專利名稱：負壓式風力發(fā)動機的制作方法
負壓式風力發(fā)動機本發(fā)明涉及風力發(fā)動機，特別涉及一種負壓式風力發(fā)動機。目前的風力發(fā)動機，僅僅利用風的速度動能驅(qū)動風輪運轉(zhuǎn)作功發(fā)電。由于空氣的 密度小，因此依據(jù)動能原理所產(chǎn)生的風能密度也就小，由此導致現(xiàn)有風力發(fā)動機的單位掃 風面積所產(chǎn)生的機械動力十分微少。當其要求風機單機做功能力較大時，勢必相應加大風 機風輪直徑與風輪掃風面積，由此造成現(xiàn)有風力發(fā)電的建設費用居高不下，其發(fā)電成本無 法與現(xiàn)有常規(guī)能源發(fā)電成本相抗衡。當其要求風機風輪直徑較小時，其單機做功能力也就 甚微。由于現(xiàn)有風機風輪切向空氣流對風場風能資源產(chǎn)生破壞性影響，至使風機之間的間 距巨大，由此造成風場風能資源利用率不足百分之一。因此，現(xiàn)有風力發(fā)電規(guī)模有限，無法 挑戰(zhàn)與取代現(xiàn)有常規(guī)能源，無法從根本上遏制煤炭、石油等常規(guī)能源對地球生態(tài)環(huán)境的嚴 重污染與破壞。本發(fā)明的目的是提供一種負壓式風力發(fā)動機，它依據(jù)“流速越大，壓強越小”的物 理原理，采用一種簡單易行的箱式裝置，利用風流速度在箱體的四周及背風面產(chǎn)生負壓，并 在箱體四周及背風面設置多層單向風口或風門，使箱體在風流的作用下成為負壓箱；并在 負壓箱迎風面設置風輪、設置可以增大箱面風速的機翼型渦殼，通過機翼型渦殼內(nèi)倉收集 由風輪因為慣性離心力產(chǎn)生的切向流出的空氣流動能，并促使其順負壓箱箱面高速流出， 利用增速后的箱面氣流導引負壓箱顯著降壓，從而使風機風輪在承受風的速度動能的同 時，還承受負壓箱內(nèi)負壓與箱外正常氣壓之間的壓差；由此成倍產(chǎn)生機械動力。在清勁風與 強風作用下，風輪承受負壓箱內(nèi)負壓所產(chǎn)生的機械動力，通?？梢远啾洞笥陲L輪承受風的 速度動能所產(chǎn)生的機械動力。由于機翼型渦殼內(nèi)倉化害為利地克服了現(xiàn)有風機風輪切向空 氣流對風場風能資源的破壞性影響，因此本發(fā)明還可以高倍提高風場風能資源的利用率。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種負壓式風力發(fā)動機，其基本部件為機翼型渦殼，風輪，傳動裝置，塔架，調(diào)向 器，限速調(diào)速裝置，負壓箱。所述負壓箱，由板狀材料圍成，其橫截面可以是正方形，也可以圓形，也可以是棱 形。其橫截面積大于風輪面積，其直徑大于風輪直徑。其上、下、左、右箱面呈傾斜狀，由迎 風面向背風面傾斜。在箱體的迎風面設置機翼型渦殼與風輪。在箱體的上、下、左、右及背 風面設置從內(nèi)向外排氣的多層單向風口與風門。所述機翼型渦殼，由板狀材料制成。其外下部的功能為收集迎風面風流將其匯集 到風輪，其外上部功能為增大箱面風速，其渦殼內(nèi)倉功能為收集風輪切向空氣流動能，并促 使其順負壓箱箱面高速流出，同時克服風輪切向空氣流對風場風能資源的破壞性影響。所述風輪，是由適合于同時收集風的速度動能與負壓能量作功的風葉構(gòu)成。負壓式風力發(fā)動機的基本結(jié)構(gòu)如下支架支承負壓箱立于風場上空，負壓箱可以在支承架上自由轉(zhuǎn)動，負壓箱外上部 的尾部設置調(diào)向器；負壓箱迎風面設置機翼型渦殼與風輪，風輪風葉根部設有限速調(diào)速裝 置，風輪后設有傳動裝置，傳動裝置后設有做功裝置。機翼型渦殼設有渦殼內(nèi)倉。小型負壓 式風力發(fā)動機的負壓箱上、下、左、右四周均設有由內(nèi)向外排氣的多層單向風口，其渦殼內(nèi)倉設有單向風口。中型負壓式風力發(fā)動機的負壓箱上、下、左、右四周均設有由內(nèi)向外排氣 的多層單向風門，其渦殼內(nèi)倉設有單向風門。大型負壓式風力發(fā)動機的負壓箱上、下、左、右 及背風面均設有由內(nèi)向外排氣的多層單向風門，其渦殼內(nèi)倉設有單向風門。本發(fā)明所述的負壓式風力發(fā)動機，其工作流程如下在風力作用下，由于調(diào)速器的作用，負壓箱設置有機翼型渦殼與風輪的箱面，朝向 風流來向。由于風流速度的作用，在負壓箱的上、下、左、右四周以及背風面產(chǎn)生負壓，吸引 小型負壓式風力發(fā)動機的負壓箱內(nèi)的空氣經(jīng)由負壓箱外上、下、左、右四周設置的多層單向 風口流出負壓箱外，從而在負壓箱內(nèi)出現(xiàn)負壓；吸引中型負壓式風力發(fā)動機的負壓箱上、 下、左、右四周設置的多層單向風門自動開啟，并使負壓箱內(nèi)空氣經(jīng)由多層單向風門流出負 壓箱外，從而在負壓箱內(nèi)出現(xiàn)負壓；吸引大型負壓式風力發(fā)動機的負壓箱上、下、左、右以 及背風面設置的多層單向風門自動開啟，并使負壓箱內(nèi)空氣經(jīng)由多層單向風門流出負壓箱 外，從而在負壓箱內(nèi)出現(xiàn)負壓。與此同時，機翼型渦殼外下部將承受的風流匯集到風輪；機 翼型渦殼外上部促使負壓箱箱面風速增大；機翼型渦殼內(nèi)倉收集風輪切向流出的空氣流動 能，促使其空氣流順負壓箱箱面從單向風口或風門高速流出，促使負壓箱箱面附面層氣流 速度增大。增速后的箱面氣流導引負壓箱顯著降壓，風輪因此同時承受風的速度動能與負 壓箱內(nèi)出現(xiàn)的負壓和箱外正常氣壓之間的壓差，由此成倍產(chǎn)生機械動力。在清勁風與強風 作用下，風輪承受負壓產(chǎn)生的機械動力，通?？梢远啾洞笥陲L輪承受風的速度動能所產(chǎn)生 的機械動力。在正常作功運轉(zhuǎn)期間，風流進入風輪透平作功后，部分從風輪的葉片間進入負 壓箱，擴膨后再經(jīng)負壓箱內(nèi)上、下、左、右以背風面的多層單向風口或風門排出；部分由于慣 性離心力的作用沿風輪外邊切向流出，經(jīng)渦殼內(nèi)倉匯集后，由單向風口或風門排出；由此形 成連續(xù)運轉(zhuǎn)負壓式風力機械作功。運轉(zhuǎn)的風輪經(jīng)限速調(diào)速裝置調(diào)速后，將其產(chǎn)生的機械動 力傳遞給傳動裝置，傳動裝置再將其機械動力傳遞給做功裝置，由此形成風能機械動力輸 出ο本發(fā)明依據(jù)“流速越大，壓強越小”的物理原理，通過設置負壓箱，利用風的速度在 負壓箱四周及背風面產(chǎn)生負壓；通過在負壓箱迎風面設置風輪、設置可以增大負壓箱箱面 風速的機翼型渦殼，通過機翼型渦殼內(nèi)倉化害為利地收集風輪因為慣性離心力產(chǎn)生的切向 空氣流動能，并促使其順負壓箱箱面高速流出；利用增速后的箱面氣流導引負壓箱顯著降 壓，讓風輪同時收集利用風的速度動能與多倍大于風力速度動能的負壓能量做功；從而顯 著提高了風力發(fā)動機的發(fā)電功率，有效地降低了風力發(fā)電成本，高倍地提高了風能資源的 利用率。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細說明。

圖1是一種小型負壓式風力發(fā)動機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是一種中型負壓式風力發(fā)動機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是一種大型負壓式風力發(fā)動機的結(jié)構(gòu)示意圖。參看圖1，小型負壓式風力發(fā)動機的外形主體是一個由支承架3支承在風場上空 的箱狀物體，支承架3支承負壓箱7，負壓箱7可以在支承架3上自由轉(zhuǎn)動，負壓箱7外上部 后尾設置調(diào)向器4，負壓箱7迎風面設置機翼型渦殼8與風輪1，風輪1的風葉根部設置限 速調(diào)速裝置5，風輪1后設置傳動裝置2，傳動裝置2后設置做功裝置6。在負壓箱7的上部 設置多層單向風口 14，在負壓箱7的下部設置多層單向風口 15，在負壓箱7的左部設置多層單向風口 16，在負壓箱7的右部設置多層單向風口 17。機翼型渦殼8設有渦殼內(nèi)倉18， 渦殼內(nèi)倉18設有單向風口 20。參看圖2，中型負壓式風力發(fā)動機的外形主體是一個由支承架3支承在風場上空 的箱狀物體，支承架3支承負壓箱7，負壓箱7可以在支承架3上自由轉(zhuǎn)動，負壓箱7外上 部后尾設置調(diào)向器4，負壓箱7迎風面設置機翼型渦殼8與風輪1。風輪1的風葉根部設置 限速調(diào)速裝置5，風輪1后設置有傳動裝置2，傳動裝置2后設置有做功裝置6。在負壓箱7 的上部設置有多層單向風門9，在負壓箱7的下部設置有多層單向風門10，在負壓箱7的左 部設置有多層單向風門11，在負壓箱7的右部設置有多層單向風門12。機翼型渦殼8設有 渦殼內(nèi)倉18，渦殼內(nèi)倉18設有單向風門19。參看圖3，大型負壓式風力發(fā)動機的外形主體是一個由支承架3支承在風場上空 的箱狀物體，支承架3支承負壓箱7，負壓箱7可以在支承架3上自由轉(zhuǎn)動，負壓箱7外上部 的后尾設置調(diào)向器4，負壓箱7迎風面設置機翼型渦殼8與風輪1。風輪1的風葉根部設置 限速調(diào)速裝置5，風輪1后設置傳動裝置2，傳動裝置后設置做功裝置6。在負壓箱7的上部 設置多層單向風門9，在負壓箱7的下部設置多層單風門10，在負壓箱7的左部設置多層單 向風門11，在負壓箱7的右部設置多層單向風門12，在負壓箱7的背風面設置多層單向風 門13。機翼型渦殼8設有渦殼內(nèi)倉18，渦殼內(nèi)倉18設有單向風門19。本發(fā)明所述的小型負壓式風力發(fā)動機的工作流程如下如圖所示，在風力作用下，由于調(diào)向器4的作用，負壓箱7設置有機翼型渦殼8與 風輪1的箱面，朝向風流來向。由于風流速度的作用，在負壓箱7的上、下、左、右以及背風 面產(chǎn)生負壓，同時吸引負壓箱7內(nèi)空氣經(jīng)由負壓箱7上、下、左、右四周設置的多層單向風口 14、15、16、17流出負壓箱7外；與此同時，機翼型渦殼8外下部將承受的風流匯集到風輪1， 機翼型渦殼8外上部，促使負壓箱7箱面風度增大；通過機翼型渦殼內(nèi)倉8收集風輪1切向 流出的空氣流動能，促使其空氣流順箱面從單向風口 20高速流出，進一步促使負壓箱7箱 面附面層氣流速度增大。風輪1因此同時承受風的速度動能與負壓箱7內(nèi)出現(xiàn)的負壓與箱 外正常氣壓之間的壓差，由此成倍產(chǎn)生機械動力。在清勁風與強風作用下，風輪1承受負壓 所產(chǎn)生的機械動力，通?？梢远啾洞笥陲L輪1承受風的速度動能所產(chǎn)生的機械動力。在正 常作功運轉(zhuǎn)期間，風流進入風輪1透平作功后，部份從風輪1的葉片間進入負壓箱7，擴膨后 再經(jīng)負壓箱7內(nèi)上、下、左、右四周多層單向風口 14、15、16、17向外排出；部分由于慣性離心 力的作用沿風輪1外邊切向流出，經(jīng)渦殼內(nèi)倉18匯集后，由單向風口 20向外排出；由此形 成連續(xù)運轉(zhuǎn)的負壓式風力機械作功。運轉(zhuǎn)中的風輪1，經(jīng)限速調(diào)速裝置5調(diào)速后，將其產(chǎn)生 的機械動力傳遞給傳動裝置2，傳動裝置2再將其機械動力傳遞給做功裝置6，由此形成風 能機械動力輸出。本發(fā)明所述的中型負壓式風力發(fā)動機的工作流程如下如圖所示，在風力作用下，由于調(diào)向器4的作用，負壓箱7設置機翼型渦殼8與風 輪1的箱面，朝向風流來向。由于風流速度的作用，在負壓箱7的上、下、左、右以及背風面 產(chǎn)生負壓，同時吸引負壓箱7的上、下、左、右四周設置的多層單向風門9、10、11、12自動開 啟，并使負壓箱7內(nèi)空氣經(jīng)由多層單向風門9、10、11、12流出負壓箱7外，從而在負壓箱7 內(nèi)出現(xiàn)負壓。與此同時，機翼型渦殼8外下部將承受的風流匯集到風輪1，機翼型渦殼8外 上部促使負壓箱7箱面風速增大；通過機翼型渦殼內(nèi)倉18收集風輪1切向流出的空氣流動能，促使其空氣流順箱面從單向風門19高速流出，進一步促使負壓箱7箱面附面層氣流速 度增大。增速后的箱面氣流，導引負壓箱7顯著降壓；風輪1因此同時承受風的速度動能與 負壓箱7內(nèi)出現(xiàn)的負壓與箱外正常氣壓之間的壓差，由此成倍產(chǎn)生機械動力。在清勁風與 強風作用下，風輪1承受負壓所產(chǎn)生的機械動力，通?？梢远啾洞笥陲L輪1承受風的速度動 能所產(chǎn)生的機械動力。在正常作功運轉(zhuǎn)期間，風流進入風輪1透平作功后，部份從風輪1的 葉片間進入負壓箱7，擴膨后再經(jīng)負壓箱7內(nèi)上、下、左、右四周多層單向風門9、10、11、12向 外排出，部分由于慣性離心力的作用沿風輪1外邊切向流出，經(jīng)渦殼內(nèi)倉18匯集后，由單向 風門19向外排出；由此形成連續(xù)運轉(zhuǎn)的負壓式風力機械作功。運轉(zhuǎn)中的風輪1，經(jīng)限速調(diào) 速裝置5調(diào)速后，將其產(chǎn)生的機械動力傳遞給傳動裝置2，傳動裝置2再將其機械動力傳遞 給作功裝置6，由此形成風能機械動力輸出。本發(fā)明所述的大型負壓式風力發(fā)動機的工作流程如下如圖所示，在風力作用下，由于調(diào)向器4的作用，負壓箱7設置有機翼型渦殼8與 風輪1的箱面，朝向風流來向。由于風流速度的作用，在負壓箱7的上、下、左、右以及背風面 產(chǎn)生負壓，同時吸引負壓箱7的上、下、左、右以及背風面設置的多層單向風門9、10、11、12、 13自動開啟，并使負壓箱7內(nèi)空氣經(jīng)由單向風門9、10、11、12、13流出負壓箱7夕卜，從而在負 壓箱7內(nèi)出現(xiàn)負壓。與此同時，機翼型渦殼8外下部將承受的風流匯集到風輪1，機翼型渦 殼8外上部促使負壓箱7箱面風速增大；通過機翼型渦殼內(nèi)倉18收集風輪1切向流出的空 氣流動能，促使其空氣流順箱面從單向風門19高速流出，進一步促使負壓箱7箱面附面層 氣流速度增大。增速后的箱面氣流，導引負壓箱7顯著降壓；風輪1因此同時承受風的速度 動能與負壓箱7內(nèi)出現(xiàn)的負壓與箱外正常氣壓之間的壓差，由此成倍產(chǎn)生機械動力。在清 勁風與強風作用下，風輪1承受負壓所產(chǎn)生的機械動力，通?？梢远啾洞笥陲L輪1承受風的 速度動能所產(chǎn)生的機械動力。在正常作功運轉(zhuǎn)期間，風流進入風輪1透平作功后，從風輪1 的葉片間進入負壓箱7，擴膨后再經(jīng)負壓箱7內(nèi)上、下、左、右以及背風面設置的多層單向風 門9、10、11、12、13向外排出；部分由于慣性離心力的作用沿風輪1外邊切向流出，經(jīng)渦殼內(nèi) 倉18匯集后，由單向風門19向外排出；由此形成連續(xù)運轉(zhuǎn)的負壓式風力機械作功。運轉(zhuǎn)中 的風輪1，經(jīng)限速調(diào)速裝置5調(diào)速后，將其產(chǎn)生的機械動力傳遞給傳動裝置2，傳動裝置2再 將其機械動力傳遞給作功裝置6，由此形成風能機械動力輸出。本發(fā)明依據(jù)“流速越大，壓強越小”的物理原理，通過設置負壓箱，利用風的速度在 負壓箱四周及背風面產(chǎn)生負壓，通過在負壓箱迎風面設置風輪、設置可以增大負壓箱箱面 風速的機翼型渦殼，通過機翼型渦殼內(nèi)倉化害為利地收集風輪因為慣性離心力產(chǎn)生的切向 空氣流動能，并促使其順負壓箱箱面高速流出；利用增速后的箱面氣流導引負壓箱顯著降 壓，讓風輪同時收集利用風的速度動能與多倍大于風力速度動能的負壓能量做功；顯著提 高了風力發(fā)動機的發(fā)電功率，有效地降低了風力發(fā)電成本，高倍地提高了風能資源的利用 率。從而在世界范圍內(nèi)，為用清潔的風力發(fā)電取代給地球生態(tài)環(huán)境帶來毀滅性破壞的燒煤、 煤油等常規(guī)能源發(fā)電，從技術(shù)上鋪平了道路。本發(fā)明在原理、工業(yè)和商業(yè)的應用都包含在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)，任何在此 基礎(chǔ)上的改進技術(shù)都取自于本發(fā)明的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
一種負壓式風力發(fā)動機，其基本結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有風力發(fā)動機相類似，其基本部件為機翼型渦殼，風輪，傳動裝置，塔架，調(diào)向器，限速調(diào)速裝置，負壓箱。其特征在于支架支承負壓箱立于風場上空，負壓箱可以在支承架上自由轉(zhuǎn)動，負壓箱外上部的尾部設置調(diào)向器；負壓箱迎風面設置機翼型渦殼與風輪，風輪風葉根部設有限速調(diào)速裝置，風輪后設有傳動裝置，傳動裝置后設有做功裝置。機翼型渦殼設有渦殼內(nèi)倉。小型負壓式風力發(fā)動機的負壓箱上、下、左、右四周均設有由內(nèi)向外排氣的多層單向風口，其渦殼內(nèi)倉設有單向風口。中型負壓式風力發(fā)動機的負壓箱上、下、左、右四周均設有由內(nèi)向外排氣的多層單向風門，其渦殼內(nèi)倉設有單向風門。大型負壓式風力發(fā)動機的負壓箱上、下、左、右及背風面均設有由內(nèi)向外排氣的多層單向風門，其渦殼內(nèi)倉設有單向風門。所述負壓箱，由板狀材料圍成，其橫截面可以是正方形，也可以圓形，也可以是棱形。其橫截面積大于風輪面積，其直徑大于風輪直徑。其上、下、左、右箱面呈傾斜狀，由迎風面向背風面傾斜。在箱體的迎風面設置機翼型渦殼與風輪。在箱體的上、下、左、右及背風面設置從內(nèi)向外排氣的多層單向風口與風門。所述機翼型渦殼，由板狀材料制成。其外下部的功能為收集迎風面風流將其匯集到風輪，其外上部功能為增大箱面風速，其渦殼內(nèi)倉功能為收集風輪切向空氣流動能，并促使其順負壓箱箱面高速流出，同時克服風輪切向空氣流對風場風能資源的破壞性影響。所述風輪，是由適合于同時收集風的速度動能與負壓能量作功的風葉構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負壓式風力發(fā)動機，其工作流程與現(xiàn)有風力發(fā)動機相類似。 其特征在于在風力作用下，由于調(diào)速器的作用，負壓箱設置有機翼型渦殼與風輪的箱面，朝向風流來向。由于風流速度的作用，在負壓箱的上、下、左、右四周以及背風面產(chǎn)生負 壓，吸引小型負壓式風力發(fā)動機的負壓箱內(nèi)的空氣經(jīng)由負壓箱外上、下、左、右四周設置的 多層單向風口流出負壓箱外，從而在負壓箱內(nèi)出現(xiàn)負壓；吸引中型負壓式風力發(fā)動機的負 壓箱上、下、左、右四周設置的多層單向風門自動開啟，并使負壓箱內(nèi)空氣經(jīng)由多層單向風 門流出負壓箱外，從而在負壓箱內(nèi)出現(xiàn)負壓；吸引大型負壓式風力發(fā)動機的負壓箱上、下、 左、右以及背風面設置的多層單向風門自動開啟，并使負壓箱內(nèi)空氣經(jīng)由多層單向風門流 出負壓箱外，從而在負壓箱內(nèi)出現(xiàn)負壓。與此同時，機翼型渦殼外下部將承受的風流匯集到 風輪；機翼型渦殼外上部促使負壓箱箱面風速增大；機翼型渦殼內(nèi)倉收集風輪切向流出的 空氣流動能，促使其空氣流順負壓箱箱面從單向風口或風門高速流出，促使負壓箱箱面附 面層氣流速度增大。增速后的箱面氣流導引負壓箱顯著降壓，風輪因此同時承受風的速度 動能與負壓箱內(nèi)出現(xiàn)的負壓和箱外正常氣壓之間的壓差，由此成倍產(chǎn)生機械動力。在清勁 風與強風作用下，風輪承受負壓產(chǎn)生的機械動力，通?？梢远啾洞笥陲L輪承受風的速度動 能所產(chǎn)生的機械動力。在正常作功運轉(zhuǎn)期間，風流進入風輪透平作功后，部分從風輪的葉片 間進入負壓箱，擴膨后再經(jīng)負壓箱內(nèi)上、下、左、右以背風面的多層單向風口或風門排出；部 分由于慣性離心力的作用沿風輪外邊切向流出，經(jīng)渦殼內(nèi)倉匯集后，由單向風口或風門排 出；由此形成連續(xù)運轉(zhuǎn)負壓式風力機械作功。運轉(zhuǎn)的風輪經(jīng)限速調(diào)速裝置調(diào)速后，將其產(chǎn)生 的機械動力傳遞給傳動裝置，傳動裝置再將其機械動力傳遞給做功裝置，由此形成風能機 械動力輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種負壓式風力發(fā)動機，它依據(jù)“流速越大，壓強越小”的原理設置負壓箱，在負壓箱迎風面設置風輪和可以增大箱面風速的機翼型渦殼；利用渦殼內(nèi)倉化害為利地收集風輪切向風流動能，并促使其順負壓箱箱面高速流出；利用增速后的箱面氣流導引負壓箱顯著降壓，讓風輪同時收集風的動能與多倍增加的負壓能量做功；顯著提高風機發(fā)電功率、有效降低風電成本、高倍提高風能資源利用率，為用清潔的電力全面取代常規(guī)電力從技術(shù)上鋪平道路。
文檔編號F03D1/06GK101922409SQ200910040149
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者易元明 申請人:易元明