CN201568205U

CN201568205U - 一种风能转动装置

Info

Publication number: CN201568205U
Application number: CN2009202760761U
Authority: CN
Inventors: 陈超
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2019-12-04

Abstract

本风能转动装置包括一根基本与地面垂直的固定立柱，安装在该立柱上并能围绕其与地面垂直的轴线分别独立转动的第一转动架和第二转动架，在第一转动架上固定有至少3个向立柱轴线径向延伸的刚性风叶臂，第二转动架上设置风向标以使第二转动架能随风向变化转动，其特征在于：第一转动架上的每个风叶臂上可转动地安装有风叶，风叶可围绕其支承轴轴线转动或自转，该支撑轴轴线基本上向立住径向延伸并与地面平行；在所述的第二转动架上临近风向标处设置有风叶自转角度调整导轨，用于与通过的风叶下部的接触部件接触从而迫使通过的风叶改变或保持自转角度。

Description

一种风能转动装置

技术领域

本实用新型涉及一种新颖的风能转动装置，属于从自然风能获取能源的技术领域或风能发电技术领域。

背景技术

现有的相对比较成熟的风能发电设备中，风能转动装置基本依靠垂直于地面的立柱支撑，采用基本水平的风向标，通过风向标使基本平行于地面的转动轴轴线与风向一致，并在转动轴径向设置3个能产生压力差的风叶来驱动转动轴转动，再通过一系列机械传动将转动变为发电机转子的转动，最终将风能转动装置的转动动能变为电能。对于将风能转动装置的转动动能变为电能的技术已经是发电技术领域的成熟技术，而如何更有效地获取风能，或如何提高获取风能的效率方面仍有许多值得研究的工作，因为这是降低发电成本的关键。

本实用新型的目的是提供一种原理简单、风叶围绕垂直于地面的轴线转动的风能转动装置或风能获取装置。它相对于上述现有技术发电设备中的风能转动装置，本实用新型更简单实用，造价更低，而且能适用更大功率的发电机，有利于在大规模的风能发电现场中采用。

发明内容

本风能转动装置包括一根基本与地面垂直的固定立柱，安装在该立柱上并能围绕其与地面垂直的轴线分别独立转动的第一转动架和第二转动架，在第一转动架上固定有至少3个向立柱轴线径向延伸的刚性风叶臂，第二转动架上设置风向标以使第二转动架能随风向变化转动，其特征在于：第一转动架上的每个风叶臂上可转动地安装有风叶，风叶可围绕其支承轴轴线转动或自转，该支撑轴轴线基本上向立住径向延伸并与地面平行；在所述的第二转动架上临近风向标处设置有风叶自转角度调整导轨，用于与通过的风叶下部的接触部件接触迫使风叶改变或保持自转角度。

本实用新型进一步包括，所述的风叶臂上设置有限制风叶自转角度上下限的限位件，将风叶自转角度限制在风叶平行于地面和垂直于地面约90度范围内，所述风叶的质量重心位于风叶自转轴线的下方，所述风叶自转角度调整导轨的起始段低端位于风向标附近，过度到接近于自转轴线高度的中间段，其后段急剧下降或直接断开，后段的起始位置距离风向与立柱构成的垂直平面的长度大于风叶与导轨接触点至风叶自转轴线的长度。

所述的角度调整导轨可以是由各种支撑方式支撑的条形平面滑道或轨道，所述的风叶下部确定部位是各种形式的滚轮或与导轨配合的相应滑动部件。

附图说明

附图1是本实用新型的立体示意图；

附图2出示了附图1实施例中风叶6的自转轴5及限位件7和8的结构示意图。

实施例

附图1中，标号1表示本实用新型风能转动装置的固定轴或立柱，它基本与地面垂直，2和3表示可围绕该固定轴或立柱1轴线转动的第一转动架和第二转动架，4表示位于立柱径向方向的风叶臂，风叶6被支撑安装在风叶臂4上，并可围绕支撑轴线5自转(见附图2)，本实施例中的轴线5基本上处于立柱1的径向方向并与地面平行，风叶6可围绕轴线5转动，并且风叶6的重心位于轴线5的下方，在不受风状态下风叶面处于基本垂直于地面的状态，在风叶臂4上固定有风叶自转角度限制件7和8，将风叶围绕轴线5的自转限制在风叶的水平和垂直的90度范围内。附图2出示了风叶6的自转轴5和上下限位件7和8.

在附图1出示的第二转动架3中，11是风向标，其作用是使第二转动架3能跟随风向转动，总处于一个与风向位置相对不变的位置，12是安装在转动架3上的风叶自转角度调整导轨，它沿着风叶底部接触部件的转动轨迹设置，本实施例中使用的接触部件是安装在风叶底部的滚轮13，导轨12的作用是通过与滚轮13接触抬高风叶6的底部，使风叶围绕轴线5自转并控制风叶自转的角度，导轨12的低端段也是起始段，位于风向标纵向线附近，导轨低端高度基本位于风叶滚轮13最底端附近，然后升高至风叶自转轴线5高度附近的中间高端段，中间段保持基本相同的高度，导轨的后段是下降段，是放松或脱离与滚轮接触的一段。附图1中，显示的导轨12由类似墙体支撑，这只是示意图，导轨可以是一条由高度支撑件支撑的任何能托住滚轮的条形结构，支撑件也可以是任何形式的支架。

本实用新型实施例的工作过程如下：无风时，第一转动架2和第二转动架3理应都不转动，此时风叶6有的处于与地面垂直状态，有的风叶6的低端滚轮13位于第二转动架导轨12上。一旦有了风，第二转动架3会立即反应，风向标11转到其纵线与来风风向对正位置。此时，在风向、风向标和立柱1构成的垂直面的两边，第一转动架2上处于两边的风叶对立柱1产生的力矩总和不同，致使第一转动架围绕立柱1转动。附图1中的结构方式中，转动架1总是向逆时针方向转动(从上向地面方向看)或如箭头所示方向转动。这是因为第二转动架的导轨12抬高了与其接触的风叶滚轮13，从而迫使此风叶6自转了一定角度，致使其迎风面积变小，打破了位于立柱1与风向构成的垂直面的两边的风叶总迎风面积的平衡，引起转动力矩的不平衡，导致了转动。转动方向总是按设计方向——即，第一转动架的转动总是朝向风向标设置有导轨架的方向。本实施例中，将风叶转动方向设置为逆时针(从上向下看)。

下面再对本实施例中的一个风叶6围绕立柱轴线1转动一周的过程进行说明：见附图1，当风叶6转到风向标11纵线附近时，其下端的滚轮13在导轨12的低端被托起，并延导轨上升，致使风叶6围绕其自转轴线5转动，导轨12的中段最高并保持一段距离，由此使风叶6受风面在绕立柱1的相应回转过程中在此段达到最小，因其几乎保持与地平面平行的状态，风叶限位件7用于限制风叶6的过量自转，限制其自转超过90度或超过风叶6平行于地面的转动角度。由于风叶6的迎风面急剧变小，对立柱1产生的反作用力矩也减少到最小程度。当此风叶6的自转轴线5转到接近风向和立柱构成的垂直面位置附近时，其滚轮13到达导轨的后段，导轨12的此段急剧变低或直接断开，脱离与风叶低端滚轮13的接触，由于风叶6的滚轮失去导轨的架托，而且其重心位于其自转轴5的下方，所以风叶面在重力作用下自动围绕其自转轴线5回转到向下垂直的状态，限制件8的作用是确保风叶6在从与地面平行状态回转到垂直状态时不会过量转动，即使其围绕自转轴线5的下垂自转不超过90度。当风叶6转到由风向和立柱构成的垂直面另一面时，其受风面逐渐加大，对立柱产生的转动力矩也加大，当风叶受风时，由于风叶6在轴线5的下部分比上部分面积大、以及限位件8的作用，风叶不会围绕其自转转轴转动，而是保持垂直受风状态。当风叶继续转动到风向标纵线附近时，其低端滚轮13与设置在第二转动架上的导12轨低端又接触，被托起，使风叶围绕自转轴线5转动，在导轨中段又达到风叶面与地面近乎平行的状态，进行第二周转动。

通过上述实施例中对一个风叶的一周回转过程描述，可见，一个风叶在风向与立柱构成的垂直面的一侧能扩大受风面积，在另一侧能减小受风面积时，该风叶会对立柱产生转动力矩。如果在立柱1的第一转动架2上装有多个这样的风叶时，该转动架将会持续围绕立柱转动。一旦有风，这种转动总是按设计的方向进行，仅风向的变化对其转动方向和转动力没有任何影响。

本实用新型对部件的要求简单，构成风叶的形式可以是多种，如采用片状材料或框与片状材料结合，风叶在风叶臂上的可自转的安装方式可采用多种现有技术，限位件7和8的形式也可有多种变化，滚轮及导轨的变化方式也很多，如果本实用新型用于发电领域，将转动架2的转动动能传导到驱动发电机转子的技术也属常识技术，无需作创造性劳动。此外，实施本实用新型对材料要求简单，风叶可以作的很大，也可以更靠近立柱1，重量可以减轻，造价可以降低。由于本实用新型获取风能的效率高。本实用新型更适用于大规模发电的场合，如果采用本实用新型作为发电装置中的风能接受装置或其他对风能转动装置转动架1的转速有一定限制的场合，可以将导轨12做成更灵巧的方式，比如，将导轨12制成条状并使其各段被相应支撑件支撑的形式，特别是将导轨12的后一段的高度支撑件制成能升高和降低的结构，可以调整转速过快，如，当风力过大导致转动架1转速过大时，将导轨12的后段的向下倾斜状态向上抬起，从而延迟风叶6的下垂自转时机，由此降低转动架1的工作效率，降低转速。也可通过装置以将风向标11的位置偏离风向。即，由转动架1的转速感应件，给出降低转速的指令，由导轨12后段支撑件或风向标11偏离正对风向装置简单自动执行此命令即可。这都是相应领域人员无需作创造性工作的现有技术。

本实用新型中所述的立柱1是指用于支撑转动架1和2的垂直于地面的部件。

通过上述说明可见，本实用新型风能转动装置也可以在许多利用转动动能的领域使用，产生巨大的社会经济效益。

Claims

1.一种风能转动装置，包括一根基本与地面垂直的固定立柱，安装在该立柱上并能围绕其与地面垂直的轴线分别独立转动的第一转动架和第二转动架，在第一转动架上固定有至少3个向立柱轴线径向延伸的刚性风叶臂，第二转动架上设置风向标以使第二转动架能随风向变化转动，其特征在于：第一转动架上的每个风叶臂上可转动地安装有风叶，风叶可围绕其支承轴轴线转动或自转，该支撑轴轴线基本上向立住径向延伸并与地面平行；在所述的第二转动架上临近风向标处设置有风叶自转角度调整导轨，用于与通过的风叶下部的接触部件接触迫使风叶改变或保持自转角度。

2.按权利要求1所述的风能转动装置，其特征在于：所述的风叶臂上设置有限制风叶自转角度上下限的限位件，将风叶自转角度限制在风叶平行于地面和垂直于地面约90度范围内，所述风叶的质量重心位于风叶自转轴线的下方，所述风叶自转角度调整导轨的起始段低端位于风向标附件，过度到接近于自转轴线高度的中间段，其后段急剧下降或直接断开，后段的起始位置距离风向与立柱构成的垂直平面的长度大于风叶与导轨的接触点至风叶自转轴线的长度。

3.按权利要求1或2所述的风能转动装置，其特征在于：所述的角度调整导轨可以是由各种支撑方式支撑的条形平面滑道或轨道，所述的风叶下部接触部件是各种形式的滚轮或与导轨配合的相应滑动部件。