CN1766312B - 塔式风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风力发电机，其特点是：在转动轴(16)的轴颈上配有数个风叶轮(55)，在转动轴(16)下部配有控制风叶轮(55)运转的止动装置(56)，转动轴(16)下部还配有大伞形齿轮(30)将动力输出；转动轴(16)的底端固定在地座(31)配有推力轴承的装置上面；在支架(41)上面的轴承孔中配有转动轴(16)。本发明造价低，工效高，适应性广，由于采用将风叶轮(55)直接配在转动轴(16)上，使风叶(11)的叶片与自然平行风相垂直，因此，风力的利用率高。本装置在风力资源优越的地区和一般的地区均可以使用，可满足大、中、小型发电机的需要。用这种发电机建筑的发电站具有投资少，见效快，效益明显的特点。

Description

塔式风力发电机

技术领域：

本发明涉及一种发电机类，尤其是一种风力发电机。

背景技术：

现有技术如江苏省无锡大潮机械制造有限公司生产的风力发电机是采用在立柱顶上安装的有可顺风向转动的尾舵板、可迎风旋转的风叶片和经由叶轮毂连接带动设有增速器装有避风分挡装置的发电机和带有挡雨罩的汇电环所组成。这种结构的风力发电装置，将变速机构与发电装置放在立柱顶上使成本高，安装难度大；又如日本JP2001-99046A号专利及如美国US5131805A号专利所公开的一种塔式风力发电机，将变速机构与发电装置放在立柱的底部，虽然解决了安装难度大的问题，但是，现有技术存在的共同问题是：用于风力发电机的风轮对风的利用率较低，使发电机的经济效益较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服上述缺点的，能充分提高风的利用率的，能适应大、小发电机组发电的一种塔式风力发电机。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：包括动力由大伞形齿轮输出，大伞形齿轮与增速齿轮箱上的小伞形齿轮相啮合，小伞形齿轮驱动增速齿轮箱提高转速后，齿轮箱上的动力输出装置驱动发电装置工作；在转动轴的顶部配有避雷针，在转动轴的轴颈上配有数个风叶轮；在转动轴下部配有控制风叶轮运转的止动装置，转动轴下部还配有大伞形齿轮将动力输出；转动轴的底端固定在地座配有推力轴承装置的上面；在支架上面的轴承孔中配有转动轴；转动轴的顶端配在轴承座上的轴承孔中，在轴承座四周上设有数个拉扣，在地座的周边上立有数根立柱，在立柱的顶部与轴承座外周所设的拉扣之间，配有钢丝绳将转动轴进一步稳固直立，其特征在于：风叶轮的结构采用将叶轮毂设为整体式的，叶轮毂外周中部直径大于上下两头的直径，在其中部的外周上设有2-7个在圆周上等分的凹口，在每个凹口中配有风叶轴座，在风叶轴座上设有风叶轴，风叶是由上下二片叶片组成，在每片叶片的内侧上设有数个铰扣，上下二片叶片呈铰链状配在风叶轴上，构成上下二片叶片可活动的风叶，且叶片的长度比风叶轴长20-200mm，上下二片叶片组合后呈树叶状，但叶尖处形状却相反为向内凹曲；在风叶轴与风叶的下半片叶片之间固定有限位簧，使风叶轴座在叶轮毂上的凹口内配好后，风叶的下半片叶片与沿水平面向下呈30°-40°打开；在上下二片叶片连接的纵缝背面配有三角形条；在上下二片叶片的叶根外侧边上分别设有小孔，在二个小孔内所配的拉线分别连接到左、右侧的凸台上所设的拉扣上，使上下二片叶片处于微开状态；每个风叶轴的顶端连接有圆环，且圆环配在上下二片叶片之间，圆环在位于每个风叶轴的顶端连接处，设有三角形风叶展开限位环，限位环为等腰三角形，三角形的底边呈弧形，其弧形底边中部与三角顶尖处均连接在圆环上；在叶轮毂的上下端部对称设有与风叶数量相等的拉扣，每个风叶轴顶端与叶轮毂的上下端部对称所设的拉扣之间，用钢丝线将其上下拉紧固定；叶轮毂通过在上下部柱体上所制的螺孔，以及在转动轴上相对应所设的凹塘，用止紧螺钉将其固定在转动轴上；

控制风叶轮的开关是采用在位于每个风叶的最宽部位的两侧边之间连接有横线，在横线的中部连接有风叶开关线；在叶轮毂下部的柱体上设有过线孔，过线孔且配于转动轴上所设开关线槽处，在叶轮毂中部的凸台总数为三分之二个的凸台面至体内与过线孔底部之间设有风叶开关线槽；将每个风叶轮上的总数为三分之二个风叶中的风叶开关线分别穿过靠近的风叶开关线槽汇接到开关总线的接线环上；在转动轴上设有开关线槽，在开关线槽内配有开关总线，在转动轴顶部所配轴承座下的开关线槽内配有拉簧，在拉簧的下端配有限位块，开关总线的顶端连接在限位块的底部；在位于转动轴顶部的拉簧上的限位块下、以及在每层风叶轮上的风叶开关线相连接的开关总线上的接线环下和止动装置上方的开关线槽内，分别设有槽坝，在槽坝上设有能使开关总线上下通过的开关线孔；在开关线槽内最下一个槽坝的上方与下面各配有一个拉簧，槽坝上方的拉簧，其限位块配在拉簧的下端，在转动轴工作时，悬挂在槽坝的上方；槽坝下方的拉簧，其限位块配在拉簧的上端，在转动轴工作时，紧贴在这个槽坝的下面；在转动轴工作时，拉簧处于自由状态，此时，转动顶部弹簧上的限位块到其下槽坝的距离，以及各接线环分别到各自其下的槽坝的距离分别等于风叶张开到关闭的行程；止动装置是采用将轴承的内圈固定在转动轴的轴肩上，轴承的外圈配在圆柱形轴承套孔内，轴承套通过止紧螺钉固定在轴承的外圈上；轴承的外圈的上面配有轴承套盖的内圈，轴承套盖的外圈罩在轴承套的上口外周，轴承套盖的后柄处用止紧螺钉固定在转动轴上；开关总线的末端从开关线槽出来后，穿入轴承套盖上所设的斜孔内，然后连接在轴承套上部外周上的拉扣上；在轴承套下部外周上配有止动环，在止动环右端配有拉杆，拉杆的另一端连接在手柄上，手柄的下端铰配在手柄座上。

所述的一种塔式风力发电机，其特征在于：叶轮毂的圆周截面制成对称或不对称之一剖开分体式的，叶轮毂中部较大直径一侧轮毂体采用铰接方式连接，其中部另一侧轮毂体设飞边用螺栓连接；叶轮毂上下部柱体的两侧设飞边用螺栓连接。

本发明与现有技术相比的有益效果：

1、本发明适应性强，在风力资源优越的地区和一般的地区均可以使用，可通过增减风叶轮的数量就能达到理想的目的，同时本装置不受风向影响，如风向发生剧变它还能正常工作；

2、由于采用将风叶轮直接配在转动轴上，使风叶的叶片与自然平行风相垂直，充分利用了风力资源，风力的利用率高；本发明由于可以在转动轴上配有多层风叶轮，每增加一层就增加一层的能量，因此本装置可满足大、中、小型发电机的需要。

附图说明：

图1为本发明的主视图；图2为图1的俯视图；

图3为图1中I处的局部放大视图；图4为图1、图2中的风叶结构图；

图5为图4中的风叶后视图；图6为图1中的A-A局部剖面视图。

具体实施方式：

下面结合附图详细描述本发明的一个实施例：

如图1、图2所示，在转动轴16的轴颈上配有2个风叶轮55，在转动轴16下部配有控制风叶轮55运转的止动装置56，转动轴16的底端固定在推力轴承盖33上面的凹孔里，推力轴承32配在推力轴承座34的轴承孔中，推力轴承座34其四周的边通过地座31上的预埋的固定螺栓46，固定在地座31上，地座31用水泥混凝土构成；在地座31中部通过预埋的固定螺栓46固定有用角钢制成的方形支架41，支架41高2m，呈梯形，支架41上面配有铁板，在支架41上面的中心孔中配有轴承座6、轴承5、轴承盖4，转动轴16配在支架41上面的轴承孔中，支架41对转动轴16的直立起支撑与稳定作用；转动轴16的顶端配在轴承座6上的轴承5孔中，在轴承座6四周上设有数个拉扣3，在地座31的四角上配有预埋钢管35，在四个钢管35的内孔中各配有立柱1，在每根立柱1的的顶部之间、每根立柱1与轴承座6外周所设的拉扣3之间，配有钢丝绳2将转动轴16进一步稳固直立；在转动轴16的顶部配有避雷针54。

在转动轴16下部配有大伞形齿轮30将动力输出，大伞形齿轮30与增速齿轮箱40上的小伞形齿轮29相啮合，小伞形齿轮29驱动增速齿轮箱40提高转速后，齿轮箱40上的动力输出装置驱动发电装置36工作。现介绍其传动比的一个具体实施例：如果大伞形齿轮30为60齿，小伞形齿轮29为30齿，小伞形齿轮29通过同轴安装在齿轮箱40中的圆柱形齿轮为120齿，带动配在齿轮箱40中的A轴上的30齿的被动轮运转，A轴上另一侧同轴配有圆柱形齿轮为120齿，A轴上的120齿的圆柱形齿轮驱动配在齿轮箱40中的B轴上的30齿的被动轮运转，B轴上另一侧同轴配有圆柱形齿轮为120齿，B轴上的120齿的圆柱形齿轮驱动配在齿轮箱中的C轴上的30齿的被动轮运转，C轴的另一端伸出齿轮箱40体外，在其外伸出端上配有120齿的主动链轮39；在发电装置36的主轴伸出端上配有30齿的被动链轮37，在齿轮箱40上的120齿的主动链轮39与发电装置36上的30齿的被动链轮37之间配有链条38。

如图1、图2、图4、图5所示，风叶轮55的结构采用将叶轮毂21设为整体式的，叶轮毂21外周中部直径大于上下两头的直径，在其中部的外周上设有5个在圆周上等分的凹口，在每个凹口中配有风叶轴座9，在风叶轴座9上设有风叶轴50。风叶11是由上下二片叶片组成，在每片叶片的内侧上设有数个铰扣22，上下二片叶片呈铰链状配在风叶轴50上，构成上下二片可活动的风叶11，且叶片的长度比风叶轴50长100mm，上下二片叶片组合后呈树叶状，但叶尖处形状确相反为向内凹曲；在风叶轴50与风叶11的下半片叶片之间固定有限位簧24，使风叶轴座9在叶轮毂21上的凹口内配好后，风叶11的下半片叶片与沿水平面向下呈30°-40°打开；在上下二片叶片连接的纵缝背面配有三角形条23，三角形条23的下端固定在风叶轴座9的上面，三角形条23的上端固定在叶片筋架上。三角形条23的作用是减少风的阻力；在上下二片叶片的叶根外侧边上分别设有小孔17，在二个小孔17内所配的拉线分别连接到左、右侧的凸台上所设的拉扣3上，使上下二片叶片始终处于微开状态；每个风叶轴50的顶端连接有圆环44，且圆环44配在上下二片叶片之间，圆环44在位于每个风叶轴50的顶端连接处，设有三角形风叶展开限位环12，限位环12为等腰三角形，三角形的底边呈向外凸弧形，其弧形底边中部与三角顶尖处均连接在圆环44上；在叶轮毂21的上下端部对称设有与风叶11数量相等的拉扣3，每个风叶轴50顶端与叶轮毂21的上下端部对称所设的拉扣3之间，用钢丝线1 5将其上下拉紧固定；叶轮毂21通过在上下部柱体上所制的螺孔，以及在转动轴16上相对应所设的凹塘，用止紧螺钉10将其固定在转动轴16上。

叶轮毂21还可采用另一实施方案，即根据所配风叶11的数量，如果风叶11数为6个，将叶轮毂21的圆周截面制成对称剖开分体式的，在叶轮毂21中部较大直径一侧轮毂体采用铰接方式连接，其中部另一侧轮毂体设飞边用螺栓连接；叶轮毂21上下部柱体的两侧设飞边分别用螺栓连接，并在其上再用止紧螺钉10与转动轴16相固定。如果风叶11数为5个，将叶轮毂21的圆周截面制成不对称的剖开分体式的，在叶轮毂21的圆周大截面上配三个风叶11，小截面上配二个风叶11，在叶轮毂21中部较大直径一侧轮毂体采用铰接方式连接，其中部另一侧轮毂体设飞边用螺栓连接；叶轮毂21上下部柱体的两侧设飞边用螺栓连接。

控制风叶轮55的开关是采用在位于每个风叶11的最宽部位内面的两侧边之间连接有横线19，在横线19的中部连接有风叶开关线18；在叶轮毂21下部的柱体上设有过线孔20，过线孔20且配于转动轴16上所设开关线槽8处；本装置在叶轮毂21上配有五个风叶11，经试验证明，风叶11的开关不需要将五个风叶11全部控制，在一个风叶轮55上的五个风叶11中只需关闭三个风叶11就行了，剩余的二个风叶11起不了作用了，它们不能使风叶轮55转动。因此本装置只需在叶轮毂21中部的5个凸台中的3凸台面至体内与过线孔20底部之间设有风叶开关线槽52；将每个风叶轮55上的五个风叶11中的三个风叶开关线18分别穿过靠近的风叶开关线槽52汇接到开关总线51的接线环53上；

在转动轴16上设有开关线槽8，在开关线槽8内配有开关总线51，在转动轴16顶部所配轴承座4下的开关线槽8内配有拉簧7，在拉簧7的下端配有限位块47，开关总线51的顶端连接在限位块47的底部；在位于转动轴顶部的拉簧7上的限位块47下、以及在每层风叶轮55上的风叶开关线18相连接的开关总线51上的接线环53下和止动装置56上方的开关线槽8内，分别设有槽坝49，在槽坝49上设有能使开关总线51上下通过的开关线孔48，所设的开关线孔48，使得只能让开关总线51通过，不能让限位块47、接线环53通过，起到开关总线51在开关线槽8内上下运动行程限位作用；在开关线槽8内最下一个槽坝49的上方与下面各配有一个拉簧7，槽坝49上方的拉簧7，其限位块47配在拉簧7的下端，在转动轴16工作时，悬挂在槽坝49的上方；槽坝49下方的拉簧7，其限位块47配在拉簧7的上端，在转动轴16工作时，紧贴在这个槽坝49的下面；在转动轴16工作时，拉簧7处于自由状态，此时，转动16顶部弹簧7上的限位块47到其下槽坝49的距离，以及各接线环53分别到各自其下的槽坝49的距离分别等于风叶11张开到关闭的行程。

止动装置56是采用将轴承5的内圈固定在转动轴16的轴肩上，轴承5的外圈配在圆柱形轴承套13孔内，轴承套13用止紧螺钉10固定在轴承5的外圈上；轴承5的外圈的上面配有轴承套盖43的内圈，轴承套盖43的外圈罩在轴承套13的上口外周，轴承套盖43的后柄处用止紧螺钉10固定在转动轴16上；开关总线51的末端从开关线槽8出来后，穿入轴承套盖43上所设的钭孔26内，然后连接在轴承套13上部外周上的拉扣3上；在轴承套13下部外周上配有止动环42，在止动环42右端配有拉杆27，拉杆27的另一端连接在手柄25上，手柄25的下端铰配在手柄座28上，手柄座28配在支架41的横梁上。

当需要关机时，操纵手柄25向外拉，此时止动环42抱紧住轴承套13，迫使轴承套13停止转动，当轴承套13停止转动时而转动轴16仍然在继续转动，此时轴承套13外周上的拉扣3将开关总线51往轴承套13外周上绕，开关总线51由于受到限位块47、接线环53下行到槽坝49上所设的开关线孔48的阻档，开关总线51不再下行，此时风叶11正好关闭，转动轴16在转动惯性的作用下仍在缓慢转动，由设在最下一个槽坝49下的拉簧7的弹性伸长来保护开关总线51，同时迫使转动轴16停转。当需要开机时，操纵手柄25向内推，使止动环42与轴承套13脱离，轴承套13外周拉扣3上的开关总线51在数个拉簧7上的拉力作用下，将开关总线51向上拉，当最下一个槽坝49下面接在开关总线51上的拉簧7上的限位块47行至槽坝49底面时开机已完成，此时风叶11已完全打开工作。

Claims (2)

1.一种塔式风力发电机，包括动力由大伞形齿轮(30)输出，大伞形齿轮(30)与增速齿轮箱(40)上的小伞形齿轮(29)相啮合，小伞形齿轮(29)驱动增速齿轮箱(40)提高转速后，齿轮箱(40)上的动力输出装置驱动发电装置(36)工作；在转动轴(16)的顶部配有避雷针(54)，在转动轴(16)的轴颈上配有数个风叶轮(55)；在转动轴(16)下部配有控制风叶轮(55)运转的止动装置(56)，转动轴(16)下部还配有大伞形齿轮(30)将动力输出；转动轴(16)的底端固定在地座(31)配有推力轴承装置的上面；在支架(41)上面的轴承孔中配有转动轴(16)；转动轴(16)的顶端配在轴承座(6)上的轴承孔中，在轴承座(6)四周上设有数个拉扣(3)，在地座(31)的周边上立有数根立柱(1)，在立柱(1)的顶部与轴承座(6)外周所设的拉扣(3)之间，配有钢丝绳(2)将转动轴(16)进一步稳固直立，其特征在于：风叶轮(55)的结构采用将叶轮毂(21)设为整体式的，叶轮毂(21)外周中部直径大于上下两头的直径，在其中部的外周上设有2-7个在圆周上等分的凹口，在每个凹口中配有风叶轴座(9)，在风叶轴座(9)上设有风叶轴(50)，风叶(11)是由上下二片叶片组成，在每片叶片的内侧上设有数个铰扣(22)，上下二片叶片呈铰链状配在风叶轴(50)上，构成上下二片叶片可活动的风叶(11)，且叶片的长度比风叶轴(50)长20-200mm，上下二片叶片组合后呈树叶状，但叶尖处形状却相反为向内凹曲；在风叶轴(50)与风叶(11)的下半片叶片之间固定有限位簧(24)，使风叶轴座(9)在叶轮毂(21)上的凹口内配好后，风叶(11)的下半片叶片与沿水平面向下呈30°-40°打开；在上下二片叶片连接的纵缝背面配有三角形条(23)；在上下二片叶片的叶根外侧边上分别设有小孔(17)，在二个小孔(17)内所配的拉线分别连接到左、右侧的凸台上所设的拉扣(3)上，使上下二片叶片处于微开状态；每个风叶轴(50)的顶端连接有圆环(44)，且圆环(44)配在上下二片叶片之间，圆环(44)在位于每个风叶轴(50)的顶端连接处，设有三角形风叶展开限位环(12)，限位环(12)为等腰三角形，三角形的底边呈弧形，其弧形底边中部与三角顶尖处均连接在圆环(44)上；在叶轮毂(21)的上下端部对称设有与风叶(11)数量相等的拉扣(3)，每个风叶轴(50)顶端与叶轮毂(21)的上下端部对称所设的拉扣(3)之间，用钢丝线(15)将其上下拉紧固定；叶轮毂(21)通过在上下部柱体上所制的螺孔，以及在转动轴(16)上相对应所设的凹塘，用止紧螺钉(10)将其固定在转动轴(16)上；

控制风叶轮(55)的开关是采用在位于每个风叶(11)的最宽部位的两侧边之间连接有横线(19)，在横线(19)的中部连接有风叶开关线(18)；在叶轮毂(21)下部的柱体上设有过线孔(20)，过线孔(20)且配于转动轴(16)上所设开关线槽(8)处，在叶轮毂(21)中部的凸台总数为三分之二个的凸台面至体内与过线孔(20)底部之间设有风叶开关线槽(52)；将每个风叶轮(55)上的总数为三分之二个风叶(11)中的风叶开关线(18)分别穿过靠近的风叶开关线槽(52)汇接到开关总线(51)的接线环(53)上；在转动轴(16)上设有开关线槽(8)，在开关线槽(8)内配有开关总线(51)，在转动轴(16)顶部所配轴承座(6)下的开关线槽(8)内配有拉簧(7)，在拉簧(7)的下端配有限位块(47)，开关总线(51)的顶端连接在限位块(47)的底部；在位于转动轴顶部的拉簧(7)上的限位块(47)下、以及在每层风叶轮(55)上的风叶开关线(18)相连接的开关总线(51)上的接线环(53)下和止动装置(56)上方的开关线槽(8)内，分别设有槽坝(49)，在槽坝(49)上设有能使开关总线(51)上下通过的开关线孔(48)；在开关线槽(8)内最下一个槽坝(49)的上方与下面各配有一个拉簧(7)，槽坝(49)上方的拉簧(7)，其限位块(47)配在拉簧(7)的下端，在转动轴(16)工作时，悬挂在槽坝(49)的上方；槽坝(49)下方的拉簧(7)，其限位块(47)配在拉簧(7)的上端，在转动轴(16)工作时，紧贴在这个槽坝(49)的下面；在转动轴(16)工作时，拉簧(7)处于自由状态，此时，转动(16)顶部弹簧(7)上的限位块(47)到其下槽坝(49)的距离，以及各接线环(53)分别到各自其下的槽坝(49)的距离分别等于风叶(11)张开到关闭的行程；止动装置(56)是采用将轴承(5)的内圈固定在转动轴(16)的轴肩上，轴承(5)的外圈配在圆柱形轴承套(13)孔内，轴承套(13)通过止紧螺钉(10)固定在轴承(5)的外圈上；轴承(5)的外圈的上面配有轴承套盖(43)的内圈，轴承套盖(43)的外圈罩在轴承套(13)的上口外周，轴承套盖(43)的后柄处用止紧螺钉(10)固定在转动轴(16)上；开关总线(51)的末端从开关线槽(8)出来后，穿入轴承套盖(43)上所设的斜孔(26)内，然后连接在轴承套(13)上部外周上的拉扣(3)上；在轴承套(13)下部外周上配有止动环(42)，在止动环(42)右端配有拉杆(27)，拉杆(27)的另一端连接在手柄(25)上，手柄(25)的下端铰配在手柄座(28)上。

2.根据权利要求1所述的一种塔式风力发电机，其特征在于：叶轮毂(21)的圆周截面制成对称或不对称之一剖开分体式的，叶轮毂(21)中部较大直径一侧轮毂体采用铰接方式连接，其中部另一侧轮毂体设飞边用螺栓连接；叶轮毂(21)上下部柱体的两侧设飞边用螺栓连接。

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