專利名稱：風帆式風力動力裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可再生能源的產生裝置，確切地說，涉及一種風帆式風力動力裝置。
隨著人類社會的發展和科學技術的推進，人們的物質生活水平也以越來越快的速度不斷提高，而隨著人類物質生活水平的提高，能源的消耗也逐年增長，能源資源日趨緊張。通常人們習慣使用以煤碳、石油、天然氣等燃料作為一次能源，由于大量使用這種燃料，在其為人們作功發揮效能的同時，也悄悄帶來一種嚴重的自然危機，它把大量廢熱和有毒有害氣體、物質向自然環境中排泄，表現之一是大氣中多少世紀以來始終保持平衡的二氧化碳含量在逐年增多。這種平衡是維持自然生存繁榮的必需條件之一，如果任其按目前的趨勢發展下去，將在二十一世紀產生溫室效應，其后果會嚴重危及人類正常生活。為此，聯合國在今年6月召集世界各國首腦舉行“環境發展大會”，呼吁盡快改善人類賴以生存的地球環境。況且，上述礦物燃料資源也日趨枯竭，迫使人們孜孜不倦開發新的能源。太陽能、地熱、水力、潮汐、風力等可以在地球環境中周而復始地從自然現象中獲得的可再生能源日益引起人們的重視和開發利用。其中風力資源也是一種取之不盡，用之不竭的可再生能源，又沒有任何污染，因此，近年來工業發達國家十分注重風力資源的開發。目前，絕大多數風力裝置都使用類似螺旋漿的風動力裝置，由于風力資源的品位極低，為了獲取一定功率，必須把漿葉的直徑做得很大，并將風力裝置架設到相當的高度，這樣，勢必造價昂貴，維護使用也不方便。例如，意大利最近研制成功并即將投入試運行的“伽瑪-60”巨型風力發電機的塔高為66米，葉展60米，比大型直升飛機的葉展還長，其制造、使用、維護的技術都要求很高。
本發明的目的是提供一種結構新穎的風帆式風力動力裝置。該發明把傳統風力裝置的漿葉改成平面風帆，從而使其受風面積大大增加，增加風能利用效率，并且，其制造工藝簡單，使用、維護也很方便，可在普通中小型機械工廠制造生產，為推廣應用之提供可能和市場。
本發明的結構示意如
圖1所示，它包括有風帆1、立軸2、聯軸器6、支架5和發電機7。本發明的受風裝置是在立軸2上徑向均勻分布的3～4個豎式風帆1組成的風輪，風帆1通過其一側的軸套3緊固在立軸2上，立軸2下部通過徑向止推軸承4固定在金屬支架5上，在立軸的下軸端通過聯軸器6與發電機7或驅動裝置相連，輸出動力。風帆1是由呈矩形狀的框架9、框架一側用以將其緊固在立軸2上的軸套3和框架內的一排排百葉窗片組件10組成的，其中每個葉片單件兩端都有一個銷軸用于鉸裝在框架9內，以使葉片能隨銷軸而自由擺動。而在框架9的一側裝有一個其上與每個葉片10位置相對應的調節螺桿11，用以高速每個葉片的封閉角度。
風帆2是靠軸套3安裝在立軸2上并用螺釘緊固的。這種風帆使受力面積較之螺旋漿式的漿葉大為增加。在立軸上可以徑向均勻放置3～4個風帆。每個風帆的矩形框架9中的一排排葉片10類似單向閥的閥板一樣，當風從風帆的受力面吹來時，此風帆上的各個葉片都處于關閉位置，風帆受風吹動而繞立軸旋轉。當風帆處于逆風向位置時，此時葉片都處于開啟位置，風從風帆中的葉片穿透而過，風帆并不受力(或受力很小)。風帆上的葉片10通過其一側的調節螺桿11來調整其開閉的角度。由于風輪上的風帆都用同樣方式安裝，因此，不管風向來自何方，風帆都順著同一個方向推動立軸旋轉，這種動能通過聯軸器6傳至發電機7或驅動裝置，產生電能或輸出動力。
本發明中的風帆可以采用另一種結構形式，如圖2所示，即風帆1也可以是由在呈矩形框架9上縱橫交叉的鋼絲12組成的網框和在網框上復蓋的呈魚鱗狀分布的金屬片13組成(圖中只畫了部分金屬片13)，其中每個金屬薄片13上部兩側都有兩個小圓環，用以穿掛在網框的鋼絲上，并使金屬薄片13能以此鋼絲12為軸而擺動。當風帆處于逆風受力位置時，空氣流將鱗狀金屬薄片緊貼在鋼絲網框上，使風帆處于受力狀態，當風帆轉向逆風位置時，氣流將鱗片吹開，使風帆處于透風狀態，風帆不受力，其工作原理與前述結構相同。魚鱗狀分布的金屬薄片可以采用鋁合金制造，也可以用若干塊尼龍布或帆布制成帆片固定在網框上(只是在其上端固定)，替代魚鱗狀分布的金屬薄片。
本發明的結構比較簡單，其風帆的計算不象螺旋漿那樣復雜，可以很容易地根據當地的風力資源品位、所驅動發電機的功率大小而選擇風帆的面積，其制造工藝也不困難，造價比較低廉。由于這種裝置設備安裝在地面，安裝，使用和維護都十分方便，也不需要專門的結構支架，大大降低了造價，而最主要的特點則是受風面積比其他任何類型的風力裝置的葉片都要大，這樣，即使在風力資源很弱的地區也能安裝本發明，使風力資源得到充分利用。據計算，每使用1千瓦小時風力發電，就相當于向大氣中少排放1公斤二氧化碳。本發明的普及推廣對于改善人類生存環境是個福音。
本發明主要適用于家庭用的小型風力動力裝置，故風帆不宜做得太大。由風帆和立軸制成的風輪呈單端支承的結構，如果風帆制得較大，或者風力資源比較充足的地區，可以在在風輪的立軸上端增加支承，也就是設立一個框形的龍門架式金屬結構，以增強風帆立軸的剛性和強度，這樣風帆的受風面積可以做得較大一些，其輸出的動力也就更大了。
權利要求
1.一種可以大面積受風的風帆式風力動力裝置，包括有風帆、立軸、聯軸器和發電機，其特征在于在立軸上徑向均勻分布的3～4個豎式風帆通過其一側的軸套緊固在立軸上，立軸下部通過徑向止推軸承固定在金屬支架上，在立軸的下軸端通過聯軸器與發電機或驅動裝置相連。
2.根據權利要求1所述的風帆式風力動力裝置，其特征在于風帆是由呈矩形的框架、框架一側用以將其緊固在立軸上的軸套和框架內的一排排百葉窗片組件組成，其中每個葉片單件兩端都有一個銷軸用以鉸裝在框架內，并能隨銷軸而自由擺動。
3.根據權利要求1或2所述的風帆式風力動力裝置，其特征在于風帆框架的一側裝有一個其上與每個葉片位置相對應的調節螺桿，用以調整每個葉片的封閉角度。
4.根據權利要求1所述的風帆式風力動力裝置，其特征在于風帆也可以是由在呈矩形的框架上縱橫交叉的鋼絲組成的網框，在網框上復蓋的呈魚鱗狀分布的金屬薄片組成，其中每個金屬薄片上部兩側都有兩個小圓環，用以穿掛在金屬網框的鋼絲上，并使金屬薄片能以此鋼絲為軸而擺動。
5.根據權利要求1或4所述的風帆式風力動力裝置，其特征在于可以用若干塊尼龍或帆布制成帆片固定在網框上替代魚鱗狀的薄金屬片。
6.根據權利要求1所述的風帆式風力動力裝置，其特征在于可以設立龍門架式的框架結構，用以支承立軸的上軸端。
全文摘要
一種風帆式風力動力裝置，是在立軸上徑向均勻分布的3～4個風帆組成風輪，再通過立軸下部的徑向止推軸承固定在金屬支架上，立軸的下端部通過聯軸器與發電機或驅動裝置相連，輸出動力。風帆呈矩形框架，框架中間可以安裝一排排百葉窗片組件，也可以用鋼絲縱橫交叉構成網框和在網絲上穿掛的呈魚鱗狀分布的金屬薄片或若干塊尼龍、帆布組成。本發明受風面積較螺旋槳葉大大增加，結構簡單，制造容易，是利用風能的較理想設備。
文檔編號F03D3/00GK1085990SQ92112158
公開日1994年4月27日 申請日期1992年10月16日 優先權日1992年10月16日
發明者石行 申請人:北京市西城區新開通用試驗廠