CN202209251U - 新型垂直轴叶轮 - Google Patents

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董国章
董浩鑫
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董国章
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Abstract

本实用新型公开了一种新型垂直轴叶轮,它是在垂直轴(1)上间隔相同角度安装至少三组水平支架(2),在每组水平支架上竖直安装多个单向开、关的活动叶片(3),上述多组水平支架及其活动叶片构成一个叶轮单元;垂直轴经传动装置(5)与发电机(6)联接。本装置结构简单,设活动叶片其一侧开启,另一侧叶片是关闭的。因此便在叶轮上产生不等的压力,从而推动垂直轴发生水平旋转。省略了如水平轴风力发电所需的传动装置。效率高,提高了单机对再生能源的转化功率。结构合理,适应范围广。

Description

[0001] 技术领域本实用新型涉及一种叶轮,具体说是一种可适用于风能、河流、洋流发电的垂直轴新型叶轮,尤其是能水平旋转,可有效提高单机的输出功率的叶轮。
[0002] 背景技术在全球能耗日益增大,能源供应日趋紧张的今天,开发新型绿色能源、 再生能源的愿望更加紧迫。为此人们设计出多种多样的新型能源利用装置。为了提高新型能源转化的单机输出功率和能量转化效率,许多设计采用将驱动装置的扇叶做的更大、更长,或采用垂直轴的设计方案以减少相应的传动装置,来提高单机的输出功率。但是这些装置存在着一个普遍的缺陷,就是推动叶轮转动的力或是来源于风力作用在叶轮上的分力, 或是靠气流流过叶片两侧产生的压力差。这样就降低了单机输出功率和能量转化效率。为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种新型垂直轴叶片活动式叶轮。
[0003] 发明内容本实用新型的目的在于提供一种新型垂直轴叶轮,它采用活动叶片,提高能量的转换效率。
[0004] 本实用新型的技术方案如下:
[0005] 本装置是在可水平旋转的垂直轴上间隔相同角度安装至少三组水平支架,在每组水平支架上竖直安装多个单向开、关的活动叶片,上述多组水平支架及其活动叶片构成一个叶轮单元;垂直轴经传动装置与发电机联接。
[0006] 上述每一活动叶片的一侧设有竖向转轴,上下轴头嵌入水平支架的上、下横梁所预留的对应轴孔之中,叶片的宽度大于两竖向转轴之间的距离。
[0007] 上述多个叶轮单元叠加安装在垂直轴上,从而构成叶轮的总体组装。
[0008] 本实用新型的优点在于:1、结构简单,由于本叶轮采用了在垂直轴周边等角度安装水平支架、水平支架间安装可单向开启和关闭的活动叶片的结构,当气流以同一方向作用在垂直轴两侧的活动叶时,一侧叶片是打开的,另一侧叶片是关闭的。因此便在叶轮上产生不等的压力,从而推动垂直轴发生水平旋转。省略了如水平轴风力发电所需的传动装置。 2、效率高。水平支架可根据需求做的相对较长,每组支架上所安装的活动叶片相对增多,在垂直轴上采取叠加方式安装多组叶轮,就可扩大叶轮在水平方向和竖直方向与气流的接触面积,以提高单机的输出功率。因活动叶片在C点处与水平流动的气流成垂直接触,获得的推力(阻碍气流向前流动的力)最大,提高了单机对再生能源的转化功率。3、结构合理,适应范围广。本装置采用多个活动叶片排列组装,限制了单个活动叶片的宽度,减少了活动叶片在开启、关闭时所用的时间和离心力,降低了对总体设备产生的损坏力。此叶轮不受风向的制约与影响,可接受任意流向的气流而做功。适用于气流、河流发电,更适合于存在着巨大能量的洋流发电。无论是作为家庭用的小型风力发电,还是大型的风力、河流、洋流发电设备均可使用,适用范围广,需求量大。4、而且制作工艺简单,便于实施。
[0009] 附图说明图1是本实用新型的总体结构示意图.
[0010] 具体实施方式下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0011] 由图1可以看到,本装置是在可水平旋转的垂直轴1上间隔90度安装四组水平支架2,水平支架与垂直轴1固定连接,在每组的支架上竖直安装3个单向开、关的活动叶片 3,其结构是在同一组水平支架的上、下两横梁上开有3个用于安装活动叶片竖向转轴的轴
3孔,活动叶片一侧设有竖向转轴7,该转轴两端插入所对应的轴孔之中,每个叶片的宽度大于两竖向转轴之间的距离,以确保叶片单向开、关;上述4组水平支架及其活动叶片构成一个叶轮单元;4个叶轮单元叠加安装在两垂直轴上,从而构成叶轮的总体组装。4是总支撑架,它是对总体装置进行固定。垂直轴既有支撑叶轮重力的作用,也是动力输出轴;垂直轴端部与传动齿轮5相连接,传动齿轮5与发电机6相连接。
[0012]工作:
[0013] 将组装完成的发电装置置于合适的风场之中。以垂直轴四周互成90度角安装四组水平支架为例说明其工作原理。按图中所注:给每组支架所处的位置分别定为A、B、C、 D。按图中所标注的气流方向,当气流流经A处时,因为气流是作用在此组活动叶片的内表面(开启方向为外表面),在气流冲击力的作用下,此组支架上的活动叶片全部开启,形成与水平支架相垂直,与气流方向相一致的状态。此时活动叶片对气流的流动不产生阻挡,使气流顺利流过A组支架。气流流经B、D处时,活动叶片与水平支架处于吻合关闭的状态,且与气流的流向相一致,活动板对气流的流动也不产生阻挡,使气流顺利流过B、D处支架。当气流流过C处时,气流完全作用在活动叶片的外表面,而活动叶片与水平支架处于完全关闭状态,相当于在气流中放置一竖直档板,阻碍了气流的向前流动,于是气流在活动叶片上产生了推力,而每个活动叶片又紧紧压在水平支架上,迫使水平支架发生以垂直轴为轴心的旋转,使得每一组叶片都会从一个位置转动到下一个位置。概括起来每组水平支架上的活动叶片都是一个从D经A到B为开启到关闭的过程,即不受气流作用力的过程。而从B 经C到D为完全处于关闭状态,是受气流作用力的过程。因此在垂直轴的两侧产生推力差, 促使整体叶轮及垂直轴发生周而复始的水平转动,通过与垂直轴相联接的传动装置带动发电设备工作,达到将风能转化成电能的目的。
[0014] 由此种叶轮组成的发电装置(叶轮的大小和叠加层数根据需求而定),无论是安装在风力较强的风场、水流湍急的河流还是蕴藏着巨大能量的洋流之中,叶轮和与叶轮相连接的垂直轴就会做水平旋转,从而带动发电设备工作。达到大容量、高效率地将自然界中存在的风能、水能转换成人类所需的电能的目的。

Claims (3)

1. 一种新型垂直轴叶轮,其特征在于:它是在垂直轴(1)上间隔相同角度安装至少三组水平支架O),在每组水平支架上竖直安装多个单向开、关的活动叶片(3),上述多组水平支架及其活动叶片构成一个叶轮单元;垂直轴经传动装置(¾与发电机(6)联接。
2.根据权利要求1所述的新型垂直轴叶轮,其特征在于:它的每一活动叶片(3)的一侧设有竖向转轴(7),上下轴头嵌入水平支架的上、下横梁所预留的对应轴孔之中,叶片的宽度大于两竖向转轴(7)之间的距离。
3.根据权利要求1所述的新型垂直轴叶轮,其特征在于:它的多个叶轮单元叠加安装在垂直轴(1)上,从而构成叶轮的总体组装。
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