[其他]双重风叶竖轴风力机

说明书

本实用新型涉及一种改进的竖轴风力机。

现有的竖轴风力机有两类，一类是升力型，如达里厄式叶轮；另一类是阻力型，如Savonius叶轮（简称S－叶轮）。前者效率较高，但制造上比较复杂，并且容易停机，起动困难。后者起动力矩大，易于制造，但由于有顶风运动叶片的逆向阻力，效率较低，难于限速和制动。

本方案的目的在于提供一种容易制造并能使全部叶片免受逆风而提高其效率的风力机，该风力机用简单装置即可限速和制动。

本方案的任务是这样实现的：以竖轴为中心，装置旋转风叶与静止风叶。在竖轴上安装旋转风叶形成旋转风轮，该风轮采用简单的S－叶轮即可。在旋转风轮旋转面积之外均布静止风叶6－16片，静止风叶垂直固定于圆形底座与上盖之间，形成静止风轮。上盖与底座为呈水平状态的同心圆，在圆心部位设轴孔，竖轴穿过这两个轴孔，上盖覆盖了旋转风轮与静止风轮。在相邻的静止风叶之间设活动风门，该风门可使相邻风叶间的风道完全封闭，也可部分关闭。轴节是与竖轴用键配合的便于拆装的传动部件，轴节可以连接做功机械，在使用多层风力机时可衔接上下轴。

双重风叶竖轴风力机设有静止风轮，它不仅能使风叶的顶风旋转问题得以克服，而且将风力全转为与旋转方向相同的力，使风力得到充分利用，并且这一装置降低了运转起始点风力，因而大大提高风力的利用率。静止风轮上的活动风门可调整进风量，即使暴风时也能正常运转，既有调速和制动作用，又有对风力机和整个做功系统的保护作用。本机克服了达里厄式和S－叶轮的缺点，并且有二者的优点。在旋转面积相同的情况下，其总作用力比搅蛋器式达里厄型可提高十倍，比S－叶轮可提高5倍。由于有上盖和静止风叶的遮盖，旋转风叶可免受雨雪、暴风等破坏，既安全又延长了使用寿命。

下面结合附图对本设计方案做进一步说明。

图1是去掉上盖的俯视图

图2是A－A剖面图

图3是轴节

底座（4）与上盖（5）为中心有轴孔的同直径圆盘状物，竖轴（3）穿过上下轴孔。竖轴（3）可以是管状空心轴，两端或只在下端空心内壁上制成键槽。竖轴上均布旋转风叶（2），该风叶最好呈弧形。在旋转风叶（2）的旋转面积外与底座圆周之间均布静止风叶（1）6－16片，该静止风叶（1）垂直固定于上盖（5）与底座（4）之间。每片静止风叶（1）与底座（4）的圆周相交于一点，从交点向圆心引半径线，则静止风（1）与该半径线的夹角为15°－35°，但最好在20°－25°之间。相邻的静止风叶间设活动风门（6）、该风门可沿静止风叶运动，当顶住相邻静止风叶时即可关闭，关闭时可将相邻风叶之间的风道完全封闭。如图3所示，轴节（7）中部有承压盘（8）将轴节分为上下两部分，可使下部长于上部，并有与竖轴（3）两端配合的键。

当图1上方箭头所指方向的风吹入风力机时，旋转风叶（2）中的a叶、b叶直接受风而转动，静止风叶（1）中右方的风叶将右方的风折向左方推动b叶同向运动，左方的静止风叶将逆于d叶、C叶运动方向的风挡住，并将其折向与a叶转向相同的方向，推动a叶向前运动，这时C叶既不受风的推力也不受风的阻力。当a叶转至b叶位置时，d叶、a叶这两叶又接受了直接风和折向的旋转风。就这样，本机几乎排除了所有逆向风，并变阻力为动力，使风能充分利用起来。当暴风来时可将活动风门（6）局部关闭、缩小进风口，则风力机仍可照常运转。而其它竖轴风力机则需停机或增设复杂的超载安全装置。若将受风方向的活动风门关闭，旋转风叶停转，则该风门又起着制动作用，这时不管是否有风都可进行维修，更换部件，显然本机的制动方法是简单而方便的。本机通过轴节（7）与做功机械相连，将轴节（7）一端插入竖轴下端，另一端连接做功机械即可。若需要带动较大做功机械时，可将本机叠放并予固定，用轴节或齿式连轴器连接上下竖轴，即可将两个或多个风力机的力传送到底层竖轴上。为了坚固耐久和减少造价，可将静止风叶、上盖、底座用钢筋水泥或玻璃钢等坚固材料制造，这种方法可建造大型的建筑物式的组合竖轴风力机。