清洁并可再生的重要能源之一，又一轮激发了人们的研究热情，随之“风车”作为风能利用的必要器械也又不可或缺地开始走进了人们的视野而被广泛关注。目前大量应用的“平轴螺旋桨式风车”，虽然相对传统的“垂轴旋翼式风车”来说对风能的利用效率较高，但也普遍存在着许多的问题和缺点还有待进一步加以克服，比如旋浆要随时调整方向迎风问题，这就存在着角度要随时转换的问题，旋浆伸展过长致使运输建造安装等都不方便，还有发电匹配转速快慢也较难控制的问题等等。作为“垂轴旋翼式万向风车”，可以说是最原始的风车形式之一，虽然其形式原始，但其不受风向影响的特点也是其一大优点，这一优点是“平轴螺旋桨式风车”所无法比拟的。所以，在能源挑战的当今，越来越多的研究人员又都把目光投向了“垂轴旋翼式万向风车”的研究上。目前，有些研究人员所研制的“垂轴旋翼式万向风车”有多种形式，可以说是“五花八门、各式各样”。这些风车不论如何设计都没有走出原始形式，即在垂直的轴杆上至少相应设置两个相反的弧形风翼，使其在任意风向的作用下旋转转动，从而推动转轴旋转做功。这些设计方式虽较以前有了较大进步，但在我看来仍然存在着如下缺点：1、“受力器”仍为敞开状风翼，所以只能接受自然风压；2、“受力器”因不能得到“自然加强压”而导致风能利用效率较低。风车的原理是已定的，万变不离其宗，本人认为：研究风车的主要方向应是在不改变其工作原理的前提下，通过改变和完善“受力器”结构，达到提高风能利用效率的根本目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够使风压得到自然加强、风能利用效率较高，用“风斗”代替“风翼”作为“受力器”做功的一种“垂直轴风斗式万向风车”。
本发明的目的是通过以下方法实现的：该“垂直轴风斗式万向风车”由底座、支架、垂直轴杆、动力输出装置、上堵盖和下堵盖构成，多个弧形叶片同向等次对应设置在上堵盖和下堵盖之间并形成多个“风斗”。“风斗”由相邻两个弧形叶片和上堵盖和下堵盖的相应部分构成。“风斗”为密封状。为了调节“风斗”中的风压，应在上堵盖或下堵盖上设置风压调节窗。风压调节窗可由电子系统代替人工控制。
为实现本发明的目的，还可通过以下措施加以完善：底座由底座轴承支架和底座轴承构成，支架由至少三个斜支臂、一个垂支管筒、三条水平拉、三个固定栓座及一个支架轴承架和一个支架轴承构成；垂直轴杆与水平面垂直设置，下端设有防脱固定栓销。上堵盖与下堵盖平行设置；在上堵盖与下堵盖之间至少设置一对弧形叶片并使两弧形叶片对应形成S状。动力输出装置一般都设置在垂直轴杆的下轴端，也可根据需要设置在垂直轴杆的中部或上端等。弧形叶片的内、外边缘均与轴杆平行，并与上堵盖和下堵盖垂直。为使上堵盖产生一个帽檐式风罩效果，制作时应使上堵盖的直径大于下堵盖的直径或另外附加，并使下堵盖的直径等于或约等于S形叶片所在圆的直径。
本发明“垂直轴风斗式万向风车”与已有的技术相比具有如下优点：由于采用了S形叶片组及上堵盖和下堵盖，故可形成迎风“风斗”，使风力自然压入“风斗”后，通过“风斗”产生的压力推动垂直轴杆转动做功，而不是通过“风翼”推动垂直轴杆做功，这样可大大提高风能的利用效率。
附图说明
图1是本发明的正侧视示意图
图2是本发明S形叶片组横剖正仰视示意图
图中，1底座，2支架，3垂直轴杆，4动力输出装置，5弧形叶片，6上堵盖，7下堵盖，8风斗，9风压调节窗，10底座轴承架，11底座轴承，12支架斜支臂，13支架垂支管筒，14支架水平拉，15支架固定栓座，16支架轴承架，17支架轴承，18轴杆防脱固定栓销，19帽檐式风罩，20吊装环。
下面参照附图对制作本发明的实施例作进一步细致描述。
具体实施方式
该“垂直轴风斗式万向风车”由底座1、支架2、垂直轴杆3、动力输出装置4、上堵盖6和下堵盖7构成，为使风车运行平稳，使多个弧形叶片5同向等次对应设置在上堵盖6和下堵盖7之间并使之形成多个风斗8。弧形叶片5至少设置一对，最好设置两对至十六对，风斗8由相邻两个弧形叶片5和上堵盖6和下堵盖7的相应部分构成，当设置一对以上弧形叶片5时，风斗8应为“牛角形”尖底密封状，底尖均坐在垂直轴杆3上。为了调节风斗8中的风压从而控制风车的转速或输出动力，应在上堵盖6或下堵盖7上设置风压调节窗9。风压调节窗9可由电子系统代替人工操作控制(图中未作表示)。
底座1由底座轴承支架10和底座轴承11构成，底座轴承10由“深沟轴承”和“推力轴承”两种轴承共同构成(图中未作表示)；支架应由至少三个支架斜支臂12、一个支架垂支管筒13、三条支架水平拉14、三个支架固定栓座15及一个支架轴承架16和一个支架轴承17构成；垂直轴杆3与水平面(图中未作表示)垂直设置；为了防止风车被大风升力提起，应在垂直轴杆3的下端设置上不影响垂直轴杆3转动的防脱固定栓销18。上堵盖6与下堵盖7平行设置，上堵盖6与下堵盖7可为平面，也可为球面或“V”面(图中未作表示)；在上堵盖6与下堵盖7之间至少设置一对弧形叶片5并使该对弧形叶片5对应形成S状。动力输出装置4一般都设置在垂直轴杆3的下轴端头处，也可根据需要设置在垂直轴杆3的中部或上端(图中未作表示)；动力输出方式可采用蜗杆机构或齿轮机构或带轮机构等均可(图中未作表示)。为能更加提高风能的利用效率，应将叶片5做成半圆形圆弧状，使其弦长等于或约等于下堵盖7的半径，让叶片5的内、外边缘应均与垂直轴杆3平行设置并与上堵盖6和下堵盖7垂直设置。为使上堵盖6产生一个帽檐式风罩19的采风挡雨效果，应在制作时使上堵盖6的直径略大于下堵盖7的直径(让帽檐式风罩19从上堵盖6上自然截取产生即可)，并使下堵盖7的直径等于或约等于S形叶片所在圆的直径，帽檐式风罩19探出的宽度应在10-100厘米之间(图中未作表示)，帽檐式风罩19也可不从上堵盖6上自然截取产生而另外制作附加而成。为能再进一步更加提高风能的利用效率，还可在帽檐式风罩19的下面与弧形叶片5同向设置上相应的三角式副叶片(图中未作表示)，也可让弧形叶片5的外边缘不与上堵盖6和下堵盖7垂直而对应制作成倒梯形状(图中未作表示)取代三角式副叶片。为了吊装搬运等方便，不至于使风车在吊装搬运过程中受到损坏等，应在上堵盖6上设置吊装环20，为了吊装平衡需要，吊装环20最好设置在上堵盖6的圆点上。为了加大功率或运输、安装方便等，可在同一垂直轴杆3上可罗列设置多级风斗受力机构(图中未作表示)。

Claims (10)

1.一种垂直轴风斗式万向风车，由底座(1)、支架(2)、垂直轴杆(3)、动力输出装置(4)构成，其特征在于：多个弧形叶片(5)同向等次设置在上堵盖(6)和下堵盖(7)之间并使之相应形成多个风斗(8)。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风斗式万向风车，其特征在于：风斗(8)由相邻两个叶片(5)和上堵盖(6)及下堵盖(7)的相应部分构成；当设置一对以上弧形叶片(5)时，风斗(8)应为“牛角形”尖底密封状；在上堵盖(6)或下堵盖(7)上设有风压调节窗(9)，风压调节窗(9)可由电子系统控制。
3.根据权利要求1所述的一种垂直轴风斗式万向风车，其特征在于：底座(1)由底座轴承架(10)和底座轴承(11)构成；支架(2)由至少三个斜支臂(12)、一个垂支管筒(13)、三条水平拉(14)、三个固定栓座(15)及一个支架轴承架(16)和一个支架轴承(17)构成；垂直轴杆(3)与水平面垂直设置，并在下端设有防脱固定栓销(18)。
4.根据权利要求1所述的一种垂直轴风斗式万向风车，其特征在于：上堵盖(6)与下堵盖(7)平行设置；在上堵盖(6)与下堵盖(7)之间至少设置一对弧形叶片(5)并使之对应形成S状。
5.根据权利要求1所述的一种垂直轴风斗式万向风车，其特征在于：动力输出装置(4)设置在轴杆(3)的下轴端，也可设置在轴杆(3)的中部或上端。
6.根据权利要求1所述的一种垂直轴风斗式万向风车，其特征在于：叶片(5)的内、外边缘均与轴杆(3)平行，并与上堵盖(6)和下堵盖(7)垂直。
7.根据权利要求1所述的一种垂直轴风斗式万向风车，其特征在于：上堵盖(6)的直径大于下堵盖(7)的直径，下堵盖(7)的直径等于S形叶片所在圆的直径。
8.根据权利要求1所述的一种垂直轴风斗式万向风车，其 特征在于：叶片(5)为半圆形圆弧，其弦长等于下堵盖(7)的半径。
9.根据权利要求1所述的一种垂直轴风斗式万向风车，其特征在于：上堵盖(6)与下堵盖(7)平行设置；上堵盖(6)与下堵盖(7)可为平面，也可为球面或“V”面。
10.根据权利要求1所述的一种垂直轴风斗式万向风车，其特征在于：帽檐式风罩(19)可从上堵盖(6)上直接截取产生也可另外附加而成；帽檐式风罩(19)探出的宽度应在10-100厘米之间；可在帽檐式风罩(19)的下面与弧形叶片(5)同向设置上相应的三角式副叶片，也可将弧形叶片(5)的外边缘对应制作成倒梯形状；在同一垂直轴杆(3)上可罗列设置多级风斗受力机构。 
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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