一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
【專利說明】
(—)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別是其風(fēng)輪之轉(zhuǎn)軸是垂直狀態(tài)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它可以高效地利用風(fēng)、或類似的流體(如:江、河流水或海洋流中的水體......等等)來為人們發(fā)電。
(二)
【背景技術(shù)】
[0002]目前的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是利用風(fēng)輪葉片之凹心的迎風(fēng)面的捉風(fēng)能力大于其凸起的背風(fēng)面所受到的阻力而產(chǎn)生的壓力差來推動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組來發(fā)電的。這種形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由于其葉片之凸起的背風(fēng)面仍然會(huì)在其風(fēng)向的投影面上承受有氣體的阻力，故而對(duì)葉片之凹心面所捕獲到的風(fēng)能的消耗仍然是很大的；另外，由于為了減少風(fēng)輪之葉片背風(fēng)面的阻力，其風(fēng)輪之葉片又都是被制成了 “彎刀柳葉”式的窄條形狀，因此又大大地削弱了葉片的捉風(fēng)能力，亦即極大地限制了它的裝機(jī)容量。
[0003]本發(fā)明的目的在于:提供一種新型的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它可以全面地克服現(xiàn)有之垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的上述不足一一即徹底地解除掉風(fēng)輪葉片之背風(fēng)面一側(cè)的阻力并將該阻力轉(zhuǎn)化為動(dòng)力；同時(shí)又強(qiáng)化了風(fēng)輪之葉片與整機(jī)的捉風(fēng)能力，從而可以更為有效地利用風(fēng)能和提尚裝機(jī)容量。
(三)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的可以這樣地來實(shí)現(xiàn):在一個(gè)具有一定高度與足夠穩(wěn)定性的鋼制或砼建(鋼筋混凝土建筑)平臺(tái)的中心處，穿過平臺(tái)固定著一段的垂直的套管。在該套管上段的外側(cè)通過一個(gè)推力向心滑動(dòng)軸承套裝著一個(gè)圓筒形托套，在該托套的上面水平地固焊著一塊具有一定剛性的偏流集風(fēng)罩的下面板。該偏流集風(fēng)罩之下面板的水平外形近似于一個(gè)“標(biāo)槍頭”的形狀一一亦即一個(gè)近似于“凸”字的底邊再與一個(gè)以該底邊為底邊的等腰三角形對(duì)接后所組成的外圍形狀，且定義標(biāo)槍頭的尖端為偏流集風(fēng)罩的正前方。該推力向心滑動(dòng)軸承的軸心線在偏流集風(fēng)罩之下面板的對(duì)稱中心面內(nèi)，并通過套管上端的外螺紋、一個(gè)平墊和鎖緊螺母來控制著偏流集風(fēng)罩下面板的軸向竄動(dòng)。該偏流集風(fēng)罩下面板與托套一起可以圍繞著套管自由地做水平轉(zhuǎn)動(dòng)。在該套管的內(nèi)部通過于其上、下兩端背朝背配置的二個(gè)推力向心軸承又支承著一個(gè)貫穿的帶有軸肩的立軸。在該立軸的軸肩上通過一個(gè)平鍵套裝著一個(gè)圓柱形的風(fēng)輪，同時(shí)，通過立軸上端的外螺紋與一個(gè)平墊和鎖緊螺母控制著風(fēng)輪的軸向竄動(dòng)。一一所謂的圓柱形風(fēng)輪:是指該風(fēng)輪之每一個(gè)葉片的上、下兩端各與其上端或下端呈水平形態(tài)的圓環(huán)形端板密接，每個(gè)葉片的內(nèi)邊又都與其同一軸轂密接，且每一個(gè)葉片的水平截面又都具有同一方向的彎曲弧度一一(并確定其凹心的一面為迎風(fēng)面)；從而在任何兩個(gè)相鄰的葉片之間又都形成了一個(gè)垂直的近似于三棱體形的盲頭收風(fēng)料斗；風(fēng)輪的外圍輪廓呈圓柱形。風(fēng)輪的下端面與偏流集風(fēng)罩之下面板的上表面應(yīng)具有一定的間隙。偏流集風(fēng)罩下面板的軸后寬度應(yīng)適當(dāng)?shù)卮笥陲L(fēng)輪的直徑；而其軸后長(zhǎng)度應(yīng)略大于風(fēng)輪的半徑；偏流集風(fēng)罩之下面板的軸前寬度應(yīng)當(dāng)較大地大于風(fēng)輪的直徑一一以便于廣集風(fēng)源；而其軸前長(zhǎng)度則應(yīng)當(dāng)大于風(fēng)輪的半徑與偏流集風(fēng)罩的吃風(fēng)深度之和。在偏流集風(fēng)罩下面板之左、右側(cè)邊的上面，沿著左、右二側(cè)邊通過螺栓和螺母分別固定著一塊垂直的、如形相符的、具有一定剛性、且相互對(duì)稱的偏流集風(fēng)罩的左、右邊板；而在該左、右邊板的上面又通過螺栓和螺母固定著一塊水平的、具有一定剛性、而其外圍形狀和尺寸與偏流集風(fēng)罩之下面板的外圍完全一樣的偏流集風(fēng)罩的上面板，并且該上面板的下表面與風(fēng)輪的上端面亦應(yīng)具有適當(dāng)間隙。于此，偏流集風(fēng)罩的上、下面板、左、右邊板便共同組成了一個(gè)完整的偏流集風(fēng)罩，并且在該偏流集風(fēng)罩之正面投影的方向上于其前、后兩端各自形成一個(gè)矩形開口 ；而在其前矩形開口的最前端，尚有兩個(gè)相對(duì)于其縱向?qū)ΨQ中心面左、右對(duì)稱的斜向開口。在偏流集風(fēng)罩的前矩形開口內(nèi)，于風(fēng)輪葉片的背風(fēng)面一側(cè)一一(在本案中，設(shè)定其背風(fēng)面一側(cè)是在立軸的左邊)有一塊上下垂直的導(dǎo)流斜板，該導(dǎo)流斜板的左邊順著偏流集風(fēng)罩左邊板的內(nèi)表面向后順滑過一段距離之后與之較為平順地密接；而其右邊則是從前向后同時(shí)又從左向右一直延伸到風(fēng)輪的前沿并又向右略微越過風(fēng)輪的軸心線；而其上、下兩邊則是分別地與偏流集風(fēng)罩上面板的下表面和偏流集風(fēng)罩下面板的上表面密接。在偏流集風(fēng)罩后端之對(duì)稱中心面處，于上面板的上面和下面板的下面順著對(duì)稱中心面的方向各自緊固著一段具有一定剛性與一定長(zhǎng)度的尾桿，在該二尾桿的遠(yuǎn)端固定著一塊具有一定面積的、其垂直投影呈(γ)字形的垂直尾翼一一尾翼的垂直投影之所以制成(γ)字形是為了強(qiáng)化它的舵轉(zhuǎn)能力。立軸的下端通過離合器與一個(gè)變速箱一發(fā)電機(jī)組順序聯(lián)接。其中，變速箱和發(fā)電機(jī)組都可以直接或通過支架與平臺(tái)相對(duì)固定。而發(fā)電機(jī)組的輸出電纜可以直接通入地面接收站。如此，便形成了一個(gè)基本的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī):如有來風(fēng)，在垂直尾翼的舵轉(zhuǎn)作用下，偏流集風(fēng)罩的前矩形開口便會(huì)對(duì)準(zhǔn)來風(fēng)，大量的流動(dòng)性氣體便會(huì)涌入到偏流集風(fēng)罩的前矩形開口內(nèi)，但是，由于導(dǎo)流斜板的導(dǎo)引作用，會(huì)把進(jìn)入該矩形開口之左半部分的氣體導(dǎo)引到右邊一一亦即把本要沖向風(fēng)輪葉片之背風(fēng)面一側(cè)的氣流導(dǎo)入到了風(fēng)輪之葉片的迎風(fēng)面一側(cè)；又由于氣流的喉管效應(yīng)，會(huì)使得風(fēng)輪之葉片的迎風(fēng)面一側(cè)受到的推力更大、速度更快；而此時(shí)風(fēng)輪之葉片的背風(fēng)面一側(cè)則幾乎是在靜態(tài)的氣體中轉(zhuǎn)動(dòng)。亦即，本裝置不但能夠最大程度地解除掉風(fēng)輪葉片之背風(fēng)面一側(cè)所要承負(fù)的阻力，同時(shí)又可以把該阻力轉(zhuǎn)變?yōu)橹Α＾D(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)輪通過立軸一離合器一變速箱一發(fā)電機(jī)組便可進(jìn)行發(fā)電。
[0005]為了避免因風(fēng)速過高而引起高電壓對(duì)設(shè)備造成損害，可以在偏流集風(fēng)罩的前端配置上一套“翼形升力板風(fēng)速自控裝置”。該翼形升力板風(fēng)速自控裝置的結(jié)構(gòu)如下:在偏流集風(fēng)罩之左、右邊板的前半部位之適當(dāng)?shù)奈恢蒙?一一該位置應(yīng)當(dāng)在導(dǎo)流斜板之左邊的前面)，貫穿性地固定著上、下兩根水平的圓筒形導(dǎo)管，該二導(dǎo)管都應(yīng)處在同一個(gè)與偏流集風(fēng)罩之對(duì)稱中心面垂直的垂面內(nèi)，且又有一定的上下間距；在每一導(dǎo)管之左、右兩半部分內(nèi)，又都各自裝配著一根可以在導(dǎo)管內(nèi)自由地作軸向滑動(dòng)的圓柱形軸棒，并且左邊的上、下兩根軸棒的外端同時(shí)固定在一塊翼形升力板的內(nèi)側(cè)平面之偏后一些的位置上；該翼形升力板是一塊具有一定寬度、一定厚度與一定垂直長(zhǎng)度的垂直板件，它的水平截面呈內(nèi)平外凸一一即如同飛機(jī)機(jī)翼橫斷面的形狀，且圓厚的垂直一邊朝前一一可稱該翼形升力板為左翼形升力板；而在右邊的上、下兩根軸棒的外端也同時(shí)固定在一塊與左翼形升力板的大小、形狀和位置完全對(duì)稱的右翼形升力板的內(nèi)側(cè)平面上；在左、右翼形升力板之內(nèi)側(cè)平面的前半部分之適當(dāng)位置，又都各自固定著一個(gè)可以鉸接連桿的耳座一一可分別地稱之為左外耳座和右外耳座；在偏流集風(fēng)罩的前端之左、右兩個(gè)斜向的開口內(nèi)各自配有一個(gè)翻轉(zhuǎn)門一一可分別地稱之為左翻轉(zhuǎn)門和右翻轉(zhuǎn)門；所謂的翻轉(zhuǎn)門是指該門的門體是一塊矩形板件，該門的門軸上下垂直地套裝在偏流集風(fēng)罩的上、下面板之間，其門體可以各自在左、右兩個(gè)斜向的開口內(nèi)自由地翻轉(zhuǎn)，而在該二翻轉(zhuǎn)門的軸后部分同時(shí)向外旋轉(zhuǎn)到最大角度時(shí)，該二翻轉(zhuǎn)門的門體可以把偏流集風(fēng)罩的前矩形開口關(guān)閉；在左、右二翻轉(zhuǎn)門門體內(nèi)側(cè)的軸后之適當(dāng)位置上，對(duì)稱地各自固定著一個(gè)帶圓孔的耳板一一可分別地稱之為左耳板和右耳板，通過左、右耳板上的圓孔掛拉著一根拉簧；在左、右二翻轉(zhuǎn)門門體外側(cè)的后半部位之適當(dāng)位置上，也對(duì)稱性地各自固定著一個(gè)可以鉸接連桿的耳座一一可分別地稱之為左內(nèi)耳座和右內(nèi)耳座，并且左外耳座與左內(nèi)耳座、右內(nèi)耳座、右外耳座都處在同一尚度的水平面內(nèi)其具體高度應(yīng)接近于偏流集風(fēng)罩前矩形開口的中間水平面。用等長(zhǎng)的左、右連桿并配以通用的圓柱銷和開口銷分別地將左外耳座與左內(nèi)耳座、右內(nèi)耳座與右外耳座進(jìn)行鉸接。便完成了一套“翼形升力板風(fēng)速自控裝置”。其中，左、右連桿的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)是:在無風(fēng)的情況下，拉簧可以把左、右翼形升力板之間的間距拉到最小，與此同時(shí)，左、右翻轉(zhuǎn)門的門體又都正好與偏流集風(fēng)罩的對(duì)稱中心面平行。
[0006]本“翼形升力板風(fēng)速自控裝置”的工作原理在于:利用了機(jī)翼的升力在其他各相關(guān)因素都相對(duì)固定不變的情況下其大小與風(fēng)速的平方成正比這一特性一一(機(jī)翼升力=1/2X空氣密度X速度平方X機(jī)翼面積X機(jī)翼的升力系數(shù))，也就是講，翼形升力板的升力會(huì)因風(fēng)速的快慢變化而陡然增大或陡然減小。即:在風(fēng)速較低時(shí)，翼形升力板的升力會(huì)很小，各翻轉(zhuǎn)門門體的后半部分在拉簧的牽拉作用下會(huì)全部打開