CN111425343A - 立式风车总成 - Google Patents

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严文龙
卢海
赵慧娟
王雷
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Abstract

本发明提供了一种立式风车总成，包括立式布置的基轴，基轴上套设有作为动力输出轴的转动套管，转动套管的周向固定设置有转动架，转动架上铰接有风叶板，风叶板在转动套管的周向均匀间隔布置有至少两个，风叶板绕基轴轴芯公转时风叶板绕其铰接轴轴芯自转，调向机构驱动基轴依据风向作追随风向的姿态调整转动，姿态调整转动满足以下适配关系，铰接轴轴芯与转动套管轴芯所在的平面垂直于风向时，一侧风叶板的板面垂直于风向，该风叶板随转动套管公转180°时风叶板自转90°使其板面平行于风向。本发明中的基轴可以随风向转动，这样本发明中的风车便可以在任意风向下保持稳定转动，风车便能随风力保持转向不变的转动。

Description

立式风车总成
技术领域
本发明涉及风能利用的技术领域，具体涉及一种立式风车总成。
背景技术
随着经济的快速发展，能源的消耗速度也不断加快，能源短缺已经成为一个日趋严重的问题，风能作为一种可再生能源越来越受到人们的重视，目前风能主要是通过风车转化为机械能再通过发电机将机械能转化为电能而得以利用，风车还可以直接作为其他装置的动力机构。
现有的风力发电机一般离不开风车带动发电机转子转动来发电，而在自然环境中，风往往是变化无常的，不但风向时时改变，风的大小也不停变化，由于风力发电机上的风车较为庞大，其风车上的叶片较窄，当风力较小或微风时，由于风车得不到足够的风力驱动，难以带动发电机转子转动，风力发电就会受到限制，无法满足持续发电和持续供电的要求。同时，由于风力不足不能运转，发电机只能闲置，造成资源浪费，长期的停滞也会造成设备的生锈损坏，并且风车需要保持相同的转动方向，否则便会造成电压不稳。
发明内容
本发明的目的是提供一种风车其能够保持相同的转动方向。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种立式风车总成，包括立式布置的基轴，基轴上套设有作为动力输出轴的转动套管，转动套管的周向固定设置有转动架，转动架上铰接有风叶板，所述风叶板的铰接轴轴芯方向与基轴轴芯方向平行，风叶板在转动套管的周向均匀间隔布置有至少两个，风叶板绕基轴轴芯公转时风叶板绕其铰接轴轴芯自转，风叶板的公转方向与风叶板的自转方向相同或相反，调向机构驱动基轴依据风向作追随风向的姿态调整转动，姿态调整转动满足以下适配关系，铰接轴轴芯与转动套管轴芯所在的平面垂直于风向时，一侧风叶板的板面垂直于风向，该风叶板随转动套管公转180°时风叶板自转90°使其板面平行于风向；所述风叶板包括铰接在转动架上的外框，外框内通过绳索拉伸张紧有帆布，帆布的边缘处开设有供绳索穿过与外框相连的通孔。
上述方案中，风车的迎风面上有一风叶板的板面垂直于风向，这样可以最大程度利用风力推动整个风车转动，在微风下风车依然能够转动，进一步提高了风能的利用率，同时本发明中的基轴可以随风向转动，这样本发明中的风车便可以在任意风向下保持稳定转动，风车便能随风力保持转向不变的转动。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2、3为本发明的结构示意图；
图4为本发明的传动机构示意图；
图5为本发明的局部剖视图；
图6为本发明的简易模型。
具体实施方式
一种立式风车总成，包括立式布置的基轴10，基轴10上套设有作为动力输出轴的转动套管30，转动套管30的周向固定设置有转动架40，转动架40上铰接有风叶板50，所述风叶板50的铰接轴51轴芯方向与基轴10轴芯方向平行，风叶板50在转动套管30的周向均匀间隔布置有至少两个，风叶板50绕基轴10轴芯公转时风叶板50绕其铰接轴51轴芯自转，风叶板50的公转方向与风叶板50的自转方向相同或相反，调向机构驱动基轴10依据风向作追随风向的姿态调整转动，姿态调整转动满足以下适配关系，铰接轴51轴芯与转动套管30轴芯所在的平面垂直于风向时，一侧风叶板50的板面垂直于风向，该风叶板50随转动套管30公转180°时风叶板50自转90°使其板面平行于风向；所述风叶板50包括铰接在转动架40上的外框53，外框53内通过绳索拉伸张紧有帆布54，帆布54的边缘处开设有供绳索穿过与外框53相连的通孔。
上述方案中，如图6所示，在本发明的简易模型中，当铰接轴51轴芯与基轴10轴芯所在的平面垂直于风向时，风向上的一侧风叶板50的板面垂直于风向迎风，另一侧风叶板50的板面平行于风向顺风，由于风的压强相同，则迎风面越大所受风力越大，由于两侧风叶板的迎风面积不同，这样风力作用在风叶板上自然会使风车发生旋转。风叶板50公转的同时伴随着自转，风叶板50公转180°时风叶板50自转90°，即风叶板50公转角度：风叶板50自转角度＝2：1，保证了风叶板50公转至各位置时其在该位置上的状态是相同的，这样风车便能持续稳定的工作，设基轴10上与风向一致的径向线为基准线，基准线的迎风端为基准点，这样基准线便与风向标指向平行，当风向发生变化时风向标20转动，调向机构驱动基轴10转动使基准线重新与风向标20指向平行且基准点迎风。由于基轴10跟随风向标20转动，也就是说相对于风向标20公转的风叶板50其实质是相对于基轴10公转。本发明中风车的迎风面较大，可以最大程度利用风力推动整个风车转动，在微风下风车依然能够转动，进一步提高了风能的利用率，同时本发明中的基轴10可以随风向转动，这样本发明中的风车便可以在任意风向下保持稳定转动，风车便能随风力保持转向不变的转动。帆布54较为轻盈降低了风车的整体重量，便于风力推动，同时当帆布损坏时可以直接对其进行更换无需更换整个风叶板50。
所述基轴10上同芯固定设置有基链轮11，风叶板50的铰接轴51上同芯固定设置有从动链轮52，基链轮11与从动链轮52通过链条60连接，基链轮11与从动链轮52之间的传动比为2：1。这样当风叶板50相对于基轴10公转180°时，风叶板50上的从动链轮52绕基轴10上的基链轮11轮芯公转180°，这样便相当于基链轮11相对于链条60转动了180°，从动链轮52随其自转了90°，由于从动链轮52与风叶板50的铰接轴51同芯固定，则风叶板50自转了90°。上述方案中的链条60等联动机构既可以布置在风叶板50上方也可以布置在风叶板50下方，该方案通过机械结构完成了风叶板50公转与自转的联动简单方便不易出错，且相对于电动控制省去了复杂的布线。
所述相邻的从动链轮52之间以及基链轮11与从动链轮52之间的链条60外侧设置有张紧轮70。张紧轮70设置防止链条60松动脱落。
风向标20设置在基轴10上端，基轴10与风向标20之间设置有接近开关，涡轮蜗杆机构80驱动基轴10转动使接近开关到达设定的相对风向标20的位置。这样便实现了基轴10与风向标20的同步转动，并且涡轮蜗杆机构80对基轴10形成一定的转动限位防止转动套管30的转动带动基轴10，涡轮蜗杆机构80可以布置在基轴10的下端，并且便于检修和布置线路。
所述转动架40包括固定设置在转动套管30上下部的安装座41，所述安装座41为上下端有外置翻边的圆柱形，工型梁42的一端通过螺栓与安装座41的上下端翻边连接另一端水平悬置，所述风叶板50铰接在上下工型梁32的悬置端之间。这样风车上的所有零部件均为结构简单的直杆、板状等形状，这样便于运输和装配。
所述风叶板50在基轴10轴向上布置多层。多层布置的风叶板50可以进一步增大迎风面。

Claims (6)

1.一种立式风车总成，其特征在于：包括立式布置的基轴(10)，基轴(10)上套设有作为动力输出轴的转动套管(30)，转动套管(30)的周向固定设置有转动架(40)，转动架(40)上铰接有风叶板(50)，所述风叶板(50)的铰接轴(51)轴芯方向与基轴(10)轴芯方向平行，风叶板(50)在转动套管(30)的周向均匀间隔布置有至少两个，风叶板(50)绕基轴(10)轴芯公转时风叶板(50)绕其铰接轴(51)轴芯自转，风叶板(50)的公转方向与风叶板(50)的自转方向相同或相反，调向机构驱动基轴(10)依据风向作追随风向的姿态调整转动，姿态调整转动满足以下适配关系，铰接轴(51)轴芯与转动套管(30)轴芯所在的平面垂直于风向时，一侧风叶板(50)的板面垂直于风向，该风叶板(50)随转动套管(30)公转180°时风叶板(50)自转90°使其板面平行于风向；
所述风叶板(50)包括铰接在转动架(40)上的外框(53)，外框(53)内通过绳索拉伸张紧有帆布(54)，帆布(54)的边缘处开设有供绳索穿过与外框(53)相连的通孔。
2.根据权利要求1所述的立式风车总成，其特征在于：所述基轴(10)上同芯固定设置有基链轮(11)，风叶板(50)的铰接轴(51)上同芯固定设置有从动链轮(52)，基链轮(11)与从动链轮(52)通过链条(60)连接，基链轮(11)与从动链轮(52)之间的传动比为2：1。
3.根据权利要求2所述的立式风车总成，其特征在于：所述相邻的从动链轮(52)之间以及基链轮(11)与从动链轮(52)之间的链条(60)外侧设置有张紧轮(70)。
4.根据权利要求1所述的立式风车总成，其特征在于：风向标(20)设置在基轴(10)上端，基轴(10)与风向标(20)之间设置有接近开关，涡轮蜗杆机构(80)驱动基轴(10)转动使接近开关到达设定的相对风向标(20)的位置。
5.根据权利要求1所述的立式风车总成，其特征在于：所述转动架(40)包括固定设置在转动套管(30)上下部的安装座(41)，所述安装座(41)为上下端有外置翻边的圆柱形，工型梁(42)的一端通过螺栓与安装座(41)的上下端翻边连接另一端水平悬置，所述风叶板(50)铰接在上下工型梁(32)的悬置端之间。
6.根据权利要求1所述的立式风车总成，其特征在于：所述风叶板(50)在基轴(10)轴向上布置多层。
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