CN101298862A - 立式活叶风轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种立式活叶风轮。其特点是：在立轴上所配的两圆盘板之间，在小于圆盘直径10－400mm的圆周上配有数根圆周等分的转轴，数个形状相同的矩形风叶的一侧边，分别通过连接头配在转轴上构成风叶轮；在圆盘板上设有限制风叶转动位置的限位档块、边档块，这两个档块使数个风叶按各自的轨道转动互不受影响；在立轴下部的支架上配有止动操作装置，在圆盘板上配有止动控制装置。该装置利用风叶的可转动性，使风叶在风轮的不同位置，形成不同的角度，使风轮得到正扭向矩大于反向扭矩而旋转。风轮由于此结构的特点，对风向无要求，动力可以直接向地面传输，能适应大、小发电机组发电的要求。

Description

立式活叶风轮
技术领域：
本发明涉及一种风力发电装置，尤其是一种立式活叶风轮。
背景技术：
现有的风力发电装置，是采用在立柱上安装有可迎风旋转的风轮，其叶片以一定的倾角，固定在一个轮面上(如电风扇叶轮的装法)，轮面迎风向而旋转，动力垂直于轮面横向输出，其缺点有：装置对风向有要求，动力不能直接输到地面，做成大功率困难较大。这种结构的风力发电装置，风叶轮只有一个，使得发电量有限，再加上现有的发电机风轮，迎风的有效面积很小，对风的利用率较低，使发电机的经济效益较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种克服上述缺点的，能充分提高风的利用率的，而且能将动力直接传输到地面的，并且通过该风轮上下叠加，可以达到预期功率要求的，适应大、小发电机组发电的一种立式活叶风轮。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：该立式活叶风轮，含底座、套管、撑杆、推力轴承座、大伞形齿轮、小伞形齿轮、齿轮箱、齿轮箱输出轮、发电机轮、发电机、支架、中轴承座、顶轴承座、立轴、钢丝绳组成，其特征在于：在立轴上所配的两圆盘板之间，在小于圆盘直径10-400mm的圆周上配有数根圆周等分的转轴，数个形状相同的矩形风叶的一侧边，分别通过连接头配在转轴上构成风叶轮；在圆盘板上设有限制风叶转动位置的限位档块、边档块，这两个档块使数个风叶按各自的轨道转动互不受影响；在立轴下部的支架上配有止动操作装置，在圆盘板上配有止动控制装置。
所述的一种立式活叶风轮，其特征在于：转轴的两端分别相对应地固定在圆盘板上轴承的中心孔内。
所述的一种立式活叶风轮，其特征在于：转轴的两端分别相对应地固定在上、下两圆盘板上，每个风叶上两连接头中心孔分别固定在转轴上、下两轴承的外周上。
所述的一种立式活叶风轮，其特征在于：止动控制装置的结构是：每个限位档块前设有槽孔，限位档块与槽孔之间的间隙为风叶边框厚度的1.5-3倍；在配限位档块的盘板的背面，在每个槽孔中配有止动块的下部，止动块下部的下面靠近扭簧一侧呈圆弧状，止动块呈倒“凸”字状；止动块的上部配在扭簧的一扭臂上，扭簧固定在扭簧座上，扭簧座固定在盘板上，扭簧的另一扭臂固定在扭簧座上；在止动块顶部设有的拉绳钩上固定有风叶绳的一端；数个风叶绳通过孔汇结在圆环连结到立轴中心孔中的主风叶绳上。
所述的一种立式活叶风轮，其特征在于：止动操作装置的结构是：在立轴的下部设有孔，在孔的上方设有压杆，压杆的一端活动连接在压杆座上，压杆座固定在立轴的外周上；在孔上面配有弹簧的一端，弹簧的另一端配在压杆下面所设的弹簧座上；风叶绳的另一端穿出孔、弹簧的中心孔固定在压杆上；在压杆弹簧座的另一侧销轴上动配有转块的一端，在转块的另一端上固定有拉簧的一端，拉簧的另一端固定在立轴外周的销钉上，且拉簧的另一端位于销轴水平中心线的上方，类似于自行车撑脚上所配的拉簧结构；在压杆外侧设有的拉环内配有环衬，环衬高度是拉环的高度二分之一左右，使拉环驱动转块转动时不碰到环衬为宜，拉环外周两侧固定在拉杆上，拉杆的两端分别动配在拉杆座、手把上，拉杆座、手把分别动配在固定支撑架上的杆座上。
所述的一种立式活叶风轮，其特征在于：在立轴上配有多层风叶轮组。
本实用新型与现有技术相比的有益效果：该装置是利用风叶的可转动性，使风叶在风轮的不同位置，形成不同的角度，使风轮得到正向扭矩大于反向扭矩而旋转。风轮由于此结构的特点，对风向无要求，动力可以直接向地面传输，能适应大、小发电机组发电的要求，通过多个风轮的上下叠加能够建成功率较大的风轮组。
附图说明：
图1为本发明的主视图；
图2为图1的俯视图；
图3为止动控制装置的局部放大剖面图；
图4为止动块的左视图；
图5为止动操作装置的局部放大剖面图。
具体实施方式：
下面结合附图详细描述本发明：
如图1所示，立式活叶风轮配在立轴19上，立轴19的下端配在底座1上的推力轴承座4上，在立轴19的下部配有大伞形齿轮6，大伞形齿轮6与配在齿轮箱8动力输入小伞形齿轮7相啮合，齿轮箱输出轮9通过带轮驱动发电机轮10带动发电机11工作；在大伞形齿轮6的上方的立轴19上配有中轴承座15，中轴承座15配在支架12上；在支架12上方的立轴19上所配的两圆盘板18之间，在小于圆盘直径50mm的圆周上配有6根圆周等分的转轴23，转轴23的两端分别相对应地固定在两圆盘板18上轴承22的中心孔内。6个形状相同的矩形风叶24的一侧边，分别通过所配的两个连接头27固定在转轴23上构成风叶轮，风叶24的宽度取风叶24转动时相邻风叶24互不影响为宜，即小于轴承22中心点到相邻风叶24轴承中心点与圆盘板18的圆心的连线的距离。风叶24通过转轴23的两端在圆盘板18的轴承22内孔中随风转动；在圆盘板18上设有限制风叶24转动位置的限位档块20、边档块21，当风叶24中心线转至与圆盘板18中心线处于在一条线状态时，风叶24的左侧面碰到限位档块20受阻；当风叶24转至圆盘板18周边时，风叶24的右侧面碰到边档块21受阻，这两个档块使数个风叶24按各自的轨道转动互不受影响；在立轴19下部的支架12上配有止动操作装置16，在圆盘板18上配有止动控制装置17。在立轴19的顶部配有顶轴承座25，在底座1上配有与混凝土铸成一体6个套管2，6个套管2等分设在风叶轮的外圆周上，在套管2中分别配有撑杆3，用钢丝绳26通过每根撑杆3的顶部及立轴19的顶部轴承座25的外周所设的拉环将整个装置牵牢。
上述转轴23与风叶24相配的连接头27、圆盘板18的连接结构可以实施另一实施例，即：将转轴23的两端分别相对应地固定在上、下两圆盘板18上，每个风叶24上两连接头27中心孔分别固定在转轴23上、下两轴承的外周上，使风叶24绕转轴23转动。
上述止动控制装置17的结构是：每个限位档块20前设有槽孔46，限位档块20与槽孔46之间的间隙为风叶24边框厚度的1.5-3倍；在配限位档块20的盘板18的背面，在每个槽孔46中配有止动块45的下部，止动块45下部的下面靠近扭簧43一侧呈圆弧状，止动块45呈倒“凸”字状；止动块45的上部配在扭簧43的一扭臂上，扭簧43固定在扭簧座44上，扭簧座44固定在圆盘板18上，扭簧43的另一扭臂固定在扭簧座44上；在止动块45顶部设有的拉绳钩47上固定有风叶绳36的一端；数个风叶绳36通过孔37汇结在圆环42连结到立轴19中心孔中的主风叶绳36上。
上述止动操作装置16的结构是：在立轴19的下部设有孔37，在孔37的上方设有压杆33，压杆33的一端活动连接在压杆座35上，压杆座35固定在立轴19的外周上；在孔37上面配有弹簧32的一端，弹簧32的另一端配在压杆33下面所设的弹簧座上；风叶绳36的另一端穿出孔37、弹簧32的中心孔固定在压杆33上；在压杆33弹簧座的另一侧销轴48上动配有转块30的一端，在转块30的另一端上固定有拉簧31的一端，拉簧31的另一端固定在立轴19外周的销钉上，且拉簧31的另一端位于销轴48水平中心线的上方，类似于自行车撑脚上所配的拉簧结构；在压杆33外侧设有的拉环38内配有环衬39，环衬39高度是拉环38的高度二分之一左右，使拉环38驱动转块30转动时不碰到环衬39为宜，环衬39采用软质材料制成。拉环38外周两侧固定在拉杆29上，拉杆29的两端分别动配在拉杆座40、手把41上，拉杆座40、手把41分别动配在固定支撑架12上的杆座28上。
上述结构的风叶轮组，可以在立轴19上配有多层风叶轮组，通过该风轮上下叠加，可以达到预期功率要求的，适应大、小发电机组发电要求。
工作过程及工作原理：
当风叶轮组直立于风场中，从顺风向看风叶轮。风轮左侧的风叶24受风力作用，风叶24的左侧面碰到限位档块20，风力推动风叶24，风轮得到正向扭矩。位于风叶轮稍偏右的风叶24，风叶24受风力和离心力的共同作用而外翻转，当风叶24的右侧面碰到边档块21时被定位。风轮右侧的风叶24几乎与风向平行，当风叶24逐渐离开边档块21而靠近限位档块20时，风轮得到较小的反向扭矩，由于正向扭矩大于反向扭矩，风轮开始旋转。
如图5所示，当需要使风轮停转时，操纵手把41向内推，转块30首先被拉环38内壁相碰、后是拉簧31的拉力共同力的作用下，转块30转至压杆33内侧的同时又被拉簧31拉紧。此时弹簧32受其撞击力及拉簧31的拉力共同力的作用下，已将风叶绳36的一端向立轴19内孔中收缩；为防止风叶绳36收缩不到位，紧接着压杆33一端又被环衬39压下，使风叶绳36的这一端进一步向立轴19上的孔37中收缩；如图3所示，此时风叶绳36另一端在扭簧43的弹力作用下，迅速将止动块45的下部向槽孔46外压出，止动块45下部的伸出高度由所设的台阶面受阻而定位(见附图4所示)。此时如果其中一风叶24在此止动块45的左侧、限位档块20的右侧内正好被止动；如果此时其中一风叶24在止动块45的右侧面，风叶24由于受风力作用将克服扭簧43的弹力，风叶24的下端将止动块45伸出端的圆弧面压下后转至止动块45的左侧面，又由于扭簧43的弹力的作用，止动块45伸出端迅速恢复原状，当6个风叶24都转至止动块45的左侧、限位档块20的右侧内时，风叶轮停止转动。

Claims (6)

1、一种立式活叶风轮，含底座(1)、套管(2)、撑杆(3)、推力轴承座(4)、大伞形齿轮(6)、小伞形齿轮(7)、齿轮箱(8)、齿轮箱输出轮(9)、发电机轮(10)、发电机(11)、支架(12)、中轴承座(15)、顶轴承座(25)、立轴(19)、钢丝绳(26)组成，其特征在于：在立轴(19)上所配的两圆盘板(18)之间，在小于圆盘直径10-400mm的圆周上配有数根圆周等分的转轴(23)，数个形状相同的矩形风叶(24)的一侧边，分别通过连接头(27)配在转轴(23)上构成风叶轮；在圆盘板(18)上设有限制风叶(24)转动位置的限位档块(20)、边档块(21)，这两个档块使数个风叶(24)按各自的轨道转动互不受影响；在立轴(19)下部的支架(12)上配有止动操作装置(16)，在圆盘板(18)上配有止动控制装置(17)。
2、根据权利要求1所述的一种立式活叶风轮，其特征在于：转轴(23)的两端分别相对应地固定在圆盘板(18)上轴承(22)的中心孔内。
3、根据权利要求1所述的一种立式活叶风轮，其特征在于：转轴(23)的两端分别相对应地固定在上、下两圆盘板(18)上，每个风叶(24)上两连接头(27)中心孔分别固定在转轴(23)上、下两轴承的外周上。
4、根据权利要求1所述的一种立式活叶风轮，其特征在于：止动控制装置(17)的结构是：每个限位档块(20)前设有槽孔(46)，限位档块(20)与槽孔(46)之间的间隙为风叶(24)边框厚度的1.5-3倍；在配限位档块(20)的盘板(18)的背面，在每个槽孔(46)中配有止动块(45)的下部，止动块(45)下部的下面靠近扭簧(43)一侧呈圆弧状，止动块(45)呈倒“凸”字状；止动块(45)的上部配在扭簧(43)的一扭臂上，扭簧(43)固定在扭簧座(44)上，扭簧座(44)固定在盘板(18)上，扭簧(43)的另一扭臂固定在扭簧座(44)上；在止动块(45)顶部设有的拉绳钩(47)上固定有风叶绳(36)的一端；数个风叶绳(36)通过孔(37)汇结在圆环(42)连结到立轴(19)中心孔中的主风叶绳(36)上。
5、根据权利要求1所述的一种立式活叶风轮，其特征在于：止动操作装置(16)的结构是：在立轴(19)的下部设有孔(37)，在孔(37)的上方设有压杆(33)，压杆(33)的一端活动连接在压杆座(35)上，压杆座(35)固定在立轴(19)的外周上；在孔(37)上面配有弹簧(32)的一端，弹簧(32)的另一端配在压杆(33)下面所设的弹簧座上；风叶绳(36)的另一端穿出孔(37)、弹簧(32)的中心孔固定在压杆(33)上；在压杆(33)弹簧座的另一侧销轴(48)上动配有转块(30)的一端，在转块(30)的另一端上固定有拉簧(31)的一端，拉簧(31)的另一端固定在立轴(19)外周的销钉上，且拉簧(31)的另一端位于销轴(48)水平中心线的上方，类似于自行车撑脚上所配的拉簧结构；在压杆(33)外侧设有的拉环(38)内配有环衬(39)，环衬(39)高度是拉环(38)的高度二分之一左右，使拉环(38)驱动转块(30)转动时不碰到环衬(39)为宜；拉环(38)外周两侧固定在拉杆(29)上，拉杆(29)的两端分别动配在拉杆座(40)、手把(41)上，拉杆座(40)、手把(41)分别动配在固定支撑架(12)上的杆座(28)上。
6、根据权利要求1所述的一种立式活叶风轮，其特征在于：在立轴(19)上配有多层风叶轮组。
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