CN85104666A - 立式可折叠的风车 - Google Patents

Abstract

已公开的立式折叠风车包含有成菱形布置的四个主翼，菱形的一对相对的顶角装配在轴上，辅助翼配置在各自的主翼上。这对顶角的上端通过沿轴滑动的轴承安装在轴上，另一对成菱形结构相对的顶角，各自有一个能变化角度的绞链结构。

Description

本发明是与立式折叠风车，特别是与很安全的立式折叠风车有关，它具有自起动功能，经受住强风的能力，并且根据作用的风力和所产生的动量，通过主装组件的自动变形，具有自调节转速的能力。

对人类来说，地球上的风是最易利用的自然能源之一;因此，事实上在现代工业发展之前，风就以各种形式得到应用。

然而，随着以煤、石油、天然气等为基础的电能和蒸汽能的使用，同时也随着各式内燃机的发展，把风力转变为能量的风车的利用一直在走下坡路。目前所见到的风车，大部分都作为旅游观光用，而未实际使用。

在目前能源短缺的情况下，各种形式的能源又都在重新考虑中，把风能看作整个能源资源的核心加以开发利用这一问题，人们重新对它产生了浓厚的兴趣。

作为一个例子，曾提出一种以增加气流速度来获得超过予定额输出功率的方法，并用所获得的加速气流来驱动涡轮（已公开在日本专利公告51-41150上）然而，此方法中涡轮的叶片部分比较复杂，因而维修也不容易。

还有一种立式风车，它的特点是在同样输出功率下，可以缩小风车的尺寸（已在日本专利出版物53-44972中公开）。可是这种结构可动部件太多，考虑到要在山区安装和维修，这种风车还需进一步加以改进。

至于讲到风车结构，已经提出了各种形式的风车，包括有卧式横轴式。例如螺旋浆式和涡轮式、鲁宾逊环式、转子控制式、鲁宾逊环控制式，这些结构形式都各自有其优缺点，在这些方案中，都发现有不方便之处，就是在于必须使转子处于相对于风向的一个特定方向上，风车才能和风配合起来，也必须在运转的初始阶段，对转子进行加速。

再具体地说，普通的“特立斯”型风车（包括直竖式风车），如只依靠风力而不使用其他作用力，是很难起动的。这便需要把这种风车与“萨伏尼斯”风车连起来运转，或加进一个电动机。

此外，当盛行风很强时（例如风速为15米/秒或超过15米/秒），必须有阻流器或者如电磁制动、手制动的制动装置，用来抑制风车的超速旋转，这些都要求额外的支出。

本发明想提供一台很安全的风车，它有自起动功能;耐强风的能力;和根据风力自动调节的功能。

为了达到上述目的，本发明提供一种风车，它包括有：一根中心轴;四个呈菱形布置的主翼，它通过构成菱形四个角中的一对相对的顶角装在中心轴上，这对顶角的上棱通过能沿轴滑动的轴承装在轴上，菱形结构的另一对顶角各自都有一个能变化角度的铰链结构;配置在各自主翼上的辅助翼。

图1是根据本发明表示菱形风车主翼的正视图。

图2表示主翼和辅助翼结构上互相配合的局部透视图。

图3是本发明不同实施例主翼的局部正视图。

图4是图3中主翼部分的局部俯视图。

图5a和图6a是主翼的俯视图。

图5b和图6b是主翼的侧视图。

图7是主翼的局部透视图。

图8是主翼的局部底视图。

图9是三个风车成星形布置的平面图。

图10是图9中一部分的正视图。

图11是若干风车成一字形布置的侧视图。

图12带平衡重块的风车的侧视图。

图13用弹簧的单独风车的侧视图。

图14竖在塔顶上风车的侧视图。

图15能向上折叠风车的正视图。

图16装在浮动平台上风车的平面图。

图17图16所示风车的侧视图。

图18若干个图16所示的装在浮动平台上风车布置的平面图。

图19使用气球风车的正视图。

图20沿中心轴能折叠风车的正视图。

按照发明，图1所示为风车的一个实施例，它有呈菱形布置的4个主翼1至4。在垂直方向上菱形的一对顶角7和8可回转地装在中心轴上。

主翼1至4的内端部用铰链铰接成上下环，上环沿中心轴能滑动，而下环相对于中心轴的垂直位置是固定的，根据主翼角度的改变，两个环能相互连接一起回转。

另一对顶角5和6各自都有能变化角度的铰链结构。

如图2所示，主翼1至4每个都配置有像安定翼那样向外翘出的辅助翼。

由于采用了辅助翼9，除非开始有风的情况，它能在不需要任何驱动力的情况下产生扭矩。

配置在主翼1至4上的辅助翼9最好用有足够机械强度的材料制造，才不致于被风折断;所用材料也应像旗帜在风中飘动那样有挠性，最易得到的材料例如是船用帆布和防水合成酯布。

图3和图4表示另一个发明实施例，在这个实施例中，每个主翼上配置刚性的辅助翼10，辅助翼10中和主翼构成一体，辅助翼材料既可以与主翼相同，也可以与主翼不同，主翼所构成菱形的顶角5和6都有一能变化角度的铰链结构。

根据本发明，菱形风车所具有的一个重要特点即在于上述的铰链结构。藉助调好到予定拉力的弹簧或其他有相同功能的部件，使顶角5和6产生张开的力，也就是增大它们的角度。

由于风力的推动，当风车转速增大时，因转动而产生的离心力也随之增大，在离心力超过弹簧的拉力时，风车的菱形结构就要起作用，其高度减小了（也就是增大了铰结对角之间的距离），如图1中虚线所示，也就减小了风的影响。在相反情况下，菱形结构所起的作用是菱形高度增大，得以接收足够的风力。

中心轴12上可配置一挡环30，用来限制风车高度的下限。

根据本发明，菱形风车能自动调节转速，在未达到某一确定的风速时，风车转速很高，而菱形框的高度处于完全伸开的位置。但当风速增大到超过此确定速度时，菱形高度便逐渐减小以保证安全，因而这种风车能经受住强风（诸如台风之类的风）。

当风车基本上具有按本发明的上述结构时它便能以各种方式应用和修改。

例如，风车在整体上可以缩小比例，图1所示的主翼1和4（或2和3）可以按图5a那样都有均匀的宽度和按图5b那样都有均匀的厚度，而在风车尺寸增大时，下主翼4（或3）由于作用在它上面负载增大而易于扭曲。

对付这种情况，主翼1至4希望在宽度和厚度上都有一锥度，如图6a和图6b所示，主翼外形有了这样的锥度，那么风车上部的重量减轻了，风车的总重量也得以减轻。

图5图6点划线表示襟翼型的辅助翼9，虽然辅助翼9可以按图3所示方式安装，有挠性的辅助翼9通常是按图7所示那样装在一辅助支撑板11上。

图8表示辅助翼9在工作状态下以上述方式装在主翼上。

实验证明，只要把辅助翼9搭接在相当辅助翼支撑板11一半的宽度上，就可取得满意的结果。

按照本发明，若干个上述构造的风车能组合起来使用。

图9的平面图说明把若干风车构成一组，即三个一组的设想。在此例中，三个风车都分别装在支撑索13上，这些支撑索径向等间隔分布并从中心杆12伸向各自的风车。

图10是图9所示风车组的侧视图。

图11表示若干风车各种不同布置的例子，在此例中，若干风车都装配在各自的支撑索13上，这些支撑索13都从一根连接索15上伸出，连接索15把竖直排列的若干根杆14连成一行，杆14也可以不排成一行，但它们可以排成Z字形;园形;或任何想要的形式来适应当地地理条件或其它条件。

图12表示一个大型风车的例子，若干风车可以按图11所示的方式布置。

在此例中，两根杆4（可以是电线杆）之间伸展开水平连接索15，在连接索15中点配置有抗扭曲件，轴索13（柱状或杆状轴）一端连到抗扭曲件，另一端连到万向接头16的固定凸缘17铰接，这种布置方式能使风车和轴索成为一体转动。

在垂直方向可滑动的风车上端部，由配置有一对滑轮18的缆索吊住，缆索的另一端挂有重块19，重块19充当滑动凸缘21垂直位移时的平衡重量，而该垂直位移是由风车转速的增减引起的。

在这情况下，风车在当时发生的振动都被水平连接索15和轴索14所吸收，以此来减小振动对输出滑轮22的影响。

而图12的情况，所配置的重块19是根据风车的外形随转速的变化而改变时来提供平衡。图13所示的弹簧23可达到同样的效果，图中所示为一单独风车的例子。此外用簧片可得到相同的效果。图14表示利用塔和类似塔状结构24的进一步实施例，在此例中，风车应有窄而高的外形。

这种风车，主翼连到能与风车一起转动的钢管轴25上。钢管轴仅在下端的二个位置上由轴承支承，而不需要支撑索。

风车的主翼并不总是向下折叠，图15所示例子，风车上端是固定的。至于是风车的上端还是下端选为固定端，这属于设计问题。

按照本发明，进一步给出实例，它可以按装在海洋上的构架上;也就是浮动平台上。

图16、17表示这种风车的一个具体例子，该例中三根杆14竖立在浮动平台26上，从对应的杆14伸出的三根支撑索15呈星形连接，连接点正好处于由杆连接线而成的三角形中心点。支撑风车的轴索13从星形连接点处向下悬垂，轴索的另一端连到浮动平台26上。载有风车的浮动平台可拖到所希望的近海地方，然后平台依靠锚链27抛锚到海床上，数字28指的是浮动平台26的压重物。

图18是若干个载有风车的浮动平台26间布置的平面图。

图19表示按照本发明的风车深入一步的实例，在此例中使用了气球29作为平衡重量，故不需要用中心杆14、连接索15和重块19。所以，该风车就很简单、方便、有效。

只要作用在风车上的风力在设计范围之内，气球29就能浮起，因此即使轴索13连到地面，风车所接收的转动能量完全可通过万向接头16传到输出滑轮22上，而用于发电和其它用途。风车与气球29之间的轴索必须配置抗扭曲件，同时希望主翼有更轻的重量。

图20表示根据本发明的风车最后一个实施例。在此例中，主翼沿中心轴12可折叠，该例还可减小风车的迎风面积，此外，这类风车可应用在狭长或空间有限的地方。

靠拉动一悬挂弹簧即可放下风车的主翼，对大型风车可籍助绞车来放下它的主翼。

如上所示，按照本发明，立式折叠风车可根据风速在不改变它为基本菱形情况下来变化它的高度尺寸，这样，风车就可以有效地接收水平方向吹来的风，也能接收斜的方向和垂直方向吹来的风，就风车相对于风的方向而言，它可以倾斜安装，而迎风面积却没有实质上的损失，在极端情况下，它甚至可以把中心轴沿水平方向伸长来安装。

按照本发明，由于整个风车的高度能变化，通过把整个菱形结构固定在安全和方便的高度上，那么就可以安全地进行安装、修理和维护。

Claims (18)

1、立式可折叠风车包括，一个垂直的中心轴；4个成菱形布置的主翼，它能变化顶角或棱角，该垂直中心轴穿过上下端的顶角或棱角，该菱形的上顶角固定在该垂直中心轴的固定位置上，而该菱形的下顶角是由一个可沿该垂直中心轴滑动的滑环一起组成；配置在该垂直中心轴的下部位置的挡块环，它使滑动环有一位置下限，和各主翼上配置的辅助翼。

2、根据权利要求1，立式折叠风车其特征是上述各辅助翼都从上述各自的主翼上伸出。

3、根据权利要求1和2，立式折叠风车其特征是上述各辅助翼的一端都固定在上述的各主翼上，而它的另一端却为自由端。

4、根据权利要求1至3中的任意一项，立式折叠风车其特征为上述辅助翼由挠性材料制成。

5、根据权利要求1至4中的任意一项，立式折叠风车其特征为该辅助翼由软的合成酯薄板制成。

6、根据权利要求1至4的任一项，立式折叠风车其特征是上述辅助翼由合成酯布制成。

7、根据权利要求1至6的任一项，立式折叠风车其特征是辅助翼的长度等于该主翼长度的一半。

8、根据权利要求1，立式折叠风车其特征是该辅助翼配置在靠近铰链结构的一端。

9、根据权利要求1，立式折叠风车其特征是该辅助翼为刚性件并固定在各自的该主翼上。

10、根据权利要求9，立式折叠风车其特征是该辅助翼是用与该主翼相同的材料制成。

11、根据权利要求2或10，立式折叠风车其特征是上述辅助翼的长度等于主翼长度的一半。

12、根据权利要求9，立式折叠风车其特征是上述辅助翼配置在靠近上述铰链结构的一端。

13、根据权利要求1或2，立式折叠风车其特征是上述主翼的宽度或厚度，或该主翼的宽度和厚度二者同时从下端向上端逐渐减小。

14、根据权利要求1，立式折叠风车其特征是上述中心轴为一轴索，从一上倾斜伸出。

15、根据权利要求1，一立式折叠风车包含有若干风车作为分风车，上述分风车的中心轴是由中心杆向不同方向伸出的轴索。

16、根据权利要求1，一立式折叠风车包含有若干风车作为分风车，上述分风车的中心轴是从二杆之间伸展的连接索中悬垂下的轴索。

17、根据权利要求1，立式折叠风车相对于风车形状的改变，还有一重块起平衡重量作用。

18、根据权利要求1，立式折叠风车相对于风车形状的改变，还有一弹簧装置起平衡重量作用。

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