CN111878314A - 一种破坏气漩涡形成的风能利用型建筑 - Google Patents

一种破坏气漩涡形成的风能利用型建筑 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，属于建筑技术领域，包括屋盖，所述屋盖上开设有若干矩形通孔，所述矩形通孔内设置有破风叶轮组件，所述破风叶轮组件包括叶片、皮带、第一带轮、第二带轮、传动装置和发电机，所述发电机固定设置在所述建筑内，所述皮带紧贴屋盖的内层且与所述屋盖密封配合，所述第一带轮和第二带轮分别设置在所述皮带的两端且同时与所述皮带传动连接，所述叶片均匀间隔布置在所述皮带的外侧，本发明装置可以用于破坏屋盖表面气漩涡的形成，还能将风能进行利用发电，节省建筑的制造和维护成本。

Description

一种破坏气漩涡形成的风能利用型建筑
技术领域
本发明属于建筑技术领域，具体涉及一种破坏气漩涡形成的风能利用型建筑。
背景技术
我国是世界上受台风影响最严重的国家之一，每年平均有8个登陆台风，东南沿海是我国经济最发达的地区，也是台风经常登陆的地区，台风所造成的人员伤亡和财产损失主要由低矮房屋造成的风损和风毁造成的。在我国，低矮建筑通常被定义为高度在15～20m以内的1～6层的各类建筑，由于其自身的形态特点，低矮建筑通常处于大气边界层内风速变化大、湍流度高的近地区域，遮蔽和干扰效应异常明显，结构周围复杂的来流分离、绕流运动促使屋盖表面形成各种尺度的旋涡。在屋盖的流动分离区(迎风角、迎风前缘附近)，旋涡作用效应及空气动力作用尤其显著，在特定风向下，将产生两种有组织且破坏性较强的旋涡结构，即分离泡和锥形涡。这两类破坏性旋涡将在屋盖表面分离区内诱导形成强劲风吸力(脉动)，造成屋面局部破坏。此外，旋涡诱导下的风压脉动还可能导致结构振动并造成疲劳破坏，综合作用下整个屋盖最终将整体失效。
台风在经过没有阻碍的屋盖的上方时，特别容易形成漩涡，并且随着面积和位移的增加，越来越有增大的趋势，会导致屋盖表面的气压急剧较小，房屋的内部大气压较大，从内向外掀开房屋，成为现有房屋破坏的主要原因；现有技术中，存在一些可破风的建筑，通过在屋盖表面设置一些用于破坏屋盖表面气漩涡形成的破风结构，此类破风结构由于在屋盖表面承受了大部分的风能，因此会对屋盖表面造成很大的压力，会给建筑带来较大的负担，增加建筑成本。因此，急需提供一种破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，可以用于破坏屋盖表面气漩涡的形成，还能将风能进行利用发电，节省建筑的制造和维护成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，可以用于破坏屋盖表面气漩涡的形成，还能将风能进行利用发电，节省建筑的制造和维护成本。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明一种破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，包括屋盖，所述屋盖上开设有若干矩形通孔，所述矩形通孔内设置有破风叶轮组件，所述破风叶轮组件包括叶片、皮带、第一带轮、第二带轮、传动装置和发电机，所述发电机固定设置在所述建筑内，所述皮带紧贴屋盖的内层且与所述屋盖密封配合，所述第一带轮和第二带轮分别设置在所述皮带的两端且同时与所述皮带传动连接，所述叶片均匀间隔布置在所述皮带的外侧，所述叶片的下端与所述皮带枢接且所述叶片与皮带之间设置有用于所叶片转动限位的转动限位机构，所述叶片的上部向皮带的外侧延伸，所述叶片沿第一带轮至第二带轮的方向接收风载，所述叶片接收风载后通过皮带带动第一带轮和第二带轮转动，所述第一带轮和第二带轮分别通过传动装置连接至所述发电机的输入端。
进一步，所述矩形通孔位于所述第二带轮一侧的边缘处设置有压紧板，所述压紧板的上端与所述屋盖铰接，所述压紧板与屋盖之间设置有第一弹性支撑装置，所述压紧板的下端朝背离第二带轮一侧弯曲。
进一步，所述叶片的截面呈弧形，所述叶片的中部朝第一带轮一侧弯曲，所述叶片的弯曲弧度与第二带轮的外圆弧度相适应。
进一步，所述叶片与皮带之间设置有第二弹性支撑装置。
进一步，所述转动限位机构包括限位拉杆，所述皮带的侧面开设有滑槽，所述限位拉杆的下端转动连接有一滑杆，所述滑杆滑动设置在所述滑槽内，所述限位拉杆的上端与所述叶片的上端枢接，使得所述叶片在接收风载时，所述限位拉杆斜撑于叶片与皮带之间。
进一步，所述传动装置包括传动轴、第一齿轮和第二齿轮，所述第一带轮和第二带轮的中心分别连接至所述传动轴，所述传动轴与第一齿轮传动连接，所述第二齿轮与第一齿轮转动啮合，所述第二齿轮连接至所述发电机的输出端，所述发电机通过支架固定设置在建筑内，所述支架上固设有一斜撑杆，所述斜撑杆的外端开设有与所述传动轴配合的转动连接孔。
进一步，所述叶片和皮带之间设置有用于对叶片和皮带之间的积水进行清理的积水吹扫装置。
进一步，所述积水吹扫装置包括第一连板、第二连板和气囊，所述第一连板固设在叶片的内侧，所述第二连板固设在皮带的外侧，所述气囊固设在第一连板和第二连板之间形成的夹角内，所述气囊的外侧设置有吹扫喷头。
本发明的有益效果在于：
本发明破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，通过在屋盖矩形孔内设置破风叶轮组件，破风叶轮组件的叶片向上延伸用于接收风载，从而破坏屋盖表面螺旋状涡流的形成，避免了破坏性旋涡将在屋盖表面分离区内诱导形成强劲风吸力造成屋面的局部破坏，提高了建筑的抗风能力。
本发明装置，所述第一带轮和第二带轮分别通过传动装置连接至所述发电机的输入端，使得叶片表面接收的风能受到利用，可以将风能进行利用发电，节省建筑的制造和维护成本，还能起到绿色建筑的功能。
本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明装置的俯视图；
图3为图1在A处的放大图；
图4为转动限位机构的结构示意图。
附图中标记如下：屋盖1、矩形通孔2、破风叶轮组件3、叶片31、皮带32、第一带轮33、第二带轮34、发电机35、压紧板4、第一弹性支撑装置5、第二弹性支撑装置6、限位拉杆7、滑槽8、滑杆9、传动轴10、第一齿轮11、第二齿轮12、支架13、斜撑杆14、转动连接孔15、第一连板16、第二连板17、气囊18、吹扫喷头19。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所描述的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1～4所示，本发明一种破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，包括屋盖1，所述屋盖1上开设有若干矩形通孔2，所述矩形通孔2内设置有破风叶轮组件3，所述破风叶轮组件3包括叶片31、皮带32、第一带轮33、第二带轮34、传动装置和发电机35，所述发电机35固定设置在所述建筑内，所述皮带32紧贴屋盖1的内层且与所述屋盖1密封配合，所述第一带轮33和第二带轮34分别设置在所述皮带32的两端且同时与所述皮带32传动连接，所述叶片31均匀间隔布置在所述皮带32的外侧，所述叶片31的下端与所述皮带32枢接且所述叶片31与皮带32之间设置有用于所叶片31转动限位的转动限位机构，所述叶片31的上部向皮带32的外侧延伸，所述叶片31沿第一带轮33至第二带轮34的方向接收风载，所述叶片31接收风载后通过皮带32带动第一带轮33和第二带轮34转动，所述第一带轮33和第二带轮34分别通过传动装置连接至所述发电机35的输入端。本发明破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，通过在屋盖1矩形孔内设置破风叶轮组件3，破风叶轮组件3的叶片31向上延伸用于接收风载，从而破坏屋盖1表面螺旋状涡流的形成，避免了破坏性旋涡将在屋盖1表面分离区内诱导形成强劲风吸力造成屋面的局部破坏，提高了建筑的抗风能力。所述第一带轮33和第二带轮34分别通过传动装置连接至所述发电机35的输入端，使得叶片31表面接收的风能受到利用，可以将风能进行利用发电，节省建筑的制造和维护成本，还能起到绿色建筑的功能。
本实施例中，所述矩形通孔2位于所述第二带轮34一侧的边缘处设置有压紧板4，通过设置压紧板4，让叶片31在经过第二带轮34出的弧形位置时，压紧板4可以将叶片31压紧于弧形的皮带32表面，防止其占据过大的空间，减少了漏水的可能。本装置中，所述压紧板4的上端与所述屋盖1铰接，所述压紧板4与屋盖1之间设置有第一弹性支撑装置5，第一弹性支撑装置5采用复位扭簧，所述压紧板4的下端朝背离第二带轮34一侧弯曲，使得压紧板4与叶片31的接触表面为弧形，防止其在压紧时损伤叶片31表面。
本实施例中，所述叶片31的截面呈弧形，所述叶片31的中部朝第一带轮33一侧弯曲，所述叶片31的弯曲弧度与第二带轮34的外圆弧度相适应。使得叶片31在第一带轮33或第二带轮34的弧形位置，通过压紧板4压紧收起时，可以完整与此处的皮带32弧形部位相配合，减少了间隙的产生，增加了破风叶轮组件3与矩形通孔2的密封效果。
本实施例中，所述叶片31与皮带32之间设置有第二弹性支撑装置6，第二弹性支撑装置6可采用弹簧，使得叶片31在位于皮带32的外侧表面时，可以在第二弹性支撑装置6的预压力作用下抵抗其自身重力撑起一定角度，更方便承受风载。
本实施例中，所述转动限位机构包括限位拉杆7，所述皮带32的侧面开设有滑槽8，所述限位拉杆7的下端转动连接有一滑杆9，所述滑杆9滑动设置在所述滑槽8内，所述限位拉杆7的上端与所述叶片31的上端枢接，使得所述叶片31在接收风载时，所述限位拉杆7斜撑于叶片31与皮带32之间，通过转动限位机构可以让叶片31进行转动限位，防止其翻转，使得各个叶片31之间的方向趋近于一致，从而提高风能的利用效率。
本实施例中，所述传动装置包括传动轴10、第一齿轮11和第二齿轮12，所述第一带轮33和第二带轮34的中心分别连接至所述传动轴10，所述传动轴10与第一齿轮11传动连接，所述第二齿轮12与第一齿轮11转动啮合，所述第二齿轮12连接至所述发电机35的输出端，所述发电机35通过支架13固定设置在建筑内，所述支架13上固设有一斜撑杆14，所述斜撑杆14的外端开设有与所述传动轴10配合的转动连接孔15。
本实施例中，所述叶片31和皮带32之间设置有用于对叶片31和皮带32之间的积水进行清理的积水吹扫装置。所述积水吹扫装置包括第一连板16、第二连板17和气囊18，所述第一连板16固设在叶片31的内侧，所述第二连板17固设在皮带32的外侧，所述气囊18固设在第一连板16和第二连板17之间形成的夹角内，所述气囊18的外侧设置有吹扫喷头19，在叶片31达到第二带轮34处时，叶片31带动第一连板16向第二连板17挤压，从而气囊18受到压力的作用，将内部的气体从吹扫喷头19内吹出，从而对叶片31和皮带32之间的积水进行清理的积水进行吹扫，减少了更多积水进入房屋内。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，包括屋盖，其特征在于：所述屋盖上开设有若干矩形通孔，所述矩形通孔内设置有破风叶轮组件，所述破风叶轮组件包括叶片、皮带、第一带轮、第二带轮、传动装置和发电机，所述发电机固定设置在所述建筑内，所述皮带紧贴屋盖的内层且与所述屋盖密封配合，所述第一带轮和第二带轮分别设置在所述皮带的两端且同时与所述皮带传动连接，所述叶片均匀间隔布置在所述皮带的外侧，所述叶片的下端与所述皮带枢接且所述叶片与皮带之间设置有用于所叶片转动限位的转动限位机构，所述叶片的上部向皮带的外侧延伸，所述叶片沿第一带轮至第二带轮的方向接收风载，所述叶片接收风载后通过皮带带动第一带轮和第二带轮转动，所述第一带轮和第二带轮分别通过传动装置连接至所述发电机的输入端。
2.根据权利要求1所述的破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，其特征在于：所述矩形通孔位于所述第二带轮一侧的边缘处设置有压紧板，所述压紧板的上端与所述屋盖铰接，所述压紧板与屋盖之间设置有第一弹性支撑装置，所述压紧板的下端朝背离第二带轮一侧弯曲。
3.根据权利要求2所述的破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，其特征在于：所述叶片的截面呈弧形，所述叶片的中部朝第一带轮一侧弯曲，所述叶片的弯曲弧度与第二带轮的外圆弧度相适应。
4.根据权利要求3所述的破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，其特征在于：所述叶片与皮带之间设置有第二弹性支撑装置。
5.根据权利要求4所述的破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，其特征在于：所述转动限位机构包括限位拉杆，所述皮带的侧面开设有滑槽，所述限位拉杆的下端转动连接有一滑杆，所述滑杆滑动设置在所述滑槽内，所述限位拉杆的上端与所述叶片的上端枢接，使得所述叶片在接收风载时，所述限位拉杆斜撑于叶片与皮带之间。
6.根据权利要求1所述的破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，其特征在于：所述传动装置包括传动轴、第一齿轮和第二齿轮，所述第一带轮和第二带轮的中心分别连接至所述传动轴，所述传动轴与第一齿轮传动连接，所述第二齿轮与第一齿轮转动啮合，所述第二齿轮连接至所述发电机的输出端，所述发电机通过支架固定设置在建筑内，所述支架上固设有一斜撑杆，所述斜撑杆的外端开设有与所述传动轴配合的转动连接孔。
7.根据权利要求1-6任一项所述的破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，其特征在于：所述叶片和皮带之间设置有用于对叶片和皮带之间的积水进行清理的积水吹扫装置。
8.根据权利要求7所述的破坏气漩涡形成的风能利用型建筑，其特征在于：所述积水吹扫装置包括第一连板、第二连板和气囊，所述第一连板固设在叶片的内侧，所述第二连板固设在皮带的外侧，所述气囊固设在第一连板和第二连板之间形成的夹角内，所述气囊的外侧设置有吹扫喷头。
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