水浮旋風力機的制作方法

專利名稱：水浮旋風力機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及風力動力裝置，更具體地說，涉及一種可用于風力發電或輸出動
力的水浮旋風力機。
背景技術：
在石化、燃煤能源日漸枯的今天，風力發電已成為人類能源開發的重點方向之一。 資料表明，全球可開發風能資源的總量大約為人類能源需求總量的許多倍。風能的豐富性 和可自然再生性是最具吸引力的理由。 風力發電技術起源于歐洲，其中丹麥、荷蘭、德國等國家對風力發電的開發和倡導 已經有超過20年的歷史了。目前，大多的風力發電設施都是在陸地上架構，利用高山、開闊 平原等地形形成的大風推動風力機轉動進行發電。但是，陸地地形、風力的大小等對風力機 的安裝、效率等都有較大的影響。 地球上的水面，如海洋、湖泊等，數倍于陸地面積，而且開闊的海面、湖面的風力資 源也遠遠大于陸地。目前，也出現了一些在水面上架設的風力機，然而，這些風力機的通常 是將每個風帆設置在一個浮體上，利用風帆帶動浮體轉動，從而通過連接桿等帶動輸入軸 轉動。這些結構的風力機受到的水面阻力較大，降低了效率。而且，需要對每個風帆進行對 風設置，成本高不利于實際使用。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的水面上的風力機的阻力大、 效率低的缺陷，提供一種阻力小、效率高的水浮旋風力機。 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種水浮旋風力機，包括 通過錨定機構相對固定設置設有轉動的輸入軸的動力輸出裝置、接受風力的帆板組件、供 所述帆板組件固定安裝并浮于水面的旋浮體、以及由所述帆板組件帶動轉動并帶動所述輸 入軸轉動的連接件； 所述旋浮體的外輪廓為由一條封閉曲線繞所述旋浮體的軸線旋轉圍成的連續光 滑封閉曲面；所述封閉曲線為一條連續的曲線或者由多段曲線和/或直線依次連接的曲 線。 在本實用新型的水浮旋風力機中，所述旋浮體為比重比水小的圓環狀旋浮體。 在本實用新型的水浮旋風力機中，所述旋浮件為充氣橡膠圈、注塑成型的空心塑 料圈、空心金屬圈、空心玻璃鋼圈或發泡類圓環體。 在本實用新型的水浮旋風力機中，所述帆板組件固定安裝在旋浮體上，形成一體 的旋浮組件； 所述連接件的一端與所述旋浮組件固定連接、另一端與所述輸入軸固定連接，由 所述旋浮組件通過所述連接件帶動所述輸入軸轉動。 在本實用新型的水浮旋風力機中，所述旋浮件為空心圓柱體或空心球體；[0013] 所述連接件的一端與所述帆板組件固定連接，另一端與所述輸入軸固定連接，將
所述帆板組件和輸入軸連接成一整體，所述整體固定安裝在所述旋浮件上。 在本實用新型的水浮旋風力機中，所述旋浮件的下側安裝有插入水底的同心軸；
并且在所述同心軸的底端安裝有重力球。 在本實用新型的水浮旋風力機中，所述帆板組件包括與所述輸入軸平行設置的轉 軸、以及固定安裝在所述轉軸上的受風件。 在本實用新型的水浮旋風力機中，所述旋浮體上設有安裝支架；所述轉軸的下端 轉動安裝在所述支架上。 在本實用新型的水浮旋風力機中，所述水浮旋風力機還包括帶動所述帆板組件轉 動調整受風角度的轉動機構。 在本實用新型的水浮旋風力機中，所述轉動機構包括固定安裝在所述轉軸上的第 一傘齒輪、套設在所述輸入軸上的第二傘齒輪、與所述連接件同步旋轉的傳動桿、以及在所 述傳動桿兩端設置分別與所述第一傘齒輪和第二傘齒輪嚙合的第三傘齒輪和第四傘齒輪。 實施本實用新型的水浮旋風力機，具有以下有益效果通過將帆板組件安裝在同 一個旋浮體上，減少了旋浮體的數量，組裝便捷；而且，旋浮體的外輪廓為連續光滑封閉曲 線面，其沒有明顯的阻力面，只受到水的摩擦力，阻力小，從而提高了效率及可靠性。另外， 還可以通過轉動機構來調整帆板組件的受風角度，使得始終受到一個方向的推動力，使得 旋浮件始終受到一個方向的推動，提高了發電效率，并且結構簡單、可靠性高。

下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中 圖1是本實用新型水浮旋風力機的一個實施例的局部結構示意圖； 圖2是圖1中A部的局部放大示意圖； 圖3是本實用新型水浮旋風力機的帆板在不同位置時的迎風角度變化的示意圖； 圖4是本實用新型水浮旋風力機的另一個實施例的局部結構示意圖。
具體實施方式如圖1至圖3所示，是本實用新型的水浮旋風力機的一個實施例，包括通過錨定機 構相對固定設置的動力輸出裝置116、接受風力的帆板組件(圖中僅示意性的給出一組帆 板組件，帆板組件的數量可以根據需要進行設置)、旋浮體117、連接件等。 在本實施例中，該動力輸出裝置116為發電機房，設有可轉動的輸入軸，通過輸入 軸接入動力，進行發電輸出。可以理解的，該動力輸出裝置116也可以為其它的動力機構， 通過輸入軸接入帆板組件受到的風力。該動力輸出裝置116通過錨定機構來相對固定在水 面上方，該錨定機構可以包括錨、錨纜119等，并且可以在動力輸出裝置116上向外延伸出 配重力臂118，通過錨、錨纜119等，拉住配重力臂118，進行定位動力輸出裝置116。 進一步的，為了穩定動力輸出裝置116，在動力輸出裝置116的下側安裝有插入水 底的同心軸121，并且在同心軸121的底端安裝有重力球122，從而可以起到平衡動力輸出 裝置116的作用，避免動力輸出裝置116的傾斜、側翻等。 該帆板組件固定安裝在旋浮體117上，組成一體的旋浮組件。旋浮體117浮在水
4面上，從而將帆板組件承托在水面上；由帆板組件受風，帶動旋浮體117轉動，再通過連接 件將動力傳遞到輸入軸。該帆板組件包括與輸入軸平行設置的轉軸、以及固定安裝在轉軸 上的受風件。該轉軸與受風件的形式可以選用現有的各種形式，例如受風件為硬板材，通 過加強桿安裝在轉軸上；或者，轉軸為分段式結構，并且在轉軸上設置水平支撐桿，而受風 件為柔性帆布，上下兩端分別固定安裝在上下兩側的水平支撐桿上。 該旋浮體117作為懸浮件，浮在水面上，可以選用比重比水小的材料做成，例如充 氣橡膠圈、注塑成型的空心塑料圈、空心金屬圈、空心玻璃鋼圈或發泡類圈。該旋浮體117 的外輪廓為由一條封閉曲線繞旋浮體117的軸線旋轉圍成的連續光滑封閉曲面；該封閉曲 線為一條連續的曲線或者為多段曲線和/或直線依次連接的曲線。在本實施例中，該旋浮 體117為空心圓環狀，其外輪廓為圓環的外圈繞軸線旋轉一圈形成的圓環面。當然，旋浮體 117的外輪廓的母線還可以做成不同的形狀，只要保證在水面下形成圓滑的封閉曲面，沒有 明顯的阻力面即可。旋浮體117也可以做成實心的，只要保證其浮力滿足支撐帆板組件和 動力輸出裝置116即可。 由于旋浮體117的外輪廓為光滑封閉曲面，在水中沒有明顯的阻力面，受到的阻 力只是水與旋浮體117表面之間的摩擦力，受到的阻力小；而且，水本身就是一種良好的潤 滑劑，從而使得旋浮體117在水面上的旋轉更加的順暢。而且，將旋浮體117做成一個整體， 方便了加工、帆板組件的組裝等，成本低、效率高。 在本實施例中，旋浮體117做成空心圓環體，提供足夠的浮力，來支撐起帆板組件 以及動力輸出裝置116。在旋浮體117上側還可以設置支架120，用于將帆板組件的轉軸的 下端可轉動的安裝在支架120上，以方便帆板組件的安裝及迎風角度的調整。 進一步的，本實施例的風力機還設有轉動機構，用于調整帆板組件的受風角度，保 證帆板組件的受風件的受到風的作用力保持在一個方向，從而使得旋浮件保持在一個方向 上轉動。如圖所示，該轉動機構在帆板組件的上下兩側均設有一組，從而可以更穩定的對帆 板組件進行調整迎風角度；當然，也可以根據需要只設置上側或下側的轉動機構，同樣可以 實現帆板組件的迎風角度的調整。 本實施例中，連接件選用連接在帆板組件和輸入軸之間的連桿。該連桿的一端與 帆板組件連接并由帆板組件推動旋轉，而連桿的另一端與輸入軸101固定連接，并由連桿 推動輸入軸101轉動。在本實施例中，該連桿包括第一連桿105和第二連桿106，分別設置 在轉軸102的上下兩端。第一連桿105用于連接轉動機構的第一支架112和第二支架113 ; 而第二連桿106直接連接轉軸102和輸入軸101。該第二連桿106的一端與輸入軸101的 下端固定連接；而第二連桿106的另一端與轉軸102的下端連接。該轉軸102的下端可以 通過軸承連接在第二連桿106上，從而該轉軸102可以相對于第二連桿106轉動，來調整帆 板103的角度。可以理解的，第二連桿106與輸入軸101之間可以通過連接件，通過螺釘、 螺栓、鉚釘、焊接等方式固定連接。 該轉動機構包括固定安裝在轉軸102上的第一傘齒輪107、可轉動套設安裝在輸 入軸101上的第二傘齒輪108、與連桿同步旋轉的傳動桿109、以及固定設在傳動桿109兩 端分別與第一傘齒輪107和第二傘齒輪108嚙合傳動的第三傘齒輪110和第四傘齒輪111 ; 并且第二傘齒輪108相對于輸入軸101為固定的。 在本實施例中，為了便于安裝和使得整個結構更加的緊湊，該轉動機構還包括可
5轉動地安裝在轉軸102上端的第一支架112、以及固定安裝在輸入軸101上端的第二支架 113，而第一連桿105固定連接第一支架112和第二支架113。第一支架112可以通過軸承 等轉動地安裝在轉軸102上端或者安裝在第一傘齒輪107的光軸部。第二支架113通過焊 接、螺釘、螺栓、鉚釘等方式與輸入軸101固定連接。 并且，第一支架112、第二支架113和第一連桿105均為中空結構。第一傘齒輪107 和第三傘齒輪110可轉動插入安裝在第一支架112上，并且第一傘齒輪107和第三傘齒輪 110的嚙合部分設置在第一支架112內。第二傘齒輪108和第四傘齒輪111可轉動插入安 裝在第二支架113上，并且第二傘齒輪108和第四傘齒輪111的嚙合部分設置在第二支架 113內。傳動桿109設置在第一連桿105內，固定連接第三傘齒輪110和第四傘齒輪111。 在本實施例中，第一傘齒輪107和第三傘齒輪110的傳動比為2 : l;第二傘齒輪 108和第四傘齒輪111的傳動比為1 : 1 ;從而使得在第四傘齒輪111在第二傘齒輪108上 轉動90度時，第三傘齒輪110驅動第一傘齒輪107轉動45度；在第四傘齒輪111在第二傘 齒輪108上轉動180度時，第三傘齒輪110驅動第一傘齒輪107轉動90度，以此類推，以獲 得最佳的迎風角度。當然，也可以為第一傘齒輪和第三傘齒輪的傳動比為1 : l;第二傘 齒輪和第四傘齒輪的傳動比為2 : l，同樣可以得到上述傳動效果。可以理解的，可以通過 改變各個齒輪的傳動比，來得到不同的轉動角度，來符合不同風場的特點。 可以理解的，當錨定機構采用錨纜結構時，對風裝置為錨纜和動力輸出裝置構成 的自然受風拉緊的機構，即，在帆板組件受風時，帶動漂浮在水面上的動力輸出裝置自然隨 風移動，并由錨纜拉緊，自然對風。進一步的，第二傘齒輪108與動力輸出裝置的外殼固定 連接，該第二傘齒輪隨著動力輸出裝置轉動，以獲得最佳的迎風角度。當然，在風向較為穩 定的場合，該第二傘齒輪108也可以為固定不動的。 當然，對風裝置也可以選用其他結構，例如風向標結構；而帆板組件的受風角度的
調整也可以采用主動式的驅動機構，例如步進電機等，由風向標結構檢測風向，輸出控制信
號至驅動機構，由驅動機構帶動第二傘齒輪108進行轉動，來對帆板組件調整受風角度。當
然，也可以通過采用其他的轉動機構來調整帆板組件的受風角度，例如直接通過電機驅動
轉動角度等。帆板組件也可以選用現有的各種垂直軸風力機，作為受風元件。 為了增加穩定性，在每一連桿的中間位置與轉動軸之間還可以連接有加固繩索或
鏈索115。 工作時，正對風向的帆板103受風，產生推動力，推動帆板103連同轉動軸、旋浮體 117同時繞輸入軸101旋轉；在轉動軸繞輸入軸101旋轉的同時，帶動連桿繞輸入軸101旋 轉；由于連桿與輸入軸101固定連接，因此，連桿的旋轉會帶動輸入軸101的轉動，進而由輸 入軸101輸出動力。 在連桿繞輸入軸101旋轉的過程中，帶動傳動桿109同步旋轉，此時，由于第四傘 齒輪111與第二傘齒輪108的嚙合傳動，使得傳動桿109產生轉動(相當于自轉)，從而帶 動傳動桿109另一端的第三傘齒輪110轉動，進而帶動與第三傘齒輪110嚙合的第一傘齒 輪107轉動；由于第一傘齒輪107與轉動軸是固定連接的，轉動軸被第一傘齒輪107帶動轉 動，從而帶動帆板103轉動，實現了對帆板103角度的調整。圖3中給出了同一帆板103在 不同位置時的角度，由圖中可以看出，各個位置的帆板103產生的推動力都是順時針方向 的，也就是說使得輸入軸101的轉動方向是一致的，不會產生阻力，從而大大的提高了輸出效率。 當然，帆板組件的數量可以根據要求進行選擇，均布設置在懸浮件的圓周上即可。 而傳動機構可以同時設置在轉軸的上端和下端，從而使得帆板組件的調整更加的穩定。 如圖4所示，是本實用新型的水浮旋風力機的第二實施例，其旋浮體217為圓柱 體，當然也可以是球體或橢圓柱體或者橢圓和球體的結合等。輸入軸201直接固定安裝在 旋浮體217上，而帆板組件203則通過連接件206與輸入軸201固定連接，從而間接安裝在 旋浮體217上。而動力輸出裝置216設置在帆板組件203與旋浮體217之間，輸入軸201 貫穿動力輸出裝置216兩側。進一步的，動力輸出裝置216通過錨定機構219相對于轉軸 固定浮在水面上方。帆板組件203與輸入軸201之間還可以設有轉動機構，用于調整帆板 組件203的受風角度，其結構與上一實施例相類似，故不贅述。可以理解的，為了便于帆板 組件203等的安裝，還可以設置獨立的支架，撐起整個帆板組件203。 在旋浮體217的下側安裝有插入水底的同心軸221，并且在同心軸221的底端安裝 有重力球222，用于平衡位于水面上的帆板組件203、輸入軸201等的重力，避免整個風力機 的側翻。 工作時，由帆板組件203受風，通過連接件206帶動輸入軸201轉動，通過動力輸 出裝置216輸出動力；并且，由輸入軸201帶動下方的旋浮體217在水面上轉動，旋浮體217 的外輪廓為連續光滑封閉曲線面，其沒有明顯的阻力面，只受到水的摩擦力，阻力小，從而 提高了效率及可靠性。
權利要求一種水浮旋風力機，其特征在于，包括通過錨定機構相對固定設置設有轉動的輸入軸的動力輸出裝置、接受風力的帆板組件、供所述帆板組件固定安裝并浮于水面的旋浮體、以及由所述帆板組件帶動轉動并帶動所述輸入軸轉動的連接件；所述旋浮體的外輪廓為由一條封閉曲線繞所述旋浮體的軸線旋轉圍成的連續光滑封閉曲面；所述封閉曲線為一條連續的曲線或者由多段曲線和/或直線依次連接的曲線。
2. 根據權利要求1所述的水浮旋風力機，其特征在于，所述旋浮體為比重比水小的圓 環狀旋浮體。
3. 根據權利要求1或2所述的水浮旋風力機，其特征在于，所述旋浮件為充氣橡膠圈、 注塑成型的空心塑料圈、空心金屬圈、空心玻璃鋼圈或發泡類圓環體。
4. 根據權利要求3所述的水浮旋風力機，其特征在于，所述帆板組件固定安裝在旋浮 體上，形成一體的旋浮組件；所述連接件的一端與所述旋浮組件固定連接、另一端與所述輸入軸固定連接，由所述 旋浮組件通過所述連接件帶動所述輸入軸轉動。
5. 根據權利要求1或2所述的水浮旋風力機，其特征在于，所述旋浮件為空心圓柱體或 空心球體；所述連接件的一端與所述帆板組件固定連接，另一端與所述輸入軸固定連接，將所述 帆板組件和輸入軸連接成一整體，所述整體固定安裝在所述旋浮件上。
6. 根據權利要求5所述的水浮旋風力機，其特征在于，所述旋浮件的下側安裝有插入 水底的同心軸；并且在所述同心軸的底端安裝有重力球。
7. 根據權利要求1所述的水浮旋風力機，其特征在于，所述帆板組件包括與所述輸入 軸平行設置的轉軸、以及固定安裝在所述轉軸上的受風件。
8. 根據權利要求7所述的水浮旋風力機，其特征在于，所述旋浮體上設有安裝支架；所 述轉軸的下端轉動安裝在所述支架上。
9. 根據權利要求8所述的水浮旋風力機，其特征在于，所述水浮旋風力機還包括帶動 所述帆板組件轉動調整受風角度的轉動機構。
10. 根據權利要求9所述的水浮旋風力機，其特征在于，所述轉動機構包括固定安裝在 所述轉軸上的第一傘齒輪、套設在所述輸入軸上的第二傘齒輪、與所述連接件同步旋轉的 傳動桿、以及在所述傳動桿兩端設置分別與所述第一傘齒輪和第二傘齒輪嚙合的第三傘齒 輪和第四傘齒輪。
專利摘要本實用新型涉及一種水浮旋風力機，包括通過錨定機構相對固定設置的動力輸出裝置、接受風力的帆板組件、旋浮體、以及連接件；動力輸出裝置設有轉動的輸入軸；帆板組件固定安裝在旋浮體上，組成一體的旋浮組件；連接件的一端與旋浮組件固定連接、另一端與輸入軸固定連接，由旋浮組件通過連接件帶動輸入軸轉動；旋浮體的外輪廓為由一條封閉曲線繞旋浮體的軸線旋轉圍成的連續光滑封閉曲面；封閉曲線為一條連續的曲線或者由多段曲線和/或直線依次連接的曲線。通過將帆板組件安裝在同一個旋浮體上，組裝便捷；而且，旋浮體的外輪廓為連續光滑封閉曲線面，其沒有明顯的阻力面，只受到水的摩擦力，阻力小，從而提高了效率及可靠性。
文檔編號F03D11/04GK201486751SQ200920134710
公開日2010年5月26日 申請日期2009年8月11日 優先權日2009年8月11日
發明者李世展 申請人:李世展;劉海平;郭德建