專利名稱：風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種將風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換為機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)能的裝置，屬于清潔新能源技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，最普遍用于風(fēng)力發(fā)電的將風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換為機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)能的裝置，是安裝在 一條動(dòng)力輸出軸上的三葉片裝置。這三葉片裝置可以說是外觀最簡(jiǎn)單的一種風(fēng)輪，但是其 將風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換為機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)能的效率，即風(fēng)動(dòng)能利用系數(shù)(風(fēng)輪得到的轉(zhuǎn)動(dòng)能與通過風(fēng) 輪的風(fēng)動(dòng)能之比)，對(duì)于大中型三葉片風(fēng)輪，一般僅有30% 40%，而且，三葉片風(fēng)電成本 目前高于水電或煤電，所以當(dāng)今各國(guó)政府對(duì)風(fēng)電生產(chǎn)有較大力度補(bǔ)貼，以促進(jìn)風(fēng)電清潔能 源的發(fā)展。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明創(chuàng)造提供了一種風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置，它是可安裝在固定架上的風(fēng)輪，包 括有輪轂、輪圈、接風(fēng)葉片和使輪轂和輪圈固定為一體的拉線。葉片可以分別安裝在輪圈 和拉線上。這樣，接風(fēng)葉片數(shù)量實(shí)際上可多達(dá)80以上，可以全方位地基本布滿整個(gè)風(fēng)輪的 前后內(nèi)外表面，從而達(dá)到風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換為風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)能的最優(yōu)效果。由于是安裝了葉片的 “拉線輪”，所以可稱之為“拉線風(fēng)輪”。經(jīng)本文作者對(duì)大型風(fēng)電機(jī)粗糙調(diào)研和估算，拉線風(fēng)輪 比較三葉片裝置，相同額定功率時(shí)，起動(dòng)風(fēng)速低，重量輕，直徑較小，風(fēng)能利用系數(shù)大幅度增 加。開發(fā)推廣“拉線風(fēng)輪”發(fā)電，取代三葉片風(fēng)輪，將使可利用風(fēng)能資源增加，成本大幅度降 低，全球風(fēng)電產(chǎn)量可能很快超過水電產(chǎn)量。
圖1是拉線風(fēng)輪的前面(迎風(fēng)面)簡(jiǎn)圖。該圖只畫了風(fēng)輪周邊上的接風(fēng)葉片5、輪 圈4、拉線3、輪轂2和傳動(dòng)軸1 ；對(duì)其它多種零部件，例如安裝在拉線上的葉片等則省略不 畫，以避免圖面線條過密而讓人看不清。圖2是圖1的局部視圖。圖3是該拉線風(fēng)輪側(cè)面剖視簡(jiǎn)圖。圖4是圖3的S局部剖視圖。圖5是圖4的B-B剖面圖。圖6是二個(gè)相鄰葉片的橫斷面圖。圖7是該拉線風(fēng)輪發(fā)電機(jī)的局部剖視圖。圖8是圖7的K局部剖視圖。圖9是圖3的W局部旋轉(zhuǎn)視圖。圖10是圖2的X局部剖視圖。圖11是小型拉線風(fēng)輪輪圈斷面局部剖視圖。
具體實(shí)施方式
從圖1、圖2和圖3可見，這是可安裝在固定架上的一種風(fēng)輪，包括有輪轂2、輪圈4、接風(fēng)葉片5和使輪轂2和輪圈4固定為一體的拉線3。結(jié)構(gòu)力學(xué)分析可知，對(duì)材料、外徑 尺寸、軸向尺寸、徑向承載力和軸向承載力均相同的各種不同結(jié)構(gòu)輪子進(jìn)行比較，拉線輪的 重量可以合理設(shè)計(jì)得最小。這就是自行車輪主要是拉線輪的原因。能夠證明，拉線風(fēng)輪對(duì) 于風(fēng)動(dòng)能的單位重量承載力和接收轉(zhuǎn)換率均較近于可能理想值。從圖1、圖2和圖3可見，葉片5分別安裝在輪圈4和拉線3上。即是說，葉片5可 裝在輪圈4和拉線3上或兩者之一上。該風(fēng)輪中，拉線3分布在風(fēng)輪正面和背面各20條，安 裝在拉線3上的拉線葉片5共有40張；另有40張輪圈葉片5是朝外安裝在輪圈4上。另 外，對(duì)拉線風(fēng)輪當(dāng)然有防腐蝕處理。從圖2、圖6和圖8可見，拉線風(fēng)輪的葉片5邊沿鉸接有可驅(qū)使葉片5轉(zhuǎn)動(dòng)的拉索 8，該拉索8由安裝在輪轂2上的拉索控制器6控制。圖2所示輪圈4內(nèi)的拉索8，是位于拉 線風(fēng)輪前面。圖6所示的拉索8，是位手拉線風(fēng)輪背面。拉索8在鉸接處由螺栓14夾緊。 拉索8及拉索控制器6的存在，使得在風(fēng)速過大或需制動(dòng)風(fēng)輪時(shí)，葉片5接收的風(fēng)能可達(dá)到 相應(yīng)極小值，以確保相關(guān)安全。從圖2和圖6可見，拉線風(fēng)輪的葉片5上連接有可使葉片5受到轉(zhuǎn)動(dòng)扭力的彈簧 9。顯然，由于彈簧9的存在，風(fēng)速大于設(shè)定值時(shí)，葉片5能克服彈簧9的約束而轉(zhuǎn)動(dòng)，既可 降低最小起動(dòng)風(fēng)速，又可提高整個(gè)風(fēng)輪的安全性。顯然，一個(gè)葉片至少要與一個(gè)彈簧9連 接，即彈簧9數(shù)至少為葉片數(shù)的一半。從圖6可見，葉片5轉(zhuǎn)軸(拉線3或葉片軸13)穿過葉片5的重心；葉片5前沿到 葉片5轉(zhuǎn)軸(拉線3或葉片軸13)之間的部分迎風(fēng)面17面積，小于葉片5后沿到葉片5轉(zhuǎn) 軸(拉線3或葉片軸13)之間的部分迎風(fēng)面17面積。這樣，在風(fēng)壓下，葉片5對(duì)拉線3或 葉片軸13產(chǎn)生壓力的同時(shí)，還受到相應(yīng)合理小(對(duì)彈簧9和拉索8的拉力強(qiáng)度要求小)的 扭矩。在風(fēng)力、葉片5重力、彈簧9拉力、磨擦力和拉索8拉力的共同作用下，葉片5的迎風(fēng) 角度可隨時(shí)合理變化。圖6具體表示了一種葉片5的結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面17和葉背面15之間夾 有若干塊間隔分布的加強(qiáng)板16，以增加葉片5的強(qiáng)度重量比；葉背面15安裝葉片5轉(zhuǎn)軸處 有開口以及開口夾板18。裝配時(shí)，將拉線3從該開口置入后，放進(jìn)墊塊并用開口夾板18封 口夾緊即可。該結(jié)構(gòu)特別方便于大中型葉片的安裝。顯然，與傳統(tǒng)三葉片風(fēng)輪一樣，拉線風(fēng)輪葉片5的迎風(fēng)面17是螺旋面。由圖2和圖10可見，葉片5端頭裝有可減少葉片5轉(zhuǎn)動(dòng)磨擦阻力的滾動(dòng)軸承12， 拉線3上套有支撐管23。這樣，減少了葉片5頻繁擺動(dòng)產(chǎn)生的磨損。從圖2可見，拉線3上有拉線收緊器7，以用于拉線風(fēng)輪(特別是大中型風(fēng)輪)的 裝配。顯然，拉線3可以是拉繩或拉桿。在市場(chǎng)上常有拉繩收緊器或拉桿收緊器出售。從圖7和圖8可見，傳動(dòng)軸1上和輪轂2孔壁上均有鋼球槽20，鋼球槽20內(nèi)裝有 許多鋼球21。這樣，在發(fā)電機(jī)19高塔處，在傳動(dòng)軸1裝卸拉線風(fēng)輪時(shí)，風(fēng)輪是通過鋼球21 在傳動(dòng)軸1上滾動(dòng)的。這對(duì)于大型風(fēng)輪來說，大大降低了該裝卸的難度。鋼球槽20還可以 充當(dāng)鍵槽，以安裝傳遞扭矩的圓鋼鍵條22。從圖1、圖2和圖9可見，輪圈4是至少二個(gè)環(huán)圈10和連接件11組成的環(huán)狀桁架。 一般來說，環(huán)圈10是用鋼管制造較好。對(duì)于大中型拉線風(fēng)輪上與其軸線垂直的連接件11， 其最好具有葉片的作用而有合理的迎風(fēng)面和迎風(fēng)角，即其斷面形狀如圖5所示，以提高“風(fēng) 能轉(zhuǎn)化率”。[0028] 另外，從圖11可見，連接套觀就是輪圈4中的連接件11，二個(gè)環(huán)圈10和連接套 28是通過特制螺栓沈與螺母27旋緊固定為一體的，葉片5通過套夾25與特制螺栓洲鉸 接并被螺母M限位。這是特別適合小型拉線風(fēng)輪的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置，它是可安裝在固定架上的風(fēng)輪，其特征在于包括有輪 轂O)、輪圈G)、接風(fēng)葉片(5)和使輪轂(2)和輪圈(4)固定為一體的拉線(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于葉片(5)分別安裝在輪 圈⑷和拉線⑶上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于葉片( 邊沿鉸接有可 驅(qū)使葉片( 轉(zhuǎn)動(dòng)的拉索(8)，該拉索(8)由安裝在輪轂( 上的拉索控制器(6)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于葉片( 上連接有可使 葉片(5)受到轉(zhuǎn)動(dòng)扭力的彈簧(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于葉片(5)轉(zhuǎn)軸穿過葉片 (5)的重心；葉片(5)前沿到葉片(5)轉(zhuǎn)軸之間的部分迎風(fēng)面(17)面積，小于葉片(5)后 沿到葉片(5)轉(zhuǎn)軸之間的部分迎風(fēng)面(17)面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于葉片( 的迎風(fēng)面(17) 是螺旋面。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于葉片( 端頭裝有滾動(dòng) 軸承(12)，拉線3上套有支撐管(23)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于拉線(3)上有拉線收緊 器⑵。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于傳動(dòng)軸(1)上和輪轂(2) 孔壁上均有鋼球槽(20)，鋼球槽00)內(nèi)裝有鋼球01)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于輪圈(4)是至少二個(gè)環(huán) 圈(10)和連接件(11)組成的環(huán)狀桁架。
專利摘要一種風(fēng)動(dòng)能接收轉(zhuǎn)換裝置，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。它是一種可安裝在固定架上的風(fēng)輪，包括有輪轂(2)、輪圈(4)、接風(fēng)葉片(5)和使輪轂(2)和輪圈(4)固定為一體的拉線(3)。葉片(5)可以分別安裝在輪圈(4)和拉線(3)上。由于它是安裝了葉片的“拉線輪”，所以可稱之為“拉線風(fēng)輪”。其對(duì)風(fēng)動(dòng)能的單位重量承載力和接收轉(zhuǎn)換率均較近于理想值。經(jīng)對(duì)大型風(fēng)電機(jī)粗糙調(diào)研和估算，拉線風(fēng)輪比較傳統(tǒng)的三葉片風(fēng)輪，相同額定功率時(shí)，起動(dòng)風(fēng)速低，重量輕，直徑可減小，成本大幅度降低，而風(fēng)能利用系數(shù)大幅度增加。
文檔編號(hào)F03D1/06GK201884199SQ20102062972
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者陸中源 申請(qǐng)人:陸中源