專利名稱：風(fēng)帆接收器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過水流而旋轉(zhuǎn)以及在水中旋轉(zhuǎn)的風(fēng)車葉片，所述葉 片安裝到在框架中旋轉(zhuǎn)的軸上，該框架安裝在塔上以在風(fēng)中旋轉(zhuǎn)并產(chǎn) 生用于做功的動力輸出，或者所述葉片安裝到在水中旋轉(zhuǎn)的軸上。
背景技術(shù)：
本發(fā)明是新式的且比任何目前可用的風(fēng)車葉片或葉片布置更有效
的風(fēng)力葉片結(jié)構(gòu)。在授予Logsoon的美國專利No.Des.141589、授予 Amico的美國專利No.2023659、授予Preston的美國專利No.2102913、 授予Bunzer的美國專利No.4109828、授予Krolick等人的美國專利 No.4708592、授予Wortham的美國專利No.4779006、授予Arreola,Jr.的 美國專利No.4926061、授予Vainrub的美國專利No.5437541、授予Hosoda 的美國專利No.6249059、授予Zeng的美國專利No.6447251中，以及在 已經(jīng)公開的授予Gericke de Vega的美國專利申請US2001/0011825和授 予Johann的美國專利申請US2002/0070558中描述了各種老式和新式 葉片構(gòu)造的實例。與這些和其它公知的早期葉片構(gòu)造不同，本發(fā)明的 風(fēng)帆接收器設(shè)計采用一對四元葉片(quad blades),每個四元葉片由連 續(xù)的材料部分構(gòu)成，從而提供比軸向安裝在一起的獨立葉片更堅固的 最終結(jié)構(gòu)。在安裝在一起的所述結(jié)構(gòu)中，獨立葉片的風(fēng)帆部分等距地 環(huán)繞前盤和后輪轂，并且彼此間距離相等和進行重疊。所述葉片間距 為流過葉片的風(fēng)提供了一致的空氣流道，并且每個葉片彎折為起到風(fēng) 帆的作用，與帆船上的前桅前方的帆或船首帆的作用相同。當(dāng)葉片安 裝在前盤和后輪轂之間時，葉片是剛性的并且將有效地通過旋轉(zhuǎn)獲得 能量，旋轉(zhuǎn)會傳遞至連接在葉片前盤和后輪轂之間的軸中，通過相連 發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)而將所述旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹T如電能等有用能，所產(chǎn)生的能量 將儲存在單個或多個電池中或者可以引入電網(wǎng)中，所以這種葉片布置使得即使在微風(fēng)或者變化的風(fēng)中葉片的旋轉(zhuǎn)力也可以大大地改進。
此前，風(fēng)車葉片構(gòu)造的效率低，特別是葉片在風(fēng)場運行中旋轉(zhuǎn)時，
僅以大約20%的效率運行，從而只利用了經(jīng)由葉片傳遞的風(fēng)能的很小 一部分，因此不得不盡量產(chǎn)生有價值的能量輸出。目前這種風(fēng)場型葉 片采用的是長而重的葉片，通常為三個葉片，這些葉片的制造和維護 是比較昂貴的，尤其是會受到磨損。本發(fā)明的風(fēng)帆接收器與這種風(fēng)場 葉片或上面引用的現(xiàn)有技術(shù)中描述的葉片不同，在每小時8到10英里 或更大的風(fēng)中具有大約90%的更高效率，并且利用以英寸而不是以英 尺對葉片直徑進行測量的葉片布置。當(dāng)然，這種葉片布置制造和維護 起來便宜得多，并且比早期葉片構(gòu)造的效率高很多，因此在風(fēng)力發(fā)電 系統(tǒng)中是相當(dāng)重大的改進。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種風(fēng)帆接收器，其具有等距間隔開 和軸向相連的三至十個葉片的布置，從而形成將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎媚艿?風(fēng)力裝置的葉片布置。
本發(fā)明的另 一個目的在于提供兩組四片等距間隔的葉片(作為優(yōu) 選的葉片布置)，這兩組葉片軸向相連而形成將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎媚艿娘L(fēng) 力裝置的單個葉片布置。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種風(fēng)帆接收器，其中各個葉片均 從前邊緣彎曲到后邊緣以執(zhí)行與帆船上的前桅前方的帆或船首帆等船 帆相同的功能，并且這些葉片圍繞前盤彼此等距間隔開，以便空氣流 圍繞葉片的曲線穿過每個葉片的前邊緣，將風(fēng)能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)槿~片的 旋轉(zhuǎn)，并使從后輪轂的后表面延伸的軸旋轉(zhuǎn)，從而使發(fā)電裝置旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種風(fēng)帆接收器，其中每個葉片的 后邊緣具有靠近葉片輪轂的半圓形部分，該半圓形部分轉(zhuǎn)變?yōu)檠由斓?葉片端部的平展外部，并且提供用于風(fēng)圍繞葉片曲面前進的流動路徑， 以抑制在葉片后邊緣處流動時產(chǎn)生紊流。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種風(fēng)帆接收器葉片的新穎設(shè)計， 這些葉片采用輕型材料構(gòu)造而成，通過變得更剛性來響應(yīng)風(fēng)速的增加，從而使得每個葉片均適于在甚至更大的風(fēng)和水中旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種風(fēng)帆接收器葉片部件，該風(fēng)帆 接收器葉片部件以最少三至五個葉片為一組，并且優(yōu)選以兩組葉片形 成六至十個葉片的葉片部件，葉片部件軸向組裝在對齊的前盤和后輪 轂之間，各個葉片圍繞選定的弧形彎折并以相等的間距連接到前盤上， 從而形成三至十片等距間隔開并彼此重疊的葉片，并使葉片前邊緣之 間的間距均勻，由此空氣或水流將沿著曲形葉片部分前進，將風(fēng)或水 流動能轉(zhuǎn)變?yōu)槿~片的旋轉(zhuǎn)，并且該組件在將風(fēng)或水流動能轉(zhuǎn)變?yōu)槿~片
旋轉(zhuǎn)時的效率大約為90%。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種風(fēng)帆接收器，其中每組葉片由 輕型材料的平展部分構(gòu)成，通過去除從平展部分的中央?yún)^(qū)域向外延伸 到平展部分邊緣的等距間隔開的曲形部分，使葉片外端邊緣成為方形， 以及將每個葉片的外邊緣端與前盤相連而形成各個葉片。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種制造簡單、經(jīng)濟的風(fēng)帆接收器， 其中單組或者兩組葉片易于通過沖壓方法制造，葉片組層疊地固定在 其中央輪轂處，通過將每個葉片的外邊緣端與前盤相連而形成各個葉 片，從而形成如下風(fēng)帆接收器，g卩，各個葉片等距間隔開，包括安裝 在前盤和后輪轂之間進行旋轉(zhuǎn)或者通過發(fā)電裝置而旋轉(zhuǎn)的軸，從而利 用葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生能量輸出。
本發(fā)明提供了包括在風(fēng)力或水運行系統(tǒng)中的獨特的風(fēng)帆接收器構(gòu) 造，其中，葉片旋轉(zhuǎn)將風(fēng)或水流動能轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎媚?，或者葉片旋轉(zhuǎn)在 水中提供了推力?？梢圆捎脙蓚€風(fēng)帆接收器葉片部件形成風(fēng)帆接收器 組件，每個葉片部件具有三至五個葉片，其中四葉片部件是優(yōu)選的， 并且在本文中稱為四元葉片部件。兩個三至五個葉片的葉片部件安裝 成一個葉片部件位于另一個葉片部件之上，且在后輪轂部分處相連， 然后根據(jù)由后輪轂和前盤間的軸向間距與后輪轂和連接點間的葉片長 度之間的關(guān)系所確定的選定弧形將每個葉片的端部彎折至前盤，并且 圍繞前盤以相等的距離連接葉片的端部。在后輪轂部分和前盤之間固 定有軸，該軸樞裝在框架或外殼中的軸承之間，從而使得該軸可以通 過葉片的旋轉(zhuǎn)(響應(yīng)穿過葉片的空氣或水流)而旋轉(zhuǎn)，或者使得該軸自身可以旋轉(zhuǎn)以使葉片在水中旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生推力。每個葉片部件由諸如 輕型鋼、塑料、玻璃纖維或彈性材料(例如聚氨酯)等剛性材料的平 展部分構(gòu)成。在實踐中，為了形成每個葉片部件，將與該部件中將要 形成的葉片數(shù)目相對應(yīng)的等距間隔部分從剛性材料的平展部分等距地 去除，并且被去除部分從外側(cè)邊緣延伸到從平展部分中央(將要變?yōu)?后輪轂)間隔開的點處。每個兩葉片部件的每個葉片的狗腿形彎折部 分中形成有孔，并且根據(jù)由后輪轂和前盤之間的軸長度與后輪轂和葉 片在前盤上的安裝點(即葉片的狗腿形彎折部分中的孔)之間的葉片 長度的比值所確定的弧形彎折每個葉片。形成本發(fā)明葉片的所述比值
要求軸長度大約為葉片長度的0.75至0.85倍。
對于六至十個葉片的葉片部件而言，該對風(fēng)帆接收器葉片部件彼 此上下對齊，并且每個葉片部件的后輪轂對齊，根據(jù)由后輪轂和前盤 之間的距離所確定的弧形彎折每個葉片(所述后輪轂和前盤之間的距 離是葉片長度的0.75至0.85倍)，然后在間隔開的徑向孔(每個徑向 孔與前盤中心的距離相等)之一處將葉片狗腿形彎折部分連接到前盤 上，從而形成風(fēng)帆接收器。采用這種布置，對于通過兩個風(fēng)帆接收器 葉片部件層疊而成的六至十個葉片的組件而言，在使后輪轂的中心通 孔對齊的情況下將葉片部件的后輪轂彼此上下安裝。后輪轂的孔與前 盤的中心通孔對齊以連接到軸上，該軸將后輪轂和前盤之間的間距固 定，該間距由葉片長度確定。所述軸以樞軸的形式穿過框架或底座中 的軸承，通過葉片部件的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，從而使諸如發(fā)電機等發(fā)電裝置 旋轉(zhuǎn)?；蛘?，在使葉片部件和軸在水流中旋轉(zhuǎn)以提供推力的情形下， 電動機等連接到軸上以使軸旋轉(zhuǎn)。在葉片部件通過風(fēng)而旋轉(zhuǎn)的情形下， 葉片部件、軸、軸所安裝的框架以及發(fā)電裝置能夠被轉(zhuǎn)向為面對著風(fēng)。
對于優(yōu)選的八葉片部件，各個葉片的前邊緣等距間隔開大約45°， 從前邊緣到后邊緣的曲線相同，后邊緣從葉片端部寬度更小的部分處 向外彎曲大約180°，到達與葉片后輪轂相鄰接的端部。采用這種布置， 曲形葉片表面接收空氣或水流，所述空氣或水流穿過相連葉片之間， 基本上不引起紊流，并作用在功能與前桅前方的帆或船首帆相同的曲 形區(qū)域上，從而有效地將風(fēng)或水流動能轉(zhuǎn)變?yōu)槿~片的旋轉(zhuǎn)。在實踐中，所述效率大約為90%。必要的是，在空氣或水流穿過風(fēng)帆接收器的過 程中不產(chǎn)生紊流，并且由每個葉片表面平滑地引導(dǎo)的空氣或水流穿過 形成葉片后邊緣的向外的曲形部分。在實踐中，對于直徑為6英尺的 風(fēng)帆接收器，引導(dǎo)至風(fēng)帆接收器中的每小時大約8英里的風(fēng)速將產(chǎn)生 大約一兆瓦的電能。相比之下，對于目前三葉片的風(fēng)車結(jié)構(gòu)，為了產(chǎn) 生同樣的電能輸出，穿過輪轂的葉片部件的直徑必須為大約200英尺。 當(dāng)然，風(fēng)車將經(jīng)受比本發(fā)明6英尺直徑的風(fēng)帆接收器(經(jīng)受的風(fēng)狀況 相同)大指數(shù)級的摩擦力。因此，本發(fā)明的風(fēng)帆接收器將比這種200 英尺直徑的風(fēng)車的維護要求更低，從而制造和維護起來更便宜。
由具有三至五個葉片的葉片部件構(gòu)成的風(fēng)帆接收器形成六至十個 葉片的組件，但是本發(fā)明可以包括安裝在軸上的三至五片等距葉片的 單個葉片部件，這種葉片部件雖然在效率方面不及形成六至十個葉片 的組件的層疊葉片部件，但是在功能方面是相同的，這些結(jié)構(gòu)都在本 發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的風(fēng)帆接收器可以安裝在框架中，具體地說， 風(fēng)帆接收器安裝到樞裝在框架中的軸上以自由旋轉(zhuǎn)，從而接收穿過風(fēng) 帆接收器的空氣流。此外，安裝到軸上的風(fēng)帆接收器可以通過動力源 在水中旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生推力輸出。在本發(fā)明的葉片部件通過風(fēng)或水流旋轉(zhuǎn) 的情形下，框架適合于將軸安裝在軸承之間，在風(fēng)帆接收器用作風(fēng)車 的情形下，這種框架將優(yōu)選安裝到樞軸上，樞軸繼而安裝成在柱子、 塔等上樞轉(zhuǎn)。這種框架可以是半環(huán)或全環(huán)等，該半環(huán)或全環(huán)包括連接 在軛架側(cè)面之間的側(cè)托架，該軛架安裝在柱子上以在柱子上自由轉(zhuǎn)向， 從而面向風(fēng)。所述框架還用于安裝諸如發(fā)電機等發(fā)電裝置，發(fā)電裝置 通過葉片部件的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生可以傳輸至諸如單個或多個電 池等電儲存裝置的電能。此外，框架可以在葉片部件后方安裝方向舵 設(shè)備，以便使框架圍繞其軛架樞轉(zhuǎn)支承體轉(zhuǎn)向，從而使葉片部件以風(fēng) 標(biāo)的方式動作并面向風(fēng)。
本發(fā)明可以在某些部件或者部件的布置方面表現(xiàn)為實物形態(tài)，并 且在說明書中將詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，在構(gòu)成本發(fā)明一部分的附圖中也將顯示這些優(yōu)選實施方式，其中
圖1示出本發(fā)明風(fēng)帆接收器葉片組件的單個四元葉片部件的左側(cè) 和前端的外形透視圖，箭頭表示進入葉片部件的前部并穿過每個葉片 以從葉片后邊緣排出的風(fēng)的流動；
圖2示出一對平展的材料部分的俯視圖，從所述平展的材料部分 中已經(jīng)去除了四塊徑向的材料部分，留下四塊從后輪轂周圍向外延伸 的等距間隔開的葉片部分；
圖3示出在葉片己經(jīng)彎曲到圖1所示狀態(tài)之后的圖2所示的材料 部分，其中葉片端部等距地連接在其上形成有中心通孔的前盤周圍；
圖4示出本發(fā)明的八葉片風(fēng)帆接收器組件的優(yōu)選實施方式的前視 圖，該八葉片風(fēng)帆接收器組件包括兩部分風(fēng)帆接收器葉片部件，這兩 部分風(fēng)帆接收器葉片部件在圖2所示的平展?fàn)顟B(tài)下在其后輪轂處重疊 且連接在一起，并且其各個葉片已經(jīng)彎折到圖l所示的葉片曲形且以 等距的徑向間隔固定在單個前盤的周圍。
圖5是圖4所示風(fēng)帆接收器的側(cè)視圖，示出從相連的后輪轂垂直 地向外延伸的軸；
圖6是圖4和圖5所示風(fēng)帆接收器的前部透視圖，該風(fēng)帆接收器 軸向安裝在半環(huán)形外殼的豎直支承部之間，所述外殼安裝在軛架上， 所述軛架繼而通過樞軸軸套安裝成在支承柱上轉(zhuǎn)向，該圖還示出了經(jīng) 由支架與半環(huán)形外殼相連的發(fā)電機，并且該發(fā)電機在其轉(zhuǎn)子處軸向連 接到與風(fēng)帆接收器相連并通過風(fēng)帆接收器旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動軸上，該圖還示 出了經(jīng)由方向舵支架與半環(huán)形外殼相連的方向舵，該方向舵位于風(fēng)帆 接收器的后部以充當(dāng)使樞裝的軛架和相連半環(huán)形外殼轉(zhuǎn)向的風(fēng)標(biāo)，并 且風(fēng)帆接收器安裝成在外殼中自由旋轉(zhuǎn)并面向風(fēng)；以及
圖7示出圖6所示組件的側(cè)視圖，還示出發(fā)電機的線路，該線路 用于傳輸通過風(fēng)帆接收器的旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的電能。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及對其中通過的空氣流作出響應(yīng)而旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生可用能量 的風(fēng)帆接收器(windsailreceptor)。圖1示出圖4至圖6所示風(fēng)帆接收器10的單個四元葉片部件11。然而，應(yīng)該認(rèn)識到，在本發(fā)明的范圍
內(nèi)，這種單個葉片部件11可以由三至五個葉片組成。在圖1中，箭頭
A用來顯示圍繞每個相同葉片12的曲形部分的空氣流動，通過圖2的 箭頭B示出所述曲形，并且如圖2中的虛線D所示，在后輪轂15和 狗腿形部分(彎折部分)16的端部孔13之間將每個葉片12彎折到前 盤18而形成所述曲形，從而形成圖1、圖3和圖4所示的葉片12，為 了形成曲形或者弧形的這種彎折由圖5中虛線E所示的后輪轂15和 前盤18之間的距離(稱為軸向距離)所確定。從后輪轂15到前盤18 的軸向距離是圖2中所示從后輪轂15到連接孔13測得的葉片長度的 0.75至0.85倍，所述連接孔位于狗腿形部分16的端部，用于接納緊 固件，以通過螺釘19或類似緊固件穿過孔13并進入其中一個前盤孔 而在其中一個間隔開的徑向孔處將葉片端部與前盤相連。這些前盤孔 均等距間隔開，并且與前盤中心的距離相等。通過如箭頭C所示彎折 每個葉片12而形成葉片12的彎曲部分。進行所述彎折的葉片12包括 從后輪轂部分15延伸的狗腿形部分16，后輪轂部分15上形成有中心 通孔14。葉片的狗腿形部分16具有通孔13，并且如箭頭C所示彎折 成孔13與三至十個穿過前盤18形成的等間距徑向孔(圖3中示出了 四個間隔開的孔)之一對齊(如圖l所示)，以便接納諸如螺釘19等 緊固件，在風(fēng)帆接收器10的四元葉片部件11的前端中央，該緊固件 在孔13處將葉片的狗腿形部分16連接到前盤18上。因此，前盤18 和后輪轂15以適于葉片12長度的選定距離間隔開，以便形成預(yù)期的 平滑曲面。軸20剛性地安裝成穿過前盤18延伸到后輪轂，跨越前盤 18與后輪轂之間的距離，從后輪轂15的中心垂直地延伸，并且所述 軸可以如圖5所示延伸到后輪轂15之外，或者可以從前盤18伸出， 用于經(jīng)由軸承安裝成在框架或者外殼(如圖6中所示的框架30)中旋 轉(zhuǎn)，并且與發(fā)電裝置相連(下文將參考圖6和圖7對此進行說明)。此 外，可以認(rèn)識到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以將風(fēng)帆接收器IO布置成通 過在軸20處施加諸如電動機等動力源(未示出)而在水中旋轉(zhuǎn)，以便 提供輸出推力。此外，圖中示出通過風(fēng)使風(fēng)帆接收器IO旋轉(zhuǎn)，可以認(rèn) 識到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以將風(fēng)帆接收器IO布置成通過諸如水等液體使其旋轉(zhuǎn)。
圖2示出風(fēng)帆接收器10的單個葉片部件11是已被切掉平展剛性 材料片的平展部分。如圖所示，相同的材料部分圍繞葉片部件的中央 以徑向間隔被去除，留下葉片12的前邊緣或前側(cè)邊緣12a、具有穿過 端部的端部孔13的狗腿形彎折側(cè)邊16、修圓的后邊緣或后側(cè)邊緣12b 以及平端12c。這些葉片12以圖2所示平滑曲形或者弧形進行同樣的 彎折，并且在周圍徑向點處連接在前盤18上。如圖3所示，可以利用 緊固件19穿過形成于狗腿形部分16端部的孔13來獲得所述連接，從 而形成圖l和圖3所示的葉片部件11。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，單個葉片 部件11可以由適當(dāng)材料(例如薄規(guī)格鋼、塑料或諸如聚氨酯等彈性材 料)的片材沖壓而得，或者可以通過鑄造、模制或其他適當(dāng)方法制成。
如上所述，本發(fā)明涉及兩個單獨的葉片部件11的組合，所述葉片 部件11在其后輪轂處安裝在一起，并且其葉片12彎折并連接到前盤 上，從而形成如圖4至圖7所示的風(fēng)帆接收器10。如果采用三個、四 個或者五個葉片部件11，則風(fēng)帆接收器IO將分別具有十二片、十六 片或者二十個葉片。在實踐中，本發(fā)明在利用進入并穿過組件的氣流 方面具有大約90%或更高的效率。雖然圖中示出了八個葉片12的組 件，然而可以認(rèn)識到，形成六片、八片或十二個葉片12的組件的兩部 分組件也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且將比任何早期的風(fēng)車組件產(chǎn)生更有 效的風(fēng)力轉(zhuǎn)換。這種風(fēng)帆接收器IO通過使諸如圖6和圖7所示的發(fā)電 機45等發(fā)電裝置旋轉(zhuǎn)而將風(fēng)能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動能。然而，可以認(rèn)識 到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，包括僅僅具有三片、四片或五個葉片的單個 葉片部件11的風(fēng)帆接收器10可以用來將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)檩S20的轉(zhuǎn)動能， 軸20繼而使發(fā)電裝置旋轉(zhuǎn)。
圖4是本發(fā)明風(fēng)帆接收器IO的俯視圖，示出在彎折葉片12之前， 將兩個單獨的葉片部件11安裝在一起，使一個葉片部件位于另一個葉 片部件之上，并且將每個葉片部件的后輪轂15固定在一起。通過這種 布置，葉片12彼此間的距離相等。此后，分別將葉片12彎折成如上 所述選定的弧形或曲形，并且利用緊固件19將每個葉片與前盤18中 的間隔開的徑向孔之一相連。前盤孔等距間隔開，并且與前盤18中心的距離相等。各個葉片12的狗腿形部分16的孔13與前盤18的孔對 齊，并且將螺釘19或類似緊固件旋入孔中，從而將葉片的狗腿形部分 16固定到前盤18上。因此，對于兩個四元葉片部件11而言，八個葉 片12的每個前邊緣12a之間具有大約45。的間距，并且空氣流過葉片 的方向與圖1所示涉及單個葉片部件11的方向相同。所述空氣流動的 方向環(huán)繞每個葉片12，如圖1中的箭頭A所示穿過葉片，并且在后邊 緣12b處離開葉片?？諝馔费刂⒆裱~片弧形或曲形，葉片起到 與前桅前方的帆或船首帆相同的作用，將穿過葉片12的每小時八到十 英里風(fēng)的大約90%的風(fēng)能進行轉(zhuǎn)換。圖5所示的軸20在風(fēng)帆接收器 10內(nèi)被固定成從相連后輪轂15的中心垂直地延伸，并穿過前盤18的 中心。如上所述，軸20使得前盤18和后輪轂15之間的間距與橫跨狗 腿形部分16的葉片長度相關(guān)，從而確定出葉片的曲形或弧形，并且軸 20可以從前盤18和后輪轂15的任意一者或兩者伸出，以便利用軸承 安裝在圖6和圖7所示的半環(huán)形框架30中，以及使諸如圖6和圖7 所示的發(fā)電機等發(fā)電設(shè)備旋轉(zhuǎn)，從而如下所述將風(fēng)帆接收器10的旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)變?yōu)閯恿敵觥?br>
圖6和圖7示出風(fēng)帆接收器10的軸20與前盤18和后輪轂15相 連，且以樞軸的形式穿過軸承35，圖7中更清楚地示出通過框架30 的前水平構(gòu)件31和后水平構(gòu)件32安裝軸承35。框架30具有半環(huán)形。 如圖所示，框架30的前水平構(gòu)件31是在其相對端部與框架30的前邊 緣30a的頂部相連的桿件，后水平構(gòu)件32也是與水平構(gòu)件31相同的 桿件，并且在其相對端部與框架30在后邊緣33處的相對端相連。為 了安裝框架30(其中，風(fēng)帆接收器10樞裝在軸承35處以便進行旋轉(zhuǎn))， 框架30包括軛架36，軛架36在其端部36a處剛性固定到托架37的 底面或下表面上，托架37在框架端部附近水平對齊地固定到框架30 的外表面30b的相對側(cè)上。軛架36還包括直的插接柱安裝體38，該 插接柱安裝體38在頂端38a處固定到框架的下表面上，并且與托架 37的距離相等地從框架的下表面垂直地向下延伸。所述直的插接柱安 裝體38安裝到柱子(未示出)的端頭中，以在其中自由轉(zhuǎn)向，所述柱 子的相對端安裝成豎直地支承插接柱安裝體38，并使風(fēng)帆接收器10的前端面向風(fēng)。
為了將風(fēng)帆接收器10設(shè)置為面向風(fēng)，將軛架的插接柱安裝體38 在柱子端頭中的樞裝布置成使得風(fēng)帆接收器10和框架30能夠轉(zhuǎn)向 360°。如圖6和圖7所示，為了使得風(fēng)帆接收器10和框架30轉(zhuǎn)向到 風(fēng)中，框架30包括支架40，每個支架40均在前端40a處與其中一個 托架37相連，并且向后延伸為在后端40b處與尾部或方向舵41的相 對側(cè)相連。受風(fēng)作用的方向舵41趨向于以風(fēng)標(biāo)的方式進入風(fēng)中，使得 框架30和風(fēng)帆接收器IO轉(zhuǎn)向到風(fēng)中面向風(fēng)。
風(fēng)使面向風(fēng)的風(fēng)帆接收器10旋轉(zhuǎn)，風(fēng)帆接收器10又使軸向連接 的軸20旋轉(zhuǎn)，軸20繼而被連接成使發(fā)電裝置旋轉(zhuǎn)，從而將風(fēng)能轉(zhuǎn)變 為可用能。根據(jù)本發(fā)明，可以將風(fēng)帆接收器IO連接成使多個發(fā)電裝置 旋轉(zhuǎn)，但是圖6和圖7只示出了安裝到支桿46的端部46a上的發(fā)電機 45，支桿46繼而固定到托架37的后表面上，從而將發(fā)電機懸掛在風(fēng) 帆接收器10的后方和方向舵41的前方。通過這種布置，發(fā)電機45 的轉(zhuǎn)子(未示出)與風(fēng)帆接收器10的軸20相連，并由其驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。 所述轉(zhuǎn)子在產(chǎn)生電流的電樞繞組或定子中旋轉(zhuǎn)，所述電流通過線路45a 傳輸至電池(未示出)或電網(wǎng)(未示出)中，線路45a用于將電流從 發(fā)電機45傳輸至電能操作裝置。雖然此處所示的發(fā)電機45可以與本 發(fā)明的風(fēng)帆接收器IO相連以產(chǎn)生動力輸出，但是可以認(rèn)識到，在本發(fā) 明的范圍內(nèi)，可以使用能夠旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生能量輸出的其它裝置，并且風(fēng) 帆接收器適于在諸如水等液體中旋轉(zhuǎn)，還適于在諸如水等液體中旋轉(zhuǎn) 以產(chǎn)生推力。
本文的風(fēng)帆接收器10優(yōu)選包括一對軸向連接在一起的風(fēng)帆接收 器的葉片部件ll，然而可以認(rèn)識到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以利用單 個風(fēng)帆接收器的葉片部件11來產(chǎn)生風(fēng)能。然而這種單個葉片部件11 在操作中沒有布置為風(fēng)帆接收器10的成對葉片部件11的效率高。
上面已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明風(fēng)帆接收器的優(yōu)選實施方式。然而， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識到，上述實施方式可以包含不偏離本發(fā)明總 體范圍的若干變化和修改。因此，本發(fā)明旨在將可能出現(xiàn)的所有這些 修改和調(diào)整包含在所附權(quán)利要求和/或合理等同替換的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種風(fēng)帆接收器，包括第一和第二風(fēng)帆接收器葉片部件，每個葉片部件具有三至五片徑向間隔開的相同葉片部分，所述風(fēng)帆接收器葉片部件在其中央層疊和連接在一起，形成位于中心的后輪轂，并且所述葉片均形成為具有穿過其中截面的選定曲線，所述曲線由如下關(guān)系確定，即，后輪轂和前盤之間的軸向距離是從葉片和所述后輪轂的連接部到與所述前盤相連的葉片端部的葉片長度的0.75到0.85倍，與每個葉片和所述后輪轂的連接部相對的每個葉片端部以相等的徑向間距固定到圍繞所述前盤的等距間隔開的點處；固定在所述風(fēng)帆接收器葉片部件的后輪轂部分和前盤上的軸，所述軸從所述后輪轂和前盤的任意一者或兩者伸出；用于將所述軸安裝成自由旋轉(zhuǎn)的軸承；以及被連接成可旋轉(zhuǎn)或者可通過所述軸而被旋轉(zhuǎn)的器具。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)帆接收器，其特征在于，每個風(fēng)帆接 收器葉片部件的相同葉片均具有大致平直的前邊緣以及修圓的后邊緣 部分，所述后邊緣部分與連接到后輪轂部分上的內(nèi)端相鄰，并且在外 端處終止于延伸到所述葉片端部的平直邊緣部分。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)帆接收器，其特征在于，相同的葉片 端部均終止于從葉片前邊緣延伸到后邊緣的直端部分。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)帆接收器，其特征在于，相同的葉片 前邊緣的內(nèi)端固定到前盤中形成的每個相等間距的徑向孔處。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的風(fēng)帆接收器，其特征在于，相同的葉片 部件由相同的薄規(guī)格剛性材料部分構(gòu)成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)帆接收器，其特征在于，所述薄規(guī)格 剛性材料是鋼板。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)帆接收器，其特征在于，所述薄規(guī)格 剛性材料是聚氨酯片材。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)帆接收器，其特征在于，所述風(fēng)帆接 收器的軸經(jīng)由軸承安裝到框架上，所述框架繼而樞裝到塔上，以便當(dāng) 液體流引入所述風(fēng)帆接收器時進行轉(zhuǎn)向；所述框架包括豎直地安裝在 風(fēng)帆接收器后方的方向舵或翅片，所述方向舵或翅片使得所述風(fēng)帆接 收器以風(fēng)標(biāo)的方式動作而面向所述液體流。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)帆接收器，其特征在于，所述框架安 裝有發(fā)電設(shè)備，所述發(fā)電設(shè)備通過風(fēng)帆接收器的軸而旋轉(zhuǎn)；并且設(shè)置 有用于傳輸電能的設(shè)備，所述用于傳輸電能的設(shè)備與所述發(fā)電設(shè)備相 連，以便將所述風(fēng)帆接收器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的電能進行傳輸，從而用于使用 或儲存。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在風(fēng)或水流中旋轉(zhuǎn)的風(fēng)帆接收器，其使軸旋轉(zhuǎn)，該軸則使發(fā)電裝置工作而產(chǎn)生電能輸出，用于做功或者將電能輸出傳輸?shù)絻Υ嬖O(shè)備。優(yōu)選的是，所述風(fēng)帆接收器包括位于后輪轂和前盤之間的六到十片等距間隔開的相同葉片，后輪轂和前盤都與軸相連，該軸經(jīng)由軸承安裝到框架上，從而使得風(fēng)帆接收器在面向風(fēng)或水流時可以自由旋轉(zhuǎn)。所述風(fēng)帆接收器葉片由兩組三至五片等距間隔開的葉片構(gòu)成，每組由單片剛性材料的平展部分構(gòu)成，從所述單片平展部分去除若干徑向部分而形成圍繞輪轂等距間隔開的各個葉片，將輪轂安裝到彼此上，將葉片彎折成同樣的曲形，并且葉片外端以相等的間距固定到前盤上，從而形成所述風(fēng)帆接收器。
文檔編號F04D29/26GK101300425SQ200680041382
公開日2008年11月5日 申請日期2006年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月7日
發(fā)明者理查德·A·施泰因克, 約翰·K·麥圭爾 申請人:理查德·A·施泰因克;約翰·K·麥圭爾