專利名稱：多弧面旋葉立式風能機的制作方法
技術領域：
本發明屬于將風能轉化為動能的裝置。
背景技術：
將風能轉化為動能是一項環保、經濟、實用的技術。 一般公眾所知的風能轉化設備是一種軸向為水平 設置，葉片垂直旋轉的風機，為得到較大功率旋轉葉片的直徑都較大，軸心的位置都很高，而且占地面積 大、安裝維修難度大，投資成本高；另一種是軸向為垂直設置，葉片水平旋轉的立式風能轉化設備；現有 技術的有平板葉片擺動式風能機，有屏障式平板葉片風能機但其轉化效率都比較低。
發明內容
為有效利用風能，將風能更有效轉化為可利用能源，本發明對垂直軸立式旋轉風機的葉片進行技術改 進，將葉片的受風面由平板改進為多弧面，增加受風面的空氣阻力、增大了葉片的有效做功區域，葉片采 用偏心旋轉，增大葉片的受風面積，得到較大轉化率，而且結構簡單，在風口、山區、城市樓頂、高速公 路、旅游風景區等地方采用這個多弧面旋葉立式風能機帶動發電機、空氣壓縮機、旅游船等多種需要動力 輸入的設備工作。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是通過立式設置、水平旋轉的轉子帶動動力輸出齒輪轉動 輸出功率，轉子是由傳動軸、轉軸梁和多片多弧面旋轉葉片環形陣列組成，多弧面旋轉葉片是這個多弧面 旋葉立式風能機的主要技術方案，它的迎風面為多個弧面組成，改變了葉片的迎風角度，增加了受風面的 空氣阻力，背面為光滑平面，以減小空氣阻力，多弧面旋轉葉片旋轉軸是偏心設置的，利用其兩邊不對稱 受力獲得自轉的力量；當風吹來時，多弧面旋轉葉片的弧面受風力作用產生推力，由于多弧面旋轉葉片旋 轉軸是偏心設置，使旋轉葉片產生不對稱受力向受力大的一邊運動，并受緩沖保護器的保護和限制，多弧 面旋轉葉片用最大的工作面積完全接受了風力，推動轉子運動，當運轉到多弧面旋轉葉片背面受風力作用 時，因葉片兩側不對稱受力而順風向自轉以側向為受風面，得到最小的受風面積，實現轉子單側受力，產 生大功率的旋轉運動，所得到的功率是由轉子做功一邊的多弧面旋轉葉片最大接受風的作用力減去，未做 功一邊多弧面旋轉葉片側向接受風的作用力和被動旋轉產生的空氣阻力得到的；在風向發生變化時多弧面 旋轉葉片的最大受風點能隨風向自動調整位置，接受任意方向的風力；當遇到超強風力時多弧面旋轉葉片 旋轉軸兩側的不對稱受力過大，壓縮緩沖保護器彈簧并克服緩沖保護器的限制，以側向為受風面，使葉片 在遇到超強風力時得到保護。為充分利用風能把將多弧面旋轉葉片進行多層多片陣列安裝得到較大的受風 面積，通過多個不同受風角度的葉片層使傳動軸傳遞的力矩穩定、連續，輸出更大的轉化功率，特別是在 微風地區能得到大功率的輸出，同時發電機、增速機等設備能在地面有足夠的空伺安裝，減小設備的制造 難度和安裝難度。
本發明的有益效果是充分、有效地轉化風能為動能，結構簡單、安裝維修方便，改變現有技術中安 裝高度高、結構緊湊、造價高、轉化效率底的缺點。
圖l是多弧面旋葉立式風能機的俯視圖。
圖2是多弧面旋葉立式風能機的縱剖面構造圖。
圖3是多弧面旋轉葉片的平面圖。
圖4是多弧面旋轉葉片的剖面構造圖。
圖5是多弧面旋轉葉片的工作示意。
圖6是多弧面旋轉葉片軸承部分的縱剖面構造圖。
圖7是立軸、傳動軸、動力輸出齒輪部分縱剖面結構圖。
圖8是緩沖保護器部件外形圖。
圖9是緩沖保護器內部工作示意圖。
圖IO是多弧面旋轉葉片與緩沖保護器工作示意圖。圖ll是擋圈部件詳圖
圖12是多弧面旋葉立式風能機多層多片陣列俯視圖。 圖13是多弧面旋葉立式風能機多層多片陣列立面圖.。
圖中1、多弧面旋轉葉片，2、轉軸梁，3、緩沖保護器，4、傳動軸，5、動力輸出齒輪，6、底座，7、 立軸，8、滾子軸承，9、圓錐滾子軸承，10、擋圈，11、鍵，12、弧面，13橫向加強筋，14、葉片軸頭， 15、緩沖保護器滾輪，16、緩沖保護器活塞，17、螺栓孔，18、螺栓，19、端蓋，20、彈簧，21、葉片減 震墊，22、鋼結構，23、斜拉桿，24、增速機，25、發電機，26、風向，27、前柱，28、中柱，29、后柱， 30、第一層葉片，31、第二次葉片，32、第三層葉片。
具體實施例方式
圖l是多弧面旋葉立式風能機的俯視圖由(1)、多弧面旋轉葉片，(2)、轉軸梁，(3)、緩沖保護器， (4)、傳動軸，(5)、動力輸出齒輪，(6)、底座組成。
圖2是多弧面旋葉立式風能機的縱剖面構造圖圖中由(1)、多弧面旋轉葉片，(2)、轉軸梁，(3)、緩 沖保護器，(4)、傳動軸，組成了轉子部分，(6)、底座，(7)、立軸組成了構架部分，經安裝(8)、滾子軸 承，(9)、圓錐滾子軸承，(10)、擋圈，(11)、鍵，(5)、動力輸出齒輪組成一臺多弧面旋葉立式風能機。
圖3是多弧面旋轉葉片的平面圖由(12)、弧面，(13)、橫向加強筋，(14)、葉片軸頭，(27)、前柱， (28)、中柱，(29)、后柱組成，使用輕質、彈性好、耐老化的材料制造。 圖4是多弧面旋轉葉片的A-A、 B-B、 C-C、 D-D、 E-E、 F-F剖面構造圖。
圖5是多弧面旋轉葉片的工作示意圖以一片(1)、多弧面旋轉葉片的圓周運動情況來說明，當(1)、 多弧面旋轉葉片和(2)、轉軸梁從K位置向A位置旋轉時減小夾角，(1)、多弧面旋轉葉片與(3)、緩沖保護 器接觸并被(3)、緩沖保護器限制， 一直到G位置，其中D位置是(1)、多弧面旋轉葉片的最大受風面積， 在B、 C、 E、 F位置(12)、弧面改變了 (1)、多弧面旋轉葉片的受風角度，增大了受風面積和阻力，當超過 G位置時(1)、多弧面旋轉葉片的背面受到風的作用力，由于(1)、多弧面旋轉葉片的旋轉軸是偏心設置的， 旋轉軸兩側的受力大小不同，使(1)、多弧面旋轉葉片產生旋轉，以側向面對(26)、風向得到最小的受風 面積，并從H位置一直保持到A位置，這樣在轉子的兩側就產生了不對稱受力，使轉子產生旋轉運動。
圖6是多弧面旋轉葉片軸承部分的縱剖面構造圖(1)、多弧面旋轉葉片和(14)、葉片軸頭為一體，經 安裝(8)、滾子軸承和(9)、圓錐滾子軸承與(2)、轉軸梁連接以保證葉片能自由運動。
圖7是立軸、傳動軸、動力輸出齒輪部分詳圖圖中(7)、立軸是支撐轉子部分的主要部件，與(4)、 傳動軸通過(9)、圓錐滾子軸承和(8、立軸軸承連接，其中(9)、圓錐滾子軸承要承受轉子的重量，以保 證轉子旋轉時摩擦力較小，并由(10)、擋圈定位；(4)、傳動軸與(5)、動力輸出齒輪通過(11)、鍵和(10)、 擋圈固定。動力的輸出也可以通過聯軸器、皮帶輪、鏈條進行，在此以齒輪為例說明。
圖8是緩沖保護器部件外形圖圖中(15)、緩沖保護器滾輪和(16)、緩沖活塞與緩沖保護器外殼，組 裝在一起，用(18)、螺栓固定到(2)、轉軸梁上。
圖9是緩沖保護器內部工作示意圖圖中(16)、緩沖活塞和(20)、彈簧安裝在緩沖保護器外殼內，并 加注潤滑脂，在用(18)、螺栓和(19)、端蓋封閉，當(16)、緩沖活塞和(15)、緩沖保護器滾輪受(1)、 多弧面旋轉葉片的作用力時壓縮(20)、彈簧，吸收葉片的沖擊力保護葉片。
圖10是多弧面旋轉葉片與緩沖保護器工作示意圖圖中(3)、緩沖保護器與(2)、轉軸梁用(18)、螺 栓安裝固定；在正常工作時(1)、多弧面旋轉葉片隨轉子公轉到圖5中A位置時，經自轉與(2)、轉軸梁減 小夾角和(3)、緩沖保護器接觸，由(20)、彈簧吸收沖擊力并限制(1)、多弧面旋轉葉片的運動，使(1)、 多弧面旋轉葉片以多弧面的工作面接受風力，完成了緩沖的工作過程；當(1)、多弧面旋轉葉片受到超強 風力時，單側受力超過(3)、緩沖保護器的緩沖能力，壓縮(20)、彈簧使(21)、葉片減震墊越過(3)、 緩沖保護器的限制以側向接受風力使葉片得到保護，完成了保護的工作過程。
圖11是擋圈部件詳圖(10)、擋圈是對(5)、動力輸出齒輪和(11)、圓錐滾子軸承進行限位固定并 承受上面的重量，(10)、擋圈為兩半圓環組成通過(24)、螺栓連接，在安裝部位的軸上加工一道環形的槽 將(10)、擋圈的內圈安裝在內。
圖12是多弧面旋葉立式風能機多層多片陣列俯視圖由(30)、第一層葉片，(31)、第二層葉片，(32)、 第三層葉片，和(22)、鋼結構組成的大型多弧面旋葉立式風能機。圖13是多弧面旋葉立式風能機多層多片陣列立面圖由(30)、第一層葉片，(31)、第二層葉片，(32)、 第三層葉片，和(2)、轉軸梁，(5)、動力輸出齒輪，(22)、鋼結構，(23)、斜拉桿組成了一個大型的多弧 面旋葉立式風能機，通過多個不同受風角度的葉片層使(4)、傳動軸傳遞的力矩穩定、連續，帶動(24)、 增速機，(25)、發電機工作，鋼結構在轉子旋轉區域以外增強整體的穩定性。
權利要求
1、一種多弧面旋葉立式風能機，通過立式設置、水平旋轉的轉子帶動動力輸出齒輪轉動輸出功率，轉子是由傳動軸、轉軸梁和多片多弧面旋轉葉片環形陣列組成；多弧面旋轉葉片的迎風面為多個弧面組成，改變了葉片的迎風角度，增加了受風面的空氣阻力，背面為光滑平面，以減小空氣阻力；多弧面旋轉葉片旋轉軸是偏心設置的，利用其兩邊不對稱受力獲得自轉的力量；當風吹來時，多弧面旋轉葉片的弧面受風力作用產生推力，由于多弧面旋轉葉片旋轉軸是偏心設置，使旋轉葉片產生不對稱受力并受緩沖保護器的保護和限制，多弧面旋轉葉片用最大的工作面積完全接受了風力，推動轉子運動，當運轉到多弧面旋轉葉片背面受風力作用時，因葉片兩側不對稱受力而順風向自轉以側向為受風面，得到最小的受風面積，實現轉子單側受力，產生大功率的旋轉運動；在風向發生變化時多弧面旋轉葉片的最大受風點能隨風向自動調整位置，接受任意方向的風力；當遇到超強風力時多弧面旋轉葉片旋轉軸兩側的不對稱受力過大，壓縮緩沖保護器彈簧并克服緩沖保護器的限制，以側向為受風面，使葉片在遇到超強風力時得到保護。為充分利用風能把多弧面旋轉葉片進行多層多片陣列安裝得到較大的受風面積，輸出穩定的轉化功率。
2、 根據權利要求1所述的多弧面旋葉立式風能機，其特征是多弧面旋轉葉片的迎風面是由多個弧面和 橫向加強筋、葉片軸頭、前柱、中柱、后柱組成，背面為光滑平面，其旋轉軸是偏心設置，使旋轉軸兩邊 不對稱受力而產生自轉
3、 根據權利要求1所述的多弧面旋葉立式風能機，其特征是緩沖保護器由緩沖保護器滾輪和緩沖活塞、 彈簧、緩沖保護器外殼組成，在正常工作情況多弧面旋轉葉片兩側不對稱產生的旋轉力不能克服緩沖保護 器的彈簧，并受其限制，使其以多弧面接受風力，在受超強風力時多弧面旋轉葉片兩側不對稱力過大，壓 縮緩沖保護器彈簧并克服緩沖保護器的限制，使葉片以側向面對風向得到保護。
4、 根據權利要求1所述的多弧面旋葉立式風能機，其特征是將多弧面旋轉葉片進行多層多片陣列安裝 得到大功率的輸出，通過多個不同受風角度的葉片層使傳動軸傳遞的力矩穩定、連續，鋼結構在轉子旋轉 區域以外增強整體的穩定性。
全文摘要
旋葉立式風能機通過立式設置、水平旋轉的轉子帶動齒輪轉動輸出功率，轉子是由傳動軸、轉軸梁和多片多弧面旋轉葉片環形陣列組成，多弧面旋轉葉片的迎風面為多個弧面組成，改變了葉片的迎風角度，增加受風面的空氣阻力和有效做功范圍，背面為光滑平面，以減小阻力，多弧面旋轉葉片旋轉軸是偏心設置的，利用其兩邊不對稱受力獲得自轉的力量；當風吹來時，多弧面旋轉葉片的弧面接受風力產生推力，受緩沖保護器的保護和限制，多弧面旋轉葉片用最大的工作面積完全接受了風力，推動轉子運動，當運轉到多弧面旋轉葉片背面受風力作用時，因葉片兩側不對稱受力而順風向自轉以側向為受風面，得到最小的受風面積，實現轉子單側受力，產生大功率的旋轉。
文檔編號F03D3/06GK101576052SQ20091005912
公開日2009年11月11日 申請日期2009年4月29日 優先權日2009年4月29日
發明者陳小兵 申請人:陳小兵