扇门式自动回位型立轴风水车.pdf

本发明公开了一种扇门式自动回位型立轴风水车，是新能源领域中最具优越性的采风设备。本发明每一层级都有“十字形对称”的扇门框架。一个扇门框架内，根据需要，可安装一至多个扇门。本发明的上下结构，可设计安装成一层级，也可以在同一中心转动立轴上设计安装多层级，其设计安装形式共有四种：一层级、一扇门；一层级、多扇门；多层级、一扇门；多层级、多扇门。本发明可多机联组，以利节约原料、场地，增加动力，扩大规模建设。本发明所配套的专用计算公式，解决理论上难以说清的许多问题，为指导实际应用提供了理论依据。

1.  一种扇门式自动回位型立轴风水车，其特征是，每一层级都有分别按90°角位排列的4个安装扇门的框架，安装在中心转动立轴的四周，采风的扇门垂直安装在框架内，扇门的自转轴设置在少于扇门水平宽度二分之一的外径垂直线上，使扇门形成采风做功时自动向内关闭，不采风不做功时自动打开的机制。

2.  根据权利要求1所述的扇门式自动回位型立轴风水车，其特征是，同一个中心转动立轴上，可以设计安装为一层级结构，也可设计安装为多层级结构。

3.  根据权利要求1所述的扇门式自动回位型立轴风水车，其特征是，在每一层级的每一个框架内，可以安装一个扇门，也可并列安装多个扇门。

4.  根据权利要求1所述的扇门式自动回位型立轴风水车，其特征是，扇门式自动回位型立轴风水车的运转方向，有顺时针旋转和逆时针旋转两种转向形式。

扇门式自动回位型立轴风水车
技术领域
本发明是新能源开发领域中有效利用风能和水能的新发明机械。
背景技术
本发明是针对水平轴风车和各种立轴风车存在的缺陷设计而成的。水平轴风车效率低，不利于规模建设。现有的立轴风车花样很多，但都存在着不少缺陷，有的需风标，有的需要附加装置，有的效率低，给生产和应用带来困难。
发明内容
本发明的目的是为了克服水平轴风车和各种立轴风水车存在的缺陷，而提供了一种扇门式自动回位型立轴风水车。本发明在理论和实用上具有系统完整、合理优越的价值特征，是风能和水能利用的系统设备。
本发明的技术方案是：
1.扇门式自动回位型立轴风水车每一层级均为4个扇门框架，分别按90°角位排列，安装在中心转动立轴四周，形成“十字对称”形状。采风的扇门即安装在框架内。
2.按照同样的结构和工作原理，根据实用的需要，一个独立的扇门式自动回位型立轴风水车，可以设计成一层级，也可设计成一轴多层级。
3.按照同样的结构和原理，根据实用的需要，扇门式自动回位型立轴风水车每一个框架内的采风扇门，可以设计成一个扇门，也可设计成多个并列的扇门。
4.总结上述方案，按照同样的结构和原理，扇门式自动回位型立轴风水车的设计和制造共有四种形式：a.一层级、一扇门；b.一层级、多扇门；c.一轴多层级、一扇门；d.一轴多层级、多扇门。
5.扇门式自动回位型立轴风水车的工作过程和原理
以扇门水平宽度二分之一的垂直中心线为准，把扇门转动轴设置在少于扇门水平宽度二分之一的外径垂直线上，使扇门形成相对于中心转动立轴180°范围向内为关，向外为开的机制，扇门式自动回位型立轴风水车就具备了作业功能。根据需要，如果要风车顺时针旋转，就把扇门转动轴设在风车左半周少于二分之一半径的外径垂直线上，风车即顺时针旋转；反之，把扇门转动轴设置在风车右半周少于二分之一半径的外径垂直线上，风车即逆时针旋转。当任意方向的风流作用于风车上时，如果风车是顺时针旋转的设计，风车左边180°工作区的扇门全部自动关闭，处于迎风做功状态；风车右边180°非工作区内的扇门自动打开，处于避风非做功状态。随着风车的运转，左边工作区的扇门转入右边非工作区，不断自动打开，由做功状态进入不做功状态；同时，右边非工作区的扇门转入左边工作区，不断自动关闭，由不做功状态进入做功状态。如此，在风力的推动下，周而复始，不停运转。实现做功功能。逆时针旋转的风车和顺时针旋转的原理过程是一样的，因此不再重述。
6.扇门式自动回位型立轴风水车的机械效率：
风能利用效率可用逻辑公式表示：



公式3即为扇门式自动回位型立轴风车的实际应用公式。从公式中可知，在风车正常运转的速度范围内，对风能的利用率在20％至90以上。在投入生产作业的工作中，对风能的利用率一般应为45％左右。
7.扇门式自动回位型立轴风水车的应用价值：
a.本发明构思巧妙，是一种独立的机械模型，不需要任何辅加装置，便具备自动采风水运转的功能。因此，制造简单，成本低廉，使用方便。b.由于本发明可设计成一轴多层级结构，因此，空间利用率好，空间利用的随意性大，能节约场地面积，提高功率。c.由于本发明是垂直立轴结构，动力输入点具有对地的固定性，所以，可以多风车组合联用，满足大功率作业需要。在规模建设节约场地上优于水平轴风车。d.本发明如作为风用，应建立在风力资源较丰富的地区，用于发电和带动其它机械作业。如需要，可建立在楼房、住宅、街市之上，也可试用于有特殊用途的车、船或玩具等。本发明如作为水用，在落差较小的水流中也能正常作业，可建立在适当的河道中、大桥边。在沿海，通过场地改造，可利用潮汐能。在水力发电站的下游，可进行一次发电后的再次利用。
附图说明
图1是一层级、一扇门的扇门式自动回位型立轴风水车的结构。
图2是2层级、一扇门的扇门式自动回位型立轴风水车。
图3是一层级、2扇门的扇门式自动回位型立轴风水车。
图中：1中心转动立轴、2采风扇门、3扇门自转轴、4安装扇门的框架、5固定装置、6固定装置、7限位称、8减震弹簧。
具体实施方式
图1中，中心转动立轴1一般用优质钢管，钢管的规格根据需要而定，立轴两端转动处要装上相配套的轴承。采风扇门2选用强度好、重量轻的铝皮、铁皮或塑料制成。扇门自转轴3用优质细钢管，上下两端安装轴承。安装扇门的框架4用角钢、扁钢焊制或用铸造件上下横称与扇门自转轴对应处制出轴承座。固定装置5、6用槽钢、角钢、钢管等焊制。限位称7也属柜架组成部分，用扁钢焊制。减震弹簧8用适当压缩弹簧，中间插入销柱即可。传动装置用齿轮、链条、三角带等，配套装备如电机、加工机械等选用适合风力作业的机器。
在投入生产和生活的运营中，建立大型风力发电场和水电、火电并网，余缺互补，可产生节能、节水、减排的社会效益和经济效益。