CN103758692A - 立式风力发电机的风叶 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种立式风力发电机的风叶，每一层风叶都由三个单体风叶组成。固定架把三个单体风叶固定在一起。单体风叶由金属框架和车斗形风叶组成，车斗形风叶的叶口上装有导风板，金属框架是两个平行的钝角三角形的顶点通过竖直钢筋连接而成。钝角三角板固定在金属框架的上下两个水平面上的钝角三角形架上。两块侧板通过扭力弹簧铰链在靠近金属框架的钝角三角形锐角顶点的小边上的竖直转轴上。在靠近金属框架的钝角三角形的钝角顶点上的竖直转轴上装有合页。单体风叶迎风时两块侧板向内转动使单体风叶呈车斗形可以兜风，并撞击合页和后阻尼板。单体风叶顶风时两块侧板承受的风力大于自身弹簧扭力使两块侧板向外转动、侧板撞到前阻尼弹簧后停下来。

Description

立式风力发电机的风叶

技术领域：

本发明涉及一种立式风力发电机的风叶。

背景技术：

申请号2011102351831《立式风力发动机的滑道式风叶系统》包括多层风叶，每一层风叶都由三个单体风叶组成，单体风叶像翻斗车的车斗。每一个单体风叶的根部都与通过固定件与空心转轴相连接，空心转轴套在中心轴上，中心轴的下端埋在地下的水泥基础里。三个单体风叶之间呈120°夹角，是与中心轴为原点的中心对称物。空心转轴的两端各有一个法兰，用螺丝把上下两层风叶之间的空心转轴的两个法兰连接在一起。立式风力发动机的风叶转动的工作原理与气象部门用的风力测速仪的工作原理基本相同，只不过立式风力发动机的的风叶是车斗形，风力测速仪的风叶是碗形。立式风力发动机的风叶转动的基本原理如下：两个以中心轴为原点的中心对称的车斗形风叶受到风力正面吹动时，虽然两个风叶的受风面积是相同的，但车斗口迎风的那个风叶的风阻还是大于车斗背迎风的那个风叶的风阻；因此两个车斗形风叶在风的作用下沿着车斗背所指的方向绕着中心轴转动，风叶的转动力是车斗口迎风的那个风叶的风阻力减去车斗背迎风的那个风叶的风阻力。为了解决换向问题，立式风力发电机的每一层风叶都是由三个单体风叶组成，两个单体风叶之间的夹角都是120°，而且是与中心轴为原点的中心对称。由于立式风力发电机的每一层风叶转动的作用力决定于风叶的正面和反面的风阻差，所以它比三浆风叶风力发电机风叶转动的作用力要小的多。也就是说，风对着风叶的车斗背吹会产生阻碍风叶绕中心轴转动的作用力、既阻力。它不像三浆风叶风力发电机那样三个风叶都会产生有用的作用力，因而采用这种结构的立式风力发电机效率低下。

发明内容：

本发明可以改变传统立式风力发电机的风叶转动作用力小和效率低下的缺陷。

本发明立式风力发电机的风叶，它由多层风叶组成。每一层风叶都由三个单体风叶组成，单体风叶就像去掉两个车轮和支撑架的建筑用斗车。每一个单体风叶的根部都与通过固定件与空心转轴相连接，空心转轴套在中心轴上。三个单体风叶之间呈120°夹角，是与中心轴为原点的中心对称物，通过固定架把三个单体风叶固定在一起。单体风叶由金属框架和车斗形风叶组成，车斗形风叶的口上装有导风板，金属框架是两个平行的钝角三角形的顶点通过竖直钢筋连接而成。钝角三角形的大边延长线与空心转轴相连接、也就是单体风叶的根部与通过固定件与空心转轴相连接。固定架由两个平行的等边三角形组成，等边三角形的顶点分别固定在三个单体风叶中部。车斗形风叶由两块钝角三角板、两块侧板和一个合页组成。钝角三角板固定在金属框架的上下两个水平面上的钝角三角形架上。两块侧板通过扭力弹簧铰链在靠近金属框架的钝角三角形锐角顶点的小边上的竖直转轴上，侧板边上装有减震橡胶。在靠近金属框架的钝角三角形的钝角顶点上的竖直转轴上装有合页，合页靠边的地方有许多圆孔。合页上也装有扭力弹簧合页的边上也装有减震橡胶，侧板和合页的转轴上都装有轴承。金属框架上的两个钝角三角形锐角顶点上的大边垂直平面的竖直线上各装有一组向内的前阻尼弹簧。装在靠近金属框架的钝角三角形的钝角顶点的两个小边上的两组后阻尼弹簧分别顶在合页的两片叶子的背面。单体风叶迎风时两块侧板向内转动使单体风叶呈车斗形可以兜风、单体风叶的风阻加大，两块侧板向合页靠拢、并撞击合页。单体风叶顶风时两块侧板承受的风力大于自身弹簧扭力使两块侧板向外转动、侧板打开后的单体风叶再没有风阻，侧板撞到前阻尼弹簧以后停止转动。合页的背面也承受风力、冲破自身弹簧扭力使合页向内转合并。单体风叶顶风转动到与风向在同一个平面上时侧板在自身扭力弹簧的作用力下向内、也就是向靠近合页的方向转动，合页在自身弹簧扭力的作用下向外转张开。然后是单体风叶迎风，两块侧板向内转动使单体风叶呈车斗形可以兜风、单体风叶的风阻加大。两块侧板向合页靠拢、并撞击合页，合页背后的后阻尼弹簧可以缓冲合页被撞击的力量。风力太大时侧板转角过大把合页撑开，靠近合页边上的圆孔泄风可以减小单体风叶的风阻。

采用本发明的立式风力发电机，在风力到达两级以上时，由于各层之间的风叶是交错安装的，总会有单体风叶是迎风的和单体风叶是顶风的。单体风叶迎风时单体风叶呈车斗形可以兜风、单体风叶的风阻很大，两块侧板向合页靠拢、并撞击合页，合页背后的阻尼弹簧可以缓冲合页背撞击的力量；迎风的单体风叶推动风叶绕着中心转轴逆时针转动，带动发电机发电。当单体风叶逆时针转过六点钟方向后，单体风叶开始顶风转动，当单体风叶转动到七点钟方向时后侧板承受的风力大于自身弹簧扭力使后侧板向外转动转打开使顶风的单体风叶漏风、减小风阻，当单体风叶转动到八点钟方向时前侧板承受的风力大于自身弹簧扭力使前侧板向外转动打开使顶风的单体风叶增大漏风面积、进一步减小风阻，侧板撞到前阻尼弹簧以后停止转动，合页的背面也承受风力、冲破自身弹簧扭力使合页向内转以减小风阻；所以，单体风叶顶风转动时的风阻很小。风叶转动的动力等于迎风单体风叶的动力减去顶风单体风叶的阻力，顶风的阻力越小风叶转动的动力就越大。单体风叶顶风逆时针转动到一点钟方向时，前侧板背面承受的风力和自身弹簧扭力使前侧板向内转动、也就是向靠近弹簧合页的方向转动，与此同时，吹向后侧板的大部分风被导风板挡住，后侧板在风力减小和自身扭力弹簧的作用力下向内转动、也就是向靠近合页的方向转动，合页在自身弹簧扭力的作用下向外转张开；单体风叶顶风逆时针转动到十一点钟方向时，两块侧板向内转动，两块侧板向合页靠拢、并撞击合页，合页背后的后阻尼弹簧可以缓冲合页背撞击的力量；前侧板和导向板斜面迎风产生的动力推动单体风叶逆时针转动，为单体风叶全面迎风做好准备。单体风叶顶风逆时针转动到三点钟方向时，单体风叶全面迎风，两块侧板向内转动使单体风叶呈车斗形可以兜风、单体风叶的风阻最大；风力太大时侧板转角过大把合页撑开，靠近合页边上的圆孔泄风可以减小单体风叶的风阻。单体风叶顶风逆时针转动到三点钟方向时，后侧板和导向板斜面迎风产生的动力继续推动单体风叶逆时针转动。当单体风叶逆时针转过六点钟方向后，单体风叶又开始顶风转动，开始新的循环。风叶转动的动力等于迎风单体风叶的动力减去顶风单体风叶的阻力，顶风单体风叶的阻力被大大地减小，就意味着风叶转动的动力大大地增加。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步具体详细的说明。

图1是本发明立式风力发电机的风叶俯视图。

图2是本发明中单体风叶迎风时的俯视图。

图3是本发明中的单体风叶顶风时的俯视图。

具体实施方式：

图1、图2和图3所示，本发明立式风力发电机的风叶，它由多层风叶组成。每一层风叶都由三个单体风叶组成，单体风叶就像去掉两个车轮和支撑架的建筑用斗车。每一个单体风叶的根部都与通过固定件与空心转轴9相连接，空心转轴套在中心轴10上。三个单体风叶之间呈120°夹角，是与中心轴为原点的中心对称物，通过固定架把三个单体风叶固定在一起。单体风叶由金属框架和车斗形风叶组成，车斗形风叶的口上装有导风板5，金属框架1是两个平行的钝角三角形的顶点通过竖直钢筋连接而成。钝角三角形的大边延长线与空心转轴9相连接、也就是单体风叶的根部与通过固定件与空心转轴9相连接。固定架8由两个平行的等边三角形组成，等边三角形的顶点分别固定在三个单体风叶中部。车斗形风叶由两块钝角三角板4、两块侧板2和一个合页3组成。钝角三角形板4固定在金属框架1的上下两个水平面上的钝角三角形架上，两块侧板2通过扭力弹簧铰链在靠近金属框架1的钝角三角形锐角顶点的小边上的竖直转轴上，侧板2边上装有减震橡胶，在靠近金属框架1的钝角三角形的钝角顶点上的竖直转轴上装有合页3，合页3靠边的地方有许多圆孔。合页3上也装有扭力弹簧的合页3的边上也装有减震橡胶，侧板2和合页3的转轴上都装有轴承。金属框架1上的两个钝角三角形锐角顶点上的大边垂直平面的竖直线上各装有一组向内的前阻尼弹簧6。装在靠近金属框架1的钝角三角形的钝角顶点的两个小边上的两组后阻尼弹簧7分别顶在合页3的两片叶子的背面。单体风叶迎风时两块侧板2向内转动使单体风叶呈车斗形可以兜风、单体风叶的风阻加大，两块侧板2向合页3靠拢、并撞击合页3。单体风叶顶风时两块侧板承受的风力大于自身弹簧扭力使两块侧板向外转动、侧板打开后的单体风叶再没有风阻，侧板撞到前阻尼弹簧6以后停止转动，合页3的背面也承受风力、冲破自身弹簧扭力使合页3向内转合并。单体风叶顶风转动到与风向在同一个平面上时侧板2在自身扭力弹簧的作用力下向内、也就是向靠近合页3的方向转动，合页3在自身弹簧扭力的作用下向外转张开。然后是单体风叶迎风，两块侧板2向内转动使单体风叶呈车斗形可以兜风、单体风叶的风阻加大，两块侧板2向合页3靠拢、并撞击合页3。合页3背后的后阻尼弹簧7可以缓冲合页3被撞击的力量，风力太大时侧板转角过大把合页3撑开，靠近合页3边上的圆孔泄风可以减小单体风叶的风阻。

图1、图2和图3所示，采用本发明的立式风力发电机，在风力到达两级以上时，由于各层之间的风叶是交错安装的，总会有单体风叶是迎风的和单体风叶是顶风的。单体风叶迎风时单体风叶呈车斗形可以兜风、单体风叶的风阻很大，两块侧板2向合页3靠拢、并撞击合页3，合页3背后的阻尼弹簧可以缓冲合页3被撞击的力量；迎风的单体风叶推动风叶绕着中心轴10逆时针转动，带动发电机发电。当单体风叶逆时针转过六点钟方向后，单体风叶开始顶风转动，当单体风叶转动到七点钟方向时后侧板2承受的风力大于自身弹簧扭力使后侧板2向外转动转打开使顶风的单体风叶漏风、减小风阻，当单体风叶转动到八点钟方向时前侧板2承受的风力大于自身弹簧扭力使前侧板2向外转动打开使顶风的单体风叶增大漏风面积、进一步减小风阻，侧板2撞到前阻尼弹簧6以后停止转动，合页3的背面也承受风力、冲破自身弹簧扭力使合页3向内转以减小风阻；所以，单体风叶顶风转动时的风阻很小。风叶转动的动力等于迎风单体风叶的动力减去顶风单体风叶的阻力，顶风的阻力越小风叶转动的动力就越大。单体风叶顶风逆时针转动到一点钟方向时，前侧板2背面承受的风力和自身弹簧扭力使前侧板2向内转动、也就是向靠近合页3的方向转动，与此同时，吹向后侧板2的大部分风被导风板挡住，后侧板2在风力减小和自身扭力弹簧的作用力下向内转动、也就是向靠近合页3的方向转动，合页3在自身弹簧扭力的作用下向外转张开；单体风叶顶风逆时针转动到十一点钟方向时，两块侧板2向内转动，两块侧板2向合页3靠拢、并撞击合页3，合页3背后的后阻尼弹簧7可以缓冲合页3被撞击的力量；前侧板2和导向板5斜面迎风产生的动力推动单体风叶逆时针转动，为单体风叶全面迎风做好准备。单体风叶顶风逆时针转动到三点钟方向时，单体风叶全面迎风，两块侧板2向内转动使单体风叶呈车斗形可以兜风、单体风叶的风阻最大；风力太大时侧板2转角过大把合页3撑开，靠近合页3边上的圆孔泄风可以减小单体风叶的风阻。单体风叶顶风逆时针转动到三点钟方向时，后侧板2和导向板5斜面迎风产生的动力继续推动单体风叶逆时针转动。当单体风叶逆时针转过六点钟方向后，单体风叶又开始顶风转动，开始新的循环。风叶转动的动力等于迎风单体风叶的动力减去顶风单体风叶的阻力，顶风单体风叶的阻力被大大地减小，就意味着风叶转动的动力大大地增加。

Claims (1)

1.一种立式风力发电机的风叶，它由多层风叶组成，每一层风叶都由三个单体风叶组成，单体风叶就像去掉两个车轮和支撑架的建筑用斗车，每一个单体风叶的根部都与通过固定件与空心转轴相连接，空心转轴套在中心轴上，三个单体风叶之间呈120°夹角，是与中心轴为原点的中心对称物，通过固定架把三个单体风叶固定在一起，单体风叶由金属框架和车斗形风叶组成，车斗形风叶的口上装有导风板，金属框架是两个平行的钝角三角形的顶点通过竖直钢筋连接而成，钝角三角形的大边延长线与空心转轴相连接、也就是单体风叶的根部与通过固定件与空心转轴相连接；固定架由两个平行的等边三角形组成，等边三角形的顶点分别固定在三个单体风叶中部；其特征在于；车斗形风叶由两块钝角三角板(4)、两块侧板(2)和一个合页(3)组成，钝角三角板(4)固定在所述金属框架(1)的上下两个水平面上的钝角三角形架上，两块侧板(2)通过扭力弹簧铰链在靠近所述金属框架(1)的钝角三角形锐角顶点的小边上的竖直转轴上，侧板(2)边上装有减震橡胶，在靠近所述金属框架(1)的钝角三角形的钝角顶点上的竖直转轴上装有合页(3)，合页(3)靠边的地方有许多圆孔；合页(3)上也装有扭力弹簧的合页(3)的边上也装有减震橡胶，侧板(2)和合页(3)的转轴上都装有轴承，所述金属框架(1)上的两个钝角三角形锐角顶点上的大边垂直平面的竖直线上各装有一组向内的前阻尼弹簧(6)，装在靠近所述金属框架(1)的钝角三角形的钝角顶点的两个小边上的两组后阻尼弹簧(7)分别顶在合页(3)的两片叶子的背面；单体风叶迎风时两块侧板(2)向内转动使单体风叶呈车斗形可以兜风、单体风叶的风阻加大，两块侧板(2)向合页(3)靠拢、并撞击合页(3)，单体风叶顶风时两块侧板(2)承受的风力大于自身弹簧扭力使两块侧板(2)向外转动、侧板(2)打开后的单体风叶再没有风阻，侧板(2)撞到前阻尼弹簧(6)以后停止转动，合页(3)的背面也承受风力、冲破自身弹簧扭力使合页(3)向内转合并；单体风叶顶风转动到与风向在同一个平面上时侧板(2)在自身扭力弹簧的作用力下向内、也就是向靠近合页(3)的方向转动，合页(3)在自身弹簧扭力的作用下向外转张开；然后是单体风叶迎风，两块侧板(2)向内转动使单体风叶呈车斗形可以兜风、单体风叶的风阻加大，两块侧板(2)向合页靠拢、并撞击合页(3)，合页(3)背后的后阻尼弹簧(7)可以缓冲合页(3)被撞击的力量，风力太大时侧板(2)转角过大把合页(3)撑开，靠近合页(3)边上的圆孔泄风可以减小单体风叶的风阻。

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