船帆式垂直轴风力发动机制造技术

实用新型专利技术名称船帆式垂直轴风力发动机。一种船帆式垂直轴风力发动机，包括主轴、一套帆叶最佳迎风角度的机械自动操纵机构，所述帆叶最佳迎风角度的机械自动操纵机构包括有内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导槽的操纵盘、小滚轮、操纵横杆和旋转框架，所述旋转框架内装置有船帆式帆叶。本实用新型专利技术船帆式垂直轴风力发动机，各个帆叶在绕主轴旋转一周中，有２７０度角区域中的帆叶能自动以最佳角度吸收风能，产生较大力矩，大大提高了垂直轴风力发动机效率；同时，由于采用船帆式的帆叶，既能自动地使帆叶在迎风面上产生微凹，以增大阻力系数，吸收更多风能，又能从长、宽两方面扩大帆叶面积，又大大减轻了主轴的负重，故可制出比现有更大容量的风力发动机。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风力发动机，尤其是涉及垂直轴风力发动机。
技术介绍
传统的风力发动机的最大风能利用系数只在0. 593左右。 1、目前的水平轴螺旋桨式风力发动机有2个不可克服的缺点 a、现今螺旋桨式风力发动机的叶片的受力模型是一种叫悬臂梁的结构，这是一种内力状况比较差的受力模型，因此对于叶片的材质有非常苛刻的要求，而单机容量稍大一点的单张叶片重达数百公斤甚至一吨以上，因此，再要扩大螺旋桨式风力发动机的单机装机容量是非常困难的；b、由于螺旋桨结构的风力发动机特性，要扩大单机容量主要只能依靠加长桨叶的长度，造成大容量的风力发动机桨叶旋转半径急剧增加，而桨叶总受风面积依然只占风力发动机桨叶所扫过的圆面积的1/5左右，造成其风能利用效率很难提高。 2、 H型垂直轴桨叶风力发动机的设计采用空气洞力学原理，需要非常大量的空气洞力学计算以信数学模拟计算，因此对桨叶的造型及材质的要求十分苛刻，故只能制成小型机； 3、垂直轴桨叶式风力发动机是一种阻力型风力发动机。这种风力发动机的关键集 中在如何减少逆风方向叶片的阻力，对此目前只有两个设计方案a、使用遮风板的；b、改 变迎风角的。但这两种减少逆风方向叶片的阻力的举措是消极的。未能合理利用风力发动 机逆风区域中的风能，又由于桨叶与主轴的组合是辐射方式的，在顺风中的桨叶所扫过的 区域大部份未能较充分地吸收风能，桨叶式风力机的桨叶由于绕主轴旋转一周中，只有170 度角区域的桨叶能产生正力矩，其余190度角区域中的桨叶只有负力矩，尽管有意降低逆 风桨叶阻力，但总是消极办法，故它的效率很底。所以，现用的垂直轴桨叶式风力发动机的 效率尚比不上水平轴螺旋桨式风力发动机。 因此，需要创造一种更新型的垂直轴式风力发动机，较好地解决上述的问题。
技术实现思路
本技术针对上述现有技术存在的不足，提供一种既能从宽度又能从长度上扩 大桨叶受风面积的风力发动机，使整机体积所占空间的长、宽、高有较合理的比例，为制造 大容量单机提供一个有利条件；能使风力发动机的顺风区域内各个桨叶自动、简易地调整 为合理的最大迎风面积，较充分利用顺风区域内的风能。 借鉴帆船在逆风之字形航行的驾驶方法，在风力发动机逆风区域内的桨叶也能自 动、简易调整最佳爱风角度，充分利用风力发动机逆风区域内的风能，变害为利。这些要求 的实现将大大提高了风力发动机效率，也能制造出更大容量的风力发动机。 本技术为了实现上述技术目的，采用如下结构 —种船帆式垂直轴风力发动机，包括垂直主轴，在垂直主轴上端部分的辐射式转 臂，垂直安装于转臂的帆叶，其特征在于，所述船帆式垂直轴风力发动机还包括设置在辐射式转臂末端轴承上的旋转框架，所述各旋转框架中包括用滑轮吊在旋转框架中的帆叶，所述各旋转框架的下转轴连接一个操纵横杆，所述操纵横杆两端各安装有垂直轴小滚轮，所述垂直轴小滚轮在操纵盘中的内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导槽内滚动。 具体做法包括活动地放在基座上的一个操纵盘，操纵盘的中心孔中套装有可旋转的风力发动机主轴，在主轴的上部分以均分角度辐射式安装至少两对以上的上下相对的转臂(本例为三对)，每对转臂外端各安装一个轴承，在每对转臂轴承中间安装一个可绕自身转轴旋转的旋转框架，旋转框架内通过滑轮悬挂着船帆式的帆叶，旋转框架的上下端中 各点各装有一个半轴，旋转框架的上端半轴套装于上转臂外端的轴承中，旋转框的下端半 轴穿过下转臂外端轴承后连接着一个操纵横杆，操纵横杆的两端各装有一个垂直小滚轮， 两个小滚轮分别交替地在操纵盘的内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线操纵导槽里滚动。 采用本技术的结构后，当把操纵盘的迎风标志正对来风进，垂直轴风力发动 机的每个旋转框架及其帆叶在绕风力发动机主轴旋转的每一个角度，都能在操纵导槽、小 滚轮和操纵横杆组合的操纵机构的作用下，自动处于最佳的接收风能状态任一个时刻，转 动到风力机的顺风区域内的帆叶，都能时时自动地以较合理的最大迎风面积吸收风能；而 任一个时刻，转动到逆风区域的每一个帆叶，都能自动像逆风行驶的帆船的帆叶一样，时时 以最佳的受风角度吸收风能，变害为利。这就大大提高了风力发动机的效率。同进，由于接 收风能的风力发动机叶片采用船帆式样，也有了三大优点a、帆叶的迎风面受风力作用能 自动微凹，增大了风力发动机顺风区域内帆叶的阻力系数，提高了来风的推力；b、大大减轻 了叶片重量，减轻风力发动机主轴负重；C、能利用滑轮轻易升高帆叶或降低帆叶，大大适应了各级强度的风力，且当有破坏性的强风到来时放下帆叶，避免损失。本技术船帆式垂 直轴风力发动机的帆叶总受风面积可达帆叶区过风面积的75%，各个帆叶在360度角的旋 转圆周中，有270度角中的帆叶都能产生较大力矩。这些优点又能制造出大容量的风力发 动机。 至于操纵盘自动面向来风的方法。可采用风向标和早已普及的感应器、放大器和 执行机构来完成，例如在风向标上装有小磁铁，装在风方标下面的圆盘每相隔一定角度处 设置有相应的霍尔开关相应元件，当风向标的小磁铁随风向标移动到某一角度时，就开通 了相应的霍尔开关，从而使执行机构转动操纵盘作相应转动面对来风。其余可供本机使用 的各种电子测控设备的叙述，这里从略；同时，由于本技术能够在不调整操纵盘的前提 下，从操纵盘的迎风标志正面的来风或从迎风标志反面的来风都能使风力发动机运转，只 是主轴的转向相反而已。这对于有较稳定风向的地区，无须加装操纵盘转向的电子测控设 备，仍可适应。附图说明图1为本技术船帆式垂直轴风力发动机一个实施例的整体结构示意图。 图2为本技术船帆式垂直轴风力发动机的帆叶迎风角操纵机构——内外圈 首尾相互交接而闭合的螺旋线操纵导槽与操纵横杆、滚轮组合示意图及帆叶出力分析原理 图。 图3为本技术船帆式垂直轴风力发动机的帆叶迎风角操纵机构中的操纵横 杆与滚轮组合放大示意图。 图4为本技术船帆式垂直轴风力发动机的帆叶迎风角操纵机构另一个实施 例-一 内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线操纵导轨结构与操纵横杆、滑轮组合示意图。 图5为技术船帆式垂直轴风力发动机的帆叶迎风角操纵机构另一个实施例 中的内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线操纵导轨横截面与操纵横杆、滑轮组合放大示意 图。具体实施方式参考附图1 ，展示了本技术船帆式垂直轴风力发动机一个实施例的整体结构， 包括活动地放在基座1上的一个操纵盘2，操纵盘2的中心孔中活动地套装有风力发动机主 轴3，在主轴3的上部分以均分角度辐射式安装至少两对以上的上下相对的上转臂4和下转 臂5 (本例为三对)，每对转臂4、5的外端各安装一个轴承6，在每对转臂轴承中间区域安装 一个可绕半轴11、12旋转的旋转框架7，旋转框架7框架内通过滑轮8悬挂着船帆式的帆 叶9，帆叶9每隔适当距离安装着两端有套环的横担10，横担IO两端的套环分别套于旋转 框架7的左右竖杆上，旋转框架的上下端中点各装有一个半轴，旋转框架的上端半轴11套 装于上转臂4外端的轴承6中，旋转框架的下端半轴12穿过下转臂5外端轴承6后连接着 一个操纵横杆13，操纵横杆13的两端各装有一个垂直小滚轮14，两个小滚轮14分别交替 地在操纵盘2的内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线操纵导槽15里滚动，旋转框架7下梁 的左右侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船帆式垂直轴风力发动机，包括垂直主轴，在垂直主轴上端部分的辐射式转臂，垂直安装于转臂的帆叶，其特征在于，所述船帆式垂直轴风力发动机还包括设置在辐射式转臂末端轴承上的旋转框架，所述各旋转框架中包括用滑轮吊在旋转框架中的帆叶，所述各旋转框架的下转轴连接一个操纵横杆，所述操纵横杆两端各安装有垂直轴小滚轮，所述垂直轴小滚轮在操纵盘中的内外圈首尾相互交接而闭合的螺旋线导槽内滚动。

【技术特征摘要】
一种船帆式垂直轴风力发动机，包括垂直主轴，在垂直主轴上端部分的辐射式转臂，垂直安装于转臂的帆叶，其特征在于，所述船帆式垂直轴风力发动机还包括设置在辐射式转臂末端轴承上的旋转框架，所述各旋转框架中包括用滑轮吊在旋转框架中的帆叶，所述各旋转框架的下转轴连接一个操纵横杆，所述操...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢怀杰，
申请(专利权)人：谢怀杰，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]