專利名稱：風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置，至少包括一固定外塔與一旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔，以外塔周側(cè)設(shè)置可調(diào)角度的導(dǎo)流片來導(dǎo)引特定大小的風(fēng)力，推動旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔的扇葉，達(dá)成內(nèi)塔旋轉(zhuǎn)輸出扭矩功，其中，并靠由在導(dǎo)流片、與扇葉上開設(shè)的V紋溝槽及利用磁浮原理減少摩擦力的方式，使本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)效果能有效提升。本實(shí)用新型也可運(yùn)用動力驅(qū)使內(nèi)塔旋轉(zhuǎn)，對外產(chǎn)生無方向性切線風(fēng)力。
提起風(fēng)力應(yīng)用，最容易讓人聯(lián)想到荷蘭風(fēng)車?yán)蔑L(fēng)力抽水的情景。事實(shí)上，該種風(fēng)車的型式因受限于橫軸式補(bǔ)捉多變風(fēng)向不易，而無法將所有受風(fēng)都有效應(yīng)用，且結(jié)構(gòu)的扇葉片大小與旋轉(zhuǎn)功效成直接正比的關(guān)系，而呈現(xiàn)效率不明顯，使得應(yīng)用范圍不廣；進(jìn)而有了立式旋風(fēng)塔的衍進(jìn)，兼具多方向承受風(fēng)力與效率較高的優(yōu)點(diǎn)，其帶動的旋轉(zhuǎn)扭矩功，將被普遍應(yīng)用于發(fā)電機(jī)上。
發(fā)明人基于本身對于風(fēng)力應(yīng)用方面的興趣，自身投入研究后，曾提出“旋轉(zhuǎn)發(fā)電塔”的新發(fā)明而獲得美國專利證書號為4935639號，其結(jié)構(gòu)請見


圖1所示，可提供審查員作為相關(guān)前案參考；經(jīng)發(fā)明人幾年來不斷測驗(yàn)與改進(jìn)后，進(jìn)而發(fā)展出本用新型，主要針對前案的缺點(diǎn)加以改進(jìn)，分析如下一、常用發(fā)電塔因必須有底部加裝加熱器(H)以及運(yùn)用太陽(S)熱能作為輔助動力，因此其受熱面必須足夠大以增加吸收熱源的范圍，所以只適應(yīng)用于大型體積的發(fā)電，故適用性不高。
二、常用發(fā)電塔由于內(nèi)塔葉片(F)形狀過于復(fù)雜，且與汽門(C)相鄰過近，因此理論上由吸熱片(T)所導(dǎo)入的熱氣流或風(fēng)力，在實(shí)際上并無法有效地進(jìn)入內(nèi)塔內(nèi)部形成人造旋風(fēng)，因內(nèi)塔旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生向外的離心力，與導(dǎo)入的熱氣流或風(fēng)力方向矛盾，未預(yù)留適當(dāng)空間供其切入旋轉(zhuǎn)，因而實(shí)際效果不高。
三、常用發(fā)電塔的外塔吸熱片(T)為一固定傾角，無法隨風(fēng)向或風(fēng)力大小做調(diào)整，當(dāng)遇到風(fēng)力過強(qiáng)(如臺風(fēng)天氣)時(shí)，可能對其整體結(jié)構(gòu)或是旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔的葉片造成傷害。
四、常用發(fā)電塔的內(nèi)塔葉片(F)過多且其形狀復(fù)雜，卻未得實(shí)際旋轉(zhuǎn)功效，徒然增加造價(jià)與重量。
在本實(shí)用新型發(fā)展之初如前所述是由相關(guān)應(yīng)用風(fēng)力被動發(fā)電的前案的改進(jìn)，待本實(shí)用新型發(fā)展成熟之際，發(fā)明人由反向推演的方式來引申本實(shí)用新型的適用范圍，發(fā)現(xiàn)本實(shí)用新型也可利用動力主動旋轉(zhuǎn)，來產(chǎn)生制造風(fēng)力的作用。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置，利用導(dǎo)入風(fēng)向氣流的導(dǎo)流片，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔旋轉(zhuǎn)而對外輸出扭矩功，同時(shí)能克服上述缺點(diǎn)。
本裝置也可運(yùn)用動力來驅(qū)使內(nèi)塔旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而對外產(chǎn)生無方向性的切線風(fēng)力。
為完成本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型提供一種風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置，包括有一中空的外塔與一可被活固在外塔中間的旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔，使外塔其周側(cè)圍分布有多個導(dǎo)流片，以將風(fēng)向氣流導(dǎo)入，驅(qū)動中間旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔的旋轉(zhuǎn)，達(dá)成對外輸出扭矩功；其中，外塔底部與旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔下方相鄰界面設(shè)有支承裝置，以支承旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔包括一支持軸及至少有二片扇葉。
當(dāng)用作送風(fēng)裝置時(shí)，還包括動力裝置，導(dǎo)流片可導(dǎo)引氣流的方向；動力裝置驅(qū)動內(nèi)塔旋轉(zhuǎn)能產(chǎn)生切線氣流排出；外塔的導(dǎo)流片布設(shè)一周，且為可視需要而調(diào)轉(zhuǎn)其角度，使內(nèi)塔旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切線氣流可為360度的全周方向出風(fēng)或局部出風(fēng)。
以下，為令審查員能夠進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的構(gòu)成，特提供一較佳實(shí)施例及圖示，詳細(xì)說明如下，謹(jǐn)請參閱。
圖1是常用發(fā)電塔的結(jié)構(gòu)圖2是本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施例立體分解圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的平面圖；圖4(A)(B)是圖3的A－A剖面中，顯示將導(dǎo)流片調(diào)整為不同角度，而產(chǎn)生兩種受風(fēng)導(dǎo)進(jìn)氣流的示意圖；圖5(A)是顯示平(曲)面受風(fēng)時(shí)所產(chǎn)生風(fēng)力四散的情形；圖5(B)是顯示由V紋溝槽受風(fēng)時(shí)所產(chǎn)生風(fēng)力導(dǎo)引及增壓的狀況；圖6是本實(shí)用新型應(yīng)用于發(fā)電機(jī)的一實(shí)施例；圖7是本實(shí)用新型應(yīng)用于風(fēng)扇的另一實(shí)施例。
首先，就本實(shí)用新型最初構(gòu)想于應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方式來解說本實(shí)用新型，請由圖2所示可以看出本實(shí)用新型主要包括外塔1及旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2兩部分；其中，外塔1又包括周側(cè)邊多個繞設(shè)的導(dǎo)流片11，該導(dǎo)流片11被樞固在上塔板12、及下塔板13之間，其間必須有數(shù)支為固定，以能支撐上塔板12重量，使其他活固的導(dǎo)流片11得以在其間旋轉(zhuǎn)調(diào)整角度，而各個導(dǎo)流片11為求得同步調(diào)轉(zhuǎn)效果，又由其軸方向向下凸出于下塔板13之外，各軸接一鏈輪14后，再以一鏈條15環(huán)繞在各鏈輪14的外側(cè)，因此，若以一控制輪16與該鏈條15接連傳動，即可憑控制輪16對其他的導(dǎo)流片11做同步調(diào)轉(zhuǎn)角度的動作，當(dāng)然，此控制輪16用以調(diào)轉(zhuǎn)時(shí)的依據(jù)，是可經(jīng)由風(fēng)向器3與風(fēng)速器4甚至氣象預(yù)報(bào)的信息來判斷調(diào)轉(zhuǎn)方向，例如風(fēng)速器4測得風(fēng)力強(qiáng)度超過整體結(jié)構(gòu)的安全負(fù)載、或是預(yù)報(bào)有臺風(fēng)來臨，即可將導(dǎo)流片11的角度做適度調(diào)轉(zhuǎn)，使導(dǎo)引進(jìn)外塔內(nèi)部的氣流不至于過強(qiáng)，而造成旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2的損壞；至于導(dǎo)流片11角度的調(diào)整對引進(jìn)氣流的實(shí)際影響，可見如圖4(A)(B)所示，因?qū)Я髌?1角度的不同其所導(dǎo)入氣流循內(nèi)部切線方向前進(jìn)的角度也會不同，此點(diǎn)即對于氣流是否容易驅(qū)動旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2旋轉(zhuǎn)影響甚巨，適宜的角度配合呈梭型截面的導(dǎo)流片11導(dǎo)引氣流進(jìn)入將可使旋轉(zhuǎn)功效發(fā)揮至最大，此點(diǎn)若要由流體力學(xué)所造成的氣流態(tài)樣(順流、擾流，正、負(fù)壓)來分析可能會過于復(fù)雜，最簡單的方式當(dāng)是由旋轉(zhuǎn)時(shí)提供的扭矩功所作出的發(fā)電量大小來觀察，若發(fā)覺導(dǎo)流片11與風(fēng)向行進(jìn)方向成某特定角度時(shí)，發(fā)電量最大即是最適合的角度；同樣的，在面對超強(qiáng)風(fēng)速時(shí)，導(dǎo)流片11亦可調(diào)轉(zhuǎn)使進(jìn)入驅(qū)動旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2的風(fēng)力不會過大，以維持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)動。另外，圖中顯示的單方向風(fēng)向可以為任意方向吹來，而都形成同樣的切線進(jìn)風(fēng)效果，也就是說，本實(shí)用新型將不會受吹動風(fēng)向的限制。
請回至圖2中，由上述說明可知旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2的作用即在于受風(fēng)吹動旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生扭矩功來加以應(yīng)用，故而必須有一支持軸21來向外輸出扭矩、及數(shù)片扇葉22，再同樣利用一上、下夾板23、24將扇葉22、支持軸21固定，并將支持軸21上端套在一支架25的軸承251中，使支架與外塔1固定，而位于支持軸21下方的下夾板24即會落于與外塔1內(nèi)而與下塔板13鄰接，發(fā)明人特在此兩者之間安排有兩相對且同極性的磁環(huán)5，使旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2得以呈現(xiàn)半浮狀態(tài)，如圖3所示，而得較佳無摩擦的旋轉(zhuǎn)環(huán)境，使旋轉(zhuǎn)更為順暢；而因?yàn)樾D(zhuǎn)內(nèi)塔2的扇葉22必須承受由外塔1導(dǎo)入的切線方向氣流，如圖4(A)(B)，因此發(fā)明人特將扇葉22設(shè)計(jì)成包括一可受風(fēng)平面221與一排風(fēng)用的曲面222所構(gòu)成升力型扇葉22，令此扇葉22固定成一適宜的角度，使循外塔1所導(dǎo)引進(jìn)入的切線氣流可以驅(qū)動平面221，進(jìn)而帶動內(nèi)塔旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生回旋氣流，又由于另一側(cè)曲面222相對會產(chǎn)生阻力效果，故必須做成受風(fēng)阻力系數(shù)較小的弧形曲面222以減低阻力，此即為升力型扇葉22的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，在升力型扇葉22與半浮旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2的作用下，將可使本實(shí)用新型兼具無噪音的特性。
本實(shí)用新型的另一特點(diǎn)，即是發(fā)明人在導(dǎo)流片11片身、扇葉22平面221身及曲面222局部靠外圍端的葉身，皆做有V紋溝槽7，如圖2中X詳圖所示，此種溝槽在受風(fēng)時(shí)，具有導(dǎo)向與增壓的作用。關(guān)于此方面發(fā)明人曾以做有溝槽與未做溝槽的兩種葉片試驗(yàn)，證明此V紋溝槽7確有上述特定功效，其原理可見如圖5所示，圖5(A)為一般平(曲)面葉片在受風(fēng)力8的吹動時(shí)，風(fēng)力8即是沿著平(曲)面的外形四散紛飛；若此平(曲)面做成如同圖5(B)所示的V紋溝槽7，則風(fēng)力8在吹進(jìn)葉片面時(shí)，將會被V紋溝槽7的紋路導(dǎo)引，朝特定方向吹送，此外，由于V紋溝槽7為V型截面，愈向下方體積愈為緊縮，故當(dāng)風(fēng)力8愈吹進(jìn)V型底部時(shí)，因空間愈來愈窄而被壓縮，使壓力增大，故此種增壓方式將會促使葉片的驅(qū)動速度加快，較平(曲)面型的葉片旋轉(zhuǎn)動作更為利于進(jìn)行?？可鲜鯲紋溝槽7的導(dǎo)向作用，發(fā)明人因此將導(dǎo)流片11與扇葉22上的溝槽做成朝向塔中心方向而向上傾斜一角度，如同圖3所示，藉此使導(dǎo)入塔內(nèi)的氣流具有朝上的趨勢，以切線方向運(yùn)動于旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2及外塔1之間旋轉(zhuǎn)，再同時(shí)受旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2旋攪成為一種上升的旋風(fēng)形態(tài)，以加速轉(zhuǎn)動進(jìn)行；其中，由圖中可以看出扇葉22上的V紋溝槽7只由下向上分布一適宜的高度，并未布滿整個扇葉22的葉身全長，這是因?yàn)榘l(fā)明人實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)氣流在塔內(nèi)旋轉(zhuǎn)向上而要由外塔1的上塔板12向上排出時(shí)已經(jīng)蓄具了多數(shù)上旋的趨勢，為利于其能快速排出，實(shí)際已無須要再去限制其氣流導(dǎo)向的必要，故扇葉22上段的部分以平(曲)面的方式，讓旋風(fēng)自然透散出，效果將會較佳。
圖6提供本實(shí)用新型一用于發(fā)電的實(shí)施例，利用鋼索9將本實(shí)用新型固定，其塔下方延伸的支持軸21先后與齒輪箱9A、發(fā)電機(jī)9B連接；以齒輪箱9A將支持軸21的旋轉(zhuǎn)動作經(jīng)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換變速后再傳達(dá)給發(fā)電機(jī)9B進(jìn)行發(fā)電，圖中整個塔臺由下塔板13用支腳13A架高，其目的是為讓下塔板13下方具有足夠的空間進(jìn)風(fēng)，一方面能抽取氣流，另一方面可使發(fā)電機(jī)9B發(fā)電產(chǎn)生的熱度適當(dāng)散發(fā)。
圖7則是發(fā)明人對本實(shí)用新型以反方向思考后引申得到的一實(shí)施例，因本實(shí)用新型的起初構(gòu)想是由風(fēng)力主動來吹動本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2旋轉(zhuǎn)，再將旋轉(zhuǎn)所輸出的扭矩功轉(zhuǎn)換為機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電；若是將之改變成以馬達(dá)M來主動驅(qū)使旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2旋轉(zhuǎn)，則理論上應(yīng)會由塔內(nèi)產(chǎn)生風(fēng)力而循外塔1的切線方向送出，發(fā)明人經(jīng)此種推想之后即著手進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)覺果真可以產(chǎn)生如預(yù)期的功效，由塔內(nèi)徐徐吹出的涼風(fēng)立即使本實(shí)用新型產(chǎn)生一類似電風(fēng)扇的效果，而且，其將具有三百六十度全周方向送風(fēng)的特性。在圖7的實(shí)施例中，發(fā)明人將外塔1頂部封隔，下方以支腳13A架高，使氣流由外塔1下方吸入，另在外塔1與旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2之間加設(shè)有安全網(wǎng)S以保安全；并且可將外塔1的導(dǎo)流片11角度調(diào)轉(zhuǎn)成為后半部分封閉，而前半部分則固定在切線方向，如此，其出風(fēng)范圍W的大小即可受控制，使本實(shí)用新型既有360度全周出風(fēng)的特性，也可以視場合與需要調(diào)整為局部出風(fēng)，其差別僅在于局部出風(fēng)時(shí)的風(fēng)力將會較大，此外，用于制作成電風(fēng)扇時(shí)的體積通常會較發(fā)電用的風(fēng)力塔體積小，故其磁環(huán)5將可取消而以軸承替代。
最后，特將本實(shí)用新型的特性做一綜合歸納1、本實(shí)用新型外塔1的導(dǎo)流片11為可調(diào)轉(zhuǎn)式，可依風(fēng)向、風(fēng)速做適宜的角度調(diào)整，卻不會受風(fēng)向限制，可產(chǎn)生最大風(fēng)力效果而不傷及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
2、本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔2為磁浮式的活固方式，旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的摩擦阻力最小，旋轉(zhuǎn)持續(xù)力強(qiáng)。
3、本實(shí)用新型的導(dǎo)流片11與扇葉22的截面形狀分別為經(jīng)過設(shè)計(jì)的梭型與升力型扇葉；并在其上做有具有導(dǎo)向與增壓功能的V紋溝槽7，可大幅度提高旋轉(zhuǎn)效率。
4、本實(shí)用新型可適用于制作全周無方向性的送風(fēng)裝置。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于包括有一中空的外塔與一可被活固在外塔中間的旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔，外塔周側(cè)圍分布有多個導(dǎo)流片，以將風(fēng)向氣流導(dǎo)入，驅(qū)動中間旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔的旋轉(zhuǎn)，達(dá)成對外輸出扭矩功；其中，外塔底部與旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔下方相鄰界面設(shè)有支承裝置，以支承旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔包括一支持軸及至少二片扇葉。
2.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于所述支承裝置是利用同極相斥的兩相鄰磁性裝置，使旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔得以磁浮在外塔內(nèi)部，以減少旋轉(zhuǎn)阻力。
3.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于所述扇葉截面為具一受風(fēng)的平面及一排風(fēng)的曲面所組成的升力型葉片，使由外塔導(dǎo)流片導(dǎo)入的切線氣流將驅(qū)動其平面而旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于所述外塔的導(dǎo)流片及內(nèi)塔扇葉的平面上皆刻有V紋溝槽以具導(dǎo)向與增壓功能。
5.如權(quán)利要求1到4中任一個所述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于導(dǎo)流片可各與一鏈輪軸接，再靠鏈條繞接在各鏈輪之外，而使導(dǎo)流片成為可以同步調(diào)轉(zhuǎn)角度方式。
6.如權(quán)利要求5中所述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于可以一控制輪與鏈條連接傳動，即可靠控制輪控制所有的導(dǎo)流片做同步調(diào)轉(zhuǎn)角度的動作。
7.如權(quán)利要求2中所述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于所述磁性裝置以相對兩磁環(huán)的方式安裝。
8.如權(quán)利要求1所述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于用作送風(fēng)裝置時(shí)，還包括有動力裝置，所述導(dǎo)流片可導(dǎo)引氣流的方向，該動力裝置驅(qū)動內(nèi)塔旋轉(zhuǎn)能產(chǎn)生切線氣流排出，所述導(dǎo)流片布設(shè)一周，且為可視需要而調(diào)轉(zhuǎn)其角度，使內(nèi)塔旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切線氣流可為360度全周方向出風(fēng)或局部出風(fēng)。
專利摘要一種利用風(fēng)力驅(qū)動旋轉(zhuǎn)裝置，至少包括有一外塔與一旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔；其中，外塔為固定式，旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔則被活固于外塔中。其特征在于外塔的導(dǎo)流片為可以同步調(diào)轉(zhuǎn)角度，且導(dǎo)流片與扇葉上做有V紋溝槽，以具有導(dǎo)向與增壓功效，再加上旋轉(zhuǎn)內(nèi)塔利用同極相斥的磁力原理半浮活固在外塔內(nèi)的方式，共同使旋轉(zhuǎn)動作效率能有效地提升，以增進(jìn)轉(zhuǎn)動的功用。
文檔編號F03D3/00GK2186311SQ9324438
公開日1994年12月28日 申請日期1993年11月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月13日
發(fā)明者葉東安 申請人:葉安東