專利名稱：帶有導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的垂直軸微風(fēng)級(jí)風(fēng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微風(fēng)級(jí)別風(fēng)能利用領(lǐng)域，是一種通過(guò)垂直軸單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。
背景技術(shù)：
在風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域，5m/s以上的風(fēng)速可以被人們很好的利用，如何利用3-4m/s以下的微風(fēng)級(jí)別的風(fēng)能一直被人們關(guān)注，目前尚無(wú)相關(guān)的專利
發(fā)明內(nèi)容

本項(xiàng)發(fā)明不但啟動(dòng)風(fēng)速低，而且很好的解決了高效利微風(fēng)級(jí)別風(fēng)速的風(fēng)能發(fā)電的難題，適合我國(guó)城鄉(xiāng)地區(qū)、邊防哨所以及公路照明設(shè)施等的供電。本項(xiàng)發(fā)明采用了下述技術(shù)方案。為了使氣流以合適的角度推動(dòng)動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)，最大限度地將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在動(dòng)葉的前面設(shè)置外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，調(diào)整全部或大部分氣流流動(dòng)方向和速度，使之以合適的角度沖擊動(dòng)葉以獲得最大轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。氣流穿過(guò)迎風(fēng)部分的動(dòng)葉后，以一定速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，如果繼續(xù)按照這個(gè)速度流動(dòng)，將會(huì)在背風(fēng)部分動(dòng)葉處產(chǎn)生明顯的阻礙力矩，這會(huì)抵消掉大部分轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。為了減小阻力矩,使這部分氣流再次推動(dòng)動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)做功，在動(dòng)葉的旋轉(zhuǎn)區(qū)域所包圍的圓形區(qū)域內(nèi)設(shè)置內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，調(diào)整其流動(dòng)方向和速度，使這部分氣流以合適的角度沖擊背風(fēng)部分的動(dòng)葉，減小了阻力功，進(jìn)一步提高風(fēng)能利用率，盡可能在整個(gè)圓周范圍內(nèi)都能產(chǎn)生推力。外部導(dǎo)流裝置通過(guò)頂部和底部的一定厚度的圓盤固定成為一個(gè)整體，內(nèi)部導(dǎo)流裝置通過(guò)頂部和底部的一定厚度的圓盤固定成為一個(gè)整體，動(dòng)葉通過(guò)中部的一定厚度的圓盤固定成為一個(gè)整體。外部導(dǎo)流裝置和內(nèi)部導(dǎo)流裝置受到的繞轉(zhuǎn)軸的總的力矩設(shè)計(jì)值為0，可以在迎風(fēng)面方向固定。在導(dǎo)流裝置頂部上面一定距離處設(shè)置一定長(zhǎng)度的風(fēng)向控制板，其目的是隨時(shí)調(diào)整風(fēng)向和導(dǎo)流裝置的方向，保證其正對(duì)來(lái)流方向。上述說(shuō)明是本發(fā)明方案的概述，為了能夠更清楚的了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。下面詳細(xì)給出本發(fā)明的具體實(shí)施方式
及其附圖。


圖I是本發(fā)明的中間橫截面平面示意2是本發(fā)明的外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)3是本發(fā)明的動(dòng)葉示意4是本發(fā)明的內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)5是本發(fā)明的外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的上下平板及導(dǎo)流方向控制板輪廓6是本發(fā)明的外觀輪廓的左視圖
圖7是本發(fā)明的外觀輪廓及支架結(jié)構(gòu)示意8是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)軸示意中1、動(dòng)葉；2、外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)；3、內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)；4、導(dǎo)流方向控制板；5、旋轉(zhuǎn)軸；6、金屬圓柱；7、空心圓管與動(dòng)葉中部圓盤的聯(lián)合體；8、動(dòng)葉中部圓盤；9、內(nèi)外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)上端的圓盤；10、內(nèi)外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)下端的圓盤。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效進(jìn)行詳細(xì)描述本發(fā)明中，圖I中的曲線為來(lái)流流體的流線，大圓外部為外部導(dǎo)流區(qū)域，大圓和小圓中間的區(qū)域?yàn)閯?dòng)葉旋轉(zhuǎn)區(qū)域，小圓內(nèi)部為內(nèi)部導(dǎo)流區(qū)域，在小圓的中間有旋轉(zhuǎn)軸(5)。外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)⑵與內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)(3)、導(dǎo)流方向控制板⑷固定在一起，以旋轉(zhuǎn)軸(5)為轉(zhuǎn)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)(2)、內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)(3)、導(dǎo)流方向控制板(4)構(gòu)成的整體可以根據(jù)來(lái)流方向，緩慢調(diào)整到正對(duì)來(lái)流的方向。流體通過(guò)外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)(2)后，其方向和速度大小經(jīng)過(guò)調(diào)整，推動(dòng)動(dòng)葉(I)繞軸(5)旋轉(zhuǎn)。流體穿過(guò)迎風(fēng)部分的動(dòng)葉后，以一定速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。為了使這部分流體再次推動(dòng)動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)做功，在動(dòng)葉的旋轉(zhuǎn)區(qū)域所包圍的圓形區(qū)域內(nèi)設(shè)置內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)(3)，調(diào)整其流動(dòng)方向和速度，使這部分流體以合適的角度沖擊背風(fēng)部分的動(dòng)葉，減小阻力功，進(jìn)一步提聞風(fēng)能利用率，。在動(dòng)葉的中間和內(nèi)外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的上下兩端設(shè)置有平板，主要起固定作用，需要說(shuō)明的是，內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)要從中間分開(kāi)成為上、下完全相同兩部分，以便于動(dòng)葉中間的平板與旋轉(zhuǎn)軸的連接，上面的內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)連接固定到外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)和內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)上端的平板上，下面的內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)連接固定到外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)和內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)下端的平板上。內(nèi)外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的上端平板的上方與導(dǎo)流方向控制板(4)固定在一起，且上端平板的中心均通過(guò)軸承固定在旋轉(zhuǎn)軸(5)上。如圖8所示，旋轉(zhuǎn)軸(5)的下半段為雙層軸承結(jié)構(gòu)，其中中間為固定不動(dòng)的金屬圓柱￠)，金屬圓柱外邊通過(guò)上下兩個(gè)軸承，將空心圓管固定在金屬圓柱上可進(jìn)行相對(duì)于金屬圓柱旋轉(zhuǎn)，空心圓管的上端為金屬圓柱的中部，與動(dòng)葉中間的平板固定，空心圓管的下端直接與發(fā)電機(jī)相連或者通過(guò)皮帶或齒輪結(jié)構(gòu)與發(fā)電機(jī)相連，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。內(nèi)外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的下端通過(guò)軸承固定在空心圓管上可做相對(duì)于空心圓管的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。軸(5)的金屬圓柱(6)下端直接與支架結(jié)構(gòu)相連。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)垂直軸單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，其特征在于它由垂直旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉、外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)和內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)構(gòu)成，使氣流經(jīng)過(guò)外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)后推動(dòng)動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)，又經(jīng)過(guò)內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)再次推動(dòng)動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)，其原理是采用帶有多種擾流結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)，對(duì)動(dòng)葉的內(nèi)、外兩側(cè)流體的方向和速度進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，使動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)區(qū)域兩側(cè)的流體同時(shí)推動(dòng)動(dòng)葉單向旋轉(zhuǎn)，在大部分圓周范圍內(nèi)都能夠利用氣體的動(dòng)能推動(dòng)動(dòng)葉做功。
2.一種方向調(diào)節(jié)裝置，其特征在于導(dǎo)流方向控制板與外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)、內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)固定在一起同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，始終保證導(dǎo)流方向控制板與來(lái)流方向一致。
3.一種旋轉(zhuǎn)支撐裝置，其特征在于雙層旋轉(zhuǎn)軸，中間為圓柱，通過(guò)軸承與中空的管狀旋轉(zhuǎn)軸相連，中空的管狀旋轉(zhuǎn)軸外通過(guò)軸承與其他旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)相連。
4.一種固定方式，其特征在于使用平板對(duì)外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)、內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)頂部和底部固定，以保證其強(qiáng)度和最大變形量在不影響動(dòng)葉正常旋轉(zhuǎn)的限度內(nèi)。
5.一種固定方式，其特征在于旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉固定于同一個(gè)平板，通過(guò)平板連接軸心傳遞功率。
全文摘要
本發(fā)明為帶有導(dǎo)流結(jié)構(gòu)的垂直軸微風(fēng)級(jí)風(fēng)力機(jī)。一種通過(guò)垂直軸單向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。它主要由一組垂直旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉、外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)、內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)、導(dǎo)流方向控制板以及發(fā)電機(jī)支架構(gòu)成。其中，動(dòng)葉與內(nèi)外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)以垂直軸為旋轉(zhuǎn)軸。在迎風(fēng)部分動(dòng)葉的前面設(shè)置外部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，調(diào)整大部分流體流動(dòng)方向和速度，使之以合適的角度沖擊動(dòng)葉旋轉(zhuǎn)。氣流穿過(guò)迎風(fēng)部分的動(dòng)葉后，以一定速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)內(nèi)部導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，調(diào)整其流動(dòng)方向和速度，使其以合適的角度沖擊背風(fēng)部分的動(dòng)葉，減小了阻力功，進(jìn)一步提高風(fēng)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)微風(fēng)級(jí)別風(fēng)能的高效利用。本發(fā)明成本低，運(yùn)行穩(wěn)定，啟動(dòng)風(fēng)速低，可高效利用3.5m/s及以上的風(fēng)能發(fā)電，適合我國(guó)廣大城鄉(xiāng)家庭供電和公路照明等。
文檔編號(hào)F03D3/06GK102817774SQ20111016225
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者韓萬(wàn)金, 郭云飛, 韓萬(wàn)龍, 顏培剛, 王洪鵬, 黃洪雁, 顧忠華 申請(qǐng)人:韓萬(wàn)金, 郭云飛, 韓萬(wàn)龍