專利名稱：高效徑流雙軸風力機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種風力轉換裝置，即一種高效徑流雙軸風力機。
背景技術：
風力機是借助風力轉動作功或儲能的機械裝置。隨著能源的緊缺，風力機 越來越受到人們的重視。風力機的種類很多，如果按照轉軸與風向的關系來分， 主要有軸流式和徑流式兩種。軸流式風力機的轉軸與風向一致，為水平軸，扇 頁表面與轉軸軸線相垂直。徑流式風力機的轉軸多為立軸，扇頁立于立軸的外 側。當然，轉軸為水平方向，但不與風向一致，或與風向垂直的風力機也應屬 于徑流的范圍，但這種風力機很少見。由常識可知，軸流式風力機的扇頁面積
比較小， 一般只有3個，靜止狀態受風面積非常有限，這是軸流式風力機的主 要缺點。徑流式風力機的扇頁面積比較大，可是，轉軸兩側的對稱扇頁同時受 力，扭矩相反，相互抵消，風力利用效率極低，限制了徑流式風力機的應用。 如果能解決兩側力矩相抵的問題，徑流式風力機比軸流式風力機將具有更多的 優勢。在現有專利文獻中，可見到許多解決徑流式風力機兩側力矩相抵問題的 方案，其中大都采用在扇頁上開有多個風孔，每個風孔上安裝單向開關的方法， 結構比較復雜，故障率高，實用價值較低，至今沒有得到普及推廣。

發明內容
本發明的目的是提供一種轉軸兩側扇頁相抵力矩的量非常小，風能利用效 率比較高、且結構簡單、工作穩定的高效徑流式雙軸風力機。
上述目的是由以下技術方案實現的研制一種高效徑流雙軸風力機，也是 由轉軸和多個扇頁構成。所不同的是所說的轉軸有兩支，每支轉軸的外側均 裝有多個扇頁，兩支轉軸的距離小于兩扇頁寬度之和，即兩支轉軸的扇頁在兩 轉軸之間相互穿插遮擋。
所說的轉軸是兩支平行豎立的立軸或兩支平行的橫軸。所說的扇頁是一個曲面扇頁。
所說的曲面扇頁與轉軸軸線相垂直的截面是一條拋物線，靠近轉軸的線段 較為平直，離轉軸較遠的線段比較彎曲。
所說的每支轉軸四周均布三個以上的扇頁。
所說的兩支轉軸并列裝在一個的軸架內，且與軸架轉動連接，軸架的上下 均有半軸與支架的上下橫框轉動連接，支架固連于地面。
所說的兩個轉軸上各固裝一個齒輪，兩個齒輪相嚙合而相互逆向轉動。 所說的軸架的上方設有導向風翼。
所說的軸架的上方設有導向尾翼，導向尾翼的前方軸架上裝有與所說的兩 支轉軸擋風板，擋風板沿與兩轉軸相平行的中線對折呈角狀。 所說的轉軸的下端通過傳動機構與風能轉換器相聯系。
本發明的有益效果是由于曲面扇頁的凹面風阻較大，凸面風阻較小，加 之凸面扇頁在兩立軸間相互遮擋或在前方加設擋風板，可進一步降低風阻，使 兩轉軸外側扇頁產生的扭矩遠大于兩轉軸間扇頁產生的反向扭矩，且兩轉軸間 的扇頁在轉動中相互推帶，進一步降低反向扭矩，使徑流風機兩側扇頁受力相 抵的缺點得以克服，其受力面積大的優勢得以凸顯。大量實驗證明這種風力 機結構簡單，性能穩定，風能轉化率顯著提高，是一種先進的風能利用裝備。


圖l是第一種實施例的主視圖2是第一種實施例的俯視圖3是工作原理示意圖4是第二種實施例的俯視圖5是第三種實施例的主視圖6是第三種實施例的俯視圖7是第三種實施例的左視圖8是第四種實施例的主視圖9是第四種實施例的俯視圖；圖10是第四種實施例的左視圖； 圖11是第五種實施例的主視圖； 圖12是第五種實施例的俯視圖。 圖13是第六種實施例的主視圖； 圖14是第六種實施例的受力分析圖； 圖15是第七種實施例的主視圖； 圖16是第七種實施例的俯視圖。
圖中可見轉軸l,扇頁2，軸架3,齒輪4，支架5,半軸6，轉換器7，導 向尾翼8，擋風板9。
具體實施例方式
第一種實施例圖l、 2、 3所示，這種風力機有兩支并立的轉軸l,每支轉 軸1上都裝有三個扇頁2。從圖1看這些扇頁都呈矩形，裝在豎立轉軸1的外側。 從圖2看，這些扇頁2均布在立軸1的周圍，每個扇頁2都是一個曲面板。圖 示的曲面板是一種拋物面，靠近轉軸1的部分比較平直，即曲率半徑較大，遠 離轉軸1的邊緣部分比較彎曲，即曲率半徑較小。兩支轉軸1的距離比較近， 小于兩扇頁2寬度之和，因而從兩立軸1之間轉過的扇頁2相互穿插。如圖3 可見這種扇頁的受力情況，兩側的扇頁2凹面與風力F相對，中間扇頁2凸面 迎風，且相互遮擋，迎風面積小于兩個扇頁2，而且部分凸面風力P會順勢滑向 兩側，加大兩側凹面的受力。顯然外側的受力大于中間的受力，導致兩個立軸l 均獲得足夠的扭矩而向外旋轉。
在實驗中發現，兩轉軸1之間的扇頁2不僅因遮擋而減少了受風面積，而 且在圖示的轉動中，前面的扇頁后面形成負壓，帶動氣流對后面的扇頁產生帶 動力A，同時，后面的扇頁2也對前面的扇頁產生了推動力B，而且轉速越高， 力AB越大，兩力相生相長，產生了意想不到的效果。
當然，這種風力機最好配備自動迎風裝置，否則，就只能在圖示的風向下 工作。既使是這樣，在風向比較確定的季節或場所也具有一定的使用價值。
第二種實施例這種風力機的扇頁2的數量可有多種，前例扇頁2有三個，本例如圖4所示有四個扇頁2。當然還可以更多，但扇頁2的數量應與其寬度尺 寸、頁面彎曲程度及兩立軸1的距離等參數相適應。當然，頁面的彎曲程度可 以推及到平直的頁面。
第三種實施例如圖5、 6、 7所示，這種風力機的兩支豎立轉軸1的上下 兩端都是通過軸承裝在一個矩形軸架3是里面，而這個軸架3的上下兩框的中 點上分別設有一個半軸6，軸架3通過這兩個半軸6裝在一個支架5里面。支架 5上部是一個矩形框架，兩個半軸6分別與支架5的上框和下框轉動連接。支架 5的下部與地面或其他基礎相固定。可見，這里的軸架3可以在支架5里面轉動。
圖中還可以看到，在兩個立軸1的下面各固定一個平置的齒輪4，兩個齒輪 4相嚙合，由此保證兩個立軸相互同步反向轉動，并且可以自動調整軸架3的方 位，使兩轉軸及扇頁主動保持與風向相對且轉動力矩最大的角度。當然，這里 的齒輪4對兩個立軸1所產生的同步作用也可以用電子控制裝置等其他技術或 裝置來實現。
和常規的風力機一樣，這里的立軸1下端要與風能轉換器7相聯系。這種 轉換器7既可以是發電機，也可以是提水機，又可能是儲能設備。既可以裝在 一個立軸下面，也可以裝在兩個立軸下面。圖中僅列舉一個由變速箱和發電機 構成轉換器7的例子，并不能窮舉所有的應用方式。
第四種實施例如圖8、 9、 IO所示，軸架3上面的半軸6伸出支架5的上 框，上面裝有一個導向尾翼8。導向尾翼8可在風力的作用下確定軸架3的轉動 方向，從而可以保持兩個轉軸1所在的平面始終與風向相垂直，從而獲得最大 的風力。
第五種實施例所說的軸架3的形狀可有多種，只要能支撐兩個轉軸1和 扇頁轉動，并且本身能在支架5上轉動即可。如圖ll、 12所示，這里的軸架3 是一個上下兩個三角架通過三個立柱構成。在三角架中部裝有橫框來安裝轉軸 1，并分別向上下裝有兩個半軸6。顯然，這種軸架3的穩定性更好一些。
第六種實施例如圖13、 14所示，軸架3的前面裝有一條擋風板9。擋風 板9的俯視斷面是板面從中間對折呈尖角形的兩塊板面。恰好擋在兩個轉軸1的前面。上面導向尾翼8借助風力控制軸架3的位置，使兩個轉軸1所在平面 以及前面的擋風板9始終與風向相對。其受力效果如圖14所示，兩轉軸l之間 的扇頁所對的氣流被擋風板9所抵擋，只有外側的扇頁能接受到風力。此外尖 角形的擋風板9還把氣流分向兩側，加大了兩側扇頁的壓力，從而可以獲得更 大的轉動力矩。
第七種實施例所說的轉軸1不僅可以是豎立的，也可以是水平的，或者 是傾斜的。圖15、 16所示的兩支轉軸1呈水平狀態，其他構造與第三、四種實 施例相同，也可以在風力的作用下工作。
第八種實施例這種風力機在使用中，可根據要求同時采用多個單體，組 成各種不同的陣列。
權利要求
1. 一種高效徑流雙軸風力機，也是由轉軸和多個扇頁構成，其特征在于所說的轉軸(1)有兩支，每支轉軸(1)的外側均裝有多個扇頁(2)，兩支轉軸(1)的距離小于兩扇頁(2)寬度之和，即兩支轉軸(1)的扇頁(2)在兩轉軸(1)之間相互穿插遮擋。
2. 根據權利要求l所述的高效徑流雙軸風力機，其特征在于所說的轉軸(1) 是兩支平行豎立的立軸或兩支平行的橫軸。
3. 根據權利要求1所述的高效徑流雙軸風力機，其特征在于所說的扇頁(2) 是一個曲面扇頁(2)。
4. 根據權利要求4所述的高效徑流雙軸風力機，其特征在于所說的曲面 扇頁(2)與轉軸軸線相垂直的截面是一條拋物線，靠近轉軸(1)的線段較為平直，遠離轉軸(1)的線段比較彎曲。
5. 根據權利要求l所述的高效徑流雙軸風力機，其特征在于所說的每支轉軸(1)四周均布三個以上的扇頁(2)。
6. 根據權利要求1所述的高效徑流雙軸風力機，其特征在于所說的兩支 轉軸(1)并列裝在一個的軸架(3)內，且與軸架(3)轉動連接，軸架(3) 的上下均有半軸(6)與支架(5)的上下橫框轉動連接，支架(5)固連于地面。
7. 根據權利要求1所述的高效徑流雙軸風力機，其特征在于所說的兩個轉軸(1)上各固裝一個齒輪(4)，兩個齒輪(4)相嚙合而相互逆向轉動。
8. 根據權利要求1所述的高效立軸風力機，其特征在于所說的軸架(3)的上方設有導向尾翼(8)。
9. 根據權利要求8所述的高效立軸風力機，其特征在于所說的軸架(3) 的上方設有導向尾翼(8)，導向尾翼(8)的前方軸架(3)上裝有與兩支轉軸(1)相對的擋風板(9)，擋風板(9)沿與轉軸(1)相平行的中線對折呈角狀。
10. 根據權利要求1所述的高效徑流雙軸風力機，其特征在于所說的轉 軸(1)的一端通過傳動機構與風能轉換器(7)相聯系。
全文摘要
本發明涉及一種風力轉換裝置，即一種高效徑流雙軸風力機。這種風力機，也是由轉軸1和多個扇頁2構成，其特點是所說的轉軸1有兩支，每支轉軸1的外側均裝有多個扇頁2，兩支轉軸1的距離小于兩扇頁2寬度之和，即兩支轉軸1的扇頁2在兩轉軸1之間相互穿插遮擋。其扇頁2優選拋物線頁面，由于扇頁2的凹面風阻較大，凸面風阻較小，加之凸面扇頁2在兩轉軸1間相互遮擋，可進一步降低風阻，致使兩立軸1外側扇頁2的扭矩遠大于兩轉軸1間扇頁2的反向扭矩，加之兩轉軸間的扇頁在轉動中相互推帶，使現有徑流風機兩側扇頁受力相互抵損的缺陷得以克服，使其受力面積大的優勢得以凸顯，風能轉化率顯著提高，且結構簡單，性能穩定，從而為風能利用提供了先進的技術裝備。
文檔編號F03D3/02GK101413482SQ20081022369
公開日2009年4月22日 申請日期2008年10月8日 優先權日2008年10月8日
發明者馬軍興, 馬建威 申請人:馬建威