[发明专利]一种垂直轴牛顿流体动能吸收装置

说明书

本发明公开了一种垂直轴牛顿流体动能吸收装置，包括垂直转轴和至少一个工作平面；其中，每一个工作平面包括左右两侧对称设置的桨叶框架、桨叶水平转轴、桨叶、挡销，桨叶框架可绕垂直转轴转动，桨叶水平转轴的两端分别与桨叶框架的两侧水平连接，左右两侧的桨叶分别可绕桨叶水平转轴转动，桨叶框架左右两侧的底边上分别设置有可挡住桨叶转动的挡销，左右两侧的挡销分别设置在桨叶的内、外两侧。本发明巧妙地利用了桨叶水平转轴两侧受到风力、重力的不平衡，能够将发电效率提高到33％，相当于传统垂直轴风力发电机发电效率15％的2倍多，并解决了装置的紧急刹车问题，特别是强风情况下的紧急刹车问题。

技术领域

本发明属于动能吸收和/或转化装置，具体涉及一种垂直轴牛顿流体动能吸收装置。

背景技术

目前，流体动能吸收装置主要应用于风力发电设备中，例如：风力机等。风力发电机(风力机)，是把空气流(风)中蕴含的动能吸收下来，转化为机械能，再进而转化为电能。

从安装的主轴方向上分，风力机有两种形式：一种是水平轴风力机，一种是垂直轴风力机，现在普遍使用的是水平轴风力机，这是因为垂直轴风力机相对于水平轴风力机有以下两个致命的缺点：(1)效率低，垂直轴风力机的风能利用率仅有8～15％，远低于水平轴风力机的35％；(2)紧急状况下难以实现刹车，特别是强风情况下的紧急刹车问题没有得到很好的解决。

但同时，垂直轴风力机也有一些水平轴风力机不具备的优点，例如：(1)安装高度低，易于安装、巡检和维修；(2)不需要尾翼和偏航系统来驱动浆叶对风向；(3)启动风速小；(4)单位千瓦投资小；(5)塔架设计简单。

因此，科技人员也没有放弃对牛顿流体动能吸收装置(特别是其中的垂直轴风力机)的研究开发。我们通过本发明，将垂直轴牛顿流体动能吸收装置的性能和可行性提高了一大步，达到了可商业化运营的水平，经济效益超过了水平轴系统。

发明内容

针对现有技术存在的问题和/或不足，本发明的目的在于提供一种垂直轴牛顿流体动能吸收装置，该装置巧妙的利用了桨叶水平转轴两侧受到风力的不平衡，并有效地保证F₁与F₂之间的差值最大化，带动桨叶框架(桨叶水平转轴、桨叶)转动进行发电，将发电效率提高到33％，相当于传统垂直轴风力发电机发电效率15％的2倍多。

本发明提供的技术方案如下：

一种垂直轴牛顿流体动能吸收装置，包括垂直转轴和至少一个工作平面；其中，每一个工作平面包括左右两侧对称设置的桨叶框架、桨叶水平转轴、桨叶、挡销，桨叶框架可绕垂直转轴转动，桨叶水平转轴的两端分别与桨叶框架的两侧水平连接，左右两侧的桨叶分别可绕桨叶水平转轴转动，桨叶框架左右两侧的底边上分别设置有可挡住桨叶转动的挡销，左右两侧的挡销分别设置在桨叶的内、外两侧。

进一步的，

在上述任一技术方案中，左右两侧的桨叶分别或同时为平板状。

进一步的，

在上述任一技术方案中，桨叶水平转轴将桨叶分为上下两部分：上桨叶、下桨叶，上桨叶的高度小于下桨叶的高度。

进一步的，

在上述任一技术方案中，上桨叶高度为下桨叶高度的0.01～0.95；优选的，上桨叶高度为下桨叶高度的0.55～0.75；实际上可以根据流体的流速、密度等因素综合考虑确定。

进一步的，

在上述任一技术方案中，挡销由电动控制放平与否；优选的，挡销由电磁阀控制放平与否。

进一步的，

在上述任一技术方案中，所述至少一个工作平面是一个工作平面、二个工作平面、三个工作平面、四个工作平面、五个工作平面、六个工作平面、七个工作平面或八个工作平面；优选为二个工作平面。