專利名稱：一種新型豎軸葉片轉動式風力機和泵的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械設備技術領域，特別是涉及利用風能的機械設備。
技術背景到目前，風力機主要分為水平軸，豎軸式。水平軸風力機應用最為廣泛，又可分為定槳距和變槳距兩種，定槳距風力機捕捉風能效率較低；變槳距風力機有所改善，但槳距必須依照風速不 斷調整。水平軸風力機的葉片末端的速度驚人，噪聲很大。水平軸風力機 的啟動風速較高。豎軸式風力機，也有較多的種類。' 一般豎軸式風力機的缺點是，在風輪 旋轉一周的過程中，葉片有一半的時間在驅動風輪，有一半的時間在制動 風輪，使風輪的利用效率不高。而現(xiàn)在已提出活動葉片豎軸式風力機，要 么結構過分復雜，要么就是效率不高。發(fā)明內容本實用目的是提供一種新型豎軸葉片轉動式風力機，著力解決以下問 題降低風力機的啟動風速；提高風力機的輸出轉矩；提高風力機的風能 利用率。一種新型豎軸葉片轉動式風力機，其包括支撐豎軸(6)和安裝于豎軸 (6 )上并可繞其旋轉的動力輸出(7 )，葉片(1)依靠其中部的自轉軸安 裝在動力輸出(7)上且該自轉軸與動力輸出(7)通過傳動機構帶動葉片 (1)繞支撐豎軸公轉，同時葉片自轉與動力輸出(7 )的公轉傳動比為1: 2。 在動力輸出(7 )安裝有偏航控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括安裝在動力輸出(7 ) 上并繞豎軸(6 )旋轉的傳動機構和尾舵(4 )。傳動機構為齒輪傳動、磁傳動、鏈條傳動、連桿中的任意一種。 一種新型豎軸葉片轉動式泵，包括支撐豎軸(6 )和安裝于豎軸(6 )上 并可繞其旋轉的動力輸人(7 ),葉片(1 )安裝在動力輸人(7 )上，其葉片(i)依靠其中部的自轉軸安裝在動力輸入n)上且該自轉軸與動力輸 入(7)通過聯(lián)動機構帶動葉片(i)繞支撐豎軸公轉，同時葉片自轉與動力輸入(7 )的公轉傳動之比為l'. 2。—新型豎軸葉片轉動式風力機，其葉片與風輪同步轉動，捕捉風能的能力 和效率較高，葉片捕風面積大，風輪的回轉直徑較小，風輪的轉速較高， 輸出轉矩大，啟動風速小。
圖1葉片與風向的關系圖2 -圖8為風輪從某一初始位置開始每轉動20°的示意圖。 圖1 ~圖8中粗線為葉片；箭頭線組表示風向；弧線表示風輪轉動方向無方向細線是風輪的一部分'，表示風輪對葉片的支承結構。 圖9為4片葉輪的豎軸葉片轉動式風力機的俯視圖。圖9中l(wèi)-葉片、2-葉片齒輪、3-尾舵齒輪、4-尾舵、5-風向、6-豎軸、7-動力輸出、8-齒輪嚙合 圖10為4片葉輪的豎軸葉片轉動式風力機，附圖標記同圖9。 圖11豎軸葉片轉動式風力機發(fā)電或驅動泵。圖11中，l-葉片、2-葉片齒輪、3-尾舵齒輪、4-尾舵、5-風向、6-豎軸、 7-動力輸出、8-齒輪嚙合、9-聯(lián)軸器、10-發(fā)電機或泵等、11-風力機架。圖12為一個4葉片的豎軸葉片轉動式風力機用作風機，圖例同附圖9。圖13為豎軸葉片轉動式風力機原理用于一個3葉片的泵。葉片的初始 位置和轉動過程中的7個位置。
具體實施方式
如附圖1-12所示，新型豎軸葉片轉動式風力機，其核心是葉片與風 輪同向同步旋轉，葉片與風輪的轉速之比為1: 2 (即風輪每轉過一周，所有 的葉片都自轉半周)。風輪每轉過一周，所有的葉片都在超過半周的時間內驅動風輪；如果不考慮葉片所受的阻力而只考慮升力，所有的葉片都在一周內驅動風輪(只有一點除外)；既考慮葉片所受的阻為，又考慮升力，所有的葉片都在至少 3/4周內驅動風輪。俯視圖附圖1,表明每一片葉片在不同的20個位置上時，與風向的角度關系。圖中粗線為葉片；箭頭線組表示風向；弧線表示風輪轉動方向；無方 向細線是風輪的一部分，.表示風輪對葉片的支承結構。附圖2 ~附圖8是一個3葉片的新型豎軸葉片轉動式風力機的俯視圖。 表示風力機在風力作用下轉動120° ,同時每一片葉片自轉60°的過程中 的7個位置。附圖9是一個4片葉輪的豎軸葉片轉動式風力機的俯視圖，表明風輪與 葉輪的傳動關系。葉片1與葉片齒輪2固定，構成葉輪，葉輪既可葉輪軸 自轉，可繞豎軸6轉動；尾舵齒輪3,與尾舵4固定，構成偏航系統(tǒng)，進行 偏航控制，偏航系統(tǒng)可繞豎軸6轉動'；葉片齒輪2和尾舵齒輪3嚙合，葉 片齒輪2和尾舵齒輪3的齒數(shù)(直徑)之比為2: 1 ，實現(xiàn)葉片1與風輪同步 旋轉；風力機在轉動過程中，通過尾舵4 f吏得葉片1與風向5的角度關系 保持最佳。(.為說明原理起見，圖中的傳動方式為齒輪傳動，實際上只要滿 足傳動比，其它方式的傳動也可采用，如磁傳動，鏈條傳動，連桿等)。附圖10是一個4片葉輪的豎軸葉片轉動式風力機的正視圖。其中，葉 片齒輪2和尾舵齒輪3的齒數(shù)之比為2:1，表明風輪，葉輪，葉片的傳動關 系。豎軸葉片轉動式風力機可用于風力發(fā)電，驅動水泵等。如附圖11。 利用豎軸葉片轉動式風力機的原理，豎軸葉片轉動式風力機可用作風機 或者泵，此時，原來的動力輸出軸由其他原動力驅動。一個4葉片的豎軸葉片轉動式風^機用作風機，其原理如附圖12,此時省去了尾舵，尾舵齒輪與機架(附圖'ir中的機架11)或者豎軸(附圖10中的豎軸6)固定聯(lián)接，其特點是，低速大風量。豎軸葉片轉動式風力機原理用于一個3葉片的泵，其原理如附圖13， 其特點是線性(流量與轉速成正比)，大流量。5圖13中第一個圖是葉片初始位置的示意圖。 一種新型豎軸葉片轉動式 泵，包括支撐豎軸6和安裝于豎軸6上并可繞其旋轉的動力輸人7 (也可以 為內泵殼)，葉片(1)依靠其中部的自轉軸安裝在動力輸人7上且該自轉 軸與動力輸入7通過聯(lián)動機構帶動葉片1繞支撐豎軸公轉，同時葉片自轉 與動力輸人(7 )的公轉傳動之比為1: 2。整個裝置位于泵殼12內，按照圖中所示液體流入和流出方向，葉片依 照箭頭方向轉動時，13為擴張區(qū)，14為壓縮區(qū)，通過葉片的自轉和內泵殼 的公轉帶動液體加速流出。
權利要求1、一種新型豎軸葉片轉動式風力機，其特征是包括支撐豎軸(6)和安裝于豎軸(6)上并可繞其旋轉的動力輸出(7)，葉片(1)依靠其中部的自轉軸安裝在動力輸出(7)上且該自轉軸與動力輸出(7)通過傳動機構帶動葉片(1)繞支撐豎軸公轉，同時葉片自轉與動力輸出(7)的公轉傳動比為1∶2。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種新型豎軸葉片轉動式風力機，其特征是 在動力輸出(7)安裝有偏航控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括安裝在動力輸出(7) 上并繞豎軸(6 )旋轉的傳動機構和尾舵(4 )。
3、 根據(jù)權利要求1所述的一種，型豎軸葉片轉動式風力機，其特征是 傳動機構為齒輪傳動、磁傳動、鏈^傳動、連桿中的任意一種。
4、 一種新型豎軸葉片轉動式泵，包括支撐豎軸(6 )和安裝于豎軸(6 ) 上并可繞其旋轉的動力輸入(7 ),葉片(1 )安裝在動力輸人(7 )上，其 特征是葉片(1)依靠其中部的自轉軸安裝在動力輸人(7)上且該自轉軸 與動力輸人(7 )通過聯(lián)動機構帶動葉片(1 )繞支撐豎軸公轉，同時葉片 自轉與動力輸入(7 )的公轉傳動之比為1: 2。
專利摘要一種新型豎軸葉片轉動式風力機，其包括支撐豎軸(6)和安裝于豎軸(6)上并可繞其旋轉的動力輸出(7)，葉片(1)安裝在動力輸出(7)上，葉片(1)依靠其中部的自轉軸安裝在動力輸出(7)上且該自轉軸與動力輸出(7)通過傳動機構帶動葉片(1)繞支撐豎軸公轉，同時葉片自轉與動力輸出(7)的公轉傳動比為1∶2。其葉片與風輪同步轉動，捕捉風能的能力和效率較高，葉片捕風面積大，風輪的回轉直徑較小，風輪的轉速較高，輸出轉矩大，啟動風速小。
文檔編號F03D3/06GK201103512SQ20072012600
公開日2008年8月20日 申請日期2007年11月12日 優(yōu)先權日2007年11月12日
發(fā)明者李為民 申請人:李為民