CN109973297A - 一种组合式垂直轴活动叶片风车 - Google Patents

一种组合式垂直轴活动叶片风车 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种组合式垂直轴活动叶片风车，包括地面、固定安装在地面上的支撑轴、转动连接在支撑轴上的安装架以及安装在安装架上四个均布的叶片，支撑轴通常竖直设置，安装架采用四方框型，叶片的一侧铰接在安装架上，叶片与安装架具有夹角且相对的两叶片设置在安装架的不同侧，叶片的一侧固定连接有拉簧，拉簧通过绳索连接在安装架上。风车按旋转方向分为顺风侧和逆风侧，顺风侧叶片在风的压力下自动闭合，受到风的垂直压力，风能全部转化为机械能，同时，逆风侧叶片被风吹开与风向设定夹角，叶片和安装架的最大夹角为60°～70°，也能够产生使风车正向旋转的力，因此活动叶片会更有效地将风能转化为机械能。

Description

一种组合式垂直轴活动叶片风车
技术领域
本发明实施例涉及风力发电设备技术领域，具体涉及一种组合式垂直轴活动叶片风车。
背景技术
风车又叫风力机，是将风能转换为机械功的动力机械，广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。
尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：1、水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；2、垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向。
垂直轴风力发电机与水平轴风车机的最重要的区别是，典型水平轴风车需要大于风轮半径的高塔，随捕获功率的增大而导致塔高增加。
现有的垂直轴风车包括地面、固定安装在地面上的支撑轴、转动连接在支撑轴上的安装架以及固定安装在安装架上的叶片，支撑轴通常竖直设置。
现有的垂直轴风车具有以下问题：1、风车效率较低；2、制作大型风车受到限制；3、遇到强风时发电机会超负荷。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种组合式垂直轴活动叶片风车，以解决现有技术中由于结构不合理而导致的风车效率较低、制作大型风车受到限制以及遇到强风时发电机会超负荷的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种组合式垂直轴活动叶片风车，包括地面、固定安装在地面上的支撑轴、转动连接在支撑轴上的安装架以及安装在安装架上四个均布的叶片，所述叶片的一侧铰接在安装架上，叶片与安装架具有夹角且相对的两叶片设置在安装架的不同侧，所述安装架上固定连接有叶片转动至与安装架对齐时位于叶片一侧的翻边，所述安装架上固定连接有限制叶片转动到最大夹角的限位减震装置。
本发明实施例的特征还在于，所述限位减震装置包括固定连接在叶片靠近翻边的一侧的拉簧，所述拉簧通过绳索连接在安装架上。
本发明实施例的特征还在于，所述叶片铰接在安装架上的旋转轴沿竖直方向。
本发明实施例的特征还在于，所述叶片铰接在安装架上的旋转轴沿水平方向。
本发明实施例的特征还在于，所述拉簧和绳索的一侧还设置有辅助拉绳，所述辅助拉绳的一端固定连接在叶片上，另一端固定连接在安装架上。
本发明实施例的特征还在于，所述安装架上以及安装架之间固定连接有加强杆。
本发明实施例的特征还在于，所述叶片为可互相拼接的平板状。
本发明实施例的特征还在于，所述叶片上开设有弹性窗口，所述弹性窗口处安装有大于弹性窗口的弹性板，所述弹性板设置在叶片靠近翻边的一侧，所述弹性板远离弹性窗口的一侧固定连接有弹簧，所述弹簧远离弹性板的一端固定连接有固定安装在叶片上的固定板且弹性板抵在叶片上时弹簧为压缩状态。
本发明实施例的特征还在于，所述安装架远离支撑轴的一端底部固定安装有滚轮，所述地面上固定连接有叶片转动时与滚轮配合的弧形滑轨。
本发明实施例的特征还在于，所述叶片和安装架的最大夹角为60°～70°。
本发明实施例具有如下优点：
1、活动叶片可使顺风叶片和逆风叶片的压力差更大，风能转化效率高；
2、适合制作大型风车，叶片可以组合，成本低，安装方便，投资回收期更短；
3、经济环保；
4、叶片上设置弹性窗口，当风力超大时，叶片上设置的弹性窗口自动打开减小风对叶片的压力，从而限制了最大功率不必用刹车等方式自我保护；
5、安装架远离支撑轴的一端底部固定安装有滚轮，所述地面上固定连接有叶片转动时与滚轮配合的弧形滑轨，使叶片的开合顺利，并且两端受力能够增强叶片的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例一提供的一种组合式垂直轴活动叶片风车的整体结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种组合式垂直轴活动叶片风车的原理图；
图3为本发明实施例一提供的一种组合式垂直轴活动叶片风车的多片组合结构图；
图4为本发明实施例二提供的一种组合式垂直轴活动叶片风车的整体结构示意图；
图5为本发明实施例二提供的一种组合式垂直轴活动叶片风车的原理图；
图6为本发明实施例三提供的一种组合式垂直轴活动叶片风车的结构示意图；
图7为本发明实施例四提供的一种组合式垂直轴活动叶片风车的结构示意图。
图中：1、地面；2、支撑轴；3、安装架；4、叶片；5、拉簧；6、绳索；7、翻边；8、轴承；9、辅助拉绳；10、加强杆；11、弹性窗口；12、减压板；13、弹簧；14、固定板；15、滚轮；16、弧形滑轨。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1，一种组合式垂直轴活动叶片风车，包括地面1、固定安装在地面1上的支撑轴2、转动连接在支撑轴2上的安装架3以及安装在安装架3上四个均布的叶片4，其特征在于：所述叶片4的一侧铰接在安装架3上，叶片4与安装架3具有夹角且相对的两叶片4设置在安装架3的不同侧，所述安装架3上固定连接有叶片4转动至与安装架3对齐时位于叶片4一侧的翻边7，安装架3上固定连接有限制叶片4转动到最大夹角的限位减震装置。
结合图1和图2，风车按旋转方向分为顺风侧和逆风侧，顺风侧叶片4在风的压力下自动闭合，受到风的垂直压力，风能全部转化为机械能，同时，逆风侧叶片4被风吹开与风向设定夹角，叶片4和安装架3的最大夹角为60°～70°，也能够产生使风车正向旋转的力，因此活动叶片4会更有效地将风能转化为机械能。
限位减震装置限制叶片4转动到最大夹角并且对叶片4进行减震，可以具有不同的结构形式，在本实施例中给出一种限位减震装置，限位减震装置包括固定连接在叶片4靠近翻边7的一侧的拉簧5，拉簧5通过绳索6连接在安装架3上。
在本实施例中，叶片4铰接在安装架3上的旋转轴沿竖直方向且铰接在安装架3远离支撑轴2的一端。
叶片4优选采用高强度轻质材料，例如碳纤维等，叶片4通过轴承8铰接在安装架3上，也可以通过合页铰接在安装架3上，通过轴承8铰接的活动性较好。
拉簧5和绳索6的一侧还设置有辅助拉绳9，辅助拉绳9的一端固定连接在叶片4上，另一端固定连接在安装架3上，用于对叶片4的转动进行保护，双根线能够承受较大的力。
绳索6和辅助拉绳9为钢丝绳，也可以采用其他高强度绳。安装架3上以及安装架3之间固定连接有加强杆10，用于对安装架3的结构进行加固，使得安装架3较为坚固。
结合图3，叶片4可以为能够互相拼接的平板状，能够方便进行拼接，组合成大叶片4，更容易适应普及风电项目。
实施例二
结合图1-5，与实施例一不同之处在于，叶片4铰接在安装架3上的旋转轴沿水平方向且铰接在安装架3的顶端内侧，工作时，与风向垂直的两侧的叶片4，一片在风的压力下合上，另一片在风的压力下吹起，同样达到实施例一的效果。
实施例三
结合图6，与实施例一不同之处在于，所述叶片4上开设有弹性窗口11，所述弹性窗口11处安装有大于弹性窗口11的弹性板12，所述弹性板12设置在叶片4靠近翻边7的一侧，所述弹性板12远离弹性窗口11的一侧固定连接有弹簧13，所述弹簧13远离弹性板12的一端固定连接有固定安装在叶片4上的固定板14且弹性板12抵在叶片4上时弹簧13为压缩状态。遇强风时，弹性窗口11可在弹簧13的作用下自动打开弹性片12，从而减少叶片4的受压面积，从而可限制风车4转速从而限制了最大功率不必用刹车等方式自我保护，避免发电机超负荷。弹性板12的面积越大越好，至少不少于叶片的三分之二的面积。
实施例四
结合图3和图7，与实施例一不同之处在于，所述安装架3远离支撑轴2的一端底部固定安装有滚轮15，所述地面1上固定连接有叶片4转动时与滚轮15配合的弧形滑轨16，使叶片4的开合顺利，并且两端受力能够增强叶片4的稳定性。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种组合式垂直轴活动叶片风车，包括地面(1)、固定安装在地面(1)上的支撑轴(2)、转动连接在支撑轴(2)上的安装架(3)以及安装在安装架(3)上四个均布的叶片(4)，其特征在于：所述叶片(4)的一侧铰接在安装架(3)上，叶片(4)与安装架(3)具有夹角且相对的两叶片(4)设置在安装架(3)的不同侧，所述安装架(3)上固定连接有叶片(4)转动至与安装架(3)对齐时位于叶片(4)一侧的翻边(7)，所述安装架(3)上固定连接有限制叶片(4)转动到最大夹角的限位减震装置。
2.根据权利要求1所述的一种组合式垂直轴活动叶片风车，其特征在于：所述限位减震装置包括固定连接在叶片(4)靠近翻边(7)的一侧的拉簧(5)，所述拉簧(5)通过绳索(6)连接在安装架(3)上。
3.根据权利要求1所述的一种组合式垂直轴活动叶片风车，其特征在于：所述叶片(4)铰接在安装架(3)上的旋转轴沿竖直方向。
4.根据权利要求1所述的一种组合式垂直轴活动叶片风车，其特征在于：所述叶片(4)铰接在安装架(3)上的旋转轴沿水平方向。
5.根据权利要求1所述的一种组合式垂直轴活动叶片风车，其特征在于：所述拉簧(5)和绳索(6)的一侧还设置有辅助拉绳(9)，所述辅助拉绳(9)的一端固定连接在叶片(4)上，另一端固定连接在安装架(3)上。
6.根据权利要求1所述的一种组合式垂直轴活动叶片风车，其特征在于：所述安装架(3)上以及安装架(3)之间固定连接有加强杆(10)。
7.根据权利要求1所述的一种组合式垂直轴活动叶片风车，其特征在于：所述叶片(4)为可互相拼接的平板状。
8.根据权利要求1所述的一种组合式垂直轴活动叶片风车，其特征在于：所述叶片(4)上开设有弹性窗口(11)，所述弹性窗口(11)处安装有大于弹性窗口(11)的弹性板(12)，所述弹性板(12)设置在叶片(4)靠近翻边(7)的一侧，所述弹性板(12)远离弹性窗口(11)的一侧固定连接有弹簧(13)，所述弹簧(13)远离弹性板(12)的一端固定连接有固定安装在叶片(4)上的固定板(14)且弹性板(12)抵在叶片(4)上时弹簧(13)为压缩状态。
9.根据权利要求1所述的一种组合式垂直轴活动叶片风车，其特征在于：所述安装架(3)远离支撑轴(2)的一端底部固定安装有滚轮(15)，所述地面(1)上固定连接有叶片(4)转动时与滚轮(15)配合的弧形滑轨(16)。
10.根据权利要求1所述的一种组合式垂直轴活动叶片风车，其特征在于：所述叶片(4)和安装架(3)的最大夹角为60°～70°。
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