CN1488852A - 积体垂直轴风车 - Google Patents

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Abstract

一种积体垂直轴风车，包括风向指示标和至少一层可上下插接的框架支柱并通过钢索加固，其框架支柱内设置扇叶框架，传动轴垂直置于框架支柱与扇叶框架中央与扇叶框架固接并与框架支柱动配合；其特征在于：所述的风向指示标依次连结风向指示传感器联接扇叶框架内的液压推进器、传动装置连接扇叶框架两翼内至少一对垂直轴小扇叶中心轴，所述的小扇叶的上下中心轴通过轴支座与扇叶框架动配合。本发明结构稳固、小扇叶垂直轴水平旋转，可获得最大的风力，分解大扇叶，累积小扇叶的总面积，扩大了吸收风能的面积，吸收风能效率高，且降低了扇叶材质强度要求、结构牢固，可大型化、制造周期短、组件国产化、成本低廉、环保无污染等。

Description

积体垂直轴风车
技术领域
本发明涉及一种利用风能为动力的“积体垂直轴风车”。
背景技术
现有利用风能的风车，因扇叶放置的方向和风向呈90度，影响惯性能的产生，造成取能效率不佳。
发明内容
本发明目的在于提供一种积体垂直轴风车，它利用风能为动力，应用牛顿第二运动力学原理，设计扇叶放置方向和风向相同，使之充分产生惯性能，达到高效化的“积体垂直轴风车”。
本发明是这样实现的：一种积体垂直轴风车，包括风向指示标和至少一层可上下插接的框架支柱并通过钢索加固，其框架支柱内设置扇叶框架，传动轴垂直置于框架支柱与扇叶框架中央与扇叶框架固接并与框架支柱动配合；所述的风向指示标依次连结风向指示传感器联接扇叶框架内的液压推进器、传动装置连接扇叶框架两翼内至少一对垂直轴小扇叶中心轴，所述的小扇叶的上下中心轴通过轴支座与扇叶框架动配合。
所述的传动装置由涡轮涡杆机构(称涡杆组合)与双轨齿轮盘构成，其涡轮涡杆机构的涡轮与小扇叶下中心轴固接，与涡杆啮合，涡杆通过立式轴承座与扇叶框架联接，其前端为锥形模齿杆其最前端为前小模数涡杆(齿杆)，后端为大模数涡杆(齿杆)分别与双轨齿轮盘交替相啮合，即：双轨齿轮盘为对称圆周角α为5-20°时其内圈为与前小模数涡杆(齿杆)啮合的内齿盘，其外圈为外盘凹槽，在α角之外，其内圈为内盘凹槽，其外圈为与大模数涡杆(齿杆)啮合的外齿盘。
所述的传动轴与传动轴框架固接，通过风车固定架固定，传动轴通过联轴器可上下联接。
所述的框架支柱由上下支架支承与对角线杆件插接的正方形框架结构，其各个杆件均插接，当框架支柱插接后通过锁定机构上、下锁定并通过钢索加固于基础上；其支架支承内孔通过自位轴承与传动轴联接。
所述扇叶框架由上下横框插接竖框后并与扇叶支承插接而成，其下横框内卧有液压推进器并与传动装置立式轴承座固接，其传动轴框架通过立体6个支点的杆件十字交叉与上、下横框绞接。
本发明积体垂直轴风车，扇叶由小扇叶+扇叶框架构成，扇叶可以依据实际需要，往两边增加数量，或往空中加层，累积扇叶面积；利用风向指示传感器，在侦测风向后指挥液压推进器做功，调整扇叶面至最佳方向，使扇叶能充分吸收风能，驱动传动轴产生旋转扭力和旋转速度，达到供输高效的机械能。本发明结构稳固、小扇叶垂直轴水平旋转，可获得最大的风力扭；分解大扇叶，累积小扇叶的总面积，扩大了吸收风能的面积，吸收风能效率高，且降低了扇叶材质强度要求、结构牢固，可大型化、制造周期短、组件国产化、成本低廉、环保无污染等。
附图说明
图1为本发明的积体垂直轴风车的示意图；
图2为本发明的积体垂直轴风车的框架支柱及扇叶框架示意图；
图3为本发明的积体垂直轴风车的扇叶框架结构示意图；
图4为本发明的积体垂直轴风车扇叶旋转状态的俯视图；
图5为本发明的积体垂直轴风车支架支承结构示意图；
图6为本发明的积体垂直轴风车扇叶支承结构示意图；
图7为本发明的积体垂直轴风车传动装置结构示意图；
图8为本发明的积体垂直轴风车的双轨齿轮盘结构示意图；
图9为本发明的积体垂直轴风车的涡杆(齿杆)结构示意图；
图10为本发明的积体垂直轴风车的风向指示传感器开关装置结示意图；
图11为本发明的积体垂直轴风车风向指示传感器开关装置的A向示意图；
图12为本发明用于大功率发电机房实施例结构示意图；
图13为本发明用于小功率发电机房实施例结构示意图。
编号说明
1.风向指示标          101.挡卡
2.风向指示传感器      201.开关
3.液压推进器          4.双轨齿轮盘
5.涡轮涡杆机构(涡杆组合)
501.涡杆              502.前小模数涡杆(齿杆)
503.大模数涡杆(齿杆)  504.外盘凹槽
505.内盘凹槽          506.内齿盘           507.外齿盘
6、7.小扇叶
8.扇叶框架            801.扇叶支承
9.框架接头            10.横框              11.竖框
12.传动轴             13.传动轴框架        14.钢索
15.框架支柱          1501.支架支承
16.轴支座            17.立式轴承座        18.风车固定架
19.支点              20.控制器            21.马达
22.发电机            23.调速箱
24.蓄电池            25.加速箱
表示风力行进方向
Figure A0315680900052
表示扇叶旋转方向
表示扇叶位置
具体实施方式
本发明其结构如图1所示：一种积体垂直轴风车，包括风向指示标1和至少一层可上下插接的框架支柱15并通过钢索14加固，其框架支柱15内设置扇叶框架8，传动轴12垂直置于框架支柱与扇叶框架中央与扇叶框架8固接并与框架支柱15动配合；所述的风向指示标1依次连结风向指示传感器2联接扇叶框架8内的液压推进器3、传动装置连接扇叶框架8两翼内至少一对垂直轴小扇叶6、7中心轴，所述的小扇叶6、7的上下中心轴通过轴支座16与扇叶框架8动配合。
所述的传动装置由涡轮涡杆机构(称涡杆组合)5与双轨齿轮盘4构成，其涡轮涡杆机构5的涡轮与小扇叶6、7下中心轴固接，与涡杆501啮合，涡杆501通过立式轴承座17与扇叶框架8联接，其前端为锥形模齿杆其最前端为前小模数涡杆(齿杆)502，后端为大模数涡杆(齿杆)503分别与双轨齿轮盘交替相啮合，即：双轨齿轮盘为对称圆周角α为5-20°时其内圈为与前小模数涡杆(齿杆)啮合的内齿盘506，其外圈为外盘凹槽504，在α角之外，其内圈为内盘凹槽505，其外圈为与大模数涡杆(齿杆)503啮合的外齿盘507。
所述的传动轴12与传动轴框架13固接，通过风车固定架18固定，传动轴12通过联轴器可上下联接。
所述的框架支柱15由上下支架支承1501与对角线杆件插接的正方形框架结构，其各个杆件均插接，当框架支柱15插接后通过锁定机构上、下锁定并通过钢索加固于基础上；其支架支承1501内孔通过自位轴承与传动轴12联接。
扇叶框架8由上下横框10插接竖框11后并与扇叶支承801插接而成，其下横框10内卧有液压推进器3并与传动装置立式轴承座17固接，其传动轴框架13通过立体6个支点19的杆件十字交叉与上、下横框绞接。
参照图1-图10，本发明所设计积体垂直轴风车，主要由风向指示传感器、液压推进器、双轨齿轮盘、涡杆组合、扇叶、小扇叶、扇叶框架、传动轴、传动轴固定架和钢索等装置组成。所述风向指示传感器由风向指示标1和风向指示传感器2组成。所述液压推进器3前端与双轨齿轮盘4相连。所述扇叶框架8由横框10和竖框11通过框架接头9插接在一起，小扇叶6、7安装在扇叶框架8上，每个小扇叶6、7上、下中心轴均由轴支座16与横框10联接，下面与涡杆组合5相连，即每个涡杆组合通过立式轴承17与横框10联接，，涡杆组合5前端与双轨齿轮盘4相啮合或结合。传动轴12垂直立于风车的中央，由传动轴框架13、风车固定架18、钢索14固定并维持垂直角度，小扇叶6、7分置于传动轴12的两侧。
小扇叶6、7在旋转过程中，风向指示传感器2在侦测风向后，指挥液压推进器3做功，带动双轨齿轮盘4旋转使与之相结合的涡杆组合5运动，从而调整小扇叶6、7使扇叶面随时保持最佳方向，迎风小扇叶6呈阔平面，另一侧小扇叶7呈线条状，如图4所示为四层扇叶结构。充分吸收风能，驱动传动轴12产生最大旋转扭矩和旋转速度，使风能转换成机械能。
本发明积体垂直轴风车的扇叶是以小扇叶积少成多方式，累积成大扇叶，每一扇叶可往两边增加数量，(即增加大扇叶的直径)及往空中加层，而增加吸收风能的大扇叶面积，小扇叶的两端由扇叶框架予以稳住，风扇框架由结构传动轴框架13与由6个交叉杆支点19分散抗风力与离心力，所以可大型化及结构牢固。
实施例1：用于小发电装置的积体垂直轴风车如图13所示：风扇框架采用2-4层，每层3米，其小扇叶采用每侧4-10个，其结构为：风向指示标1和至少2-3层可上下插接的框架支柱15并通过钢索14加固，其框架支柱15内设置扇叶框架8，传动轴12垂直置于框架支柱与扇叶框架中央与扇叶框架8固接并与框架支柱15动配合；所述的风向指示标1依次连结风向指示传感器2联接扇叶框架8内的液压推进器3、传动装置连接扇叶框架8两翼内4-10对垂直轴小扇叶6、7中心轴，所述的小扇叶6、7的上下中心轴通过轴支座16与扇叶框架8动配合。所述的传动装置由涡轮涡杆机构或涡杆组合5与双轨齿轮盘4构成，其涡轮涡杆机构5的涡轮与小扇叶6、7下中心轴固接，每个涡轮与涡杆501啮合，涡杆501串联后通过立式轴承座17与扇叶框架8联接，涡轮501其前端为锥形模齿杆其最前端为前小模数涡杆齿杆502，其后为大模数涡杆齿杆503分别与双轨齿轮盘交替相啮合，即：双轨齿轮盘为对称圆周角α为5-20°时其内圈为与前小模数涡杆(齿杆)啮合的内齿盘506，其外圈为外盘凹槽504，在α角之外，其内圈为内盘凹槽505，其外圈为与大模数涡杆齿杆503啮合的外齿盘507。所述的传动轴12与传动轴框架13固接，通过风车固定架18固定，传动轴12通过联轴器可上、下联接。所述的框架支柱15由上下支架支承1501与对角线杆件插接的正方形框架结构，其各个杆件均插接，当框架支柱15插接后通过锁定机构上、下锁定并通过钢索加固于基础上；其支架支承1501内孔通过自位轴承与传动轴12联接。扇叶框架8由上、下横框10插接竖框11后并与扇叶支承801插接而成，其下横框10内卧立体6个支点19的杆件十字交叉与上、下横框绞接。
实施例2：用于大型发电厂的大功率机，如图12所示采用8-10层以上扇叶框架，每侧小扇叶采用10以上，其它结构同上，不赘述。
实践证实，本发明积体垂直轴风车，扇叶运转的方向和风向相同，是符合牛顿第二运动定理的基本条件“物体运动方向和作用力的方向相同，才能产生加速度”，也就是扇叶旋转方向和作用力(风能)方向相同，因此其功效高，而成本低廉，况且其运行时扇叶呈水平旋转，且RPM维持在25转/分以下，所以当飞禽不慎误触时，是呈水平方向抛离，而不致死亡或伤重。
本发明用于发电装置上有以下优点：
1.成本低廉：
取能高度化：由于在低风速即可以有效发电，而且在一般风力机的高风速关机带，仍然可以有效发电，拓宽了发电风速带，增加了30％以上的发电量，降低发电成本。
设备大型化：风车可大型化而效率更高，又降低土地使用成本。
2.供电稳定：
设备实用化：由于装置了“可调控电力输出系统”得以调控用电离峰和尖峰时段的电力输出。
由于装置了“充、蓄电系统”可将用电离峰时段所节余的电能予以储存，以供风速突然不足或突然没风时可以连续供电。因此本风力机亦可作为独立供电的发电厂。
3.建设周期快速且安全：
建设快速化：本风力机的建设，完全地面化，不须高空作业，安全又快速。组件国产化，排除进口作业的繁索与费时。

Claims (5)

1.一种积体垂直轴风车，包括风向指示标(1)和至少一层可上下插接的框架支柱(15)并通过钢索(14)加固，其框架支柱(15)内设置扇叶框架(8)，传动轴(12)垂直置于框架支柱与扇叶框架中央与扇叶框架(8)固接并与框架支柱(15)动配合；其特征在于：所述的风向指示标(1)依次连结风向指示传感器(2)联接扇叶框架(8)内的液压推进器(3)、传动装置连接扇叶框架(8)两翼内至少一对垂直轴小扇叶(6)、(7)中心轴，所述的小扇叶(6)、(7)的上下中心轴通过轴支座(16)与扇叶框架(8)动配合。
2.如权利要求1所述的积体垂直轴风车，其特征在于：所述的传动装置由涡轮涡杆机构(称涡杆组合)(5)与双轨齿轮盘(4)构成，其涡轮涡杆机构(5)的涡轮与小扇叶(6)、(7)下中心轴固接，与涡杆(501)啮合，涡杆(501)通过立式轴承座(17)与扇叶框架(8)联接，其前端为锥形模齿杆其最前端为前小模数涡杆(齿杆)(502)，后端为大模数涡杆(齿杆)(503)分别与双轨齿轮盘交替相啮合，即：双轨齿轮盘为对称圆周角α为5-20°时其内圈为与前小模数涡杆(齿杆)啮合的内齿盘(506)，其外圈为外盘凹槽(504)，在α角之外，其内圈为内盘凹槽(505)，其外圈为与大模数涡杆(齿杆)(503)啮合的外齿盘(507)。
3.如权利要求1所述的积体垂直轴风车，其特征在于：所述的传动轴(12)与传动轴框架(13)固接，通过风车固定架(18)固定，传动轴(12)通过联轴器可上下联接。
4.如权利要求4所述的积体垂直轴风车，其特征在于：所述的框架支柱(15)由上下支架支承(1501)与对角线杆件插接的正方形框架结构，其各个杆件均插接，当框架支柱(15)插接后通过锁定机构上、下锁定并通过钢索加固于基础上；其支架支承(1501)内孔通过自位轴承与传动轴(12)联接。
5.如权利要求5所述的积体垂直轴风车，其特征在于：扇叶框架(8)由上下横框(10)插接竖框(11)后并与扇叶支承(801)插接而成，其下横框(10)内卧有液压推进器(3)并与传动装置立式轴承座(17)固接，其传动轴框架(13)通过立体6个支点(19)的杆件十字交叉与上、下横框绞接。
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