CN1847645A - 组合型风杯叶片风力机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合型风杯叶片风力机。为了有效地改善现有技术风力机的工作方式、控制方式、性价比等缺陷，该风力机由至少一节或多节主轴叠加连接成一个主轴，主轴上组合至少一组支臂，各支臂上组合有至少一片风杯叶并可变换迎风角。任何风向该机均可回转运动，微风启动，全程运行，且效率较高。本风力机结构简单，安装方便，调控、维护便利。可应用于垂直、水平轴式、大型或小型风力发电和各种换能装置。

Description

组合型风杯叶片风力机

技术领域

本发明涉及一种风力机，尤其是涉及一种组合型风杯叶片风力机

背景技术

现有技术风力机应用最多的一般是水平轴三桨叶式风力机。水平轴三桨叶式风力发电机使用计算机辅助设计、控制，其技术精湛，接近完美，但是，美中不足的是：设备的初投资大，维护成本高，受叶尖速比等条件限制，风轮无法做的更大。目前，国外现单机容量已做到了4MW左右，而风轮虽大，风能全程有效利用率却不高，且控制技术复杂。由于成本技术原因，国产风电设备发展受到制约。立轴风力机有很多优点，但并没有被广泛推广，直到现在其发展状态也明显落后于水平轴式风力机，其原因是看起来具有简单性但并没有明显的降低成本和比较优越的适应性，如达里厄式风力机，因该技术在捕风能力、控制方式、性能价格比等存在很多缺陷而不便大力推广。

发明内容

本发明的目的是：为有效地改善现有技术风力机工作方式、控制方式、性价比的缺陷，提供一种组合型风杯叶片风力机装置，使风能利用更趋简单，捕风能力好，性价比好，调控、维护方便简单，可广泛适应并能规模化生产。

本发明解决的上述技术问题的技术方案是：用一种组合型风杯叶片风力机，包括主轴、支臂、叶片、固定架装置、控制装置，进行风力发电或能量转换。该风力机可以是垂直轴也可以是水平轴式，可以是单风叶片或组合多风叶片，由至少一节或多节主轴叠加连接成一个主轴(1)并经一固定架装置(5)或(10)固定，主轴(1)还连接一柔性法兰再连接至换能机械(7)主轴。主轴上组合至少一组、垂直于主轴(1)、且至少三个互为均角、以臂轴线可回转的支臂(3)，其根部连接有支臂(3)回转控制装置(4)、(6)，在各支臂(3)上组合有至少一片异形、弧线瓦杯状、内粗糙、外光滑的风杯叶片(2)，通过活动支架(8)连接在支臂(3)上，并可在90°范围以支臂(3)轴线回转。不管风来自任何方向，叶片可变换迎风角，风杯叶片切向升力和顺风推力，使风力机作定向回转运动。当风杯叶片旋转到逆风向时，风力将托起风杯叶片的一边运动，改变了叶片迎风角，减少了风的阻力，提高了风力机输出功率，使总体效率提高。当运行过程中需调整风力机功率和大风超过风力机运行极限时，受控电动液压调控系统动作，支臂变化回转角度，风杯叶片经支臂控制在90°范围变化迎风角，最大角可使风杯叶片与风向平行，从而达到调控输出功率和规避风害的目的。

与主轴连接的固定架装置：当风力机设计为地面固定装置安装，则地面固定装置(2)与主轴(1)垂直相连；

与主轴连接的固定架装置：当风力机也设计为垂直杆筒或塔架固定装置(10)与主轴(1)至少一个以水平方式相连，主轴(1)或臂组合中心连接于杆筒或塔架偏心回转体(9)上的换能机械(7)主轴。

与主轴连接的固定架装置：当风力机还设计为垂直杆筒或塔架固定装置与主轴以垂直方式相连时，主轴(1)立于垂直杆筒或塔架固定装置(10)内，其下端连接一柔性法兰再连接至换能机械(7)主轴，上端经杆筒或塔架装置(10)轴承连接于鼎型支架(11)、(12)、(13)，鼎型支架(12)连接支臂(3)。

支臂回转控制装置是：支臂(3)根部连接有调控支臂回转角度的受控液压调控器(4)，并连接高压油管和控制线连接到主轴上的受控电动液压控制装置(6)和液压刹车装置。受控液压调控器(4)可使支臂(3)变化回转角度，由支臂(3)控制活动支架(8)在90°范围强制变化迎风角。

风杯叶片的活动支架(8)是与支臂(3)连接，可绕支臂轴线回转90°，风杯叶片(2)装在活动支架(8)上，支架回转轴线与风杯叶片中线不重合并相隔一定距离，这是为了制造迎风力不平衡，使风杯叶片自动迎风抬起和复位。为限制、方便抬起角度和缓冲复位，支架座装有轴承和可调限位档块，限位档块间装有缓冲机件。

连接主轴(1)的换能机械装置(7)是：增速箱、泵、发电机、机械直接耗能装置。

垂直杆筒或塔架固定装置(10)与主轴(1)以水平方式相连时偏心回转体(9)是：杆筒或塔架回转机构(14)与机仓(15)和连接平台(16)一体化、组合主轴或臂轴线(18)且中心与杆筒或塔架轴线(17)相互垂直且偏心不相交并可绕杆筒或塔架轴线(17)回转的装置，还与控制装置连接。是风力机大功率设计的应用装置。

垂直杆筒或塔架固定装置(10)与主轴(1)以垂直方式相连时鼎型支架：是连接于主轴(1)且与主轴垂直的一组支撑臂(11)，支撑臂(11)的另一端连接于中间体(12)，其连接点是中点或不对称点、且平行于主轴(1)又连接支臂(3)，各中间体(12)两端用加固环(13)连接。目的在于扩展受风面积架构，实现大功率设计。

组合型风杯叶片风力机，还可以是用于空中、观赏、玩具的组合型风杯叶片风力机。而用于空中是以类似风筝装置方式连接，可利用空中更优良的风能。

根据本发明实际应用情况，可分为小型组合方式、普通组合方式、大型组合方式；高空、低空组合方式；水平、垂直组合方式。在满足安全距离条件下，可方便组合成风力机林带、风能转换系统装置应用带，可大、小型兼用，各取所长。本风力机结构简单，安装方便，微风启动，全程运行，无对风机构，调控、维护便利，广域适用，效率较高，制造容易，性价比好，可规模化生产。

该风力机方便设计应用于风力发电等，大型的换能设备可装置于地面，控制技术简单，易于安装控制。节省了大量费用，其叶片造形简单，叶片材料来源广泛，容易制造，且造价低，风叶扫风面积大，起动性能好，低速和高速风可全程运行，提高了风能的利用效率。效率提高，也就提高了经济收入，这种费用降低收入增加，是解决目前风力发电发展方面比较困难的有效办法。

附图说明

图1为本发明实施例矩形风杯叶片风力机普通组合方式示意图；

图2为本发明实施例矩形风杯叶片风力机主轴以水平方式与垂直杆筒或塔架固定装置组合方式示意图；

图3为本发明实施例矩形风杯叶片风力机主轴以垂直方式与垂直杆筒或塔架固定装置组合方式示意图；

图4为本发明实施例矩形风杯叶片风力机主轴以水平方式组合方式时，杆筒或塔架回转体示意图；

具体实施方式：

以下实施例是对发明的进一步的详细描述，但是本发明并不仅限于下列实施例。

实施例1

如图1所示，选择本发明的一种矩形风杯叶片风力机普通组合方式：用一节内空主轴(1)经一地面固定装置(5)垂直安装，并连接一柔性法兰再连接至换能机械装置(7)的主轴。主轴(1)上端安装一组支臂(3)，使之与主轴(1)垂直、且三个互为均角120°，将其根部连接支臂(3)的液压调控器，再连接高压油管和控制线连接到主轴上的受控电动液压控制装置(6)和液压刹车装置。在三个支臂(3)上安装轴承和限位档块、活塞式液压缓冲机件、活动支架(8)，再各连接一片轻质风杯叶片(2)，使支架回转轴线与风杯叶片矩形中线连接不重合，并能够在90°范围以支臂(3)轴线回转变换叶片迎风角，使叶片逆风和顺风时自动迎风抬起和复位。不管风来自任何方向，风杯叶片切向升力和顺风推力，使风力机作定向回转运动，当风杯叶片旋转到逆风向时，风力将托起风杯叶片一边运动，改变了叶片迎风角，减少了风的阻力，提高了风力机输出功率，使总体效率提高。当运行过程中需调整风力机功率和大风超过风力机运行极限时，受控电动液压调控系统动作，强制支臂变化回转角度，风杯叶片受支臂控制在90°范围强制变化迎风角，最大角可使风杯叶片与风向平行，从而达到调控输出功率和规避风害的目的。

如果应用多节主轴组合方式，主轴的固定可从主轴拉盘用多根钢绳地锚固定法，也可应用本实施例3组合方式。在满足安全距离条件下，可方便组合成风力机林带、风能转换系统装置应用带，可大、小型兼用，各取所长。本组合方式适用于中小型、风能转换系统装置风力发电等。

该组合型风杯叶片风力机，根据实际应用情况，增加或减少部分构件，还可以用于组合空中、观赏、玩具型风杯叶片风力机。而用于空中是以类似风筝装置方式连接，可利用空中更优良的风能。

实施例2

如图2所示，选择风杯叶片风力机主轴以水平方式与垂直杆筒或塔架固定装置安装组合方式：将杆筒或塔架(10)安装回转体，如图4(A)，组合的主轴(1)，以水平方式将回转体上的换能机械主轴连接，主轴轴线(18)且中心与杆筒或塔架轴线(17)偏心。连接支臂、支架、风叶与实施例1相同，这里不在赘述。当风来自任意方向，由于主轴将风力传给杆塔连接的偏心回转体，使风力机整体回转到下风位自动与风向对正，从而使主轴以水平方式组合的风杯叶片风力机实现自动对风。而水平组合方式还可应用于有风障、低空风小、高空风大有风能级别差异的地理条件，并能更好地运行。水平组合的高低、大小组合方式混合运行，可收到更有益的效果。本组合方式适用于大中型风力发电、水平轴三桨叶式风力发电等。

实施例3

如图3所示，选择风杯叶片风力机主轴以垂直方式与垂直杆筒或塔架固定装置安装组合方式，其实是普通组合方式意义上的延伸，但对大型化降低成本是有意义的。主轴(1)立于垂直杆筒或塔架固定装置(10)内，其下端连接一柔性法兰再连接至换能机械(7)主轴，上端经杆筒或塔架轴承连接于鼎型支架(11)、(12)、(13)，鼎型支架连接支臂(3)。而支臂回转液压调控器(4)连接高压油管和控制线到主轴(1)上端的受控电动液压控制装置(6)，液压刹车装置安装于主轴下端。连接支臂、支架、风叶、运行等与实施例1相同，这里不在赘述。本组合方式适用于大中型风力发电等。

Claims (10)

1.一种组合型风杯叶片风力机，包括主轴、支臂、叶片、固定架装置、控制装置。其特征是该风力机由至少一节或多节主轴叠加连接成一个主轴并经一固定架装置固定，主轴还连接一柔性法兰再连接至换能机械主轴，主轴上组合至少一组、垂直于主轴、且至少三个互为均角、以臂轴线可回转的支臂，其根部连接有支臂回转控制装置，在各支臂上组合有至少一片异形、弧线瓦杯状、内粗糙、外光滑的风杯叶片，通过活动支架连接在支臂上，并可在90°范围以支臂轴线回转。

2.根据权利要求1所述的一种组合型风杯叶片风力机，其特征是所述的固定架装置是地面固定装置与主轴垂直相连。

3.根据权利要求1所述的一种组合型风杯叶片风力机，其特征是所述的固定架装置是垂直杆筒或塔架固定装置与主轴至少一个以水平方式相连，主轴或臂组合中心连接于杆筒或塔架偏心回转体上的换能机械主轴。

4.根据权利要求1所述的一种组合型风杯叶片风力机，其特征是所述的固定架装置是垂直杆筒或塔架固定装置与主轴以垂直方式相连，主轴立于垂直杆筒或塔架固定装置内，其下端连接一柔性法兰再连接至换能机械主轴，上端经杆筒或塔架轴承连接于鼎型支架，鼎型支架连接支臂。

5.根据权利要求1所述的一种组合型风杯叶片风力机，其特征是所述的支臂回转控制装置是支臂根部连接有调控支臂回转角度的受控液压调控器，并连接高压油管和控制线连接到主轴上的受控电动液压控制装置和液压刹车装置。

6.根据权利要求1所述的一种组合型风杯叶片风力机，其特征是所述的活动支架是与风杯叶片和支臂连接，可回转，回转轴线与风杯叶片中线不重合并相距离，支架座装有轴承和可调限位档块，限位档块间装有缓冲机件。

7.根据权利要求1所述的一种组合型风杯叶片风力机，其特征是所述的换能机械是增速箱、泵、发电机、机械直接耗能装置。

8.根据权利要求2所述的一种组合型风杯叶片风力机，其特征是所述的偏心回转体是杆筒或塔架的回转机构与机仓及连接平台一体化，组合主轴或臂轴线且中心与杆筒或塔架轴线相互垂直且偏心不相交、并可绕杆筒或塔架轴线回转的装置，还与控制装置连接。

9.根据权利要求2所述的一种组合型风杯叶片风力机，其特征是所述的鼎型支架是连接于主轴且与主轴垂直的一组支撑臂，支撑臂的另一端连接于中间体，其连接点是中点或不对称点、且平行于主轴又连接支臂，各中间体两端用加固环连接。

10.根据权利要求1所述的一种组合型风杯叶片风力机，其特征是还可以用于高空、观赏、玩具的组合型风杯叶片风力机。

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