專利名稱：單元組合圓柱形立軸式風力機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種立軸式風力機。風力機的轉(zhuǎn)子呈園柱體形狀。受風旋轉(zhuǎn)時如同一大型園柱陀螺。
現(xiàn)有各種類型的立軸式風力機，雖具有不用對風裝置、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、重心在下等一系列優(yōu)點，但還存在不少問題S型風力機效率太低，旋翼型風機結(jié)構(gòu)復雜，達里厄風力機起動調(diào)速困難等。而且隨著設(shè)計功率的增加，風力機受風面積也相應(yīng)增大，這就必然要使其高度、葉輪直徑、葉片尺寸隨之增大?，F(xiàn)有大功率的立式風力機一般均是有較大的轉(zhuǎn)子中軸通過橫臂梁與垂直安裝在轉(zhuǎn)子中心線外緣的多排葉片鋼性連接，為了確保承受巨大的顛覆載荷，轉(zhuǎn)子主軸及主軸塔座不但直徑很粗而且要埋設(shè)在很深的龐大基礎(chǔ)上、整個轉(zhuǎn)子的橫梁、主軸及支撐連接需要大量的材料，而且調(diào)速系統(tǒng)也比較復雜。同時由于主軸直徑太大，不僅笨重，軸后又形成強烈氣動旋渦，使塔后風動工況變壞，又影響葉片運行。大風時整個轉(zhuǎn)子在高速運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)強度也成問題。因此對要求功率大、運行風速范圍寬、調(diào)速系統(tǒng)簡單可靠，易起動、結(jié)構(gòu)強度大、運行可靠等性能采用現(xiàn)有立軸式風機是難以實現(xiàn)的。
本發(fā)明的目的正是在于克服現(xiàn)有立軸式風力機的上述問題，提供了一種新結(jié)構(gòu)的風力機。它的轉(zhuǎn)子呈鼠籠形園柱體式結(jié)構(gòu)，從而使其整體結(jié)構(gòu)強度大為提高，同時采用分級分層調(diào)速使其調(diào)節(jié)平滑，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的風力機的轉(zhuǎn)子由多層單元連接而成，每一層上安裝有多個均勻分布的直立葉片，各葉片又與上下輪箍圈連接構(gòu)成一個園柱框架體，架體垂直安裝在下部的園錐形底座上。底座承受整個轉(zhuǎn)子重力，同時各層輪箍圈又經(jīng)輻條與轉(zhuǎn)子主軸相連接形成了一個結(jié)構(gòu)強度很高的鼠籠式長園柱框架體。整個轉(zhuǎn)子在受風旋轉(zhuǎn)時，如同一巨大的陀螺，而且在高速運轉(zhuǎn)時也能平穩(wěn)運行，這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的中心主軸就只承擔傳遞各層轉(zhuǎn)矩力而不太承重。因此直徑較細，每個葉片寬度不大(按每層葉片數(shù)和風力機的實度設(shè)計而得出)固定型葉片中軸線上預埋兩條穿心鋼柱，鋼柱兩頭有螺紋，這樣就使葉片既是氣動元件又是連接園柱框架元件，調(diào)速型葉片中軸線上裝有偏心轉(zhuǎn)動軸。轉(zhuǎn)子主軸下部安裝在下推力軸承上，轉(zhuǎn)子主軸上部安裝在中心拉盤的軸承上，中心拉盤經(jīng)拉桿與定位柱連接，定位柱承重小，主要承受側(cè)向拉力，保證轉(zhuǎn)子垂直平穩(wěn)運動，轉(zhuǎn)子上的各層單元間隔安裝上固定型和調(diào)速型葉片(也可在每層上的葉片間隔安裝為固定型和調(diào)速型)。正常運轉(zhuǎn)時所有葉片的軸線均與園周相切，大風超速時，Ⅰ級調(diào)速層上的葉片當不平衡離心力大于彈簧拉力時就會向外偏轉(zhuǎn)一個角度而使該層出力立即變?yōu)樨撝刀鸬秸{(diào)速作用。各調(diào)速層葉片上的平衡彈簧拉力調(diào)整稍有差別，從而各調(diào)速層葉片動作也有先后，但無論哪層葉片在動作時(不穩(wěn)狀態(tài))，其它各層葉片(包括固定層和其它調(diào)速度層)均處在穩(wěn)定運行狀態(tài)，因而大大提高了轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性和可靠性，也使整個轉(zhuǎn)子運行調(diào)速調(diào)節(jié)平滑。又因為整個轉(zhuǎn)子體呈園柱框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)強度很高，加之轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速又采用分級分層調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)子葉片很多，又分布均勻，這樣就既具備多葉片低風力機起動力矩大易起動的優(yōu)點，又具有高速風力機高速高效的優(yōu)點，同時也使運行風數(shù)范圍大為拓寬，甚至可設(shè)計成為全風速型的風力機。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下實施例及其附圖給出。


圖1是這種風力機的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是這種風力機的俯視示意圖。
圖3是這種風力機調(diào)速葉片原理示意圖。
下面結(jié)合圖1進一步詳細說明本發(fā)明提出的具體裝置的細節(jié)及工作情況。
該風力機的轉(zhuǎn)子是由多層單元連接而成，每層單元上安裝有多個均勻分布的直立葉片(2)，各葉片又與該層上下輪箍圈(3)互相連接，各輪箍圈又通過輻條(4)和主軸(1)的法蘭(5)連接，形成了一個結(jié)構(gòu)強度很高的鼠籠狀園柱構(gòu)架體，架體垂直安裝在其下部園錐形的承重底座(6)上，底座安裝在下軸承座(7)上，并經(jīng)轉(zhuǎn)動主軸(1)、增速器(8)、剎車器(14)、可驅(qū)動發(fā)電機或其它轉(zhuǎn)動機械。轉(zhuǎn)子主軸(1)上部安裝在中心拉盤(9)上的軸承(13)中以保證轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)垂直平穩(wěn)。中心拉盤(9)經(jīng)拉桿(10)與定位立柱(11)相連，并由鋼纜(12)拉緊。轉(zhuǎn)子上的各層單元間隔安裝上固定型和調(diào)速型葉片，就是在第1、3、5……層安裝有調(diào)速型葉片，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……級調(diào)速層。第2、4、6……層安裝為固型葉片(也可在每層上的葉片間隔安裝成調(diào)速型、固定型)。調(diào)速型葉片可繞中軸線上的偏心軸(15)轉(zhuǎn)動，額定風速以下范圍運行時各葉片中心軸線均于園周相切。每層葉片較窄，數(shù)量較多(一般大于6個，按設(shè)計實度值算出)，葉片分布均勻，各層間葉片位置交錯一個角度，使得整個風力機葉片分布均勻，起動容易，大風高速度運轉(zhuǎn)時當?shù)冖窦壵{(diào)速葉片不平衡離心力大于彈簧(16)拉力時，葉片就會向外偏轉(zhuǎn)一個角度，直至靠緊限位擋塊(17)，使該層功率輸出變?yōu)樨撝?。這樣就使風機轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)控制。如果風速繼續(xù)增大，Ⅱ級、Ⅲ級調(diào)速級也會依次動作，使風機轉(zhuǎn)速得到控制。這樣調(diào)整使得每層調(diào)節(jié)過程中不穩(wěn)定的部分僅為轉(zhuǎn)子穩(wěn)定部分的幾分之一，從而保證了風力機的平滑穩(wěn)定運行，也大大拓寬了運行風速范圍。
權(quán)利要求
1.單元組合式園柱型立軸式風力機，該機有主軸(1)、多層葉片(2)、輪箍圈(3)、輻條(4)、園錐形轉(zhuǎn)子底座(6)、上下軸承(7，13)、增速器(8)、剎車盤(9)。其特征是風力機的轉(zhuǎn)子由多層單元連接而成，每一層上安裝有多個均勻分布的直立葉片，各葉片又與該層上下輪箍圈(3)互相連接，各輪箍圈又通過輻條(4)和主軸(1)的法蘭(5)連接，形成了一個結(jié)構(gòu)強度很高的鼠籠狀園柱構(gòu)架體，架體垂直安裝在其下部園錐形的承重底座(6)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是轉(zhuǎn)子上的各層單元間隔安裝上固定型和調(diào)速型葉片，就是在第1、3、5……層安裝有調(diào)速型葉片，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ……級調(diào)速層。第2、4、6……層安裝為固型葉片(也可在每層上的葉片間隔安裝成調(diào)速型、固定型)。調(diào)速型葉片可繞中軸線上的偏心軸(15)轉(zhuǎn)動。整個調(diào)速系統(tǒng)可按風速高低形成分級分層調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是葉片中軸線上預埋有兩條穿心鋼柱，鋼柱兩頭有螺紋，這樣就使葉片既是氣動元件又是連接園柱框架體的元件。
全文摘要
本發(fā)明是一種立軸式風力機。該風力機的轉(zhuǎn)子由多層單元連接而成，每一層上安裝有多個均勻分布的直立葉片，各葉片又與該層上下輪箍圈互相連接，各輪箍圈又通過輻條和主軸的法蘭連接，形成了一個結(jié)構(gòu)強度很高的鼠籠狀圓柱構(gòu)架體。風力機采用分級分層電速系統(tǒng)，不僅使其調(diào)速平滑，同時也使其運行風速范圍大大拓寬，甚至可以設(shè)計成全風速型風力機。風機運轉(zhuǎn)時如同一個巨大的圓柱陀螺。
文檔編號F03D3/00GK1062192SQ9010977
公開日1992年6月24日 申請日期1990年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月4日
發(fā)明者徐文澄 申請人:徐文澄