CN210087539U - 一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，包括塔架、轮毂、大叶片、小叶片、螺杆轴、链条、上链轮、下链轮、手轮、长圆柱销杆、连杆、滑杆、滑套、L型曲柄杆、动齿轮、定齿轮、滑套支撑环、托架，在风的作用下，大叶片带动轮毂做旋转运动，轮毂的转动将带动三个动齿轮围绕着定齿轮做行星运动，此时大叶片、L型曲柄杆、连杆和小叶片组成了曲柄摇杆机构；连杆的平面运动带动小叶片做周期性摆动，从而可有效地控制风流速度，提高风能的转化效率。另一方面能够通过改变L型曲柄上的滑块位置，来调节小叶片摆动的角度，结构科学，操作方便，值得推广。

Description

一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机

技术领域

本发明属于风电设计技术领域，具体涉及一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机。

背景技术

随着国家不断加大对清洁能源的开发支持力度，风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。

目前，风力发电系统涉及通过利用将风力转换为旋转力而进行发电的技术，是将风能转换为机械能并驱动发电机以发电的系统。这种风力发电系统通常分为水平轴风力发电系统和垂直轴风力发电系统。虽然过去10年，中国风力发电的发展突飞猛进，累计装机容量居于全球首位。然而，实际风能利用过程中存在着利用率不到10%，无法控制风流速度等问题；需要对现有风机进行改进。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，通过小叶片的周期性摆动，可控制风流速度，提高风能的转化效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，包括塔架、轮毂、大叶片、小叶片、螺杆轴、链条、上链轮、下链轮、手轮、长圆柱销杆、连杆、滑杆、滑套、L型曲柄杆、动齿轮、定齿轮、滑套支撑环、托架，所述塔架侧上方通过轮毂连接三个大叶片，三个大叶片在轮毂外侧均匀设置，所述轮毂内部设有机舱轴，所述机舱轴包括前轴段、中轴段与后轴段；所述前轴段与后轴段为空心管状，前轴段侧面均布有三个卡槽，中轴段内部有一个螺杆支撑孔，所述螺杆轴前端设有螺纹穿过螺杆支撑孔设置在前轴段内，所述托架包括活动支撑架、固定支撑架和托架体，所述托架体为管状，托架体内部设有内螺纹，托架体外侧前端通过螺纹与活动支撑架连接，所述固定支撑架固定在托架体外侧后端，所述托架设置在螺杆轴前端，托架的活动支撑架部分和固定支撑架卡在机舱轴的前轴段相应的三个卡槽中，所述活动支撑架与固定支撑架最前端的弧形块设置在前轴段外侧，所述滑套支撑环包括环体部分、支撑杆部分、套环部分，三个套环部分通过支撑杆部分均匀固定在环体部分外侧，所述定齿轮套在机舱轴的前轴段上，三个动齿轮设置在定齿轮外侧且与定齿轮啮合，所述环体部分设置在定齿轮前端，所述环体部分卡在活动支撑架和固定支撑架之间，所述滑套插入到套环部分内，所述L型曲柄杆包括横直部分和竖直部分，所述竖直部分穿过滑套、动齿轮与轮毂连接，横直部分上设有滑块，所述长圆柱销杆一端固定在大叶片上，另一端与小叶片形成转动副连接，所述连杆一端与滑块为铰链连接；所述滑杆两端分别与滑块和滑套用铰链连接，连杆另一端与小叶片形成铰链连接，所述上链轮设置在螺杆轴后端，所述上链轮与塔架内部下方的下链轮通过链条连接，下链轮固定在手轮轴上，手轮轴外端固定有手轮。

作为本发明的一种改进，所述小叶片为翼型形状。

作为本发明的一种改进，所述轮毂套在机舱轴的中轴段上并用卡圈轴向定位。

作为本发明的一种改进，所述定齿轮套入机舱轴的前轴段上，用平键和卡圈固定在机舱轴的前轴段上。

作为本发明的一种改进，所述螺杆轴穿过机舱轴的螺杆支撑孔，并用卡圈轴向定位。

作为本发明的一种改进，所述L型曲柄杆竖直部分为圆截面，横直部分为矩形截面。

作为本发明的一种改进，所述滑套插入到滑套支撑环的套环部分，并利用轴肩及卡簧进行轴向定位。

作为本发明的一种改进，所述动齿轮套在L型曲柄杆竖直部分的下部，并用平键进行周向连接，用卡圈轴向定位。

本发明的有益效果是：

（1）通过科学的机械结构，使小叶片做周期性摆动，从而可有效地控制风流速度，提高风能的转化效率。

（2）通过改变L型曲柄上的滑块位置，来调节小叶片摆动的角度。根据不同的风速来调节小叶片的摆角，可以有效地改变叶片流体动力攻角，使得叶片受到的升力得以提高，最终提高整机的转矩。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A放大图。

图3为本发明所述的滑套支撑环示意图。

图4为本发明所述的托架示意图。

图5为本发明所述的轮毂示意图。

图6为本发明所述的机舱轴示意图。

图7为本发明所述的L型曲柄杆示意图。

图8为本发明所述的螺杆轴示意图。

附图标记列表：

1、小叶片，2、长圆柱销杆，3、大叶片，4、轮毂，4-1、轮毂孔，5、机舱轴，5-1、前轴段，5-2、卡槽，5-3、中轴段，5-4、螺杆支撑孔，5-5、后轴段，6、上链轮，7、螺杆轴，8、链条，9、塔架，10、下链轮，11、手轮，12、手轮轴，13、连杆，14、L型曲柄杆，14-1、横直部分，14-2、竖直部分，14-3、滑键槽，14-4、齿轮槽；15、滑块，16、滑杆，17、滑套，18、动齿轮，19、定齿轮，20、滑套支撑环，20-1、环体部分，20-2、支撑杆部分，20-3、套环部分，21、托架，21-1、活动支撑架，21-2、固定支撑架，21-3、托架体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图所示，本发明所述的一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，轮毂4上均布有3个孔4-1，大叶片3固定在轮毂4上且沿轮毂圆周均布，大叶片的数量通常为3个；轮毂空套在机舱轴5的中轴段上并用卡圈轴向定位，轮毂4可绕机舱轴5线自由转动；定齿轮19套入机舱轴5的前轴段5-1上，用平键和卡圈固定在机舱轴的前轴段5-1上；机舱轴5与塔架9固连在一起，塔架9固定在地面上；长圆柱销2一端固定在大叶片3上，另一端与小叶片1形成转动副连接，连杆13一端与滑块15为铰链连接；连杆13另一端与小叶片1形成铰链连接；小叶片1在连杆的作用下可以围绕着长圆柱销杆2轴线做周期性摆动；

本发明所述的螺杆轴7穿过机舱轴的螺杆支撑孔5-4，并用卡圈轴向定位；托架21与螺杆7的头部为螺纹连接，托架的活动支撑架部分21-1和固定支撑架21-2卡在机舱轴的轴前轴相应的三个卡槽5-2中；滑套支撑环20套在机舱轴的前轴段上，其环体部分20-1卡在托架21的活动支撑架21-1和固定支撑架21-2之间。

本发明所述的L型曲柄杆14竖直部分14-2为圆截面，横直部分14-1为矩形截面；滑套17的中心孔穿过L型曲柄杆竖直部分14-2，并用滑键连接，滑套17可沿着L型曲柄杆竖直部分上下移动，滑套17插入到滑套支撑环20的套环部分20-3，并利用轴肩及卡簧进行轴向定位，滑套17可随滑套支撑环的套环部分20-3自由转动。滑块15与L型转动架的横直部分14-1形成移动副连接；滑杆16两端分别与滑块15和滑套17用铰链连接；动齿轮18套在L型曲柄杆竖直部分14-2的下部，并用平键进行周向连接，用卡圈轴向定位，动齿轮18与定齿轮19相互啮合；L型曲柄杆的竖直部分14-2的下端插入到轮毂的相应的孔4-1中，并利用轴肩和卡圈轴向定位。

本发明所述的上链轮6穿过螺杆轴7的右端并用键连接，下链轮穿过手轮轴12并用键连接，手轮轴12穿过塔架下端孔中，通过凸肩和卡圈进行轴向定位，手轮轴12可在塔架的孔中自由转动，上、下链轮之间用链条9连接，手轮轴12外端固定有手轮11。

本发明所述的一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，将风能转换为机械能，再将机械能转化为电能，为了让风机能够捕获更多的风能，控制风机的转速，本发明创新性的设计了一种可周期性摆动的小叶片装置，通过小叶片的周期性摆动，可控制风流速度，提高风能的转化效率。具体工作原理如下：在风的作用下，大叶片3带动轮毂做旋转运动，轮毂4的转动将带动三个动齿轮18围绕着定齿轮19做行星运动，即动齿轮18不仅沿着定齿轮19轴做公转，也围绕着自身轴线做自转。此时，大叶片3、L型曲柄杆14、连杆13和小叶片1组成了曲柄摇杆机构；即L型曲柄杆14在动齿轮自转的作用下，同步做旋转运动；L型曲柄杆14的转动将带动连杆13做平面运动，连杆13的平面运动带动小叶片1做周期性摆动，从而可有效地控制风流速度，提高风能的转化效率。

本发明另一特点是：小叶片1的摆动角度可调，即通过改变L型曲柄上的滑块位置，来调节小叶片摆动的角度。调节装置的工作原理是：逆时针转动手轮11，通过下链轮、链条及上链轮组成的链传动带动螺杆轴7逆时针转动，螺杆轴7的逆时针转动带动托架21向上移动（远离大叶片的方向），带动滑套支撑环20同步向上移动；从而带动滑套17向上移动，通过滑杆16带动滑块15向远离动齿轮转动中心方向移动；从而使曲柄变长，使小叶片1摆角增大；反之，顺时针转动手轮，将会使小叶片1摆角变小。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (8)

1.一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，其特征在于：包括塔架（9）、轮毂（4）、大叶片（3）、小叶片（1）、螺杆轴（7）、链条（8）、上链轮（6）、下链轮（10）、手轮（11）、长圆柱销杆（2）、连杆（13）、滑杆（16）、滑套（17）、L型曲柄杆（14）、动齿轮（18）、定齿轮（19）、滑套支撑环（20）、托架（21），所述塔架（9）侧上方通过轮毂连接三个大叶片（3），三个大叶片（3）在轮毂（4）外侧均匀设置，所述轮毂（4）内部设有机舱轴（5），所述机舱轴（5）包括前轴段（5-1）、中轴段（5-3）与后轴段（5-5）；所述前轴段（5-1）与后轴段（5-5）为空心管状，前轴段（5-1）侧面均布有三个卡槽（5-2），中轴段（5-3）内部有一个螺杆支撑孔（5-4），所述螺杆轴（7）前端设有螺纹穿过螺杆支撑孔（5-4）设置在前轴段（5-1）内，所述托架（21）包括活动支撑架（21-1）、固定支撑架（21-2）和托架体（21-3），所述托架体（21-3）为管状，托架体（21-3）内部设有内螺纹，托架体（21-3）外侧前端通过螺纹与活动支撑架（21-1）连接，所述固定支撑架（21-2）固定在托架体（21-3）外侧后端，所述托架（21）设置在螺杆轴（7）前端，托架的活动支撑架（21-1）和固定支撑架（21-2）卡在机舱轴的前轴段相应的三个卡槽（5-2）中，所述活动支撑架（21-1）与固定支撑架（21-2）最前端的弧形块设置在前轴段（5-1）外侧，所述滑套支撑环（20）包括环体部分（20-1）、支撑杆部分（20-2）、套环部分（20-3），三个套环部分（20-3）通过支撑杆部分（20-2）均匀固定在环体部分（20-1）外侧，所述定齿轮（19）套在机舱轴的前轴段（5-1）上，三个动齿轮（18）设置在定齿轮（19）外侧且与定齿轮（19）啮合，所述环体部分（20-1）设置在定齿轮（19）前端，所述环体部分（20-1）卡在活动支撑架（21-1）和固定支撑架（21-2）之间，所述滑套（17）插入到套环部分（20-3）内，所述L型曲柄杆（14）包括横直部分（14-1）和竖直部分（14-2），所述竖直部分（14-2）穿过滑套（17）、动齿轮（18）与轮毂（4）连接，横直部分（14-1）上设有滑块（15），所述长圆柱销杆（2）一端固定在大叶片（3）上，另一端与小叶片（1）形成转动副连接，所述连杆（13）一端与滑块（15）为铰链连接；所述滑杆（16）两端分别与滑块（15）和滑套（17）用铰链连接，连杆（13）另一端与小叶片（1）形成铰链连接，所述上链轮（6）设置在螺杆轴（7）后端，所述上链轮（6）与塔架内部下方的下链轮（10）通过链条（8）连接，下链轮（10）固定在手轮轴（12）上，手轮轴（12）外端固定有手轮（11）。

2.根据权利要求1所述的一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，其特征在于：所述小叶片（1）为翼型形状。

3.根据权利要求1所述的一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，其特征在于：所述轮毂（4）套在机舱轴的中轴段（5-3）上并用卡圈轴向定位。

4.根据权利要求1所述的一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，其特征在于：所述定齿轮（19）套入机舱轴的前轴段（5-1）上，用平键和卡圈固定在机舱轴的前轴段上。

5.根据权利要求1所述的一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，其特征在于：所述螺杆轴（7）穿过机舱轴的螺杆支撑孔，并用卡圈轴向定位。

6.根据权利要求1所述的一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，其特征在于：所述L型曲柄杆竖直部分（14-2）为圆截面，横直部分（14-1）为矩形截面。

7.根据权利要求1所述的一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，其特征在于：所述滑套（1）插入到滑套支撑环的套环部分（1），并利用轴肩及卡簧进行轴向定位。

8.根据权利要求1所述的一种具有可周期性摆动的小叶片水平轴风机，其特征在于：所述动齿轮（18）套在L型曲柄杆竖直部分（14-2）的下部，并用平键进行周向连接，用卡圈轴向定位。

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