專利名稱：新型立軸式活動翼風(fēng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)能利用裝置，具體的說涉及一種新型立軸式活動翼風(fēng)力機(jī)。
背景技術(shù)：
人們對立軸式風(fēng)力機(jī)的研究已經(jīng)持續(xù)了很久，但始終未能推動立軸式風(fēng)力機(jī)的普及發(fā)展。綜合各方面的資料，當(dāng)前公知公用的立軸式風(fēng)力機(jī)存在的不足主要在于1.受自重的影響，葉片活動不靈；2.諸多活動關(guān)節(jié)都暴露在外，不但難以保證潤滑，而且極易受雨雪沙塵的侵蝕；3.無限速裝置，在強(qiáng)風(fēng)中難以保證風(fēng)力機(jī)的壽命。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種新型的立軸式風(fēng)力機(jī)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種新型立軸式風(fēng)力機(jī)，主要由支承裝置，葉片等組成，還包括活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)，限位裝置，輔助啟動裝置、限速機(jī)構(gòu)和葉軸；其中活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)設(shè)置于支撐裝置主體上，限位裝置安裝在葉片的尾部，葉片與葉軸相連，限速裝置位于葉軸和活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)的聯(lián)動齒輪之間，輔助啟動裝置設(shè)置于支撐裝置主體的上部。
所述支承裝置主體為圓筒狀，其主體外圓上分布四組支承葉軸的懸臂，懸臂內(nèi)裝有軸瓦與葉軸滑動配合，懸臂外端裝有與葉軸配合的密封圈。
所述活動翼聯(lián)動結(jié)構(gòu)中的活動翼葉軸與聯(lián)動齒輪的花鍵相關(guān)聯(lián)，可以靈活地開合，不但一組翼的兩葉片能互相聯(lián)動，而且左右對稱的兩組翼也能夠相對聯(lián)動。
為了避免自然條件對本實(shí)用新型的影響，所述風(fēng)力機(jī)需要潤滑的部件都密封在支承機(jī)構(gòu)內(nèi)。
所述限速機(jī)構(gòu)為葉軸與聯(lián)動齒輪相關(guān)聯(lián)的花鍵，限位機(jī)構(gòu)安裝在上葉片的尾部。輔助啟動裝置是由風(fēng)向標(biāo)，風(fēng)向標(biāo)立軸，滾珠軸承，密封圈，滾輪，直撥桿，異型撥桿以及端蓋組成。
本實(shí)用新型較之現(xiàn)有的技術(shù)，具有的優(yōu)點(diǎn)為1.活動翼可以靈活的開合，提高了風(fēng)力機(jī)的效率，降低了制造成本；2.設(shè)置輔助起動裝置，降低了起動風(fēng)速的要求，提高了弱風(fēng)的利用率；3.自動限速，保證本實(shí)用新型在強(qiáng)風(fēng)中的正常工作；4.結(jié)構(gòu)相對簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為整機(jī)外觀示意圖；圖2為總裝示意圖；圖3為聯(lián)動、限速部分的立體示意圖；圖4、5為輔助起動裝置的原理圖。
圖中1-動力輸出軸；2-支承裝置的主體；3-聯(lián)動齒輪支架；4、5-聯(lián)動齒輪；6、7-葉軸；8-墊片；9-外殼；10-軸瓦；11-懸臂外殼；12-密封圈；13-推力軸承；14-張力彈簧；15、16、17-螺母；18-滾輪；19-端蓋；20-滾珠軸承；21-異型撥桿；22-風(fēng)向標(biāo)立軸；23-滾輪；24-端蓋；25-滾珠軸承；26-密封圈；27-風(fēng)向標(biāo)；28-限位裝置；29、30-葉片；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明和描述。
本實(shí)用新型由支承機(jī)構(gòu)、活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)、限速機(jī)構(gòu)、限位機(jī)構(gòu)和輔助起動裝置構(gòu)成。
1)支承機(jī)構(gòu)支承機(jī)構(gòu)的主體2為圓筒狀，縱向安裝于動力輸出軸1的上端，兩者的軸心線重合。在支承機(jī)構(gòu)主體2的外圓上分布四組(每組兩個(gè))支承葉軸的懸臂，懸臂內(nèi)安裝軸瓦10與葉軸滑動配合。懸臂外端安裝密封圈12，以防止水份和沙塵侵入支承機(jī)構(gòu)內(nèi)。在支承機(jī)構(gòu)主體2的內(nèi)底面安裝支承聯(lián)動齒輪的箱體，箱體的頂部安裝端蓋，其目的一是可以增加箱體的強(qiáng)度，二是為了支承輔助起動裝置。
左右對稱的兩組懸臂的軸心線與支承機(jī)構(gòu)主體2的軸心線在同一垂直平面內(nèi)；左右相對的兩個(gè)懸臂的軸心線重合，從而使相對的兩組懸臂的軸心線形成上下兩根水平線，四組懸臂的軸心線形成四根水平線，分處在兩個(gè)垂直平面上，這兩個(gè)平面又在支承機(jī)構(gòu)主體2的軸心線上垂直相交，但是四根水平線并不相交，其中一組的上水平線與支承機(jī)構(gòu)主體2的軸心線的交點(diǎn)位于另一組水平線與支承機(jī)構(gòu)主體2的軸心線的兩個(gè)交點(diǎn)的中點(diǎn)；上下兩根水平線的距離取決于聯(lián)動齒輪的節(jié)徑。
2)活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)是本實(shí)用新型區(qū)別于以往各種立軸機(jī)的關(guān)鍵之處，其創(chuàng)新點(diǎn)在于不但一組活動翼的兩葉片能互相聯(lián)動，而且左右對稱的兩組活動翼也能夠相互聯(lián)動。
如圖2、3所示，葉軸6、7與聯(lián)動齒輪4、5以花鍵相關(guān)聯(lián)。在俯視時(shí)，風(fēng)力機(jī)作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，葉片29是向右下方傾斜45°的角度安裝到葉軸6上，而葉片30是以向右上方傾斜45°的角度安裝到葉軸7上。四組活動翼都是按此方式安裝，形成圖1所示的四個(gè)翼均成90°夾角，順向排列的形式。由于左右相對的兩個(gè)葉軸同時(shí)與同一聯(lián)動齒輪關(guān)聯(lián)，這樣，當(dāng)一組翼在順風(fēng)時(shí)夾角為180°，其對稱的另一組翼的夾角就成為0°。這種結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含著不穩(wěn)定平衡原理，下水平線的左右兩個(gè)葉片平時(shí)總要以 的狀態(tài)保持平衡，而上水平線的左右兩個(gè)葉片被迫成 的狀態(tài)，而這種平衡狀態(tài)是極不穩(wěn)定的，在兩個(gè)翼的葉片重量基本相同的情況下，無論那個(gè)翼受到外力的一點(diǎn)作用，兩個(gè)翼的夾角立即就會發(fā)生變化，增大兩翼的扭力差，為本實(shí)用新型提供旋轉(zhuǎn)的動力。
齒輪4、5的節(jié)徑相同，略大于齒輪軸的直徑的1.5倍，以使處于嚙合狀態(tài)的齒輪4、5兩軸間有足夠的間隙安裝另一組聯(lián)動齒輪中的一個(gè)；葉軸6、7從懸臂外端穿入并與聯(lián)動齒輪關(guān)聯(lián)，靠張力彈簧14調(diào)節(jié)其位置并用螺母16、17鎖緊，保證葉軸在平時(shí)既不產(chǎn)生軸向竄動，又能靈活轉(zhuǎn)動，為避免張力彈簧14和支承機(jī)構(gòu)主體2之間的摩擦力影響葉軸的轉(zhuǎn)動，在張力彈簧14和支承機(jī)構(gòu)主體2之間加有推力軸承13，又因?yàn)橹С袡C(jī)構(gòu)主體2是圓筒狀，所以在推力軸承13與支承機(jī)構(gòu)主體2之間加有墊片8，8的內(nèi)側(cè)與葉軸垂直，外側(cè)則是與支承機(jī)構(gòu)主體2的內(nèi)壁相同弧度的弧面。本實(shí)用新型在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，每組活動翼的兩個(gè)葉片成90°夾角，其前端在水平方向上不應(yīng)有間隙，這樣，當(dāng)活動翼的尾部受風(fēng)時(shí)，空氣會在兩葉片間產(chǎn)生渦流，從而迅速打開兩葉片的張角。為達(dá)到這一目的，就要保證兩葉片在夾角為180°時(shí)，不在同一個(gè)垂直平面內(nèi)?？梢詫⑸先~片安裝在上葉軸的前方，而下葉片安裝在下葉軸的后方，這樣，當(dāng)葉片夾角為0°時(shí)，兩葉片均處在各自葉軸的上方。兩葉片夾角為90°時(shí)，其前端在水平方向上重疊部分越小越好，這樣，處在靜止?fàn)顟B(tài)中的風(fēng)力機(jī)，順風(fēng)翼稍微一張開夾角，逆風(fēng)翼馬上就成為前端開放狀態(tài)，順風(fēng)翼在渦流的作用下繼續(xù)張開，而逆風(fēng)翼的兩個(gè)葉片中間或者說是兩葉片的內(nèi)側(cè)同樣形成渦流，不過這個(gè)渦流引起的作用是使兩葉片并攏，于是，順逆風(fēng)兩翼的壓力差迅速達(dá)到最大。密封圈12與懸臂外端的軸瓦應(yīng)有相當(dāng)?shù)木嚯x，該距離要大于葉軸限速時(shí)軸向外移的極限距離。以免密封圈落入葉軸的細(xì)頸部分。
3)限速機(jī)構(gòu)本實(shí)用新型的限速機(jī)構(gòu)就是葉軸與聯(lián)動齒輪相關(guān)聯(lián)的花鍵，該花鍵不是一般的直鍵，而是帶有一定導(dǎo)向角的斜鍵。
如圖1，所述的每組活動翼的上下兩根葉軸的花鍵的導(dǎo)向角是反相的，上葉軸的花鍵是左旋的，下葉軸的花鍵是右旋的。這樣，當(dāng)風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速超限時(shí)，葉軸由于離心力大于張力彈簧14的張力而向外發(fā)生位移，其結(jié)果是葉片張角變小，但逆風(fēng)翼由于限位裝置的作用，其夾角仍為0°，于是順逆風(fēng)兩翼的扭力差變小，風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速也就慢下來了。從而推知，葉軸位移將導(dǎo)致順逆風(fēng)兩翼的夾角都為0°，這樣，無論什么級別的風(fēng)也不會使風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動了。
所述葉軸斜花鍵的導(dǎo)程不可過小，如果過小，將發(fā)生順向滑動，從而影響限速效果；但也不可過大，以免為了限速而需要較大的位移，從而增大了支承機(jī)構(gòu)主體的體積；葉片的活動范圍僅為90°，所以聯(lián)動齒輪的工作范圍也僅為90°，如圖3所示。但是，如果由于齒輪加工工藝和輔助起動裝置的需要，也完全可以加工成整圓。
4)限位裝置限位裝置28就是一個(gè) 形框，安裝在上葉片的尾部，當(dāng)兩葉片由于該框架的限制不能進(jìn)一步閉合時(shí)，兩葉片均成水平狀態(tài)，即逆風(fēng)翼閉合夾角為0°，風(fēng)阻最小。
5)輔助啟動裝置輔助啟動裝置是由風(fēng)向標(biāo)27，風(fēng)向標(biāo)立軸22，滾珠軸承20、25，密封圈26，滾輪18、23，直撥桿17，異型撥桿21以及端蓋19組成。
當(dāng)本實(shí)用新型在弱風(fēng)中轉(zhuǎn)動時(shí)，順風(fēng)翼需要與風(fēng)向有一較大的夾角，才能打開葉片的張角。而逆風(fēng)翼旋轉(zhuǎn)到軸向正對風(fēng)向(稱“準(zhǔn)順風(fēng)翼”)時(shí)，逆風(fēng)翼立即從0°張開到180°。這樣，只要與風(fēng)向產(chǎn)生夾角，順風(fēng)翼立即開始做功。而弱風(fēng)中的準(zhǔn)順風(fēng)翼只能靠自身的重量其求得暫時(shí)的穩(wěn)定，這時(shí)可視為無外力作用，所以其夾角只能從0°張開到90°，而順風(fēng)翼要由90°打開為180°，就還必須繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直到與風(fēng)向有一較大夾角，才能徹底打開，而這一過程就要靠前一順風(fēng)翼的帶動，這也就意味著浪費(fèi)了相當(dāng)一部分風(fēng)能，所以本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了輔助起動裝置。由附圖2可以知道，在風(fēng)向標(biāo)27的立軸22上安裝滾輪23，在端蓋19上安裝異型撥桿21，給21配重，使其平時(shí)總成直立狀態(tài)，在每組活動翼的上葉軸上安裝撥桿17，當(dāng)葉片夾角為0°時(shí)，直撥桿17與異型撥桿21下端的滾動輪18相接觸，這樣，當(dāng)風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于風(fēng)向標(biāo)并不旋轉(zhuǎn)，所以，風(fēng)力機(jī)每旋轉(zhuǎn)1/4周，便有一組逆風(fēng)翼成為準(zhǔn)順風(fēng)翼，該翼的撥桿21開始與滾輪23接觸，并被23撥動向右傾斜，而滾動輪18則帶動直撥桿17向左傾斜，于是葉片29、30之間的夾角就被打開，而不是完全靠風(fēng)力在順風(fēng)翼上做功打開夾角，這樣就提前了打開時(shí)間，提高了風(fēng)能利用率。
主體端蓋上安裝一風(fēng)向標(biāo)，其垂直支承軸的軸心線與主體的軸心線重合，并通過滾珠軸承與主體端蓋關(guān)聯(lián)，下端通過滾珠軸承與主體內(nèi)聯(lián)動齒輪支承框架的端蓋相關(guān)聯(lián)；框架端蓋上有四個(gè)軸套，其軸心線分別與四組葉軸的軸心線在同一垂直平面內(nèi)，軸套內(nèi)安裝 形異型撥桿的水平部分，并能自由轉(zhuǎn)動；異型撥桿的兩個(gè)豎直桿一長一短，長桿靠近風(fēng)向標(biāo)的垂直支承軸，短桿位于框架的外側(cè)，短桿的下端安裝一水平軸滾輪，其軸心線與水平部分的軸心線在同一垂直平面內(nèi)，且位于短桿外側(cè)，異型撥桿經(jīng)過配重使其在無外力作用時(shí)總是呈直立狀態(tài)；風(fēng)向標(biāo)垂直軸在主體內(nèi)部的適當(dāng)高度(越高越好)與風(fēng)向標(biāo)箭頭同方向安裝一水平軸滾輪；在四根上葉軸的適當(dāng)位置安裝一直撥桿，該撥桿與葉片成90°角；所述撥桿17與滾輪23之間應(yīng)保持到兩葉片的夾角張開到相當(dāng)?shù)某潭炔拍苊撾x，相對來說，張開的角度越大越好。為保證風(fēng)向標(biāo)的指向不受撥桿21的影響，風(fēng)向標(biāo)的尾翼應(yīng)盡量的大；所述滾輪23在立軸22上與風(fēng)向標(biāo)27的箭頭同向，但實(shí)際上可以有一適當(dāng)?shù)奶崆傲?，該提前量為逆風(fēng)翼成為準(zhǔn)順風(fēng)翼時(shí)，葉片夾角張開為90°為宜；葉軸由于限速而產(chǎn)生位移，到一定程度，直撥桿17要與滾輪18脫離。
顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本實(shí)用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求1.一種新型立軸式活動翼風(fēng)力機(jī)，由支承裝置，葉片等組成，其特征在于還包括活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)，限位裝置，輔助啟動裝置、限速機(jī)構(gòu)和葉軸；其中活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)設(shè)置于支撐裝置主體上，限位裝置安裝在葉片的尾部，葉片與葉軸相連，限速裝置位于葉軸和活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)的聯(lián)動齒輪之間，輔助啟動裝置設(shè)置于支撐裝置主體的上部。
2.按照權(quán)利要求1所述的新型立軸式活動翼風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述支承裝置主體為圓筒狀，其主體外圓上分布四組支承葉軸的懸臂，懸臂內(nèi)裝有軸瓦與葉軸滑動配合，懸臂外端裝有與葉軸配合的密封圈。
3.按照權(quán)利要求1所述的新型立軸式活動翼風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)的每一組聯(lián)動機(jī)構(gòu)都由兩根上葉軸、兩根下葉軸，四個(gè)葉片和兩個(gè)同節(jié)徑的相互嚙合的聯(lián)動齒輪組合而成，聯(lián)動齒輪內(nèi)孔為花鍵槽。
4.按照權(quán)利要求1所述的新型立軸式活動翼風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)的一組聯(lián)動機(jī)構(gòu)的一根水平軸垂直交叉穿越另一組聯(lián)動機(jī)構(gòu)的上下兩根水平軸之間的間隙。
5.按照權(quán)利要求1所述的新型立軸式活動翼風(fēng)力機(jī)，其特征在于在上葉片的尾部下方安裝一 形框架。
6.按照權(quán)利要求1所述的新型立軸式活動翼風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述限速機(jī)構(gòu)的花鍵為帶有導(dǎo)向角的斜鍵。
7.按照權(quán)利要求1所述的新型立軸式活動翼風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述輔助起動裝置，在風(fēng)向標(biāo)(27)的立軸(22)上安裝滾輪(23)，在端蓋(19)上安裝異型撥桿(21)，在每組活動翼的上葉軸上安裝撥桿(17)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種新型立軸式活動翼風(fēng)力機(jī)，其主要由支承裝置，葉片等組成，同時(shí)還包括活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)，限位裝置，輔助啟動裝置、限速機(jī)構(gòu)和葉軸；其中活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)設(shè)置于支撐裝置主體上，限位裝置安裝在葉片的尾部，葉片與葉軸相連，限速裝置位于葉軸和活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)的聯(lián)動齒輪之間，輔助啟動裝置設(shè)置于支撐裝置主體的上部，活動翼聯(lián)動機(jī)構(gòu)的活動羽翼可以自由靈活的開合，提高了風(fēng)力機(jī)的效率。該裝置結(jié)構(gòu)相對簡單、合理，不僅能耐受風(fēng)沙雪雨的侵蝕，同時(shí)也能在強(qiáng)風(fēng)中保證風(fēng)力機(jī)的壽命，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號F03D11/04GK2777232SQ200420096160
公開日2006年5月3日 申請日期2004年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月28日
發(fā)明者王昭泰 申請人:王昭泰