TWI789502B - 葉片裝置 - Google Patents
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Abstract
一種葉片裝置,可受風力驅動朝一運轉方向轉動,並包含一軸桿,及數個葉片單元。該等葉片單元安裝於該軸桿且彼此角度間隔,每一葉片單元包括一由該軸桿徑向朝外弧彎延伸且其弧凹面背向該運轉方向的主葉片,及一連接該主葉片的第一固風片,該第一固風片與該主葉片共同界定一開口背向該運轉方向的第一集風槽。藉由該第一固風片的限制使風力不會順著弧彎的該主葉片朝該軸桿移動而降低的風力對該等葉片單元產生之扭力,以藉此提升該葉片裝置收集風力的效率。
Description
本發明是有關於一種葉片裝置,特別是指一種利用風力驅動而運轉的葉片裝置。
風力發電是一種運用自然界之風力驅動機械構件轉動,並將轉動動能轉換成電能的發電方式,相對於利用燃煤、石油等火力發電對環境造成的汙染較小。而影響風力發電的效率除了設置地點的風力大小外,如何將風力有效地引導及收集,讓葉片確實地受風驅動而轉動,此問題為業者一直改進之處。
參閱圖1,一種現有的風力葉片裝置9,可受風力8驅轉,其結構主要包括一水平延伸的轉軸91,及數片由該轉軸91的徑向向外弧彎延伸的葉片92。位於該轉軸91上方的順風向的葉片92能順著所述風力8而驅動該轉軸91朝一旋轉方向93旋轉,但位於該轉軸91下方的逆風向的葉片92受到相同方向的所述風力8卻會對該轉軸91產生反方向的扭力,降低該轉軸91旋轉的效率。且弧彎狀的葉片92設計雖然可以將所述風力8集中在該風力葉片裝置9內,
但順著弧彎狀的該葉片92而向轉軸91流動的風力沒有有效地作用在該葉片92上,進而降低風力收集使用的效率。
本發明之目的,是在提供一種能夠克服先前技術的至少一個缺點的葉片裝置。
於是,本發明葉片裝置,可受風力驅動朝一運轉方向轉動,並包含一軸桿,及數個葉片單元。該等葉片單元安裝於該軸桿且彼此角度間隔。每一葉片單元包括一由該軸桿徑向朝外弧彎延伸且其弧凹面背向該運轉方向的主葉片,及一連接該主葉片的第一固風片,該第一固風片與該主葉片共同界定一開口背向該運轉方向的第一集風槽。
本發明的功效在於:藉由該等第一固風片阻擋所述風力順著弧彎狀的該等主葉片往該軸桿移動,使靠近該等葉片單元延伸末端的所述風力能更完整的作用在該等葉片單元上,進而提升收集所述風力的效率。
1:軸桿
2:葉片單元
21:主葉片
211:柵桿
212:擋風片組
210:透風空間
22:第一固風片
221:第一集風槽
23:擺動葉片
231:連接端
232:擺動端
24:配重件
25:第二固風片
251:第二集風槽
26:嵌卡件
29:斜面
291:受風槽
3:環型支架
4:固定單元
40:卡槽
401:固定區
402:活動區
41:環壁
42:連接壁
421:側壁部
422:壁面
43:彈性件組
431:彈性鋼條
432:固定段
433:限位段
434:連接段
5:回收單元
51:回收桿
52:拉繩
F:風力
T:運轉方向
本發明之其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中:
圖1是現有的一種風力葉片裝置的側視圖;圖2是本發明葉片裝置的一個第一實施例的一個立體圖;圖3是該第一實施例的一個剖視圖;圖4是一個類似於圖3的圖,說明本發明葉片裝置的一個第二實施例;圖5是本發明葉片裝置的一個第三實施例的一個不完整的立體圖;圖6是該第三實施例的一個不完整的剖視圖,說明一固定單元與一嵌卡件的連結關係;圖7是該第三實施例的一個不完整的放大立體圖,說明該固定單元的結構;圖8是該第三實施例的一個不完整的側視圖,說明該等嵌卡件位於一驅轉位置的狀態;及圖9是一個類似於圖8的圖,說明該等嵌卡件位於一脫開位置的狀態。
在本發明被詳細描述之前,應當注意在以下的說明內容中,類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖2、3,本發明葉片裝置的一個第一實施例,可受
風力F朝一運轉方向T旋轉,如圖2所示,所述風力F是由右往左,該運轉方向T是朝逆時針方向旋轉。該葉片裝置包含一個軸桿1、三個安裝於該軸桿1上的葉片單元2,及數個連接該等葉片單元2並環繞該軸桿1且沿該軸桿1的軸向間隔排列的環型支架3。
該等葉片單元2安裝於該軸桿1且彼此等角度間隔,每一葉片單元2包括一個自該軸桿1徑向向外弧彎延伸且其弧凹面背向該運轉方向T的主葉片21、一連接該主葉片21的第一固風片22、數個可擺動地垂掛設置於該主葉片21的擺動葉片23,及數個分別設置於該等擺動葉片23的配重件24。該主葉片21具有數個縱橫交錯設置的柵桿211,及一組安裝於其延伸末段的該等柵桿211上且不透風的擋風片組212。該第一固風片22是由該主葉片21的弧凹面背向該運轉方向T且其弧凹面徑向朝內地弧彎延伸,並與該主葉片21的該擋風片組212共同界定一開口背向該運轉方向T的第一集風槽221。該第一固風片22的連接處到該軸桿1之間的該等柵桿211上沒有設置可擋風的布片,所以位在此區間的該等柵桿211共同界定出數個縱橫間隔排列的透風空間210。
該等擺動葉片23可擺動地垂掛設置於橫向延伸的該等柵桿211且分別對應該等透風空間210,每一擺動葉片23具有一可擺動地連接該柵桿211的連接端231,以及一遠離該連接端231的擺動端232。該等配重件24分別設置於該等擺動葉片23之該等擺動端
232。每一擺動葉片23是以例如帆布或其他材質,例如以石墨烯或其他高分子材料製成的可撓曲薄片,因此可在一擺靠於該等柵桿211而遮擋各別之透風空間210的關閉位置,以及一擺離該等柵桿211而使各別之透風空間210可透風的開啟位置間移動。
每一環型支架3是連接自該軸桿1徑向往外延伸的該等柵桿211,使鄰近該等環型支架3的該等擺動葉片23在原本要處於該關閉位置時不能靠抵於對應的該等柵桿211,而是靠抵於該等環型支架3上,形成一個由該等環型支架3的最外緣向該等柵桿211延伸的斜面29。靠抵在該等環型支架3上的該等擺動葉片23所構成之所述斜面29、其它在該關閉位置的該等擺動葉片23,及該第一固風片22共同界定一個受風槽291。
該第一實施例在使用時,可藉由一架設裝置(圖未示)樞接於該軸桿1並架高使用。以位於該軸桿1上方之該葉片單元2為例進行作動說明,位於該軸桿1上方的葉片單元2處於該風力F對該運轉方向T而言是順風向的位置,利用該第一固風片22阻擋離該軸桿1較遠的風力F不會從該主葉片21的延伸末端向下往該軸桿1移動,使上方的風力F集中於該第一集風槽221。該等擺動葉片23受到所述風力F吹動而靠抵於該等柵桿211,而處在遮蓋該等透風空間210的該關閉位置,使該等擺動葉片23與該主葉片21相互配合建構一個不透風的面,且最靠近該軸桿1的該等擺動葉片23是靠抵於
該等環型支架3上並形成所述斜面29,靠近該軸桿1的所述風力F受到所述斜面29導引朝上方移動並集中在該受風槽291,使所述風力F可對於該葉片單元2產生較大的旋轉扭力。
於此同時,位於該軸桿1下方的該葉片單元2處於該風力F對該運轉方向T而言是逆風向的位置,對應的該等擺動葉片23受到對應的該等配重件24以及所述風力F的影響而移動至該開啟位置,令該等透風空間210不會被該等擺動葉片23遮蓋而可透風,從而減少相反於該運轉方向T的扭力,進而提高該葉片裝置收集風力F的效率。
要特別說明的是,該等第一固風片22的形狀並不局限於弧彎狀,實施上,在該第一實施例的其他變化例中,每一第一固風片22也可以是由各別之主葉片21的弧凹面背向該運轉方向T長向延伸,一樣可以達到阻擋所述風力F朝該軸桿1移動的目的。
參閱圖4,本發明的一個第二實施例,與該第一實施例的不同之處在於:每一葉片單元2還包括一個第二固風片25。
以圖4之該軸桿1上方的該葉片單元2為例進行說明,該葉片單元2之該第二固風片25與該第一固風片22是沿該主葉片21徑向往外突伸方向間隔上下排列。該葉片單元2在該第一固風片22與該軸桿1間設置該等擺動葉片23,該第二固風片25是設置在以該軸桿1的徑向上下相鄰的兩排擺動葉片23間,且不影響該等擺動葉
片23在該開啟位置與該關閉位置移動。當該等擺動葉片23在該關閉位置時,該第二固風片25、該第一固風片22,及位於兩者間的該等擺動葉片23共同界定一第二集風槽251。藉由該第二固風片25可使更大範圍的所述風力F不會順著弧彎的該主葉片21朝該軸桿1移動,並使其留在該第二集風槽251中,提升所述風力F對該葉片單元2產生的扭力。
要特別說明的是,每一葉片單元2的該第二固風片25的數量並不局限於一個,隨著該等葉片單元2的自該軸桿1的徑向向外尺寸增加,可再徑向間隔設置多個第二固風片25以提升所述風力F對該等葉片單元2產生的扭力。
參閱圖5至8,本發明葉片裝置的一個第三實施例,與該第一實施例的不同之處在於:沒有該等環型支架,並還包含了數個套接固定在該軸桿1的固定單元4,及三個回收單元5,且該等葉片單元2是可脫離地安裝在該等固定單元4。
該等固定單元4是沿該軸桿1軸向間隔排列。每一固定單元4具有一個間隔圍繞該軸桿1的環壁41、三個連接該環壁41與該軸桿1並繞該軸桿1間隔排列的連接壁42,及三組分別安裝於該等連接壁42上且具有彈性的彈性件組43。每一連接壁4具有兩個同體相連並呈V字型的側壁部421,每一側壁部421具有一個面向另一側壁部421的壁面422,該等壁面422與該環壁41共同界定一個卡槽
40。每一卡槽40具有一個鄰近該軸桿1的固定區401,及一個與該固定區401相通的活動區402。
每一彈性件組43是固定於各自的連接壁42且部分外露於該等固定區401內,在本第三實施例中,每一彈性件組43包括兩個彈性鋼條431,每一彈性鋼條431具有一穿設於對應的該側壁部421的固定段432、一位於該卡槽40內的限位段433,及兩個連接該固定段432與該限位段433的兩相反端的連接段434。
每一葉片單元2還包括一設置於該主葉片21並與該等固定單元4嵌卡固定的嵌卡件26,該嵌卡件26是沿著該軸桿1的軸向長向延伸,並跨接固定在該等柵桿211靠近該軸桿1的一端,且其橫切面概呈尖端朝向該軸桿1的三角形。
每一嵌卡件26可相對於該軸桿1在一驅轉位置(參閱圖8)與一脫開位置(參閱圖9)間移動,在該驅轉位置時,該嵌卡件26被對應之該彈性件組43的該等限位段433限位在對應的該固定區401內,並穩固抵靠在該等壁面422使對應之葉片單元2受風力F驅動時,可傳動該等固定單元4帶動該軸桿1旋轉;在該脫開位置時,該嵌卡件26從該固定區401移動至該活動區402,該活動區402的空間足夠讓該嵌卡件26可自由旋轉,進而使該葉片單元2能相對於該軸桿1擺動。
該等回收單元5是位於相鄰的兩個該等連接壁42之間並
固定於該軸桿1上。每一回收單元5包括一可繞自身軸心轉動的回收桿51,及一條纏繞於該回收桿51的拉繩52,該拉繩52的兩端分別連接於該回收桿51以及對應的該嵌卡件26。
配合參閱圖9,該第三實施例使用時,是以該等彈性件組43將該等嵌卡件26固定在該驅轉位置,使該等葉片單元2能受到所述風力F吹動,而帶動該等固定單元4連動該軸桿1轉動,達到收集風力F的目的。在該等42被風驅轉過程中,該等嵌卡件26會被該等主葉片21拉扯而擠壓該等限位段433,當位於迎風面之該葉片單元2所承受的風力F太大時,其嵌卡件26會迫使對應之彈性件組43彈性變形,而掙脫該限位段433的限位,並位移進入該活動區402,而變化至該脫開位置,此時。每一嵌卡件26拉動對應的該拉繩52而帶動對應的該回收桿51旋轉並釋放原先纏繞在該回收桿51上的部分拉繩,進而使該等葉片單元2可順著風向向後擺動,減少該等葉片單元2受到強風的影響。
要將變化至該脫開位置的一個嵌卡件26回復至該驅轉位置時,可透過將一馬達裝置(圖未示)安裝連結於對應之該回收桿51,由該馬達裝置驅轉該回收桿51以捲回對應之該拉繩52,進而迫使該嵌卡件26將對應之43的該等彈性鋼條431彈性撐開變形,而從該活動區402拉至該固定區401,並再次被該彈性件組43限位於該固定區401而回復至該驅轉位置。接著將該馬達裝置脫開該回收
桿51並再與另一個該回收桿51連結,重複上述動作將該等嵌卡件26皆回復至該驅轉位置。
要特別說明的是,每一嵌卡件26並不局限於沿該軸桿1的軸向長向延伸呈長桿狀,也可分成數個僅分別與該固定單元4嵌接的段落亦可達到將該葉片單元2可脫離地固定在該軸桿1的目的,且驅轉該回收單元5的方式並不局限於利用外接的馬達裝置,亦可將數個馬達裝置直接安裝於該葉片裝置上,驅動該等馬達裝置分別旋轉該等回收桿51,由於驅轉該回收單元5的方式很多且並非本發明葉片裝置的創作重點,故不再贅述。
綜上所述,本發明葉片裝置的功效在於:利用該等第一固風片22,阻擋所述風力F順著弧彎狀的該等主葉片21往該軸桿1移動,且該等擺動葉片23可在所述風力F對該葉片單元2產生相反於該運轉方向T的反向力時移至該開啟位置,使所述風力F可穿過該葉片單元2進而減少反向力的影響,提升收集所述風力F的效率;該等固定單元4與該等嵌卡件26的設計可降低該等葉片單元2受到強風直接吹壞,因此,確實能達到本發明的目的。
惟以上所述者,僅為本發明之實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:軸桿
2:葉片單元
21:主葉片
211:柵桿
212:擋風片組
210:透風空間
22:第一固風片
221:第一集風槽
23:擺動葉片
24:配重件
3:環型支架
F:風力
T:運轉方向
Claims (8)
- 一種葉片裝置,可受風力驅動朝一運轉方向轉動,並包含:一軸桿;及數個葉片單元,安裝於該軸桿且彼此角度間隔,每一葉片單元包括一由該軸桿徑向朝外弧彎延伸且其弧凹面背向該運轉方向的主葉片,及一連接該主葉片的第一固風片,該第一固風片與該主葉片共同界定一開口背向該運轉方向的第一集風槽;每一葉片單元還包括至少一個連接該主葉片的第二固風片,該至少一個第二固風片與該第一固風片是沿該主葉片徑向往外突伸方向間隔排列。
- 如請求項1所述的葉片裝置,其中,每一第一固風片是由對應的該主葉片背向該運轉方向延伸。
- 如請求項1所述的葉片裝置,其中,每一主葉片設有數個位於對應的該第一固風片與該軸桿之間且縱橫間隔排列的透風空間,每一主葉片還具有數個縱橫交錯並界定出該等透風空間的柵桿,每一葉片單元還包括數個可擺動地垂掛設置於該等柵桿且分別對應該等透風空間的擺動葉片,每一擺動葉片可在一擺靠於該等柵桿而遮擋各別之透風空間的關閉位置,以及一擺離該等柵桿而使各別之透風空間可透風的開啟位置間移動。
- 如請求項3所述的葉片裝置,其中,每一擺動葉片具有一可擺動地連接該柵桿的連接端,以及一遠離該連接端的擺動端,每一葉片單元還具有多個分別設置於該等擺動葉片之 該等擺動端的配重件。
- 如請求項3所述的葉片裝置,還包含數個連接該等葉片單元並環繞該軸桿且沿該軸桿的軸向間隔排列的環型支架,靠近該軸桿的該等擺動葉片在該關閉位置時是靠抵於對應的該等環型支架。
- 如請求項1至5中任一項所述的葉片裝置,還包含數個連接該軸桿並沿該軸桿的軸向間隔排列的固定單元,每一葉片單元還包括一設置於該主葉片並與該固定單元嵌卡固定的嵌卡件,每一固定單元具有數個供該等嵌卡件嵌設容置的卡槽,每一卡槽具有一鄰近該軸桿並供該嵌卡件可脫離地嵌卡固定的固定區,及一遠離該軸桿並與該固定區相通的活動區,每一固定單元還具有數組分別設置在該等卡槽內且具有彈性的彈性件組,每一嵌卡件可相對於該軸桿在一驅轉位置與一脫開位置間移動,在該驅轉位置時,該嵌卡件藉由對應的該彈性件組容置限位於對應的該固定區,使該葉片單元可受風力驅動而帶動該軸桿旋轉,在該脫開位置時,該嵌卡件脫離該固定區,使該葉片單元能相對於該軸桿擺動,每一彈性件組在該葉片單元受到過大的風力時,被該嵌卡件擠壓而彈性變形,使該嵌卡件可從該驅轉位置移動至該脫開位置。
- 如請求項6所述的葉片裝置,其中,每一固定單元具有一個圍繞該軸桿的環壁,及數個繞該軸桿間隔排列且分別界定出該等卡槽並供該彈性件組固定的連接壁。
- 如請求項6所述的葉片裝置,還包含數個安裝於該軸桿上並 可將該等嵌卡件從該脫開位置移動至該驅轉位置的回收單元,每一回收單元包括一可繞自身軸心轉動的回收桿,及一條纏繞於該回收桿的拉繩,該拉繩的兩端分別連接於該回收桿以及該嵌卡件。
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