CN101514680B - 垂直轴风力机上的活动叶片的限位卸荷装置 - Google Patents

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Abstract

垂直轴风力机上的活动叶片的限位卸荷装置，它涉及一种限位卸荷装置。本发明为解决现有垂直轴风力机上的活动叶片无法克服风阻及强风时无法有效卸荷的问题。方案一角接触球轴承装在限位座中心孔内，限位座上有轴向磁铁槽，铁块、伸缩轴和电磁铁由上至下设置在轴向磁铁槽内，弹簧装在壳体内，两个连杆分别设在两个限位槽中且一端与铁块、另一端与棘爪连接，棘爪可绕连接件转动，棘爪的顶端与限位挡板接触。方案一与方案二不同的是轴向磁铁槽内没有伸缩轴，而是将扭簧与棘爪一同套装在连接件上且两端分别与棘爪和限位座连接。本发明限制了垂直轴风力机上的活动叶片的偏摆角度，避免了叶片转速越来越高、偏摆角度随之增大、产生风阻及强风时无法卸荷。

Description

垂直轴风力机上的活动叶片的限位卸荷装置
技术领域
本发明涉及一种限位卸荷装置。
背景技术
叶片是风能与机械能之间的转换装置，风片的结构、形状和尺寸等参数直接影响着风力机的效率和功率。目前，大功率风力机仍以三叶的水平轴风力机为主，垂直轴风力机的功率还无法达到水平轴风力机的水平。造成这种差距的主要原因之一是由于目前垂直轴风力机所采用的叶片存在着无法完全克服风阻的问题。同时，由于风速的不确定性，强风袭来时往往使风车超负荷运转，造成发电机的损坏。目前在遇到强风时，主要采用停车的方式，增加了停车装置后，造成了风车的复杂程度提高以及成本的增加。
发明内容
本发明的目的是为解决现有垂直轴风力机上的活动叶片无法克服风阻及强风时无法有效卸荷的问题，提供一种垂直轴风力机上的活动叶片的限位卸荷装置。
本发明技术方案一由限位块、限位座、两个棘爪、铁块、电磁铁、两个连杆、角接触球轴承、两个连接件、伸缩轴和限位挡板组成，角接触球轴承装在限位座的中心孔内，限位座上相邻两个侧壁的交线处设有轴向磁铁槽，轴向磁铁槽两侧的限位座侧壁上分别设有限位槽，铁块、伸缩轴和电磁铁依次由上至下设置在轴向磁铁槽内，电磁铁通过螺钉固定在磁铁槽内的下端，伸缩轴由壳体、弹簧、固定杆和活塞杆组成，固定杆的上端与壳体的下端连接，弹簧装在壳体内的下端，活塞杆上的活塞端设置在壳体内的上端且与弹簧相接触，活塞杆的上端与铁块连接，固定杆的下端与电磁铁连接，每个限位槽中设置有一个连杆且连杆的一端与铁块连接，连杆的另一端与棘爪连接，棘爪的下端通过连接件与限位座连接，棘爪的顶端与限位挡板接触，限位挡板固装在限位块的下端面上。
本发明技术方案二由限位块、限位座、两个棘爪、铁块、电磁铁、两个连杆、角接触球轴承、两个连接件、两个扭簧和限位挡板组成，角接触球轴承装在限位座的中心孔内，限位座上相邻两个侧壁的交线处设有轴向磁铁槽，轴向磁铁槽两侧的限位座侧壁上分别设有限位槽，铁块和电磁铁依次由上至下设置在轴向磁铁槽内，电磁铁通过螺钉固定在磁铁槽内的下端，每个限位槽中设置有一个连杆且连杆的一端与铁块连接，连杆的另一端与棘爪连接，棘爪的下端通过连接件与限位座连接，两个扭簧分别套装在两个连接件上且一端固定在棘爪的槽内，扭簧的另一端固定在限位座的槽内，棘爪的顶端与限位挡板接触，限位挡板固装在限位块的下端面上。
本发明具有如下有益效果：
一、本发明利用棘爪有效的限制了垂直轴风力机上的活动叶片的偏摆角度，避免了叶片转速越来越高、偏摆角度随之增大、产生风阻及强风时无法有效卸荷，大幅度提高了垂直轴风力机的功率和风能利用率，降低了发电成本。二、本发明可在遇强风时安全可靠的卸荷，并能在风速恢复正常时自动恢复正常工作状态。三、本发明可应用于大、中型功率的风力机和台风较多的沿海或海上风力机的活动叶片的限位卸荷。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的A-A剖视图，图3是图1的B-B剖视图，图4是限位座2的俯视图，图5是图2的C向视图，图6是伸缩轴9的结构示意图，图7是具体实施方式三的结构示意图；图8是电磁铁5通电后使铁块4下移，棘爪3在连杆6的带动下转向低位时的状态图；图9是将本发明安装在垂直轴风车活动风叶上的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～图6说明本实施方式，本实施方式由限位块1、限位座2、两个棘爪3、铁块4、电磁铁5、两个连杆6、角接触球轴承7、两个连接件8、伸缩轴9和限位挡板11组成，角接触球轴承7装在限位座2的中心孔内，限位座2上相邻两个侧壁的交线处设有轴向磁铁槽2-2，轴向磁铁槽2-2两侧的限位座2侧壁上分别设有限位槽2-1，铁块4、伸缩轴9和电磁铁5依次由上至下设置在轴向磁铁槽2-2内，电磁铁5通过螺钉固定在磁铁槽2-2内的下端，伸缩轴9由壳体9-1、弹簧9-2、固定杆9-3和活塞杆9-4组成，固定杆9-3的上端与壳体9-1的下端连接，弹簧9-2装在壳体9-1内的下端，活塞杆9-4上的活塞端设置在壳体9-1内的上端且与弹簧9-2相接触，活塞杆9-4的上端与铁块4连接，固定杆9-3的下端与电磁铁5连接，每个限位槽2-1中设置有一个连杆6且连杆6的一端与铁块4连接，连杆6的另一端与棘爪3连接，棘爪3的下端通过连接件8与限位座2连接，棘爪3可绕连接件8转动，棘爪3的顶端与限位挡板11接触，限位挡板11固装在限位块1的下端面上。使用时，垂直轴风力机上的每个活动叶片配置两个本发明的限位卸荷装置，将活动叶片12上的自转轴12-1的两端分别设置在角接触球轴承7的内孔中。
具体实施方式一的工作过程：在垂直轴风力机正常工作过程中，铁块4在壳体9-1中弹簧9-2的作用下保持在轴向磁铁槽2-2的顶部位置，如图1所示，棘爪3在连杆6的作用下而被顶起，限位块1的下端面的限位挡板11被限制在两个棘爪3的内侧端面3-1之间，因此叶片12只能在90度范围内回转；在遇强风时，电磁铁5通电，铁块4在电磁铁5的吸引下下移，棘爪3在连杆6的带动下转向低位，如图8所示，限位块1的下端面的限位挡板11不再受两个棘爪3的限制，叶片12可在360°范围内自由回转，以达到卸荷保护的作用；当风速恢复正常后，电磁铁5断电，铁块4在壳体9-1中弹簧9-2的作用下回到磁铁槽2-2的顶部位置，棘爪3在连杆6的作用下而被顶起，如图1所示，当限位块1的下端面的限位挡板11转至棘爪3的外侧端面3-2位置时挤压棘爪3，棘爪3通过连杆6挤压壳体9-1中的弹簧9-2而转向低位，限位块1回到工作位置，使叶片12恢复工作。
具体实施方式二：结合图7、图1～图4说明本实施方式，本实施方式由限位块1、限位座2、两个棘爪3、铁块4、电磁铁5、两个连杆6、角接触球轴承7、两个连接件8、两个扭簧10和限位挡板11组成，角接触球轴承7装在限位座2的中心孔内，限位座2上相邻两个侧壁的交线处设有轴向磁铁槽2-2，轴向磁铁槽2-2两侧的限位座2侧壁上分别设有限位槽2-1，铁块4和电磁铁5依次由上至下设置在轴向磁铁槽2-2内，电磁铁5通过螺钉固定在磁铁槽2-2内的下端，每个限位槽2-1中设置有一个连杆6且连杆6的一端与铁块4连接，连杆6的另一端与棘爪3连接，棘爪3的下端通过连接件8与限位座2连接，棘爪3可绕连接件8转动，两个扭簧10分别套装在两个连接件8上且一端固定在棘爪3的槽内，扭簧10的另一端固定在限位座2的槽内，棘爪3的顶端与限位挡板11接触，限位挡板11固装在限位块1的下端面上。
具体实施方式二的工作过程：在风机正常工作过程中，棘爪3在扭簧10的作用下而被顶起，如图7所示，铁块4在连杆6的带动下保持在磁铁槽2-2的顶部位置，限位块1的下端面的限位挡板11被限制在两个棘爪3的内侧端面3-1之间，因此叶片12只能在90°范围内回转；在遇强风时，电磁铁5通电，铁块4在电磁铁的吸引下下移，棘爪3在连杆6的带动下转向低位，如图8所示，限位块1的下端面的限位挡板11不再受两个棘爪13的限制，叶片12可在360°范围内自由回转，以达到卸荷保护的作用；当风速恢复正常后，电磁铁5断电，棘爪3在扭簧10的作用下而被顶起，铁块4在连杆6的带动下回到磁铁槽2-2的顶部位置；当限位块1端面的限位挡板11转至棘爪3的外侧端面3-2位置时挤压棘爪3，棘爪3受挤压而转向低位，限位块1回到工作位置，使叶片12恢复工作。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式的两个棘爪3的内侧端面3-1之间的夹角不得大于90°(即两个棘爪(3)与限位挡板(11)相作用的内侧端面(3-1)之间的夹角不得大于90°)。这样设计以达到卸荷保护的作用。

Claims (4)

1.一种垂直轴风力机上的活动叶片的限位卸荷装置，其特征在于：它由限位块(1)、限位座(2)、两个棘爪(3)、铁块(4)、电磁铁(5)、两个连杆(6)、角接触球轴承(7)、两个连接件(8)、伸缩轴(9)和限位挡板(11)组成，角接触球轴承(7)装在限位座(2)的中心孔内，限位座(2)上相邻两个侧壁的交线处设有轴向磁铁槽(2-2)，轴向磁铁槽(2-2)两侧的限位座(2)侧壁上分别设有限位槽(2-1)，铁块(4)、伸缩轴(9)和电磁铁(5)依次由上至下设置在轴向磁铁槽(2-2)内，电磁铁(5)通过螺钉固定在磁铁槽(2-2)内的下端，伸缩轴(9)由壳体(9-1)、弹簧(9-2)、固定杆(9-3)和活塞杆(9-4)组成，固定杆(9-3)的上端与壳体(9-1)的下端连接，弹簧(9-2)装在壳体(9-1)内的下端，活塞杆(9-4)上的活塞端设置在壳体(9-1)内的上端且与弹簧(9-2)相接触，活塞杆(9-4)的上端与铁块(4)连接，固定杆(9-3)的下端与电磁铁(5)连接，每个限位槽(2-1)中设置有一个连杆(6)且连杆(6)的一端与铁块(4)连接，连杆(6)的另一端与棘爪(3)连接，棘爪(3)的下端通过连接件(8)与限位座(2)连接，棘爪(3)的顶端与限位挡板(11)接触，限位挡板(11)固装在限位块(1)的下端面上。
2.根据权利要求1所述垂直轴风力机上的活动叶片的限位卸荷装置，其特征在于：两个棘爪(3)与限位挡板(11)相作用的内侧端面(3-1)之间的夹角不得大于90°。
3.一种垂直轴风力机上的活动叶片的限位卸荷装置，其特征在于：它由限位块(1)、限位座(2)、两个棘爪(3)、铁块(4)、电磁铁(5)、两个连杆(6)、角接触球轴承(7)、两个连接件(8)、两个扭簧(10)和限位挡板(11)组成，角接触球轴承(7)装在限位座(2)的中心孔内，限位座(2)上相邻两个侧壁的交线处设有轴向磁铁槽(2-2)，轴向磁铁槽(2-2)两侧的限位座(2)侧壁上分别设有限位槽(2-1)，铁块(4)和电磁铁(5)依次由上至下设置在轴向磁铁槽(2-2)内，电磁铁(5)通过螺钉固定在磁铁槽(2-2)内的下端，每个限位槽(2-1)中设置有一个连杆(6)且连杆(6)的一端与铁块(4)连接，连杆(6)的另一端与棘爪(3)连接，棘爪(3)的下端通过连接件(8)与限位座(2)连接，两个扭簧(10)分别套装在两个连接件(8)上且一端固定在棘爪(3)的槽内，扭簧(10)的另一端固定在限位座(2)的槽内，棘爪(3)的顶端与限位挡板(11)接触，限位挡板(11)固装在限位块(1)的下端面上。
4.根据权利要求3所述垂直轴风力机上的活动叶片的限位卸荷装置，其特征在于：两个棘爪(3)与限位挡板(11)相作用的内侧端面(3-1)之间的夹角不得大于90°。
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