CN112483310A - 大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置，包括垂直动力轴和二个以上帆板组；所述帆板组包括帆板及其帆板承载装置；所述帆板由二个以上窗框构成，每个窗框的上边活动连接有风门，风门能够根据风向自动打开或关闭；所述帆板通过帆板承载装置与垂直动力轴连接，以使垂直动力轴转动；所述帆板承载装置包括支架和连接杆，帆板垂直固定于支架上，支架通过连接杆与与垂直动力轴连接，支架底部设有行走轮。该风力动力装置的帆板既好控制、使用寿命长，又风阻小、效率高，能适应大型风力发电等大型风力设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力动力装置，尤其涉及一种大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置。
背景技术
风力是一种人类利用较早的动力，可用于抽水、发电等。所使用的风力动力装置如早期的风车、现在的风力发电装置。
现有的风力动力装置主要有水平轴式和垂直轴式。
水平轴式风力动力装置有浆臂愈长愈易被风吹坏及转速愈慢等缺点，加之其受风面有限又全靠其高悬空中之框轴输出扭力，无法兼顾大扭力与快速度。
垂直轴式风力动力装置具有明显的优点，如不受风向限制，不必设高塔，受风面扩充性大、增速方便等。但其也存在先天性缺点，以其垂直轴为界，顺风面与逆风面各占半周，在顺逆两面受力均衡情况下，因无法有效地排除其逆风面所受阻力，导致无法发挥顺风面受风应有之功效。现有技术中，如我国发明专利CN88214948.2公开了一种摆叶式风力机；又如 CN89219274.7介绍的风叶能自转和公转的风车，其风叶在自转轴的两边不对称，宽边受风面积大，窄边逆风面小，以减少顺逆风交界面所受阻力。发明专利申请号91103531.1也公开了一种“活门万向风力发电机组”使用了转动轴、活动风门、滑动轮、环形轨道等部件，其活动风门能适应风向变化，随时能接收不同方向的风力。但是该技术中依然均存在窄边逆风面，不可避免的存在逆风阻力问题。而且，这些风门是侧边连接、绕垂直轴旋转，在开关转换过程中还可能存在无法关闭的情况从而造成干扰工作。因此，现有技术垂直轴式风力动力装置只能适应小型风力发电，不能适应大型风力发电，而且结构复杂。
为了使垂直轴式风力动力装置能够适应大型风力发电，申请人曾经研发出了一种可叠加自控帆板风车（CN03118024.8）。该专利对风车叶片（帆板）进行了改进，叶片受风面积大，排风阻力小，特别是当叶片处于顺逆风交界变换界面时，叶片受风力的自然作用，很容易由排风位置进入受风位置，能适应大型风力发电。但是，也存在问题：叶片（帆板）面积太大，不好控制，惯性大，易损坏；叶片打开时风阻大，效率低。
其他现有技术中的叶片（帆板）都不同程度存在类似缺陷。
怎样才能克服上述帆板存在的缺陷，使帆板既好控制、使用寿命长，又风阻小、效率高，能适应大型风力发电等大型风力设备，是一个需要解决的问题。为此，申请人进行了进一步的研究，并且研发出本申请的技术方案。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置，使该风力动力装置的帆板既好控制、使用寿命长，又风阻小、效率高，能适应大型风力发电等大型风力设备。
为了解决上述技术问题，本发明的大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置包括垂直动力轴和二个以上帆板组；所述帆板组包括帆板及其帆板承载装置；所述帆板由二个以上窗框构成，每个窗框的上边活动连接有风门，风门能够根据风向自动打开或关闭；所述帆板通过帆板承载装置与垂直动力轴连接，以使垂直动力轴转动；所述帆板承载装置包括支架和连接杆，帆板垂直固定于支架上，支架通过连接杆与与垂直动力轴连接，支架底部设有行走轮。
所述帆板组围绕垂直动力轴平衡设置。
每个帆板组设有二个以上帆板。
所述帆板组围绕垂直动力轴对称平衡设置四个。
所述风门通过轴或铰链活动连接于窗框的上边。
所述窗框的上边还连接有刹车装置；所述刹车装置为调节风门或刹车块；所述刹车装置设有金属块；所述窗框与刹车装置的金属块对应位置设有电磁铁，以便当电磁铁通电时能吸住刹车装置的金属块从而固定风门让垂直动力轴停止转动。
所述调节风门活动连接于窗框的上边；所述调节风门与风门同一旋转轴；所述调节风门与风门的夹角为90°；所述调节风门的面积小于风门的面积；所述调节风门与风门固定连接。
所述调节风门的面积为风门面积的五分之一。
所述调节风门两侧边设有金属块；所述窗框两侧与调节风门金属块对应位置设有电磁铁，以便当电磁铁通电时能吸住调节风门的金属块从而固定风门。
所述刹车块通过连接框或连接杆活动连接于窗框的上边两侧；所述刹车块与风门同一旋转轴；所述刹车块与风门的夹角为90°；所述刹车块与风门固定连接；所述刹车块为金属块；所述窗框两侧与刹车块对应位置设有电磁铁，以便当电磁铁通电时能吸住刹车块从而固定风门。
采用本发明的结构，包括垂直动力轴和二个以上帆板组，帆板组包括帆板及其帆板承载装置，帆板由二个以上窗框构成，每个窗框的上边活动连接有风门，风门能够根据风向自动打开或关闭，风门小型化了，将一个整体大型帆板变成一个由多个小型风门组成的帆板，风门面积小、轻便，控制方便；而且惯性小，关闭时声音小，使用寿命长；由于风门面积小、轻便，风阻小，排风容易充分打开，效率高。经试验，采用本发明结构的帆板比现有技术的整体大型帆板，整体面积相同条件下效率能提高10-30%。所以，本发明的结构能适应大型风力发电等大型风力设备。
本发明采用窗框的上边活动连接风门，而不是现有技术的侧边活动连接风门，这样，便于本发明简易刹车装置的安装使用，是本发明整体技术方案的重要部分，也是实现本发明目的的重要环节。这是现有技术所没有的，也是现有技术所不能做到的。而且，能够克服现有技术风门侧边连接、绕垂直轴旋转存在的缺陷，开关自动自如，不会造成现有技术的无法关闭的情况。
本发明窗框的上边还连接有刹车装置，刹车装置为调节风门或刹车块，刹车装置设有金属块，窗框与刹车装置的金属块对应位置设有电磁铁，当电磁铁通电时能吸住刹车装置的金属块从而固定风门让垂直动力轴停止转动，实现刹车的目的。该刹车装置还有一个作用：当处于排风位置时，刹车装置能够平衡风门，使风门更容易充分打开。本发明的刹车装置结构简单、稳定可靠，克服了现有技术调节制动装置结构复杂的缺陷。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的风门和刹车装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述：
如图1所示，本发明的大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置包括垂直动力轴1和二个以上帆板组。
垂直动力轴是现有技术。
帆板组包括帆板2及其帆板承载装置4。
帆板承载装置包括支架和连接杆。帆板垂直固定于支架上。支架通过连接杆与与垂直动力轴连接。支架底部设有行走轮5。帆板通过帆板承载装置与垂直动力轴连接，以使垂直动力轴转动。在风力作用下，帆板组带动垂直动力轴旋转作功。
帆板组围绕垂直动力轴平衡设置。如果帆板组是偶数个，就对称设置。这是为了运行平稳。
从成本和动力的角度看，帆板组最好围绕垂直动力轴对称平衡设置四个。当然，也可以根据需要设置四个以上帆板组。
作为优选，每个帆板组可以设有二个以上帆板。这样，可以兼顾平衡成本和动力需要，以及制造安装便利。
帆板由二个以上窗框8构成。窗框的数量根据动力需要设置。
如图2所示，每个窗框的上边活动连接有风门3，风门能够根据风向自动打开或关闭。风门受风接触窗框下边时是关闭状态。排风时，风门离开窗框下边，是打开状态。
风门通过轴或铰链活动连接于窗框的上边。这与现有技术不同，现有技术是活动连接于窗框的侧边。
窗框8的上边还连接有刹车装置7。
刹车装置为调节风门或刹车块。刹车装置上设有金属块6。窗框与刹车装置的金属块对应位置设有电磁铁9。当电磁铁通电时能吸住刹车装置的金属块，从而固定风门（风门都置于排风状态），就能让垂直动力轴停止转动。
刹车装置可以采用调节风门的结构。
调节风门活动连接于窗框的上边。调节风门与风门同一旋转轴。调节风门与风门的夹角为90°。调节风门与风门固定连接。
调节风门的面积小于风门的面积。作为优选，调节风门的面积为风门面积的五分之一。
调节风门两侧边设有金属块。窗框两侧与调节风门金属块对应位置设有电磁铁。当电磁铁通电时能吸住调节风门的金属块从而固定风门。
刹车装置也可以采用刹车块的结构。
刹车块通过连接框或连接杆活动连接于窗框的上边两侧。刹车块与风门同一旋转轴。刹车块与风门的夹角为90°。刹车块与风门固定连接。刹车块为金属块。窗框两侧与刹车块对应位置设有电磁铁。当电磁铁通电时能吸住刹车块从而固定风门。
Claims (10)
1.一种大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置，其特征在于：包括垂直动力轴（1）和二个以上帆板组；所述帆板组包括帆板（2）及其帆板承载装置（4）；所述帆板由二个以上窗框（8）构成，每个窗框的上边活动连接有风门（3），风门能够根据风向自动打开或关闭；所述帆板通过帆板承载装置与垂直动力轴连接，以使垂直动力轴转动；所述帆板承载装置包括支架和连接杆，帆板垂直固定于支架上，支架通过连接杆与与垂直动力轴连接，支架底部设有行走轮（5）。
2.根据权利要求1所述大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置，其特征在于：所述帆板组围绕垂直动力轴平衡设置。
3.根据权利要求1或2所述大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置，其特征在于：每个帆板组设有二个以上帆板。
4.根据权利要求1或2所述大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置，其特征在于：所述帆板组围绕垂直动力轴对称平衡设置四个。
5.根据权利要求1所述大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置，其特征在于：所述风门通过轴或铰链活动连接于窗框的上边。
6.根据权利要求1所述大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置，其特征在于：所述窗框（8）的上边还连接有刹车装置（7）；所述刹车装置为调节风门或刹车块；所述刹车装置上设有金属块（6）；所述窗框与刹车装置的金属块对应位置设有电磁铁（9），以便当电磁铁通电时能吸住刹车装置的金属块从而固定风门让垂直动力轴停止转动。
7.根据权利要求6所述大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置，其特征在于：所述调节风门活动连接于窗框的上边；所述调节风门与风门同一旋转轴；所述调节风门与风门的夹角为90°；所述调节风门的面积小于风门的面积；所述调节风门与风门固定连接。
8.根据权利要求7所述大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置，其特征在于：所述调节风门的面积为风门面积的五分之一。
9.根据权利要求7所述大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置，其特征在于：所述调节风门两侧边设有金属块；所述窗框两侧与调节风门金属块对应位置设有电磁铁，以便当电磁铁通电时能吸住调节风门的金属块从而固定风门。
10.根据权利要求6所述大型可叠加自控帆板式垂直轴风力动力装置，其特征在于：所述刹车块通过连接框或连接杆活动连接于窗框的上边两侧；所述刹车块与风门同一旋转轴；所述刹车块与风门的夹角为90°；所述刹车块与风门固定连接；所述刹车块为金属块；所述窗框两侧与刹车块对应位置设有电磁铁，以便当电磁铁通电时能吸住刹车块从而固定风门。
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