專(zhuān)利名稱(chēng)：偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)能利用裝置，特別是一種偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，適合作為 風(fēng)能利用及相關(guān)動(dòng)力裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)中，有很大一部分是取自于自然界的能源，如太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng) 能等，例如在風(fēng)能利用方面，長(zhǎng)期以來(lái)，人們?cè)O(shè)計(jì)了多種形式和結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電裝置，依據(jù) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸在空間方向與位置的不同，又可分為水平方向的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂 直方向的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，目前應(yīng)用最多還是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，水平軸水力發(fā)電機(jī)有 它的優(yōu)點(diǎn)，如水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組已經(jīng)完全達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)，配套生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)全面，但 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)體積小、無(wú)方向性要求、維修方便等特點(diǎn)，垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)還具 有安全、高效、噪聲低、成本低、維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)。目前的絕大部分垂直軸發(fā)電機(jī)為固定迎風(fēng) 角的葉片結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有效力矩較小，并且還可能在特定條件存在負(fù)力矩，降低了整體效 率，所以影響了這種類(lèi)型發(fā)電裝置的推廣和應(yīng)用，所以目前垂直軸發(fā)電機(jī)還有一些不足和 缺點(diǎn)有待改善。
同樣，在海洋能量利用方面也有同樣的不足，而對(duì)于風(fēng)能和海洋能，都可以看成是 一個(gè)風(fēng)力能量利用的問(wèn)題，在具備一定條件的基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)具有一種基本工作形式或結(jié)構(gòu)， 可以將此類(lèi)的能量利用或挖掘出來(lái)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是提供一種啟動(dòng)力矩小、效率高、應(yīng)用范圍廣的垂直軸風(fēng)能利用裝 置，并可以自動(dòng)切換能量葉片的角度。
為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)解決方案一種偏距變角垂直軸風(fēng) 能裝置，至少包括動(dòng)力軸、葉片、葉片軸，葉片軸水平橫向設(shè)置，葉片軸的中心與動(dòng)力軸或 動(dòng)力軸的延長(zhǎng)線(xiàn)垂直相交，在葉片軸的兩端設(shè)置有葉片；葉片設(shè)置在葉片軸的端部，且葉片 中心與葉片軸軸心偏離設(shè)置，以形成一側(cè)的驅(qū)動(dòng)力矩；設(shè)在同一葉片軸兩端的葉片不在同 一平面內(nèi)，兩個(gè)葉片平面具有夾角；葉片軸通過(guò)連接結(jié)構(gòu)與動(dòng)力軸裝配；葉片軸可以旋轉(zhuǎn)， 葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置，可以限定葉片及葉片軸旋轉(zhuǎn)的角度；由一個(gè)葉片軸和 兩端的葉片組成一個(gè)葉片組，至少具有兩組或以上的葉片組，并在動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)均勻 分布，構(gòu)成一個(gè)與動(dòng)力軸垂直的工作面；葉片軸具有兩個(gè)工作狀態(tài)，在動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)的不同 的角度時(shí)，葉片及葉片軸在風(fēng)力的作用下，以及限位裝置的限制下，在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn) 換；兩種狀態(tài)對(duì)于風(fēng)力阻力分別是最大和最?。辉谥貜?fù)切換的過(guò)程中，流體能作用使葉片 及葉片軸產(chǎn)生力矩，并傳遞到動(dòng)力軸。
進(jìn)一步的，所述的同一葉片軸兩端的葉片之間的夾角為60-120度之間，最優(yōu)選為 90度。
進(jìn)一步的，所述的葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置，可以限定葉片在繞葉片軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，所限定的角度為90度。
進(jìn)一步的，所述限位裝置由靜限位塊與動(dòng)限位塊組成，靜限位塊與動(dòng)限位塊位于 同一平面內(nèi)，并分別裝配于軸承架和葉片軸上。
進(jìn)一步的，所述的葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置，所限定葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范 圍為水平方向至垂直向下90度的范圍，隨著動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)角度的不同有著水平和垂直不同 的狀態(tài)。
進(jìn)一步的，所述的葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置，所限定葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范 圍為水平方向至垂直向上約90度的范圍，隨著動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)角度的不同有著水平和垂直不 同的狀態(tài)。
進(jìn)一步的，所述的限位裝置由限位塊、限位條、限位板至少之一組成，可以設(shè)置于 葉片、葉片軸、軸承、軸承架、動(dòng)力軸等部件之上。
另外，還有一種偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，至少包括動(dòng)力軸、葉片、葉片軸，葉片 軸水平橫向設(shè)置，葉片軸的一端的延長(zhǎng)線(xiàn)與動(dòng)力軸或動(dòng)力軸的延長(zhǎng)線(xiàn)垂直相交，在葉片軸 的一端設(shè)置有葉片；葉片設(shè)置在葉片軸的端部，且葉片中心與葉片軸軸心偏離設(shè)置，與軸承 裝配，以形成一側(cè)的驅(qū)動(dòng)力矩；葉片軸不穿過(guò)動(dòng)力軸的軸線(xiàn)及延長(zhǎng)線(xiàn)的，葉片軸通過(guò)連接結(jié) 構(gòu)與動(dòng)力軸裝配；葉片軸可以旋轉(zhuǎn)，葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置，可以限定葉片及 葉片軸旋轉(zhuǎn)的角度；由一個(gè)葉片軸和一端的葉片組成一個(gè)葉片組，至少具有三組或以上的 葉片組，并在動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)均勻分布，構(gòu)成一個(gè)與動(dòng)力軸垂直的工作面；葉片軸具有兩 個(gè)工作狀態(tài)，在動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)的不同的角度時(shí)，葉片及葉片軸在風(fēng)力能的作用下，以及限位裝 置的限制下，在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換；兩種狀態(tài)對(duì)于風(fēng)力阻力分別是最大和最?。辉谥?復(fù)切換的過(guò)程中，流體能作用使葉片及葉片軸產(chǎn)生力矩，并傳遞到動(dòng)力軸。
另外，一種偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，至少包括動(dòng)力軸、葉片、葉片軸，葉片軸水 平橫向設(shè)置，葉片軸的中心與動(dòng)力軸或動(dòng)力軸的延長(zhǎng)線(xiàn)垂直相交，在葉片軸的兩端設(shè)置有 葉片；葉片設(shè)置在葉片軸的端部，且葉片中心與葉片軸軸心偏離設(shè)置，以形成一側(cè)的驅(qū)動(dòng)力 矩；設(shè)在同一葉片軸兩端的葉片不在同一平面內(nèi)，兩個(gè)葉片平面具有夾角；葉片軸通過(guò)連 接結(jié)構(gòu)與動(dòng)力軸裝配；葉片軸可以旋轉(zhuǎn)，葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置，可以限定葉 片及葉片軸旋轉(zhuǎn)的角度；由一個(gè)葉片軸和兩端的葉片組成一個(gè)葉片組，至少具有兩組或以 上的葉片組，并在動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)均勻分布，構(gòu)成一個(gè)與動(dòng)力軸垂直的工作面；葉片軸具 有兩個(gè)工作狀態(tài)，在動(dòng)力軸轉(zhuǎn)動(dòng)的不同的角度時(shí)，葉片及葉片軸在風(fēng)力能的作用下，以及限 位裝置的限制下，在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換；兩種狀態(tài)對(duì)于風(fēng)力阻力分別是最大和最小； 在重復(fù)切換的過(guò)程中，流體能作用使葉片及葉片軸產(chǎn)生力矩，并傳遞到動(dòng)力軸，在動(dòng)力軸軸 上方向上至少具有二個(gè)或以上的工作面，并具有同步結(jié)構(gòu)，同步結(jié)構(gòu)為連桿。
進(jìn)一步的，在葉片軸上設(shè)置有葉片軸力矩平衡部件，葉片軸力矩平衡部件設(shè)置在 葉片軸重力力矩較小一側(cè)。
本發(fā)明效果和特點(diǎn)體現(xiàn)在以下這種風(fēng)力能利用裝置的具有兩個(gè)工作狀態(tài)，對(duì)于來(lái)自于任何一個(gè)方向的風(fēng)力能量都能 夠形成一個(gè)單向驅(qū)動(dòng)力，在旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠自動(dòng)切換，使阻力面所受的阻力最小，而使動(dòng)力面所 受到的動(dòng)力最大，葉片始終處于做正功的狀態(tài)，形成正扭矩，它能夠最大程度地迎著風(fēng)向或 水流流向，克服現(xiàn)有機(jī)械的葉片在某些位置處做負(fù)功的狀態(tài)，提高風(fēng)力能利用率。這種垂直軸風(fēng)力能利用裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)力矩小、效率高、易于維護(hù)的特點(diǎn)，同時(shí)，葉片也不容 易疲勞和損壞。
除了應(yīng)用在風(fēng)能利用以外，還可以應(yīng)用在其它流體能量收集與應(yīng)用，例如在海洋 能利用方面，也具有相似的作用和效果。


圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖
圖 圖。
圖中說(shuō)明I為動(dòng)力軸；2為發(fā)電機(jī)；3為葉片；4為葉片軸；5為軸承架 51為軸承；52為靜限位塊；53為動(dòng)限位塊；6為葉片軸力矩平衡部件。I是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的外觀(guān)示意圖。2是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的正視圖。3是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的俯視圖。4是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的側(cè)視圖。5是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的軸承架結(jié)構(gòu)正視圖。6是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的限位裝置俯視圖。7是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的限位裝置效果圖。8是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的限位裝置正視圖。9是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的第二實(shí)施例示意圖。10是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的第三實(shí)施例俯視圖。11是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的第三實(shí)施例正視圖。12是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的第四實(shí)施例示意圖。13是本發(fā)明提出的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置的葉片軸力矩平衡部件結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施方式
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉并且具有高效率的風(fēng)能量收集方法 及裝置，也可以應(yīng)用在海洋能量如潮汐能利用方面，因此，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所涉及的技術(shù)方案 進(jìn)行了改進(jìn)與提高。例如，在現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置中，葉片的角度是固定不變的，這 樣，隨著葉片的可能會(huì)受到負(fù)力矩。為了避免這種情況的發(fā)生，在本實(shí)施例中采用改進(jìn)和優(yōu) 化的技術(shù)方案。
實(shí)施例一這是一種偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，基本結(jié)構(gòu)至少包括動(dòng)力軸1、葉片3、葉片軸4，以及由動(dòng)力軸帶動(dòng)的發(fā)電裝置發(fā)電機(jī)2，由圖1、圖2中可以看出，在本說(shuō)明所提及的裝置中， 沒(méi)有涉及一些其它的輔助部件，如垂直軸風(fēng)能裝置的支架等，因?qū)Πl(fā)明實(shí)質(zhì)內(nèi)容沒(méi)有影響， 因而沒(méi)有做過(guò)多的描述。
如圖1至圖4所示，葉片軸水平橫向設(shè)置，葉片軸4的中心與動(dòng)力軸或動(dòng)力軸I的 延長(zhǎng)線(xiàn)垂直相交，這樣的設(shè)置可以使效率最高，避免偏心力矩的產(chǎn)生，在葉片軸4的兩端設(shè) 置有葉片3，并且兩者固定設(shè)置，葉片3是受風(fēng)力或水力的主要部件，如圖2、和圖3所示，風(fēng) 向或液體的流動(dòng)方向如附圖3中箭頭所示，葉片設(shè)3置在葉片軸4的端部，且葉片3中心與 葉片軸4軸心偏離設(shè)置，這樣，雖然偏轉(zhuǎn)力矩不是最大，葉片的兩側(cè)都有大小不相同的作用 力矩，但也可以形成有效的偏心驅(qū)動(dòng)力矩，不需要再設(shè)置其它的輔助切換裝置，而且在狀態(tài) 切換時(shí)較為方便。
為了使能夠充分利用能量和方便自動(dòng)切換，使設(shè)在同一葉片軸4兩端的葉片3不 在同一平面內(nèi)，使兩個(gè)葉片3之間具有夾角；如圖1、2、3所示，在同一葉片軸4兩端的葉片 3之間的夾角可為60-120度之間,最優(yōu)選為90度,在本實(shí)施例中就是采用90度夾角。
圖4是顯示的側(cè)視圖，也是這個(gè)效果。
葉片軸4通過(guò)連接結(jié)構(gòu)與動(dòng)力軸I進(jìn)行裝配，這個(gè)連接結(jié)構(gòu)為軸承架5，如圖1-4 和圖5所示，在軸承架內(nèi)具有軸承51，可以對(duì)葉片軸4進(jìn)行裝配固定，同時(shí)，因?yàn)槭禽S承裝 置，所以葉片軸4還可以旋轉(zhuǎn)，也就是說(shuō)，葉片軸4和葉片3可以旋轉(zhuǎn)。
葉片3與葉片軸4可以旋轉(zhuǎn)，但是，如果沒(méi)有限制的旋轉(zhuǎn)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的的， 因?yàn)?，如果沒(méi)有限位的話(huà)，葉片3與葉片軸4就無(wú)法在受到流體動(dòng)力最大時(shí)保證葉片3的穩(wěn) 定性及受力最大，也就是說(shuō)，在流體方向的葉片3受到的動(dòng)力最大，即葉片3平面垂直于流 體流動(dòng)方向，受力截面積最大，而在同一軸上、在流體反方向的葉片3受到的阻力最小，即 葉片3平面平行于流體流動(dòng)方向，受力截面積最小，因而也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常的能量收集，因 而，葉片軸4或葉片3必須具有限位裝置，可以限定葉片3及葉片軸4旋轉(zhuǎn)的角度。
在本實(shí)施例中，限位裝置是這樣來(lái)設(shè)置的所述限位裝置由靜限位塊52與動(dòng)限位 塊53組成，靜限位塊52與動(dòng)限位塊53位于同一平面內(nèi)，如圖6、7、8所示，靜限位塊52與 動(dòng)限位塊53并分別裝配于軸承架5和葉片軸4上，這樣，在受到力時(shí)，葉片軸4及葉片3可 以隨力矩旋轉(zhuǎn)并有所限制。
為了達(dá)到預(yù)期的目的，所述的限位裝置靜限位塊52與動(dòng)限位塊53并分別裝配于 軸承架5和葉片軸4上，如圖6、7、8所示，其中靜限位塊52呈現(xiàn)半圓狀，固定在軸承架5上， 而動(dòng)限位塊53為四分這一圓狀，固定在葉片軸4上，這樣，在兩者之間就有四分之一圓的空 間可以轉(zhuǎn)動(dòng)，大約為90角，因此，所限定葉片3在繞葉片軸4轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為60-120度之間， 最優(yōu)選為90度。
另外，本裝置是由一個(gè)葉片軸4和兩端的葉片3組成一個(gè)葉片組，這種葉片組在一 個(gè)完整圓周內(nèi)只能夠產(chǎn)生非連續(xù)或不穩(wěn)定的作用力，如果需要產(chǎn)生連續(xù)的、較為穩(wěn)定的作 用力，至少具有兩組或以上的葉片組，并在動(dòng)力軸I旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)均勻分布，構(gòu)成一個(gè)與動(dòng)力 軸I垂直的工作面，因此，在本實(shí)施例中是由兩組葉片組構(gòu)成了一個(gè)工作面。
上面，已經(jīng)介紹了本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，下面來(lái)說(shuō)明一下基本的工作過(guò)程，在上述裝 置的基礎(chǔ)上，以及在風(fēng)能或水力的作用下，葉片軸4以及葉片3是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，并分別會(huì)穩(wěn) 定在兩個(gè)狀態(tài)，也就是具有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，即葉片3分別是垂直或水平的狀態(tài)，也可以這樣表示，在同一葉片軸4上兩端的兩個(gè)葉片3分別是兩個(gè)工作狀態(tài)阻力狀態(tài)和動(dòng)力狀態(tài)，可 以結(jié)構(gòu)圖3以及圖2、圖4來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明，在圖3中，標(biāo)示出了四個(gè)位置，分別是A、B、C、D四 個(gè)位置，A/B為動(dòng)力狀態(tài)，C/D為阻力狀態(tài)，把位置A作為來(lái)風(fēng)面，或是來(lái)水面，也就是正視圖 圖2的一面，在動(dòng)力軸4轉(zhuǎn)動(dòng)的不同的角度或不同位置時(shí)，四個(gè)葉片3及葉片軸4在風(fēng)力的 作用下，以及在限位裝置靜限位塊52、動(dòng)限位塊53的作用下，會(huì)在阻力狀態(tài)、動(dòng)力狀態(tài)兩種 狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，兩種狀態(tài)對(duì)于風(fēng)力阻力分別是最大和最小，而形成的動(dòng)力也就分別是 最小和最大。更具體的說(shuō)，在流體方向B位置的葉片3受到的動(dòng)力最大，即葉片3平面垂直 于流體流動(dòng)方向，受力截面積也最大；而在同一軸上、在流體反方向的D位置葉片3受到的 阻力最小，即葉片3平面平行于流體流動(dòng)動(dòng)方向，受力截面積也最小，而在位置A和C，由于 葉片3截面與流體流向平行，不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)力，同時(shí)阻力也最小，也就是說(shuō)，這時(shí)在動(dòng)力軸4上 的兩個(gè)葉片3都沒(méi)有出力，同時(shí)阻力也更小，但是在轉(zhuǎn)過(guò)這個(gè)位置之后，處在原來(lái)位置C的 葉片3繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)受到來(lái)自于流體方向的阻力，迫使此位置的葉片3由垂直方向轉(zhuǎn)換為 水平位置，這樣，就會(huì)帶動(dòng)同一動(dòng)力軸4另外軸的葉片3發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是原來(lái)位置A的葉 片發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，由原來(lái)的水平方向轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪狈较?，并且其截面逐漸與流體方向垂直，且面積 逐漸變大，直到到達(dá)位置B，此時(shí)，受力的動(dòng)力狀態(tài)，而在同一動(dòng)力軸4另一端的葉片3為水 平狀態(tài)，受到的阻力最小，這種狀態(tài)一直穩(wěn)定到位置C，這樣經(jīng)過(guò)180度的旋轉(zhuǎn)就完成了一 個(gè)基本的工作狀態(tài)的切換。在重復(fù)切換的過(guò)程中，流體能作用使葉片及葉片軸產(chǎn)生力矩，并 傳遞到動(dòng)力軸。
也可以這樣表述在圖3中，在位置A時(shí)，風(fēng)力或水力流向葉片3，這時(shí)無(wú)論葉片3 是垂直狀態(tài)或水平狀態(tài)，都不會(huì)產(chǎn)生力矩，但只是一個(gè)瞬間；在位置B時(shí)，葉片3的平面在限 位裝置的作用下，為垂直向下?tīng)顟B(tài)，在迎風(fēng)面上面積最大，所受到的動(dòng)力最大，所以稱(chēng)之為 動(dòng)力狀態(tài)時(shí)動(dòng)力最大；而在同一根葉片軸4的另一端D位置的葉片，因?yàn)榕c另一端成90度 設(shè)置，所以此時(shí)呈現(xiàn)水平狀態(tài)，并且為迎風(fēng)(水)面，此時(shí)迎風(fēng)(水)面的面積最小，所以阻力 最小，所以稱(chēng)之為阻力狀態(tài)時(shí)阻力最??；在位置C時(shí)，也是一個(gè)臨界狀態(tài)，也同一葉片軸上 另一端葉片3的狀態(tài)類(lèi)似，在轉(zhuǎn)過(guò)臨界點(diǎn)的附近或瞬時(shí)，在此位置上的葉片3會(huì)受到風(fēng)冰) 力的阻力，形成一個(gè)翻轉(zhuǎn)力矩，葉片3就由原來(lái)的動(dòng)力狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樽枇顟B(tài)，同時(shí)，在葉片 軸4另一端的葉片就變成了動(dòng)力狀態(tài)，此時(shí)，也是由于靜限位52與動(dòng)限位塊53的作用，轉(zhuǎn) 動(dòng)了 90度，而動(dòng)力軸I轉(zhuǎn)到了位置A、B時(shí)呈現(xiàn)為動(dòng)力狀態(tài)，這個(gè)狀態(tài)一直持續(xù)到位置C點(diǎn)， 直至葉片3翻轉(zhuǎn)，大約為二分之一圓周在做功。這樣，在風(fēng)(水)力的作用下，在兩種狀態(tài)的 不斷切換中，工作面對(duì)動(dòng)力軸形成了持續(xù)不斷的旋轉(zhuǎn)力矩。
在本實(shí)施例中，所述的葉片軸4具有限位裝置，所限定葉片3轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范圍為水 平方向至垂直向下90度的范圍，隨著動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)角度的不同有著水平和垂直不同的狀態(tài)， 由圖1-4可以得到。
實(shí)施例二 基本結(jié)構(gòu)與原理與上述相同，不同在于，所述的葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置， 所限定葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范圍為水平方向至垂直向上約90度的范圍，隨著動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)角度 的不同有著水平和垂直不同的狀態(tài)，如圖9所示，這種情況，葉片3在葉片軸4的上方，與圖 2所示中，葉片3的位置更高一些，這樣所利用的風(fēng)能更加充分，效率更加一些。
實(shí)施例三這是一種偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，至少包括動(dòng)力軸1、葉片3、葉片軸4，與前一實(shí)施 基本相同，不同之處在于葉片軸4的一端的延長(zhǎng)線(xiàn)與動(dòng)力軸I或動(dòng)力軸I的延長(zhǎng)線(xiàn)垂直相 交，如圖10、圖11所示，葉片軸4不穿過(guò)動(dòng)力軸I的軸線(xiàn)及延長(zhǎng)線(xiàn)的，在葉片軸4的一端設(shè) 置有葉片3 ;葉片3設(shè)置在葉片軸4端部的一側(cè)，與軸承51裝配，以形成一側(cè)的驅(qū)動(dòng)力矩; 由一個(gè)葉片軸4和一端的葉片3組成一個(gè)葉片組，至少具有三組或以上的葉片組，并在動(dòng)力 軸I旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)均勻分布，構(gòu)成一個(gè)與動(dòng)力軸垂直的工作面。
實(shí)施例四另外，一種偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，至少包括動(dòng)力軸1、葉片3、葉片軸4，與前一實(shí)施 基本相同，如圖12所示，不同之處在于在動(dòng)力軸I軸向方向上至少具有二個(gè)或以上的工作 面，并具有同步結(jié)構(gòu)，這樣的效率更高，風(fēng)能或水能的利用率更高，效果更好。
進(jìn)一步的，同步結(jié)構(gòu)為連桿。
另外，在上述實(shí)施例中，由于在葉片軸4上的葉片3是安裝在葉片軸4的一側(cè)的， 即在90度范圍內(nèi)，這樣會(huì)使受力不均，特別是受重力影響容易下垂，會(huì)使受力和運(yùn)行不穩(wěn) 定，為了改善這個(gè)不良影響，在葉片軸4上設(shè)置有葉片軸力矩平衡部件6，葉片軸力矩平衡 部件6是設(shè)置在葉片軸4上并與葉片3相對(duì)的另一側(cè)，來(lái)平衡葉片3的重量，如圖13所示， 葉片軸力矩平衡部件6的形狀可以為條狀、棒狀、重錘等其中一種或多種，或是葉片3本身， 葉片3本身改變大小、密度也可以起到同樣的作用。
另外，上述幾個(gè)實(shí)施例的限位裝置由限位塊、限位條、限位板至少之一組成，可以 設(shè)置于葉片、葉片軸、軸承、軸承架、動(dòng)力軸等部件之上，也可以達(dá)到同樣的效果和目的。
因此，這種垂直軸風(fēng)力能利用裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)風(fēng)力小、效率高、易于維護(hù) 的特點(diǎn)。
上述的實(shí)施例不僅是一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)或海洋能潮汐動(dòng)力機(jī)，更可以是一風(fēng)力或水 力動(dòng)力裝置，可以是風(fēng)力能水泵、風(fēng)力能氣泵、風(fēng)力能磨機(jī)、以及各種流體、海浪能、潮汐能 裝置等各種動(dòng)力裝置。
雖然這里只說(shuō)明了本發(fā)明的部份優(yōu)選實(shí)施例，但其意并非限制本發(fā)明的范圍、適 用性和配置。相反，對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明可使本領(lǐng)域技術(shù)人員得以實(shí)施。應(yīng)能理解，在不偏 離所附權(quán)利要求書(shū)確定的本發(fā)明精神和范圍情況下，可對(duì)一些細(xì)節(jié)做適當(dāng)變更和修改。
權(quán)利要求
1.一種偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，至少包括動(dòng)力軸、葉片、葉片軸，其特征在于 葉片軸水平設(shè)置，葉片軸的中心與動(dòng)力軸或動(dòng)力軸的延長(zhǎng)線(xiàn)垂直相交，在葉片軸的兩端設(shè)置有葉片； 葉片固定設(shè)置在葉片軸的端部，且葉片中心與葉片軸軸心偏離設(shè)置，以形成一側(cè)的驅(qū)動(dòng)力矩； 設(shè)在同一葉片軸兩端的葉片不在同一平面內(nèi)，兩個(gè)葉片平面具有夾角； 葉片軸可以旋轉(zhuǎn)，葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置，可以限定葉片及葉片軸旋轉(zhuǎn)的角度； 由一個(gè)葉片軸和兩端的葉片組成一個(gè)葉片組，至少具有兩組或以上的葉片組； 葉片軸具有兩個(gè)工作狀態(tài)，在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換； 在重復(fù)切換的過(guò)程中，流體能作用使葉片及葉片軸產(chǎn)生力矩，并傳遞到動(dòng)力軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，其特征在于所述的同一葉片軸兩端的葉片之間的夾角為60-120度之間,最優(yōu)選為90度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，其特征在于所述的葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置，可以限定葉片在繞葉片軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，所限定的角度為60-120度之間，最優(yōu)選為90度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，其特征在于所述限位裝置由靜限位塊與動(dòng)限位塊組成，靜限位塊與動(dòng)限位塊位于同一平面內(nèi)，并分別裝配于軸承架和葉片軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，其特征在于所述的葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置，所限定葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范圍為水平方向至垂直向下90度的范圍，隨著動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)角度的不同有著水平和垂直不同的狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，其特征在于所述的葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置，所限定葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范圍為水平方向至垂直向上約90度的范圍，隨著動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)角度的不同有著水平和垂直不同的狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，其特征在于所述的限位裝置由限位塊、限位條、限位板至少之一組成，可以設(shè)置于葉片、葉片軸、軸承、軸承架、動(dòng)力軸等部件之上。
8.—種偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，至少包括動(dòng)力軸、葉片、葉片軸，其特征在于 葉片軸水平設(shè)置，葉片軸的一端的延長(zhǎng)線(xiàn)與動(dòng)力軸的延長(zhǎng)線(xiàn)垂直相交，在葉片軸的一端設(shè)置有葉片； 葉片固定設(shè)置在葉片軸的端部，且葉片中心與葉片軸軸心偏離設(shè)置，以形成一側(cè)的驅(qū)動(dòng)力矩； 葉片軸不穿過(guò)動(dòng)力軸的軸線(xiàn)及延長(zhǎng)線(xiàn)的； 葉片軸可以旋轉(zhuǎn)，葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置，可以限定葉片及葉片軸旋轉(zhuǎn)的角度； 由一個(gè)葉片軸和一端的葉片組成一個(gè)葉片組，至少具有三組或以上的 葉片組； 葉片軸具有兩個(gè)工作狀態(tài)，在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換；在重復(fù)切換的過(guò)程中，流體能作用使葉片及葉片軸產(chǎn)生力矩，并傳遞到動(dòng)力軸。
9.一種偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，至少包括動(dòng)力軸、葉片、葉片軸，其特征在于 葉片軸水平設(shè)置，葉片軸的中心與動(dòng)力軸或動(dòng)力軸的延長(zhǎng)線(xiàn)垂直相交，在葉片軸的兩端設(shè)置有葉片； 葉片固定設(shè)置在葉片軸的端部，且葉片中心與葉片軸軸心偏離設(shè)置，以形成一側(cè)的驅(qū)動(dòng)力矩； 設(shè)在同一葉片軸兩端的葉片不在同一平面內(nèi)，兩個(gè)葉片平面具有夾角； 葉片軸通過(guò)連接結(jié)構(gòu)與動(dòng)力軸裝配； 葉片軸可以旋轉(zhuǎn)，葉片、葉片軸至少之一具有限位裝置，可以限定葉片及葉片軸旋轉(zhuǎn)的角度； 由一個(gè)葉片軸和兩端的葉片組成一個(gè)葉片組，至少具有兩組或以上的 葉片組； 葉片軸具有兩個(gè)工作狀態(tài)，在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換； 在重復(fù)切換的過(guò)程中，流體能作用使葉片及葉片軸產(chǎn)生力矩，并傳遞到動(dòng)力軸； 在動(dòng)力軸軸上方向上至少具有二個(gè)或以上的工作面，并具有同步結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1、8、9所述的偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，其特征在于在葉片軸上設(shè)置有葉片軸力矩平衡部件，葉片軸力矩平衡部件設(shè)置在葉片軸重力力矩較小一側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種偏距變角垂直軸風(fēng)能裝置，包括動(dòng)力軸、葉片、葉片軸，葉片設(shè)置在葉片軸的端部，且葉片中心與葉片軸軸心偏離設(shè)置，設(shè)在同一葉片軸兩端的葉片不在同一平面內(nèi)，兩個(gè)葉片平面具有夾角這種風(fēng)力能利用裝置的具有兩個(gè)工作狀態(tài)，對(duì)于來(lái)自于任何一個(gè)方向的風(fēng)力能量都能夠形成一個(gè)單向驅(qū)動(dòng)力，在旋轉(zhuǎn)時(shí)能夠自動(dòng)切換，使阻力面所受的阻力最小，而使動(dòng)力面所受到的動(dòng)力最大，這種垂直軸風(fēng)力能利用裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)力矩小、效率高、易于維護(hù)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03D3/00GK102996332SQ20111023141
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月14日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:北京銀萬(wàn)特科技有限公司