CN105003386A - 离心限速风力机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力机，即一种离心限速风力机，包括风轮(1)和支架(4)，风轮(1)通过风轮座(2)与支架(4)转动连接，其特点是：在由风轮(1)带动的转轴(3)上安装有离心调速器(5)，离心调速器(5)设有摆杆(6)，摆杆(6)一端与转轴(3)相铰连，摆杆(6)另一端设有飞锤(8)，摆杆(6)与风轮(1)的制动部件相传动。其有益效果是：风轮转动时在离心力作用下离心调速器的摆杆外端外摆，推动制动部件限制风轮转速，避免设备损坏。

Description

离心限速风力机
技术领域
本发明涉及一种风力机，即一种离心限速风力机。
背景技术
风力机可以把风能转换成电能或其他机械能，因而具有广阔的市场空间。可是，风力机在风力过大时，往往会因超速转动而损坏，因而需要限速，使风轮的转速保持在稳定的范围。现有大型风力发电机，都配备了电子限速装置，在通过电子仪器测定风速和风轮转速等参数的基础上，对风轮转速进行限制。可是，此类装置造价较高，不宜在小型风力机上安装。小型风力机是目前村屯牧铺等场所使用的主要机型，迫切需要简单廉价的限速装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种设有简单低价限速装置的小型民用离心限速风力机。
上述目的是由以下技术方案实现的：研制研制一种离心限速风力机，包括风轮和支架，风轮通过风轮座与支架转动连接，其特点是：在由风轮带动的转轴上安装有离心调速器，离心调速器设有摆杆，摆杆一端与转轴相铰连，摆杆另一端设有飞锤，摆杆与风轮的制动部件相传动。
所述转轴外面设有滑套，摆杆一端铰连在滑套的外面，滑套的一端设有摩擦片，摩擦片与固连在风轮座上的定摩擦片相配合，摆杆另一端的飞锤在转轴外侧的滑槽上滑动。
所述摆杆有一支或多支，摆杆中部或端部与推杆相铰连，推杆的另一端与转轴上的滑套相铰连，滑套的一端设有摩擦片，摩擦片与固连在风轮座上的定摩擦片相配合。
所述摆杆有一支或多支，摆杆中部或端部与推杆相铰连，推杆的另一端与转轴上的滑套相铰连，滑套外周设有凸台，凸台的内侧与拉杆的上段相对，拉杆下段有滑块与滑道相配合，滑道与风轮座相连，风轮座上还设有油泵，油泵的储油室一端与活塞相配合，另一端接油管，活塞外端与杠杆一端相抵，杠杆中部与风轮座相铰连，杠杆下端与拉杆下端相拉，油管另一端接入刹车泵的油缸，油缸的滑塞外端与定摩擦片相抵，定摩擦片在刹车泵的壳体内滑动安装，刹车泵与风轮座相连，定摩擦片与安装在转轴上的摩擦片相对。
所述转轴外面设有滑套，摆杆或推杆一端铰连在滑套的外面，滑套前方安装有齿条，齿条与风轮的叶片根部外围的齿轮相啮合，扇叶根部插装在风轮轴端部。
所述飞锤为一滚轮，在转轴的外侧设有外伸的滑槽，滚轮与滑槽滑动配合，滚轮两侧的两支摆杆各与一个滑套相铰连，其中一支摆杆外端的滑套外周设有凸台，凸台的内侧与拉杆的上段相对，拉杆下段有滑块与滑座的滑道相配合，滑座与风轮座相连，风轮座上还设有油泵，油泵的储油室一端与活塞相配合，另一端接油管，活塞外端与杠杆的一端相抵，杠杆中部与风轮座相铰连，杠杆下端与拉杆下端相拉，油管另一端接入刹车泵的油缸，油缸的活塞外端与定摩擦片相抵，定摩擦片安装在滑座内，滑座与风轮座相连；另一个滑套朝向风轮，滑套前方安装有齿条，齿条与风轮的叶片根部外围的齿轮相啮合，叶片根部插装在风轮轴端部。
所述离心调速器安装在管状的轴套内，轴套外径与风机座转动安装。
所述离心调速器安装在风轮座的一侧，离心调速器转轴与风轮轴相平行，且通过传动部件相传动。
所述离心限速风力机设有两个以上串联或并联排列的发电机，其中一个发电机由风轮直接带动，其他发电机均由离心调速器和离合器带动。
本发明的有益效果是：风轮转动时在离心力作用下离心调速器的摆杆外端外摆，推动制动部件限制风轮转速，避免设备损坏。
附图说明
图1是第一种实施例的结构简图；
图2是第二种实施例的结构简图；
图3是第三种实施例的结构简图；
图4是第四种实施例的结构简图；
图5是第五种实施例的结构简图；
图6是第六种实施例的结构简图；
图7是第七种实施例的主视图；
图8是第七种实施例的部件离心调速器的局部放大主视图；
图9是第八种实施例的主视图；
图10是第八种实施例的部件齿条与齿轮的装配主视图；
图11是第八种实施例的部件齿条与齿轮的装配俯视图；；
图12是第九种实施例的主视图；
图13是第十种实施例的主视图；
图14是第十一种实施例的主视图；
图15是第十一种实施例的俯视图；
图16是第十二种实施例的主视图；
图17是第十二种实施例的发电机串联状态示意图；
图18是第十二种实施例的发电机并联状态示意图；
图19是第十二种实施例的发电机串并联状态示意图。
图中可见：风轮1，风轮座2，转轴3，支架4，离心调速器5，摆杆6，滑套7，飞锤8，滑槽9，摩擦片10，定摩擦片11，推杆12，刹车泵13，油泵14，凸台15，弹簧16，滑塞17，油管18，储油室19，活塞20，杠杆21，拉绳22，拉杆23，滑块24，滑道25，叶片26，齿条27，齿轮28，轴套29，风轮轴30，发电机31，离合器32。
具体实施方式
本发明总的构思是在风力机的转轴上安装离心调速器，在风轮转速超标时限制风轮的转速。下面结合附图介绍十二种实施例。
第一种实施例：如图1所示，这种离心限速风力机，包括风轮1和支架4，风轮1通过风轮座2与支架4转动连接，这里的支架多为一支立柱。其特点是：在由风轮1带动的转轴3上安装有离心调速器5，离心调速器5的主要部件是一支摆杆6，摆杆6一端与转轴3相铰连，另一端设有飞锤8。这里的飞锤应当是质量比较大的球或轮盘，也可以是摆杆6本身的一段。当风轮1转动时，摆杆6受离心力的作用而绕铰连点外摆，即可直接或间接的带动风轮1的制动部件限制风轮的转速。
显然，以摆杆6为主要部件的离心调速器的形式可有多种，图1例举的是其中一种：摆杆6与转轴3相铰连的一端，是铰连在滑套7外面，滑套7套在转轴3的外面，滑套7的一端设有摩擦片10，摩擦片10与固连在风轮座2上的定摩擦片11相配合，摆杆6另一端的飞锤8在转轴3外侧的滑槽9上滑动。为了防止滑套7与滑槽9相互干涉，可以在滑套局部开口，滑槽9在开口当中与滑套相对运动。当风轮转动时，飞锤8沿滑槽9向外滑动，摆杆就会起到推杆的作用，带动滑套7沿转轴移动，当摩擦片10抵触到定摩擦片11时，摩擦力就会消耗风力，导致风轮1的转速降低，从而达到保护风轮乃至整个风机的目的。
第二种实施例：图2所示的离心调速器5与第一种实施例的结构原理相同，只是方向发生了变化，滑槽9安装在支架的附近，摆杆6由外向内推动滑套7，定摩擦片11安装风轮座2的外侧。与第一种实施例相比，结构更加简化。
第三种实施例：如图3所示，摆杆6的一端铰连在转轴上，摆杆6中部与一支推杆12相铰连，推杆12的另一端与转轴3上的滑套7相铰连，滑套7的一端设有摩擦片10，摩擦片10与固连在风轮座2上的定摩擦片11相配合。风轮1转动时，摆杆6随一端的飞锤8外摆，带动推杆12推动滑套7在转轴3上平移。当风轮1的转速达到设定值，摩擦片10和定摩擦片11相抵而产生摩擦，使风轮1的转速难以提高。
第四种实施例：图4所示的离心调速器5与第三种实施例的结构原理相同，只是方向发生了变化，摆杆6由外向内推动推杆12和滑套7，定摩擦片11安装风轮座2的外侧。与第三种实施例相比，结构更加简化。
第五种实施例：图5所介绍的离心调速器5和第四种实施例的结构原理相同，只是摆杆6和推杆12的数量发生了变化，由一支摆杆6和一支推杆12组成的一组配合部件变为两支摆杆6和两支推杆12组成的两组配合部件。当然也可以是更多组部件。
第六种实施例：图6所介绍的离心调速器5和第五种实施例的结构原理相近，只是在摆杆6的对面增加了一支推杆12，这支推杆12与摆杆6的外端均铰连在同一个飞锤8的转轴上，推杆12的另一端与转轴3外面的滑套7相铰连。由于摆杆6的外端受到推杆12的约束，与第五种实施例相比，这支摆杆6的运动更加平稳。
第七种实施例：如图7所示，这支离心调速器5的摆杆有多支，摆杆端部与推杆12相铰连，推杆12的另一端与转轴3上的滑套7相铰连。结合图8可见：滑套7外周设有凸台15，凸台15的内侧与拉杆23的上段相对，拉杆23下段有滑块24与滑道25相配合，滑道25与风轮座2相连，风轮座2上还设有油泵14，油泵14的储油室19一端与活塞20相配合，另一端接油管18，活塞20外端与杠杆21的一端相抵，杠杆21中部与风轮座2相铰连，杠杆21下端与拉杆23下端通过拉绳22相拉，油管18另一端接入刹车泵13的油缸，油缸内的滑塞17外端与定摩擦片11相抵，定摩擦片11在刹车泵13的壳体内滑动安装，刹车泵13与风轮座2相连，定摩擦片11与安装在转轴3上的摩擦片10相对。
当风轮1转动时，摆杆6与飞锤8外摆，带动推杆12内移，拉杆23拉动杠杆21绕支点摆转，杠杆23上端压迫活塞20内移，储油室19内的油脂通过油管18压入刹车泵13的油缸，推动滑塞17以及定摩擦片11移动而接触摩擦片10，实现对风轮1的限制。
第八种实施例：如图9所示，摆杆6与推杆12的外端均铰连在同一个飞锤8的转轴上，推杆12的另一端与转轴3外面的滑套7相铰连。推杆12的滑套7一端朝向风轮1。结合图10图11可见：滑套7前方安装有齿条27，齿条27与风轮1的叶片26根部外围的齿轮28相啮合，叶片26根部插装在风轮轴的端部，叶片26的可以转动。
工作时，当风轮1转动时，摆杆6外摆，拉动推杆12内移，带动齿轮28转动，即可改变叶片的角度，即改变叶片的受风面积。当风轮1转速超标时，适当减少受风面积，即可降低风轮1的转速。
第九种实施例：如图12所示，这种离心调速器5的飞锤8为一滚轮，在转轴3的外侧设有外伸的滑槽9，飞锤8与滑槽9滑动配合，飞锤8两侧的两支摆杆6各与一个滑套7相铰连，当然，这种摆杆6也就成了推杆12，其中一支推杆12外端的结构与第七种实施例的结构一样，即滑套7外周设有凸台，凸台的内侧与拉杆的上段相对，拉杆下段有滑块与滑座的滑道相配合，滑座与风轮座相连，风轮座上还设有油泵14，油泵14的储油室一端与活塞相配合，另一端接油管，活塞外端与杠杆的一端相抵，杠杆中部与风轮座相铰连，杠杆下端与拉杆下端相拉，油管另一端接入刹车泵13的油缸，油缸的活塞外端与定摩擦片相抵，定摩擦片安装在滑座内，滑座与风轮座相连；另一支推杆12外端的结构与第八种实施例的结构一样，即滑套7朝向风轮1，滑套7前方安装有齿条27，齿条27与风轮的叶片根部外围的齿轮相啮合，扇叶根部插装在风轮轴端部。
工作时，当风轮转速过高时，推杆12即可通过摩擦片进行限速，又可通过齿条27改变叶片的受风面积，调速的性能更加优化。
第十种实施例：如图13所示，离心调速器安装在管状的轴套29内，轴套29外径与风机座2转动安装。这种结构更加紧凑，工作性能明显提高。
第十一种实施例：如图14图15所示，离心调速器5安装在风轮座2的一侧，离心式调速器5的转轴3与风轮轴30相平行，且通过传动部件相传动。
工作时，风轮轴30带动离心调速器5的转轴3转动，其他工作原理与前述实施例相同。这种结构可以使结构更加紧凑，性能更加优化。
第十二种实施例：如图16所示，这种离心限速风力机设有两个以上串联或并联排列的发电机31，其中一个发电机31由风轮1直接带动，其他发电机31均由离心调速器5和离合器32带动。
结合图17可见发电机31的串联结构。
结合图18可见发电机31的并联结构。
结合图19可见发电机31的串并联混合结构。
如图所示，风轮1转动直接带动一个发电机31发电，当风轮1转速过高时，离心调速器5开始工作，推动滑套和离合器32，当离合器32接合时，即可带动下一个发电机发电，依次类推。这种结构的优势在于，通过增加或减少发电机的数量，来控制风轮的转速，与通过摩擦或减少受风面积的调速方式相比，这种利用风力的方式更加积极，实验效果也最好。

Claims (9)

1.一种离心限速风力机，包括风轮(1)和支架(4)，风轮(1)通过风轮座(2)与支架(4)转动连接，其特点是：在由风轮(1)带动的转轴(3)上安装有离心调速器(5)，离心调速器(5)设有摆杆(6)，摆杆(6)一端与转轴(3)相铰连，摆杆(6)另一端设有飞锤(8)，摆杆(6)与风轮(1)的制动部件相传动。
2.根据权利要求1所述的离心限速风力机，其特征在于：所述转轴(3)外面设有滑套(7)，摆杆(6)一端铰连在滑套(7)的外面，滑套(7)的一端设有摩擦片(10)，摩擦片(10)与固连在风轮座(2)上的定摩擦片(11)相配合，摆杆(6)另一端的飞锤(8)在转轴(3)外侧的滑槽(9)上滑动。
3.根据权利要求1所述的离心限速风力机，其特征在于：所述摆杆(6)有一支或多支，摆杆(6)中部或端部与推杆(12)相铰连，推杆(12)的另一端与转轴(3)上的滑套(7)相铰连，滑套(7)的一端设有摩擦片(10)，摩擦片(10)与固连在风轮座上的定摩擦片(11)相配合。
4.根据权利要求1所述的离心限速风力机，其特征在于：所述摆杆(6)有一支或多支，摆杆(6)中部或端部与推杆(12)相铰连，推杆(12)的另一端与转轴(3)上的滑套(7)相铰连，滑套(7)外周设有凸台(15)，凸台(15)的内侧与拉杆(23)的上段相对，拉杆(23)下段有滑块(24)与滑道(25)相配合，滑道(25)与风轮座(2)相连，风轮座(2)上还设有油泵(14)，油泵(14)的储油室(19)一端与活塞(20)相配合，另一端接油管，活塞(20)外端与杠杆(21)一端相抵，杠杆(21)中部与风轮座(2)相铰连，杠杆(21)下端与拉杆(23)下端相拉，油管(18)另一端接入刹车泵(13)的油缸，油缸的滑塞(17)外端与定摩擦片(11)相抵，定摩擦片(11)在刹车泵(13)的壳体内滑动安装，刹车泵(13)与风轮座(2)相连，定摩擦片(11)与安装在转轴(3)上的摩擦片(10)相对。
5.根据权利要求1所述的离心限速风力机，其特征在于：所述转轴(3)外面设有滑套(7)，摆杆(6)或推杆(12)一端铰连在滑套(7)的外面，滑套(7)前方安装有齿条(27)，齿条(27)与风轮(1)的叶片(26)根部外围的齿轮(28)相啮合，扇叶根部插装在风轮轴(30)端部。
6.根据权利要求1所述的离心限速风力机，其特征在于：所述飞锤(8)为一滚轮，在转轴(3)的外侧设有外伸的滑槽(9)，滚轮与滑槽(9)滑动配合，滚轮两侧的两支摆杆(6)各与一个滑套(7)相铰连，其中一支摆杆(6)外端的滑套(7)外周设有凸台(15)，凸台(15)的内侧与拉杆(23)的上段相对，拉杆(23)下段有滑块(24)与滑座的滑道(25)相配合，滑座与风轮座(2)相连，风轮座(2)上还设有油泵(14)，油泵(14)的储油室(19)一端与活塞(20)相配合，另一端接油管(18)，活塞(20)外端与杠杆(21)的一端相抵，杠杆(21)中部与风轮座(2)相铰连，杠杆(21)下端与拉杆(23)下端相拉，油管(18)另一端接入刹车泵(13)的油缸，油缸的活塞(20)外端与定摩擦片(11)相抵，定摩擦片(11)安装在滑座内，滑座与风轮座(2)相连；另一个滑套(7)朝向风轮(1)，滑套(7)前方安装有齿条(27)，齿条(27)与风轮(1)的叶片(26)根部外围的齿轮(28)相啮合，叶片(26)根部插装在风轮轴(30)端部。
7.根据权利要求1所述的离心限速风力机，其特征在于：所述离心调速器(5)安装在管状的轴套(29)内，轴套(29)外径与风机座转动安装。
8.根据权利要求1所述的离心限速风力机，其特征在于：所述离心调速器(5)安装在风轮座(2)的一侧，离心调速器(5)转轴(3)与风轮轴(30)相平行，且通过传动部件相传动。
9.根据权利要求1所述的离心限速风力机，其特征在于：所述离心限速风力机设有两个以上串联或并联排列的发电机(31)，其中一个发电机(31)由风轮(1)直接带动，其他发电机(31)均由离心调速器(5)和离合器(32)带动。
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