内推力垂直轴风轮或水轮.pdf

本发明公开的内推力垂直轴风轮或水轮，属于制造风轮或水轮发电机组加工技术领域，其特征在于：在叶轮骨架的边缘固定有若干个角度限位器，在角度限位器的上下盘上面固定有外凸内凹弧面型叶片，而角度限位器限定叶片摆动的角度，以半径这条直线为界线分别向两侧摆动时不大于90℃，并通过在角度限位器内部设置有控制锁，在遇到风力或水力超负荷作用时可以随时关闭叶片，由此制成的叶轮，实现了由叶轮内部向叶轮外面切出的风力或水力对叶片产生的内推力推动叶轮运转，在遇到风力或水力超负荷作用时又能够关闭叶片。从而弥补了现有技术中在风轮及水轮设计方面的不足，为制作内推力外喷式低阻抗风轮或水轮发电机组提供了技术保障。

1、  本发明公开的内推力垂直轴风轮或水轮，其技术特征在于：使模仿自行车车轮或用型钢材料制成的叶轮骨架(B)，在骨架(B)的边缘焊接或用螺栓固定上若干个角度限位器(D)，在角度限位器(D)的上下盘(D1、D12)上面焊接或用螺栓固定上外凸内凹弧面型叶片(A)，而角度限位器(D)限定叶片(A)摆动的角度，以半径这条直线为界线分别向两侧摆动时不大于90℃，并通过在角度限位器(D)内部设置有控制锁(E)，在遇到风力或水力超负荷作用时可以随时关闭叶片(A)，由此制成的叶轮，实现了利用由叶轮外面向叶轮内部切入的风力或水力顺着风力或水力方向通过改变叶片向叶轮内部摆动的角度打开向叶轮内部灌入风力或水力的通道降低阻力的同时，致使在叶轮内部集中很强的风压或水压，以形成的由叶轮内部向叶轮外面切出的风力或水力对叶片产生的内推力和气流或水流由叶片之间的夹缝向外喷射则对叶片产生的反作用力，来推动叶轮运转，在遇到风力或水力超负荷作用时又能够关闭叶片(A)，最终使这种叶轮的轮毂(B2)内装入发电机磁铁，在磁铁内装入感应线圈及铁芯连接主轴(C)，由主轴(C)通过轴承盒和轴承与轮毂(B2)连接，再使主轴(C)连接塔架或水上浮漂，或者使其轮毂(B2)直接与主轴(C)固定在于一起，则与固定在塔架或水上浮漂上面的轴承盒和轴承配装在一起后，再利用联轴器或齿轮使主轴(C)与发电机的输入轴或与发电机连接的增速机的输入轴对接在一起，制成内推力外喷式低阻抗垂直轴风轮或水轮发电机组。

2、  依据权利要求1所述的内推力垂直轴风轮或水轮，所涉及到的叶轮骨架(B)，其具体实施例的结构特征在于：在轮毂(B2)内可以装入发电机磁铁，在磁铁内装入感应线圈及铁芯连接主轴(C)，由主轴(C)通过轴承盒和轴承与轮毂(B2)连接，再使主轴(C)连接塔架或水上浮漂，或者使轮毂(B2)与主轴(C)直接固定在于一起，利用辐条(B3)通过辐条螺帽(B1)使轮毂(B2)与车圈(B4)连接起来，在制造辐条(B3)方面可以将其两端制成丝扣，分别用螺帽及螺母进行紧固，而在制造车圈方面可以使用管材。

3、  依据权利要求1、2所述的内推力垂直轴风轮或水轮，所涉及到的角度限位器(D)，其具体实施例的结构特征在于：在上盘(D1)和下盘(D12)的中心孔分别焊接或铆接有上轴(D5)和下轴(D15)，并分别焊接有固定挡块的上固定板(D4)和下固定板(D13)，在利用若干个连接支柱(D8)焊接或铆使上悬臂板(D9)和下悬臂板(D10)连接成的悬臂的通孔的上方放置上推力轴承(D6)，下方放置下推力轴承(D14)，使上盘(D1)上面的上轴(D5)穿过轴承(D6)与悬臂孔内的连轴丝套(D7)对接，同时使下盘(D12)上面的下轴(D15)穿过轴承(D14)也与悬臂孔内的连轴丝套(D7)对接，通过旋转上下盘(D1、D12)来压紧上下推力轴承(D6、D14)，再利用上下螺栓(D2、D11)将挡块(D3)固定在上下盘(D1、D12)上面的上下固定板(D4、D13)上面，其中在上下悬臂板(D9、D10)靠近挡块(D3)一端制有以半径这条直线为界线能够限定挡块(D3)分别向两侧摆动时不大于90℃角的限位顶角(DA和DB)，另外，根据实际需要在角度限位器(D)的内部还可以设置控制锁(E)，在控制锁(E)上面设置推动锁柱(E5)的动力方面，可使用电磁铁(E1)，也可以使用气缸或液压缸，通过风力或水力超限反馈控制系统控制，与拉簧(E2)形成对拉作用，使安装在导向滚柱(E6)之间的锁柱(E5)在衔铁(E3)和与其连接的连体拉簧(E4)的牵动下能够往返运动，以便通过锁紧挡块(D3)来关闭叶片(A)。

4、  依据权利要求1、2、3所述的内推力垂直轴风轮或水轮，所涉及到的外凸内凹弧面型叶片(A)，其具体实施例的结构特征在于：对于轻便型叶片可以通过模具用玻璃钢或碳纤维材料制成外凸内凹弧面型叶片，用螺栓将其直接固定在角度限位器(D)的上下盘(D1、D12)上面，而对于大型叶片，要用金属或玻璃钢或碳纤维材料制造内部由若干个三角型支架作为支撑的叶轮骨架(A2)，在骨架(A2)上面糊裱金属网玻璃钢纤维或碳纤维，或固定帆布、金属板，来制成叶片的封面板(A1)，再采取焊接或用螺栓连接将叶轮骨架(A2)固定在角度限位器(D)的上下盘(D1、D12)上面，另外，按使用要求，可以在角度限位器(D)的上盘(D1)上面或下盘(D12)上面单面固定叶片(A)，也可以双面固定叶片(A)。

内推力垂直轴风轮或水轮
技术领域
本发明公开的内推力垂直轴风轮或水轮，属于制造风轮或水轮发电机组加工技术领域。
背景技术
现有技术中的垂直轴风力发电机组或利用水流、海洋流、海浪作为动力源进行发电的发电机组，在制造方面，普遍采取的是利用气流或水流对叶轮的叶片产生外推力和内外侧对叶片的挤压力这一力学原理所完成的叶轮设计。其缺点是：因叶轮转动时的迎风或迎水面消耗的推力较大，导致的利用风力或水力的效率极低，难以制成高效率低成本的发电机组。
本发明为了弥补现有技术中利用气流或水流发电在叶轮设计方面存在的不足，以及为了提高利用风力或水力发电的效率，公开了内推力垂直轴风轮或水轮。
发明内容
本发明公开的内推力垂直轴风轮或水轮，其目的：使模仿自行车车轮或用型钢材料制成的叶轮骨架，在骨架的边缘焊接或用螺栓固定上若干个角度限位器，在角度限位器的上下盘上面焊接或用螺栓固定上外凸内凹弧面型叶片，而角度限位器限定叶片摆动的角度，以半径这条直线为界线分别向两侧摆动时不大于90℃，并通过在角度限位器内部设置有控制锁，在遇到风力或水力超负荷作用时可以随时关闭叶片，由此制成叶轮，来实现利用由叶轮外面向叶轮内部切入的风力或水力顺着风力或水力方向通过改变叶片向叶轮内部摆动的角度打开向叶轮内部灌入风力或水力的通道降低阻力的同时，致使在叶轮内部集中很强的风压或水压，以形成的由叶轮内部向叶轮外面切出的风力或水力对叶片产生的内推力和气流或水流由叶片之间的夹缝向外喷射则对叶片产生的反作用力推动叶轮运转，在遇到风力或水力超负荷作用时又能够关闭叶片，最终使这种叶轮的轮毂内装入发电机磁铁，在磁铁内装入感应线圈及铁芯连接主轴，由主轴通过轴承盒和轴承与轮毂连接，再使主轴连接塔架或水上浮漂，或者使其轮毂与主轴直接固定在于一起，则与固定在塔架或水上浮漂上面的轴承盒和轴承配装在一起后，再利用联轴器或齿轮使主轴与发电机的输入轴或与发电机连接的增速机的输入轴对接在一起，制成内推力外喷式低阻抗垂直轴风轮或水轮发电机组。
本发明公开的内推力垂直轴风轮或水轮，其先进性和创新性在于：采取模仿自行车车轮制造叶轮骨架，既轻便又坚固，而通过在叶轮骨架的边缘位置安装上角度限位器，由角度限位器控制，使叶轮在运转中迎风或迎水面的叶片受力后向叶轮内部摆动角度打开向叶轮内部灌入风力或水力通道的同时降低阻力，致使在叶轮内部集中很强的风压或水压，以形成的由叶轮内部向叶轮外面切出的风力或水力对叶片产生的内推力和气流或水流由叶片之间的夹缝向外喷射而对叶片产生的反作用力来推动叶轮运转，并且在遇到风力或水力超负荷作用时能够随时关闭叶片，大大提高了利用风力或水流进行发电的利用效率及其安稳性，弥补了现有技术中几乎所有的风轮以及利用水流或海洋流进行发电的水轮在设计方面的不足，为制作内推力外喷式低阻抗风轮或水轮发电机组提供了技术保障。
附图说明
附图1为本发明公开的内推力垂直轴风轮或水轮实施例主视示意图；
附图2为附图1的俯视——用来辅助说明本发明公开的内推力垂直轴风轮或水轮涉及到的如何构成的内推力和外喷射反作用力以及低阻抗这方面功能的示意图；
附图3为本发明公开的内推力垂直轴风轮或水轮涉及到的角度限位器实施例主视半剖示意图；
附图4为附图3的A-A剖视转向俯视——用来辅助说明控制锁及叶片在G1、G2、G3状态为推动叶轮旋转时的限位关系示意图；
附图5为附图3的A-A剖视转向俯视——用来辅助说明控制锁及叶片在K1、K2、K3状态为打开通道时的限位关系示意图。
在附图1、2、3、4、5中，A为外凸内凹弧面型叶片；A1为叶片封面板；A2为叶片骨架；B为叶轮骨架；B1为辐条螺帽；B2为轮榖；B3为辐条；B4为车圈；C为主轴；D为角度限位器；D1为上盘；D2为挡块上部固定螺栓；D3为挡块；D4为挡块上部固定板；D5为上轴；D6为上推力轴承；D7为连轴丝套；D8为悬臂板连接支柱；D9为上悬臂板；D10为下悬臂板；D11为挡块下部固定螺栓；D12为下盘；D13为挡块下部固定板；D14为下推力轴承；D15为下轴；DA为叶片以半径这条直线为界线向K1、K2、K3状态摆动时挡块与悬臂板的限位顶角；DB为叶片以半径这条直线为界线向G1、G2、G3状态摆动时挡块与悬臂板的限位顶角；E为控制锁；E1为电磁铁或气缸或液压缸；E2为衔铁拉簧；E3为衔铁；E4为衔铁与锁柱连体拉簧；E5为锁柱；E6为导向滚柱；K1、K2、K3为叶轮在转动中迎风或迎水面的叶片受力后由G1、G2、G3状态向叶轮内部摆动打开向叶轮内部灌入风力或水力通道的同时来降低阻力的状态；G1、G2、G3为叶轮在转动中叶片受到由叶轮内部积累的风压或水压的作用向推动叶轮转动位置摆动后处于内推力和气流或水流由叶片之间的夹缝向外喷射而对其形成反作用力的作用状态。
具体实施方式
见附图1、2、3、4、5，本发明公开的内推力垂直轴风轮或水轮，其技术特征在于：使模仿自行车车轮或用型钢材料制成的叶轮骨架B，在骨架B的边缘焊接或用螺栓固定上若干个角度限位器D，在角度限位器D的上下盘D1、D12上面焊接或用螺栓固定上外凸内凹弧面型叶片A，而角度限位器D限定叶片A摆动的角度，以半径这条直线为界线分别向两侧摆动时不大于90℃，并通过在角度限位器D内部设置有控制锁E，在遇到风力或水力超负荷作用时可以随时关闭叶片A，由此制成的叶轮，实现了利用由叶轮外面向叶轮内部切入的风力或水力顺着风力或水力方向通过改变叶片向叶轮内部摆动的角度打开向叶轮内部灌入风力或水力的通道降低阻力的同时，致使在叶轮内部集中很强的风压或水压，以形成的由叶轮内部向叶轮外面切出的风力或水力对叶片产生的内推力和气流或水流由叶片之间的夹缝向外喷射则对叶片产生的反作用力，来推动叶轮运转，在遇到风力或水力超负荷作用时又能够关闭叶片A，最终使这种叶轮的轮毂B2内装入发电机磁铁，在磁铁内装入感应线圈及铁芯连接主轴C，由主轴C通过轴承盒和轴承与轮毂B2连接，再使主轴C连接塔架或水上浮漂，或者使其轮毂B2直接与主轴C固定在于一起，则与固定在塔架或水上浮漂上面的轴承盒和轴承配装在一起后，再利用联轴器或齿轮使主轴(C)与发电机的输入轴或与发电机连接的增速机的输入轴对接在一起，制成内推力外喷式低阻抗垂直轴风轮或水轮发电机组。
本发明公开的内推力垂直轴风轮或水轮，所涉及到的叶轮骨架B，其具体实施例的结构特征在于：在轮毂B2内可以装入发电机磁铁，在磁铁内装入感应线圈及铁芯连接主轴C，由主轴C通过轴承盒和轴承与轮毂B2连接，再使主轴C连接塔架或水上浮漂，或者使轮毂B2与主轴C直接固定在于一起，利用辐条B3通过辐条螺帽B1使轮毂B2与车圈B4连接起来，在制造辐条B3方面可以将其两端制成丝扣，分别用螺帽及螺母进行紧固，而在制造车圈方面可以使用管材；所涉及到的角度限位器D，其具体实施例的结构特征在于：在上盘D1和下盘D12的中心孔分别焊接或铆接有上轴D5和下轴D15，并分别焊接有固定挡块的上固定板D4和下固定板D13，在利用若干个连接支柱D8焊接或铆接使上悬臂板D9和下悬臂板D10连接成的悬臂的通孔的上方放置上推力轴承D6，下方放置下推力轴承D14，使上盘D1上面的上轴D5穿过轴承D6与悬臂孔内的连轴丝套D7对接，同时使下盘D12上面的下轴D15穿过轴承D14也与悬臂孔内的连轴丝套D7对接，通过旋转上下盘D1、D12来压紧上下推力轴承D6、D14，再利用上下螺栓D2、D11将挡块D3固定在上下盘D1、D12上面的上下固定板D4、D13上面，其中在上下悬臂板D9、D10靠近挡块D3一端制有以半径这条直线为界线能够限定挡块D3分别向两侧摆动时不大于90℃角的限位顶角DA和DB，另外，根据实际需要在角度限位器D的内部还可以设置控制锁E，在控制锁E上面设置推动锁柱E5的动力方面，可使用电磁铁E1，也可以使用气缸或液压缸，通过风力或水力超限反馈控制系统控制，与拉簧E2形成对拉作用，使安装在导向滚柱E6之间的锁柱E5在衔铁E3和与其连接的连体拉簧E4的牵动下能够往返运动，以便通过锁紧挡块D3来关闭叶片A；所涉及到的外凸内凹弧面型叶片A，其具体实施例的结构特征在于：对于轻便型叶片可以通过模具用玻璃钢或碳纤维材料制成外凸内凹弧面型叶片，用螺栓将其直接固定在角度限位器D的上下盘D1、D12上面，而对于大型叶片，要用金属或玻璃钢或碳纤维材料制造内部由若干个三角型支架作为支撑的叶轮骨架A2，在骨架A2上面糊裱金属网玻璃钢纤维或碳纤维，或固定帆布、金属板，来制成叶片的封面板A1，再采取焊接或用螺栓连接将叶轮骨架A2固定在角度限位器D的上下盘D1、D12上面，另外，按使用要求，可以在角度限位器D的上盘D1上面或下盘D12上面单面固定叶片A，也可以双面固定叶片A。
在运行时，无论来自哪个方向的风力或水力作用在叶轮的叶片A上面，由叶轮外面向叶轮内部切入的风力或水力顺着风力或水力方向通过角度限位器D控制来改变叶片A向叶轮内部摆动的角度a2打开向叶轮内部灌入风力或水力的通道(K1、K2、K3状态)降低阻力的同时，致使在叶轮内部集中很强的风压或水压，使叶片A沿a1角摆动恢复到推动叶轮转动的位置，以形成的由叶轮内部向叶轮外面切出的风力或水力对叶片A产生的内推力和气流或水流由叶片A夹缝之间向外喷射而对叶片产生的反作用力(G1、G2、G3状态)，来推动叶轮带动垂直轴风力发电机或水流发电机运转。
本发明公开的内推力垂直轴风轮或水轮，其先进性和创新性在于：采取模仿自行车轮制造叶轮骨架B，既轻便又坚固，而通过在叶轮骨架B的边缘位置安装上角度限位器D，由角度限位器D控制，使叶轮在运转中迎风或迎水面的叶片A受力后向叶轮内部摆动角度打开向叶轮内部灌入风力或水力通道(K1、K2、K3状态)的同时降低阻力，致使在叶轮内部集中很强的风压或水压，以形成的由叶轮内部向叶轮外面切出的风力或水力对叶片产生的内推力和气流或水流由叶片之间的夹缝向外喷射而对叶片产生的反作用力(G1、G2、G3状态)来推动叶轮运转，并且在遇到风力或水力超负荷作用时由角度限位器D内部的控制锁E发挥作用能够随时关闭叶片，大大提高了利用风力或水流进行发电的利用效率及其安稳性，弥补了现有技术中几乎所有的风轮以及利用水流或海洋流进行发电的水轮在设计方面的不足，为制作内推力外喷式低阻抗风轮或水轮发电机组提供了技术保障。