TW201303150A - 風車轉速自動安全控制裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係為有關於一種自動改變直立式風車葉片方向角之結構，利用離心效應，使風車在高轉速狀態下，調整成較不承受風力之角度，以維持平衡至一安全定速旋轉，而達到保護風車不受損毀之設計。

Description

風車轉速自動安全控制裝置

本發明不需額外人為操控或外加電力，自動利用風車轉動所產生的離心效應，使葉片的偏移和固著於支架與葉片間伸縮彈簧的拉力彼此平衡，讓風車葉片調整成較不承受風力的角度，而維持一個安全的定速旋轉。

風車本來是會隨著風力強弱而改變速率大小，在強風的肆虐下，很有可能旋轉過甚而遭致故障破壞。若是風車加裝發電元件，基本上電子線路可以增設在高轉速時會有反向磁場煞車的裝置(傳統的設計)，但強風吹襲過久、過烈，除了將造成機構損毀又消耗額外能源，且易使內部電路系統毀壞。

本風車轉速自動安全控制裝置，係利用偏轉構件不對稱的按裝在直立式風車葉片(上、下各一只，如第一圖E3長度短於3D)，藉離心效應的基本物理原理，在風車受風力作用加速旋轉的過程中，葉片被動以離心支點往外側(C方向)偏移，但此一偏移剛好調整成承受較小風壓的角度，所以風車轉速不會一直飆升，風車葉片也可以維持安全定速的旋轉，此設計是強風來臨時最簡單、原始的自動保護裝置。

直立式風車葉片5在不對稱的位置以螺絲孔9鎖住偏轉構件7(上、下各一只)，並以偏轉構件上方的葉片離心支點3和葉片支架2以插韒連接(可活動旋轉)，利用伸縮彈簧4一端固定在支架側面的F點，另一端扣住偏轉構件的彈簧勾孔8，而完成本發明的基礎架構。當風由A方向吹來，風車開始繞著轉軸1以順時鐘B方向旋轉(如第一圖)，風力增加轉速越來越快，此時因離心效應，葉片5經由離心支點3的牽引將往C外側偏移，但受到伸縮彈簧4拉力產生的平衡，而維持住一個偏角，風力越強外偏的角度也越大，直至風車葉片偏移成較不承受風壓推動的位置6，此時風車已達到安全的定速狀態(不繼續增加轉速)且受到本設計的保護。

A．．．風向

B．．．風車旋轉方向

C．．．葉片偏移方向

D．．．葉片右側邊緣

E．．．葉片左側邊緣

F．．．彈簧在支架固定點

1．．．轉軸

2．．．葉片支架

3．．．葉片離心支點

4．．．伸縮彈簧

5．．．風車葉片

6．．．偏移後葉片位置

7．．．偏轉構件

8．．．彈簧勾孔

9．．．螺絲孔

第一圖：本發明風車俯視平面圖

第二圖：本發明偏轉構件放大圖

第三圖：本發明葉片與支架離心偏移圖

第四圖：本發明風車仰角透視圖

A．．．風向

B．．．風車旋轉方向

C．．．葉片偏移方向

D．．．葉片右側邊緣

E．．．葉片左側邊緣

F．．．彈簧在支架固定點

1．．．轉軸

2．．．葉片支架

3．．．葉片離心支點

4．．．伸縮彈簧

5．．．風車葉片

6．．．偏移後葉片位置

7．．．偏轉構件

Claims (4)

1. 一種風車轉速自動安全控制裝置，利用離心效應和彈簧拉力的平衡，自動調整葉片受風角度，以承受較小的風壓，能使直立式風車在強風吹襲下，維持安全定速的旋轉而不致損毀；其構造包含：一組風車葉片，直立式架構，以符合風動力學的剖面及利用偏轉構件連結葉片支架，又以適當的迎風角度接合在支架上，讓任何方向的水平風力，都能有效率的推動複數組風車葉片做定向旋轉；一偏轉構件，以不對稱位置(E3長度短於3D)在風車葉片上、下裝置兩只偏轉構件，各利用支點3與上、下葉片支架相連結；一伸縮彈簧，首端固定在葉片支架F點上，而尾端扣住偏轉構件之彈簧勾孔，當風車旋轉時其能與葉片形成的離心張力產生拉力平衡。
2. 如申請專利範圍第1項所述之風車轉速自動安全控制裝置，其中風車葉片在不對稱位置用螺絲固定住偏轉構件，而以葉片離心支點3為可活動性的接點，用插韒連結在葉片支架(上、下共兩組)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之風車轉速自動安全控制裝置，當風車旋轉速度越快時，葉片會因離心之故以支點3向外側偏移，若風力越弱偏移越小，而一端固定在支架F點的伸縮彈簧，可以經由偏轉構件的彈簧勾孔拉住風車葉片向外延伸或回復原位。
4. 如申請專利範圍第1項所述之風車轉速自動安全控制裝置，不需額外人為操控或外加電力，以離心效應的基本物理現象，使直立式風車葉片從機構上改變其受風角度，而達到轉速自動平衡的安全控制，是本專利的核心訴求。