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Title:
WIND-DRIVEN TURBINE APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/056181
Kind Code:
A1
Abstract:
A wind-driven turbine apparatus, which comprises a turbofan (1) and multiple extension wings (2). The turbofan (1) comprises a turbine frame (11) and multiple blades (12) combined with the turbine frame (11). Each extension wing (2) is provided with a combination shaft (21) and arranged on a periphery of the turbine frame (11) of the turbofan (1) through the combination shaft (21). A position of each extension wing (2) corresponds to one blade (12) of the turbofan. Each extension wing (2) is used to increase a wind area and direction and guide wind to each blade (12) of the turbofan (1). When receiving wind, each extension wing (2) rotates and swings by taking the combination shaft (21) as a center to adjust a rotation speed of the wind-driven turbine apparatus.

Inventors:
YANG LIANG CHIH JAMES YOUNG (CN)
CHEN SHOU-SHAN (CN)
Application Number:
PCT/CN2012/082833
Publication Date:
April 17, 2014
Filing Date:
October 12, 2012
Export Citation:
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Assignee:
AA WIND & SOLAR ENERGY DEV GROUP LLC USA (US)
YANG LIANG CHIH JAMES YOUNG (CN)
CHEN SHOU-SHAN (CN)
International Classes:
F03D3/04; F03D7/06; F03D11/04
Foreign References:
CN101514678A2009-08-26
CN101514674A2009-08-26
CN2750072Y2006-01-04
CN201705560U2011-01-12
JP2004190612A2004-07-08
Attorney, Agent or Firm:
BEIJING SANYOU INTELLECTUAL PROPERTY AGENCY LTD. (CN)
北京三友知识产权代理有限公司 (CN)
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Claims:
权利要求书

1. 一种风力驱动涡轮装置, 包括有一涡轮风扇, 该涡轮风扇包括有一涡轮框架和结 合于该涡轮框架的多片叶片, 其特征在于, 该风力驱动涡轮装置包括多片延伸翼, 各片延 伸翼分别具有一结合轴并分别经由其结合轴设置于该涡轮风扇的涡轮框架的周缘, 每一片 延伸翼的位置分别对应于一片该涡轮风扇的叶片, 各片延伸翼分别用以受风并分别将所受 的风导引至该涡轮风扇的各片叶片。

2. 如权利要求 1所述的风力驱动涡轮装置, 其特征在于, 各片延伸翼分别经由其结 合轴和一结合机构设置于该涡轮风扇的涡轮框架的周缘。

3. 如权利要求 2所述的风力驱动涡轮装置, 其特征在于, 该延伸翼受风时会以该结 合轴为中心而旋转摆动。

4. 如权利要求 3所述的风力驱动涡轮装置, 其特征在于, 包括多个弹性结合件, 各 个弹性结合件分别具有一第一结合端和一第二结合端, 各个弹性结合件的第一结合端分别 结合于各片延伸翼的结合轴, 各个弹性结合件的第二结合端分别结合于各个结合机构的选 定位置, 各个弹性结合件分别用提供一弹性回复力予各片延伸翼。

5. 如权利要求 4所述的风力驱动涡轮装置, 其特征在于, 各个弹性结合件的第二结 合端分别结合于各个结合机构上所设置的一可调节机构, 各个可调节机构分别用以供使用 者调节各个弹性结合件所提供的弹性回复力的大小。

6. 如权利要求 3所述的风力驱动涡轮装置, 其特征在于, 包括多个止挡部, 分别由 该涡轮风扇的涡轮框架向外凸伸出或分别由各个结合机构向外凸伸出, 各个止挡部分别用 以限制各片延伸翼旋转摆动的角度。

7. 如权利要求 1所述的风力驱动涡轮装置, 其特征在于, 该涡轮风扇的涡轮框架具 有多片导风片, 形成于该涡轮框架的底部, 用以将该涡轮风扇的叶片所导入的风导引至该 涡轮风扇的下方。

8. 如权利要求 1所述的风力驱动涡轮装置, 其特征在于, 该涡轮风扇包括一中心轴 柱, 设置于该涡轮风扇的涡轮框架的中央位置, 该中心轴柱包括有一内轴和一外轴, 该内 轴和该外轴为中空管状, 该内轴设置于该外轴的内部空间中, 该内轴的外环面和该外轴的 内环面之间具有一预留空间, 该内轴固定不转动, 该外轴与该涡轮框架的底部的多片导风 片结合并随着该涡轮风扇的旋转而绕着该内轴转动。

9. 如权利要求 8所述的风力驱动涡轮装置, 其特征在于, 包括一轴承组, 该轴承组 包括一第一轴向轴承机构, 且该外轴向下凸伸出于该涡轮框架的底部而形成一突出结构, 该内轴向下凸伸出于该突出结构而形成一凸伸部, 该内轴的凸伸部底端的外环面结合有一 固定底座, 该第一轴向轴承机构设置于该固定底座、 该外轴的突出结构和该内轴的凸伸部 的外环面之间。

10. 如权利要求 9所述的风力驱动涡轮装置, 其特征在于, 该轴承组还包括两个第二 轴向轴承机构, 其中一个第二轴向轴承机构设置于该内轴的凸伸部的外环面和该外轴的突 出结构的内环面之间且位于该第一轴向轴承机构上方邻近位置, 另一个第二轴向轴承机构 设置于该内轴的顶部的外环面和该外轴的内环面之间。

Description:
风力驱动涡轮装置 技术领域

本发明涉及一种涡轮装置的设计, 特别是关于一种风力驱动涡轮装置。 背景技术

一般的涡轮风扇, 由于是受风力吹动而旋转, 而使用风力作为动能的一缺点在于 风无法以相同的速度一直地吹拂, 尤其当风力小时, 涡轮风扇的转速即变慢甚至停止, 使得其运作效能不彰。

为改善此一缺点, 例如在中国台湾专利第 338509号专利案中, 其揭露出一种涡轮 风扇的加速叶片, 其是一种固设于涡轮风扇, 加大其受风面积, 以提高涡轮风扇转速 的加速叶片, 加速叶片为扁平型, 直立于涡轮风扇的上, 由涡轮风扇的轴向往外延伸, 加速叶片可不限于一片。 发明内容

本发明所欲解决的技术问题:

然而, 涡轮风扇大多应用于风力涡轮机以作为风力发 电用, 上述专利案通过由将 加速叶片设置于涡轮风扇的顶部, 虽可增加涡轮风扇的受风面积及转速并增强风 力涡 轮机的运作效能, 但当风力强大时会使得涡轮风扇的转速过快, 造成其所连结的发电 机无法负荷超载的能量而损坏。 故, 若能提供一种风力小时可增加受风面积和方向 且 风力大时可调节受风面积的涡轮风扇结构实为 目前所需。

并且, 一般的涡轮风扇均在其中心转轴设置有一轴承 结构 (或称培林, Bearing) , 以使涡轮风扇的转动更为稳定顺畅, 然而涡轮风扇本身的重力会造成轴承结构 (培林) 的磨损, 随着使用年日的增加会使得涡轮风扇的转动不 平稳。

缘此, 本发明的主要目的即是提供一种风力驱动涡轮 装置, 以同时增加其本身的 受风面积和方向并避免其超速旋转。

本发明的另一目的是提供一种具有轴承组的风 力驱动涡轮装置, 以减少涡轮装置 的重力对轴承所造成的磨损。

本发明解决问题的技术手段:

本发明为解决现有技术的问题所采用的技术手 段是提供一种风力驱动涡轮装置, 其包括一涡轮风扇、 多片延伸翼、 多个弹性结合件和多个止挡部。 涡轮风扇包括有一 涡轮框架和结合于涡轮框架的多片叶片。 各片延伸翼是分别具有一结合轴, 各片延伸 翼是分别经由其结合轴和一结合机构而设置于 涡轮风扇的涡轮框架的周缘, 每一片延 伸翼的位置是分别对应于一片涡轮风扇的叶片 , 各片延伸翼是分别用以增加受风的面 积和方向并分别将所受的风导引至涡轮风扇的 各片叶片, 各片延伸翼受风时会以分别 以其结合轴为中心而旋转摆动。 各个弹性结合件是分别具有一第一结合端和一 第二结 合端, 各个弹性结合件的第一结合端是分别结合于各 片延伸翼的结合轴, 各个弹性结 合件的第二结合端是分别结合于一可调节机构 , 各个可调节机构是分别设置于各个结 合机构的选定位置, 各个弹性结合件是分别用以提供一弹性回复力 予各片延伸翼, 各 个可调节机构是分别用以供使用者调节各个弹 性结合件所提供的弹性回复力的大小。 各个止挡部是分别由各个结合机构向外凸伸出 且分别用以限制各片延伸翼旋转摆动的 角度。

于本发明的较佳实施例中, 涡轮风扇更可包括一中心轴柱, 设置于涡轮风扇的涡 轮框架的中央位置, 中心轴柱是包括有一内轴和一外轴, 内轴的外环面和外轴的内环 面之间具有一预留空间, 内轴是固定不转动, 外轴是与涡轮框架的一上盖和涡轮框架 的底部的多片导风片结合并随着涡轮风扇的旋 转而转动。 且本发明更包括一第一轴向 轴承机构和两个第二轴向轴承机构, 中心轴柱的外轴是向下凸伸出于涡轮框架的底 部 而形成一突出结构, 内轴是向下凸伸出于突出结构而形成一凸伸部 , 内轴的凸伸部底 端的外环面是结合有一固定底座, 第一轴向轴承机构是设置于固定底座、 外轴的突出 结构和内轴的凸伸部的外环面之间, 其中一个第二轴向轴承机构是设置于内轴的凸 伸 部的外环面和外轴的突出结构的内环面之间且 位于第一轴向轴承机构上方邻近位置, 另一个第二轴向轴承机构是设置于该内轴的顶 部的外环面和该外轴的顶部的内环面之 间, 该第一轴向轴承机构和两个第二轴向轴承机构 即构成本发明中的轴承组。

本发明对照先前技术的功效

经由本发明所采用的技术手段, 当风量大时, 延伸翼可屏蔽涡轮风扇的叶片的入 风空间, 故可限制风力驱动涡轮装置的旋转速度, 且当延伸翼旋转至风力所及较弱的 位置时, 延伸翼会通过由弹性结合件所提供的弹性回复 力而回复至受止挡部所挡制的 位置, 此时其具有阻风板的效用, 如此当风量大时延伸翼对本发明的旋转速度可 具有 双重的限制效果, 可防止超速旋转而损及本发明, 或当本发明连结有一发电机时可避 免发电机无法负荷超载的能量而损坏。 且延伸翼的设置使得本发明风力驱动涡轮装置 的受风面积和受风方向较以往的涡轮装置为大 且广, 即是使得本发明不仅可利用水平 风向的风力, 更可吸收利用上下风向或龙卷乱流风向的风力 , 大可不受风力方向的限 制, 所以当风力较小时可增加本发明风力驱动涡轮 装置的旋转速度并提升其应用效能。

并且, 通过由本发明中的第一轴向轴承机构, 可减少涡轮装置的重力对轴承 (即第 二轴向轴承机构)所造成的磨损。

本发明所采用的具体实施例, 将通过由以下的实施例及附呈图式作进一步的 说明。 附图说明

图 1是本发明风力驱动涡轮装置较佳实施例的立 图;

图 2是本发明中的延伸翼与涡轮风扇的分解示意 ;

图 3是本发明中的结合机构结合于涡轮风扇的涡 框架的断面图;

图 4是图 2中 4一 4断面的剖视图;

图 5是本发明中的结合机构经由一可调节机构和 弹性结合件结合延伸翼的结合 轴于的顶视图;

图 6是图 5中 6— 6断面的断面图;

图 7是本发明风力驱动涡轮装置较佳实施例的底 图;

图 8是本发明风力驱动涡轮装置较佳实施例的顶 图;

图 9是本发明中的中心轴柱的底端结合有轴承组 断面图。

【主要组件符号说明】

100 风力驱动涡轮装置

1 涡轮风扇

11 涡轮框架

111 丄

112 下框架

113 导风片

12 叶片

2 延伸翼

21 结合轴

22 凹入部

221 补强部 结合机构 上结合件

1 锁固组件

2 螺帽

3 止檔部

4 贯穿孔

下结合件

1 锁固组件

2 止檔部

3 贯穿孔

弹性结合件 第一结合端 第二结合端 可调节机构 螺杆

1 螺杆本体

2、 513 插置部

4 操作件

a、 52b 定位板

滑动片

定位螺帽 中心轴柱 内轴

1 凸伸部

外轴

1 突出结构

第一轴向轴承机构1 滚珠

a、 72b 第二轴向轴承机构1a, 721b 滚珠 8 固定底座

旋转方向

I 第一轴向

II 第二轴向 具体实施方式

参阅图 1和图 2所示, 其是显示本发明风力驱动涡轮装置的较佳实施 例。 本发明 风力驱动涡轮装置 100是包括一涡轮风扇 1和多片延伸翼 2。涡轮风扇 1是包括有一涡 轮框架 11和结合于涡轮框架 11的多片叶片 12。各片延伸翼 2是分别具有一结合轴 21, 各片延伸翼 2是分别经由其结合轴 21和一结合机构 3而设置于涡轮风扇 1的涡轮框架 11的周缘, 每一片延伸翼 2的位置是分别对应于一片涡轮风扇 1的叶片 12。

更详细地说, 于本实施例中, 涡轮框架 11是具有一上盖 111和一下框架 112, 每 一个结合机构 3是分别包括有一上结合件 31和一下结合件 32, 上结合件 31是经由锁 固组件 311结合于上盖 111的顶面,下结合件 32是经由锁固组件 321结合于下框架 112 的底面。 例如图 3所示, 锁固组件 311将上结合件 31结合于上盖 111之后, 再以一螺 帽 312套合于锁固组件 311以使上结合件 31紧密结合于上盖 111并避免锁固组件 311 松脱。

各个上结合件 31的底面是可分别设置有一止挡部 313,各个下结合件 32的顶面是 可分别设置有一止挡部 322,各个止挡部 313和各个止挡部 322是分别由各个上结合件 31和各个下结合件 32向外凸伸出。并且各个上结合件 31是分别开设有一贯穿孔 314, 各个下结合件 32是分别开设有一贯穿孔 323,各片延伸翼 2的结合轴 21的两端是分别 穿设于各个贯穿孔 314和各个贯穿孔 323中且分别凸伸出于各个贯穿孔 314和各个贯 穿孔 323—预定距离。 较佳地, 延伸翼 2的结合轴 21的一端的外环面与贯穿孔 314的 内环面之间是可设置有一培林 (Bearing) (图中未示), 且延伸翼 2的结合轴 21的另一 端的外环面与贯穿孔贯穿孔 323的内环面之间亦可设置有一培林(图中未示 )。

请同时参阅图 4所示,各片延伸翼 2是分别包括一凹入部 22,各个凹入部 22的周 缘是分别形成有一补强部 221,补强部 221是可增加延伸翼 2的立体强度结构,各个止 挡部 313的位置高度和各个止挡部 322的位置高度是恰分别对应于各个凹入部 22的上 周缘和下周缘的位置高度,故各个止挡部 313和各个止挡部 322是可挡制各片延伸翼 2。 各片延伸翼 2是分别用以受风并分别将所受的风导引至涡 风扇 1的各片叶片 12, 通 过由延伸翼 2的设置使得本发明风力驱动涡轮装置 100的受风面积和受风方向较以往 的涡轮装置为大且广, 亦即因延伸翼 2没有受到上盖 111和下框架 112的遮蔽, 不仅 可吸收利用水平风向的风力, 亦可吸收利用上下风向或龙卷乱流风向的风力 , 所以当 风力较小时亦可使本发明维持一定的转速。

参阅图 5所示, 本发明风力驱动涡轮装置 100是可包括多个弹性结合件 4和多个 可调节机构 5 (本图是以一个弹性结合件 4和一个可调节机构 5结合于一上结合件 31 为例说明)。 各个弹性结合件 4是分别具有一第一结合端 41和一第二结合端 42, 各个 弹性结合件 4的第一结合端 41是可分别结合于各片延伸翼 2的结合轴 21 (本实施例中 弹性结合件 4的第一结合端 41是插置于延伸翼 2的结合轴 21中), 各个弹性结合件 4 的第二结合端 42是分别结合于各个可调节机构 5, 各个弹性结合件 4是分别用以提供 一弹性回复力予各片延伸翼 2,各个可调节机构 5是分别用以供使用者调节各个弹性结 合件 4所提供的弹性回复力的大小。

请同时参阅图 6所示, 可调节机构 5是可设置于上结合件 31上和下结合件 32 (本 图仅以可调节机构 5设置于上结合件 31上为例说明)。 可调节机构 5是包括有一螺杆 51、 一对定位板 52a和 52b、 一滑动片 53以及一定位螺帽 54。

螺杆 51是包括一螺杆本体 511、由螺杆本体 511的两端凸伸出的插置部 512和 513 以及一结合于插置部 512的操作件 514。螺杆 51的插置部 512是插置于定位板 52a中, 螺杆 51的插置部 513是插置于定位板 52b中, 使用者是可通过由旋转操作件 514而使 螺杆本体 511随的转动。 滑动片 53是设置于螺杆本体 511的外环面, 且滑动片 53的 底缘是平贴于上结合件 31的顶面, 而弹性结合件 4的第二结合端 42是结合于滑动片 53。 定位螺帽 54是设置于螺杆本体 511的外环面的选定位置。

当使用者旋转操作件 514而使螺杆本体 511转动时,滑动片 53是沿着螺杆本体 511 的方向滑动, 且使用者是可通过由控制操作件 514的旋转方向而控制滑动片 53朝向定 位板 52a或是朝向定位板 52b的方向滑动。当滑动片 53朝向定位板 52a的方向滑动时, 弹性结合件 4所提供的弹性回复力较小, 当滑动片 53朝向定位板 52b的方向滑动时, 弹性结合件 4所提供的弹性回复力较大。 当滑动片 53移动置选定的适当位置时, 是可 通过由定位螺帽 54加以定位保险。

参阅图 7所示, 涡轮框架 11是具有多片导风片 113,形成于涡轮框架 111的底部, 亦即导风片 113是结合于涡轮框架 11的下框架 112, 导风片 113是用以将涡轮风扇 1 的叶片 12所导入的风导引至涡轮风扇 1的下方。 且涡轮风扇 1是包括一中心轴柱 6,设置于涡轮风扇 1的涡轮框架 11的中央位置, 中心轴柱 6是包括有一内轴 61和一外轴 62, 内轴 61和外轴 62是为中空管状, 内轴 61是设置于外轴 62的内部空间中,内轴 61的外环面和外轴 62的内环面之间是具有一 预留空间, 内轴 61是固定不转动,外轴 62是与涡轮框架 11的上盖 111和涡轮框架 11 的底部的多片导风片 113结合并随着涡轮风扇 1的旋转而绕着内轴 61转动。

参阅图 8所示, 本发明风力驱动涡轮装置 100受风吹动时会沿着一旋转方向 R旋 转, 而延伸翼 2受风时会以其结合轴 21为中心而旋转摆动, 例如位于本图中约三点钟 方向位置的延伸翼 2, 当风量大时其除可自体减少受风面外,还可屏 蔽涡轮风扇 1的叶 片 12的入风空间, 故可限制本发明风力驱动涡轮装置 100的旋转速度。 并且, 当延伸 翼 2随着本发明沿着旋转方向 R旋转至风力所及较弱的位置时, 延伸翼 2会通过由弹 性结合件 4所提供的弹性回复力而回复至受止挡部 313 所挡制的位置(因各个止挡部 313和各个止挡部 322是可分别用以限制各片延伸翼 2旋转摆动的角度), 例如位于本 图中约九点至十一点钟方向位置的延伸翼 2,此时其具有阻风板的效用,可减缓本发明 风力驱动涡轮装置 100的旋转速度。 如此, 当风量大时, 本发明中的延伸翼 2对本发 明风力驱动涡轮装置 100 的旋转速度有双重的限制效果, 可防止超速而损及本发明。 而当风量小时, 延伸翼 2所提供的受风面积较大且受风方向较广, 并可将所受的风导 引至涡轮风扇 1的各片叶片 12, 以增加本发明风力驱动涡轮装置 100的旋转速度并提 升其应用效能。

参阅图 9所示, 中心轴柱 6的外轴 62是向下凸伸出于涡轮框架 11的底部而形成 一突出结构 621, 中心轴柱 6的内轴 61是向下凸伸出于突出结构 621而形成一凸伸部 611。涡轮框架 11的底部的多片导风片 113是结合于中心轴柱 6的外轴 62的突出结构 621上。

且内轴 61的凸伸部 611底端的外环面是可结合有一固定底座 8, 固定底座 8、 外 轴 62的突出结构 621和内轴 61的凸伸部 611的外环面之间是设置有一第一轴向轴承 机构 71。 且本发明风力驱动涡轮装置 100是包括两个第二轴向轴承机构 72a、 72b 0 第 二轴向轴承机构 72a是设置于内轴 61的凸伸部 611的外环面和外轴 62的突出结构 621 的内环面之间且位于第一轴向轴承机构 71上方邻近位置, 第二轴向轴承机构 72b是设 置于内轴 61的顶部的外环面和外轴 62的顶部的内环面之间。第一轴向轴承机构 71和 第二轴向轴承机构 72a、 72b 是构成本发明中的轴承组, 其可为一般常用的培林 (Bearing) , 第一轴向轴承机构 71是用以缓冲其所结合的物体(本发明风力驱 涡轮装 置 100)于一第一轴向 I所产生的重力,第二轴向轴承机构 72a、 72b是用以缓冲其所结 合的物体(本发明风力驱动涡轮装置 100)于一第二轴向 II所产生的旋转离心力。

如图所示, 由于第一轴向轴承机构 71上承载有外轴 62的突出结构 621, 而外轴 62是连结于涡轮风扇 1的涡轮框架 11, 故本发明风力驱动涡轮装置 100本身的重力是 施加于第一轴向轴承机构 71,通过由第一轴向轴承机构 71中的滚珠 711可缓冲本发明 风力驱动涡轮装置 100本身所产生的重力, 进而减少风力驱动涡轮装置 100的重力对 第二轴向轴承机构 72a、 72b所造成的向下磨损。 由于内轴 61是固定不转动, 外轴 62 是随着涡轮风扇 1的旋转而转动, 故外轴 62是绕着内轴 61而旋转, 第二轴向轴承机 构 72a、 72b中的滚珠 721a、 721b是可使外轴 62的转动更稳定而顺畅。

并且, 当本发明风力驱动涡轮装置 100受风吹动时, 风进入涡轮框架 11中吹动导 风片 113会使得风力驱动涡轮装置 100向上浮升, 此时可减少风力驱动涡轮装置 100 本身所产生的重力对第二轴向轴承机构 72a、 72b所造成的向下磨损, 且由于外轴 62 的突出结构 621是连结于第一轴向轴承机构 71, 故外轴 62会带动第一轴向轴承机构 71向上浮升, 但当第一轴向轴承机构 71随着外轴 62向上浮升时, 风力驱动涡轮装置 100于第一轴向 I所产生的重力和第二轴向轴承机构 72a、 72b是可挡制第一轴向轴承 机构 71的向上浮升, 以避免风力驱动涡轮装置 100向上飞出, 且此时风力驱动涡轮装 置 100本身所产生的重力摩擦力受到向上浮升力所 抵消, 故可增加风力驱动涡轮装置 100的旋转动力。

举凡熟悉此技艺者皆能轻易得知, 上述实施例中的叶片 12和延伸翼 2的形状设计 是使得本发明在受风时以顺时钟方向旋转(即 旋转方向 R),适合应用于南半球。当然亦 可将叶片和延伸翼的凹弧方向设计成与上述实 施例中的叶片 12和延伸翼 2相反, 以使 本发明在受风时以逆时钟方向旋转好适合应用 于北半球。

由以上的实施例可知, 本发明所提供的风力驱动涡轮装置确具产业上 的利用价值, 故本发明业已符合于专利的要件。 惟以上的叙述仅为本发明的较佳实施例说明, 凡精 于此项技艺者当可依据上述的说明而作其它种 种的改良, 惟这些改变仍属于本发明的 发明精神及以下所界定的专利范围中。