CN104500331A - 基于螺旋型垂直轴风轮机及装配模具和装配方法 - Google Patents

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张永
刘华振
李佩佩
曹锦亮
陈坚
詹文贤
宋贤杰
吴聪萍
邹志刚
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Abstract

本发明涉及垂直轴风轮机领域，具体涉及基于螺旋型垂直轴风轮机及装配模具和装配方法。装配模具，由套在中心轴上的可移动的正十二边形工装夹具、固定于正十二边形工装夹具的定位螺钉构成。本发明把风叶上的孔定位，制作叶片时模具定位打孔，使叶片孔位一致；中心轴孔位用工装定位，孔位精准，这样一根丝杆分别连接中心轴和两个叶片，装配容易操作，并且整体强度高，风叶更加牢固。本发明的风轮机，包括风轮叶片、丝杆、中心轴、防松紧固螺母。其中中心轴与丝杆连接，丝杆与风轮叶片连接使其更稳固可靠。

Description

基于螺旋型垂直轴风轮机及装配模具和装配方法
技术领域：
本发明涉及垂直轴风轮机领域，具体涉及基于螺旋型垂直轴风轮机及装配模具和装配方法。
背景技术：
随着能源危机与环境恶化等因素的影响，人们对于风能可再生清洁能源给予了巨大的关注，并取得了较大的成果和广泛的应用，尤其是太阳能和风能相结合的互补系统的应用，克服了天气阴晴不定和风速多变等不良因素而导致的工作不稳定性。目前风光互补系统广泛地应用在小岛、海边、旅游风景区、公园、广场、偏远道路等场所。螺旋型垂直轴风轮机市场上已使用多年，其具有风能利用率高，启动风速低，噪音低的特点。垂直轴风轮分为两类：螺旋型垂直轴风轮和Ф型风轮。螺旋型垂直轴风轮低风速启动性能好，但风能效率低；Ф型风轮风能效率高，但低风速时又不易启动。混合型垂直轴风力发电机中，都采用螺旋型风轮和Ф型风轮混合设计的优势互补方式，但其结构仍然比较复杂。安装不方便，安装成本较高。
中国专利申请（申请号 ：201110044376.9），该专利是利用设置在中部的轴套及设置，用若干根这样的装置通过其中部所设的轴套套装在中心轴上，并通过连接件紧固在中心轴上。一根丝杆分成两根。丝杆单独与套筒分别紧固连接，套筒与中心轴用螺丝连接。
该专利申请的技术缺点：①中心轴制作工艺复杂，中心轴、套筒、叶片三者配合精度要求高定位困难。加工成本高，安装复杂，装配时间长，不可大批量生产。 ②丝杆与套筒紧固连接，所有受力都在套筒与丝杆连接处。丝杆套筒连接处在风大的情况下会因受力过大而变形，造成旋转中心偏移，使风轮运转不稳甚至出现破坏。
发明内容：
为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种效率高、加工成本低、安装方便、可靠性安全性高的基于螺旋型垂直轴风轮机及装配模具和装配方法。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：基于螺旋型垂直轴风轮机，包括叶片，其特征在于，还包括与叶片连接的若干丝杆，相邻丝杆之间呈30度角，还包括被丝杆穿过的垂直的中心轴。
所述的丝杆的端部由紧固螺母固定于叶片表面；1根丝杆同时穿过2个叶片，并分别穿过每个叶片的两个点。
所述的丝杆穿过中心轴的通孔并与中心轴固定连接。
基于螺旋型垂直轴风轮机装配模具，其特征在于，由套在中心轴上的可移动的正十二边形工装夹具、固定于正十二边形工装夹具的定位螺钉构成。
所述的正十二边形工装夹具可在中心轴上转动或平移。
正十二边形工装夹具移动或转动至预定位置时，所述的定位螺钉旋紧实现夹具定位。
基于螺旋型垂直轴风轮机装配方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）       制作叶片时通过叶片定位模具定位叶片孔的位置，在叶片上打孔；
（2）       采用中间带有圆孔的正十二边形工装夹具，中心轴穿过所述的圆孔，正十二边形工装夹具沿轴向移动到中心轴的第一指定位置，旋紧定位螺钉使工装夹具固定之后再在中心轴上第一指定位置钻第一孔，第一孔的方向与正十二边形的某一边方向相同；
（3）       松开定位螺钉，将正十二边形工装夹具沿轴向移动到中心轴的第二指定位置，将正十二边形工装夹具旋转30度，旋紧定位螺钉使工装夹具固定之后再在中心轴上第二指定位置钻第二孔，第二孔的方向与第一孔的方向呈30度角（实际上，由于正十二边形的一边对应30度，那么转动一边即可以打下一个孔，但需要注意的是，如果第一孔与水平方向夹角为90度，那么第二孔与水平方向夹角应当为60度，第三孔与水平方向夹角应当为30度，依次类推）；以此类推，在中心轴的轴向不同位置开设方向不同的若干孔。
（4）       若干丝杆分别穿过中心轴的若干孔（相邻丝杆的夹角为30度，且与中心轴的若干孔一一对应），且丝杆同时与叶片连接。
所述的丝杆的端部由紧固螺母固定于叶片表面。1根丝杆同时穿过2个叶片，并分别穿过每个叶片的两个点。
本发明的有益效果是：原先风轮装配的装配作业时间较长，装配时套筒位置较难准确定位，装配起来比较困难，而且一次性成功率不高，工人成本较高不可大批量生产。本技术通过简易化设计提高叶片孔位精度，中心轴定孔精度，缩短安装时间，安装速度提高3—4倍，大大缩短安装时间，无需套筒大大降低了成本。本发明的风轮机，包括风轮叶片、丝杆、中心轴、防松紧固螺母。其中中心轴与丝杆连接，丝杆与风轮叶片连接使其更稳固可靠。
附图说明：
图1为中心轴打孔用模具结构图；
图2、图3为本发明的基于螺旋型垂直轴风轮机结构图；
图4为现有的加了套筒的螺旋型垂直轴风轮机结构图；
其中，1十二边形工装夹具，2定位螺钉，3中心轴，4叶片，5丝杆，6紧固螺母，7套筒。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的描述。
基于螺旋型垂直轴风轮机，包括叶片4，其特征在于，还包括与叶片4连接的若干丝杆5，相邻丝杆5之间呈30度角，还包括被丝杆5穿过的垂直的中心轴3。其中中心轴与丝杆连接，丝杆与风轮叶片连接使其更稳固可靠。
所述的丝杆的端部由紧固螺母6固定于叶片表面；1根丝杆同时穿过2个叶片，并分别穿过每个叶片的两个点。所述的丝杆穿过中心轴的通孔（即下述的第一孔、第二孔...）并与中心轴固定连接。
而现有技术中，叶片原先是制作为图4所示的图样，用套筒7连接两根丝杆。图2和图3为改进后的图样，现在舍去套筒7，采用一根丝杆，连接简易，方便装配同时还可以减少风轮的重量。结构简易化，丝杆直接与叶片和中心轴连接，连接强度高，整体性强，美观。
基于螺旋型垂直轴风轮机装配模具，其特征在于，由套在中心轴上的可移动的正十二边形工装夹具1、固定于正十二边形工装夹具的定位螺钉2构成（图1）。
所述的正十二边形工装夹具可在中心轴上转动或平移。正十二边形工装夹具移动或转动至预定位置时，所述的定位螺钉旋紧实现夹具定位。
本技术优点在于把风叶上的孔定位，制作叶片时模具定位打孔，使叶片孔位一致。中心轴孔位用工装定位，孔位精准。这样一根丝杆分别连接中心轴和两个叶片，装配容易操作，并且整体强度高，风叶更加牢固。
基于螺旋型垂直轴风轮机装配方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）       制作叶片时通过叶片定位模具定位叶片孔的位置，在叶片上精确打孔；
（2）       采用中间带有圆孔的正十二边形工装夹具，中心轴穿过所述的圆孔，正十二边形工装夹具沿轴向移动到中心轴的第一指定位置，旋紧定位螺钉使工装夹具固定之后再在中心轴上第一指定位置钻第一孔，第一孔的方向与正十二边形的某一边方向相同；
（3）       松开定位螺钉，将正十二边形工装夹具沿轴向移动到中心轴的第二指定位置，将正十二边形工装夹具旋转30度，旋紧定位螺钉使工装夹具固定之后再在中心轴上第二指定位置钻第二孔，第二孔的方向与第一孔的方向呈30度角（实际上，由于正十二边形的一边对应30度，那么转动一边即可以打下一个孔，但需要注意的是，如果第一孔与水平方向夹角为90度，那么第二孔与水平方向夹角应当为60度，第三孔与水平方向夹角应当为30度，依次类推）；以此类推，在中心轴的轴向不同位置开设方向不同的若干孔。
若干丝杆分别穿过中心轴的若干孔（相邻丝杆的夹角为30度，且与中心轴的若干孔一一对应），且丝杆同时与叶片连接。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.基于螺旋型垂直轴风轮机，包括叶片，其特征在于，还包括与叶片连接的若干丝杆，相邻丝杆之间呈30度角，还包括被丝杆穿过的垂直的中心轴。
2.根据权利要求1所述的基于螺旋型垂直轴风轮机，其特征在于，所述的丝杆的端部由紧固螺母固定于叶片表面。
3.根据权利要求1所述的基于螺旋型垂直轴风轮机，其特征在于，所述的丝杆穿过中心轴的通孔并与中心轴固定连接。
4.基于螺旋型垂直轴风轮机装配模具，其特征在于，由套在中心轴上的可移动的正十二边形工装夹具、固定于正十二边形工装夹具的定位螺钉构成。
5.根据权利要求4所述的基于螺旋型垂直轴风轮机装配模具，其特征在于，所述的正十二边形工装夹具可在中心轴上转动或平移。
6.根据权利要求4所述的基于螺旋型垂直轴风轮机装配模具，其特征在于，正十二边形工装夹具移动或转动至预定位置时，所述的定位螺钉旋紧实现夹具定位。
7.基于螺旋型垂直轴风轮机装配方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制作叶片时通过叶片定位模具定位叶片孔的位置，打孔；
（2）采用中间带有圆孔的正十二边形工装夹具，中心轴穿过所述的圆孔，正十二边形工装夹具沿轴向移动到中心轴的第一指定位置，旋紧定位螺钉使工装夹具固定之后再在中心轴上第一指定位置钻第一孔，第一孔的方向与正十二边形的某一边方向相同；
（3）松开定位螺钉，将正十二边形工装夹具沿轴向移动到中心轴的第二指定位置，将正十二边形工装夹具旋转30度，旋紧定位螺钉使工装夹具固定之后再在中心轴上第二指定位置钻第二孔，第二孔的方向与第一孔的方向呈30度角；以此类推，在中心轴的轴向不同位置开设方向不同的若干孔；
（4）若干丝杆分别穿过中心轴的若干孔，且丝杆同时与叶片连接。
8.根据权利要求7所述的基于螺旋型垂直轴风轮机装配方法，其特征在于，所述的丝杆的端部由紧固螺母固定于叶片表面。
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