CN106593784A - 自动耦合式开合型采风组件及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动耦合式开合型采风组件，包括联接座、两个沿同一旋转轴线与所述联接座铰接的叶片、固定连接在联接座上与所述旋转轴线垂直共面的导杆、与所述导杆滑动连接的滑块以及两个连杆；两个所述连杆一端分别与两个所述叶片铰接，两个所述连杆另一端与同一所述滑块铰接；或者，包括联接座、与所述联接座垂直固定连接的导杆、与所述导杆垂直滑动连接的滑动轴、两个沿同一旋转轴线与所述滑动轴铰接的叶片以及两个连杆；两个所述连杆一端分别与两个所述叶片铰接，两个所述连杆另一端与同一所述联接座铰接，本发明结构简单，设计合理，使用方便，具有驱动力大、风阻小、采风效率高的优点。

Description

自动耦合式开合型采风组件及装置

技术领域

本发明涉及一种自动耦合式开合型采风组件及装置。

背景技术

立轴式采风装置的采风原理是：选用特定的几何形状，其正面迎风所产生的推力大于背面迎风所形成的阻力，利用两种受力之差来驱动叶轮旋转。其典型结构型式是三杯式风速仪，风杯的形状主要是半球形和圆锥形两种。这种结构型式的优点是任意风向吹过的风力都能被采集，不需另配对风装置，转动比较稳定，但由于其自身结构原因所造成的缺点也很明显：1、其正面(凹面)迎风或背面(凸面)迎风时的投影面积不变，仅仅是阻力系数不同，所以产生的驱动力很小。由于阻力系数的改变有限，所以要增大驱动力只能通过增加迎风面积来实现。2、立轴式采风装置的驱动力是风杯正面受力与背面受力之差，但叶轮的整体风阻则是风杯正面受力与背面受力之和，增加迎风面积使得驱动力和阻力同步增加，叶轮整体风阻成倍的增加，所以增加大量风阻只能获得少量的驱动力，采风效率非常低。

现有技术一直未解决提高驱动力与降低整体风阻之间的矛盾关系，所以其应用范围受到了制约，目前主要应用于感应风速，很少用于动力输出，立轴式风力机的发展状态明显落后于水平轴式风力机。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种驱动力大、风阻小、采风效率高的自动耦合式开合型采风组件及装置。

为达到上述目的，本发明一种自动耦合式开合型采风组件，包括联接座、两个沿同一旋转轴线与所述联接座铰接的叶片、固定连接在联接座上与所述旋转轴线垂直共面的导杆、与所述导杆滑动连接的滑块以及两个连接杆；所述连接杆一端与所述叶片铰接，所述连接杆的另一端与所述滑块铰接；

或者，

包括固定座、与所述固定座垂直固定连接的支撑杆、与所述支撑杆垂直滑动连接的滑动轴、两个沿同一旋转轴线与所述滑动轴铰接的叶片以及两个连杆；所述连杆一端与所述叶片铰接，所述连杆另一端与所述固定座铰接。

较佳的，所述导杆还包括至少一个限制滑块滑动范围从而控制两个所述叶片开合角度为0～180°的限位装置；所述限位装置包括限位块和定位杆；所述限位块中心设置有与所述导杆直径适配的通孔，所述限位块通过通孔与所述导杆滑动连接；所述限位块的侧壁上设置有与所述通孔连通的螺纹孔；所述定位杆外壁上设置有与所述螺纹孔配合的螺纹段，所述限位块与所述定位杆螺纹连接；或者，

所述支撑杆还包括至少一个限制滑动轴滑动范围从而控制两个所述叶片开合角度为0～180°的限位装置；所述限位装置包括限位块和定位杆；所述限位块中心设置有与所述支撑杆直径适配的通孔，所述限位块通过通孔与所述支撑杆滑动连接；所述限位块的侧壁上设置有与所述通孔连通的螺纹孔；所述定位杆外壁上设置有与所述螺纹孔配合的螺纹段，所述限位块与所述定位杆螺纹连接。

较佳的，所述叶片为光滑的板面结构或者所述叶片为工作面有凹槽的板面结构。

较佳的，所述滑块和所述导杆接触面分别设置有两端封闭的凹槽；所述滑块与所述导杆之间设置有与所述凹槽相适配的滚珠。

为达到上述目的，本发明一种自动耦合式开合型采风装置，包括轮毂和呈辐射状间隔固定连接在所述轮毂上若干任一上述的自动耦合式开合型采风组件。

较佳的，所述轮毂为柱形轴，所述轮毂上端和所述轮毂下端并排固定连接有两组自动耦合式开合型采风装置，每组相对应的所述自动耦合式开合型采风组件分别与支杆两端固定连接；所述支杆与所述自动耦合式开合型采风组件连接处设置有肋板；所述支杆通过连杆与所述轮毂中段固定连接；或者，

所述轮毂为由若干杆件围成的框架，所述框架包括并排设置的两个相同圆框、两端分别与两个所述圆框边缘固定连接的若干支杆、与两个所述圆框中心同轴设置的转轴；所述转轴中部通过连杆与所述支杆固定连接；所述支杆与两个所述圆框连接处还固定连接有与所述支杆垂直的自动耦合式翻板型采风组件；所述自动耦合式翻板型采风组件与所述支杆之间还设置有肋板。

本发明技术方案具有以下有益效果：解决了现有技术中提高驱动力与降低阻力之间的矛盾关系，处于采风状态的叶片自动打开，增大采风面积，处于阻力状态的叶片自动闭合，减小阻力面积，所以使得采风效率提高了数倍；建立了采风组件的整体平衡，微小风力即可实现叶片的开合动作，解决了上叶片难以打开，下叶片难以闭合的技术问题。采风不受风向变化的影响，输出的旋转很稳定。由于其驱动力大，风阻小，采风效率高，为大型立轴式风机的实现提供了技术支持。

附图说明

图1是本发明实施例1自动耦合式开合型采风组件的正等侧视图；

图2是本发明实施例2自动耦合式开合型采风组件的主视图；

图3是本发明实施例3自动耦合式开合型采风组件滑块与导杆的剖视图；

图4为本发明实施例4自动耦合式开合型采风装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

实施例1

如图1所示，本实施例一种自动耦合式开合型采风组件，包括联接座3、两个沿同一旋转轴线与所述联接座铰接的叶片4、固定连接在联接座3上与所述旋转轴线垂直共面的导杆7、与所述导杆7滑动连接的滑块6以及两个连接杆5；所述连接杆5一端与所述叶片4铰接，所述连接杆5的另一端与所述滑块6铰接；

所述导杆7还包括至少一个限制滑块6滑动范围从而控制两个所述叶片4开合角度为0～180°的限位装置8；所述限位装置8包括限位块和定位杆；所述限位块中心设置有与所述导杆7直径适配的通孔，所述限位块通过通孔与所述导杆7滑动连接；所述限位块的侧壁上设置有与所述通孔连通的螺纹孔；所述定位杆外壁上设置有与所述螺纹孔配合的螺纹段，所述限位块与所述定位杆螺纹连接。

当所述叶片4工作面(开口)迎风时，在风力作用下，两个所述叶片4转动，所述滑块6沿所述导杆7向靠近联接座3方向滑动，两个所述叶片4之间的张角增大，增加风阻面积和风阻系数；从而增加了驱动力；

当所述叶片4非工作面(尖角)迎风时，在风力作用下，两个所述叶片4转动，同时所述滑块6沿所述导杆7向远离联接座3方向滑动，两个所述叶片4之间的张角减小，减小风阻面积和风阻系数，从而减小了阻力；

上叶片的重力将滑块向外推，下叶片的重力将滑块向内拉，对称布置的上、下叶片通过连接杆5联接在同一个滑块6上，则建立了采风组件的整体平衡，所以微小风力即可实现叶片的开合动作；

当所述定位杆与所述限位块螺纹配合时，所述定位杆穿过所述螺纹孔与所述导杆7接触从而进行紧固，固定所述限位装置8从而限制滑块的滑动范围；

当所述定位杆与所述限位块螺纹配合时，所述定位杆不穿过所述螺纹孔与所述导杆7接触，所述限位装置8能滑动调整位置。

本实施例结构简单，设计合理，叶片根据风向和自身位置的关系自动感应并执行开合动作，实现了自动耦合；只要风力为驱动力，则叶片自动打开，增大采风面积；随着叶轮的旋转，一旦风力变为阻力，则叶片自动闭合，减小阻力面积；解决了现有技术中提高驱动力与降低阻力之间的矛盾关系，使得采风效率提高了数倍。

实施例2

如图2所示，本实施例一种自动耦合式开合型采风组件，包括固定座11、与所述固定座11垂直固定连接的支撑杆9、与所述支撑杆9垂直滑动连接的滑动轴10、两个沿同一旋转轴线与所述滑动轴10铰接的叶片以及两个连杆；所述连杆一端与所述叶片铰接，所述连杆另一端与所述固定座11铰接。

所述支撑杆9还包括至少一个限制滑动轴10滑动范围从而控制两个所述叶片开合角度为0～180°的限位装置8；所述限位装置8包括限位块和定位杆；所述限位块中心设置有与所述导杆直径适配的通孔，所述限位块通过通孔与所述导杆滑动连接；所述限位块的侧壁上设置有与所述通孔连通的螺纹孔；所述定位杆外壁上设置有与所述螺纹孔配合的螺纹段，所述限位块与所述定位杆螺纹连接。

当所述叶片工作面(开口)迎风时，在风力作用下，两个所述叶片转动，同时所述滑动轴10沿所述支撑杆9向靠近固定座11方向滑动，两个所述叶片之间的张角增大，增加风阻面积和风阻系数；从而增加了驱动力；

当所述叶片非工作面(尖角)迎风时，在风里作用下，两个所述叶片转动，同时所述滑动轴10沿所述支撑杆9向远离固定座11方向滑动，两个所述叶片之间的张角减小，减小风阻面积和风阻系数，从而减小了阻力；

上叶片的重力将滑块向外推，下叶片的重力将滑块向内拉，对称布置的上、下叶片通过连杆联接在同一个滑动轴10上，则建立了采风组件的整体平衡，所以微小风力即可实现叶片的开合动作；

当所述定位杆与所述限位块螺纹配合时，所述定位杆穿过所述螺纹孔与所述支撑杆接触从而进行紧固，固定所述限位装置8从而限制滑动轴的滑动范围；

当所述定位杆与所述限位块螺纹配合时，所述定位杆不穿过所述螺纹孔与所述支撑杆接触，所述限位装置8能滑动调整位置。

本实施例结构简单，设计合理，叶片根据风向和自身位置的关系自动感应并执行开合动作，实现了自动耦合；只要风力为驱动力，则叶片自动打开，增大采风面积；随着叶轮的旋转，一旦风力变为阻力，则叶片自动闭合，减小阻力面积；解决了现有技术中提高驱动力与降低阻力之间的矛盾关系，使得采风效率提高了数倍。

实施例3

基于上述实施例1-2，本实施例所述叶片4为光滑的板面结构或者所述叶片4为工作面有凹槽的板面结构。

如图3所示，所述滑块6和所述导杆7接触面设置有两端封闭的凹槽；所述滑块6与所述导杆7之间设置有与所述凹槽相适配的滚珠12；

或者，所述滑动轴10和所述支撑杆9接触面设置有两端封闭的凹槽；所述滑动轴10与所述支撑杆9之间设置有与所述凹槽相适配的滚珠12；

本实施例中所述连接杆与所述叶片的铰接为旋转轴方式铰接；所述连接杆与所述滑块的铰接为旋转轴方式铰接；所述叶片与所述联接座的铰接为旋转轴方式铰接；或者，

本实施例中所述连杆与所述固定座的铰接和所述连杆与所述叶片的铰接皆采用旋转轴方式铰接；所述叶片与所述滑动轴的铰接为旋转轴方式铰接。

本实施例结构简单，设计合理，叶片带有凹槽增大了风的驱动力，同时所述滑块或者所述滑动轴采用滚珠滑动连接增加了叶片开闭的灵活性。

实施例4

如图4所示，本实施例一种自动耦合式开合型采风装置，包括轮毂1和呈辐射状间隔固定连接在所述轮毂上若干如上述实施例1-3任一所述的自动耦合式开合型采风组件2。

所述轮毂1为柱形轴，所述轮毂上端和所述轮毂下端并排固定连接有两组自动耦合式开合型采风装置，每组相对应的所述自动耦合式开合型采风组件2分别与支杆两端固定连接；所述支杆与所述自动耦合式开合型采风组件2连接处设置有肋板；所述支杆通过连杆与所述轮毂中段固定连接；或者，

所述轮毂1为由若干杆件围成的框架，所述框架包括并排设置的两个相同圆框、两端分别与两个所述圆框边缘固定连接的若干支杆、与两个所述圆框中心同轴设置的转轴；所述转轴中部通过连杆与所述支杆固定连接；所述支杆与两个所述圆框连接处还固定连接有与所述支杆垂直的自动耦合式翻板型采风组件2；所述自动耦合式翻板型采风组件2与所述支杆之间还设置有肋板。

当风吹向所述自动耦合式开合型采风组件2的工作面时，驱动所述轮毂1转动；当风吹向所述自动耦合式开合型采风组件2非工作面时，所述自动耦合式开合型采风组件2受到的阻力较小；设置有多组所述自动耦合式开合型采风装置或者若干所述自动耦合式开合型采风组件2，增加了采风效率。

本实施例所述自动耦合式开合型采风组件中的叶片根据风向和自身位置的关系自动感应并执行开合动作，实现了自动耦合；只要风力为驱动力，则叶片自动打开，增大采风面积；随着叶轮的旋转，一旦风力变为阻力，则叶片自动闭合，减小阻力面积；采风不受风向变化的影响，输出的旋转很稳定；同时驱动力大，风阻小，采风效率高，为大型立轴式风机的实现提供了技术支持。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种自动耦合式开合型采风组件，其特征在于：包括联接座、两个沿同一旋转轴线与所述联接座铰接的叶片、固定连接在联接座上与所述旋转轴线垂直共面的导杆、与所述导杆滑动连接的滑块以及两个连接杆；所述连接杆一端与所述叶片铰接，所述连接杆的另一端与所述滑块铰接；

或者，

包括固定座、与所述固定座垂直固定连接的支撑杆、与所述支撑杆垂直滑动连接的滑动轴、两个沿同一旋转轴线与所述滑动轴铰接的叶片以及两个连杆；所述连杆一端与所述叶片铰接，所述连杆另一端与所述固定座铰接。

2.如权利要求1所述一种自动耦合式开合型采风组件，其特征在于：所述导杆还包括至少一个限制滑块滑动范围从而控制两个所述叶片开合角度为0～180°的限位装置；所述限位装置包括限位块和定位杆；所述限位块中心设置有与所述导杆直径适配的通孔，所述限位块通过通孔与所述导杆滑动连接；所述限位块的侧壁上设置有与所述通孔连通的螺纹孔；所述定位杆外壁上设置有与所述螺纹孔配合的螺纹段，所述限位块与所述定位杆螺纹连接；或者，

所述支撑杆还包括至少一个限制滑动轴滑动范围从而控制两个所述叶片开合角度为0～180°的限位装置；所述限位装置包括限位块和定位杆；所述限位块中心设置有与所述支撑杆直径适配的通孔，所述限位块通过通孔与所述支撑杆滑动连接；所述限位块的侧壁上设置有与所述通孔连通的螺纹孔；所述定位杆外壁上设置有与所述螺纹孔配合的螺纹段，所述限位块与所述定位杆螺纹连接。

3.如权利要求1所述一种自动耦合式开合型采风组件，其特征在于：所述叶片为光滑的板面结构或者所述叶片为工作面有凹槽的板面结构。

4.如权利要求1所述一种自动耦合式开合型采风组件，其特征在于：所述滑块和所述导杆接触面分别设置有两端封闭的凹槽；所述滑块与所述导杆之间设置有与所述凹槽相适配的滚珠。

5.一种自动耦合式开合型采风装置，其特征在于：包括轮毂和呈辐射状间隔固定连接在所述轮毂上若干如权利要求1-4任一所述的自动耦合式开合型采风组件。

6.如权利要求5所述一种自动耦合式开合型采风装置，其特征在于：所述轮毂为柱形轴，所述轮毂上端和所述轮毂下端并排固定连接有两组自动耦合式开合型采风装置，每组相对应的所述自动耦合式开合型采风组件分别与支杆两端固定连接；所述支杆与所述自动耦合式开合型采风组件连接处设置有肋板；所述支杆通过连杆与所述轮毂中段固定连接；或者，

所述轮毂为由若干杆件围成的框架，所述框架包括并排设置的两个相同圆框、两端分别与两个所述圆框边缘固定连接的若干支杆、与两个所述圆框中心同轴设置的转轴；所述转轴中部通过连杆与所述支杆固定连接；所述支杆与两个所述圆框连接处还固定连接有与所述支杆垂直的自动耦合式翻板型采风组件；所述自动耦合式翻板型采风组件与所述支杆之间还设置有肋板。