專利名稱：活動(dòng)凸輪式恒輸出風(fēng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種活動(dòng)凸輪式恒輸出風(fēng)力機(jī)，屬動(dòng)力機(jī)械領(lǐng)域。
目前的風(fēng)力機(jī)分為立軸式和水平軸式兩大類。水平軸式風(fēng)力機(jī)其葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，風(fēng)輪受風(fēng)阻大且發(fā)電機(jī)置于立柱頂部，功率稍大須用塔架支持，故成本高。起動(dòng)力矩小，起動(dòng)困難，效率亦不高，一般僅0.3-0.35。立軸式風(fēng)力機(jī)目前已對(duì)薩布紐斯式風(fēng)力機(jī)進(jìn)行了改進(jìn)，降低其葉片處于逆風(fēng)區(qū)的風(fēng)阻以提高效率，同時(shí)當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)，使風(fēng)力機(jī)自動(dòng)減少其迎風(fēng)面積以保持恒定的輸出轉(zhuǎn)速和功率，如活動(dòng)葉片式低阻風(fēng)力機(jī)[專利號(hào)89204398.9]。但這種葉片面積的減少是“有級(jí)”的，故風(fēng)力機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速及功率波動(dòng)較大，且風(fēng)速愈高波動(dòng)愈明顯，限制了風(fēng)力機(jī)的最高工作風(fēng)速。
本發(fā)明旨在提供一種新型恒輸出立軸式風(fēng)力機(jī)，其特點(diǎn)是該風(fēng)力機(jī)的控制機(jī)構(gòu)能控制葉片軸的轉(zhuǎn)角大小，當(dāng)風(fēng)速小于等于風(fēng)力機(jī)的額定風(fēng)速時(shí)，其控制機(jī)構(gòu)能使葉片迎風(fēng)面積最大，阻風(fēng)面積最小以獲高風(fēng)能利用率，當(dāng)風(fēng)速大于風(fēng)力機(jī)的額定風(fēng)速時(shí)，其葉片迎風(fēng)面積隨著風(fēng)速的增加自動(dòng)“無級(jí)”減少，故風(fēng)力機(jī)的輸出功率和轉(zhuǎn)速波動(dòng)小。其控制機(jī)構(gòu)更為簡單可靠，元件少，不耗電能，效率高，整機(jī)重量輕，造價(jià)低，起動(dòng)風(fēng)速低，可抗風(fēng)速高，特大風(fēng)時(shí)自動(dòng)停車，亦可隨時(shí)手動(dòng)停車，故適應(yīng)性廣，使用維修均方便。
本發(fā)明的實(shí)施方案舉例如下圖一為本風(fēng)力機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)。機(jī)身由立軸1、橫梁2、大葉片3、小葉片4、舵5、控制機(jī)構(gòu)等組成。橫梁固定在立軸上，由豎鋼管6固結(jié)而成的葉片框作為大葉片固定在橫梁上。大葉片為上下兩層，亦可多層，橫梁位于同一鉛垂平面內(nèi)的大葉片為一組，共四組。小葉片的葉片軸穿于相鄰兩豎鋼管之間。
圖二為本風(fēng)力機(jī)控制機(jī)構(gòu)的實(shí)施方案之一。該控制機(jī)構(gòu)由活動(dòng)凸輪、凸輪方向控制裝置、凸輪升降控制裝置、小葉片軸傳動(dòng)裝置組成。
圖二中的凸輪控制裝置由舵1、軸承套2、導(dǎo)向鍵3等組成。軸承套套在立軸上，舵固定在軸承套上，活動(dòng)凸輪通過導(dǎo)向鍵與軸承套聯(lián)結(jié)，故凸輪隨舵轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
活動(dòng)凸輪4為一可升降的空間凸輪。其結(jié)構(gòu)沿軸向可分為上、中、下三部分。上部為一較大直徑的園柱體，下部由一較小直徑的半園柱體與一與上部等徑的較大半園柱體拚合而成。中部為一組合曲面體，該曲面體與垂直于凸輪軸線的平面的交線由兩條不等徑的園弧和兩條過渡曲線圍成如圖三。凸輪的下端面開有一T形槽。
圖二中的凸輪升降控制裝置由彈簧5、滾柱6、軟繩7、滑輪架8、離心滑塊9等組成。彈簧套于立軸上，一端支持于固定在立軸上的彈簧擋圈10上，另一端抵在凸輪的下端，凸輪下端的T形槽內(nèi)放置兩相隔180度的滾柱，軟繩的一端系于滾柱上?；喖芄潭ㄓ诹⒅希渖系幕喼С周浝K使其另一端垂直向下沿橫梁上的缺口進(jìn)入橫梁內(nèi)孔，又沿小導(dǎo)向滑輪11轉(zhuǎn)成水平，系于置于橫梁內(nèi)孔端部的離心滑塊上。
圖二中小葉片軸轉(zhuǎn)角傳動(dòng)裝置由擺桿12、齒輪支架13、扇形齒輪14、小齒輪15、小葉片軸16等組成。齒輪支架固定于立軸上，其上有四根互隔90度的支桿，四根擺桿的下端分別固定四個(gè)扇形齒輪，再分別與于支桿的端部以銷聯(lián)結(jié)。扇形齒輪與小齒輪組成螺旋齒輪付，小齒輪固定于小葉片軸上。每組大葉片均有一套小葉片軸轉(zhuǎn)角傳動(dòng)裝置。
該風(fēng)力機(jī)的工作原理如下設(shè)風(fēng)按圖一箭頭所示方向吹來，舵被吹至與風(fēng)向平行位置，帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)至圖示位置。當(dāng)風(fēng)速大于起動(dòng)風(fēng)速小于等于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速較低，離心滑塊的離心力較小，凸輪被彈簧推至最高位置，四個(gè)擺桿與凸輪下部側(cè)表面接觸。處于迎風(fēng)區(qū)的葉片，其擺桿與凸輪下部的較小半園柱面接觸，擺桿擺至最接近立軸位置，通過齒輪付使小葉片軸帶動(dòng)小葉片轉(zhuǎn)至豎直迎風(fēng)，處于逆風(fēng)區(qū)的葉片，其擺桿與凸輪下部的較大半園柱面接觸，擺桿擺至最遠(yuǎn)離立軸位置，通過上述機(jī)構(gòu)使小葉片轉(zhuǎn)至水平，風(fēng)阻最小，風(fēng)力機(jī)按圖示園弧箭頭方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速升高，離心滑塊被甩向外，軟繩拉動(dòng)凸輪下降一段距離，擺桿與凸輪中部側(cè)表面接觸。處于迎風(fēng)區(qū)的葉片，其擺桿與凸輪中部的曲面體部分接觸，擺桿被推動(dòng)至離立軸稍遠(yuǎn)的位置，使小葉片平面與鉛垂面有一相應(yīng)的夾角，減少了迎風(fēng)面積，使風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速下降，從而保證了風(fēng)力機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和功率的恒定。遇到特大風(fēng)，離心滑塊將凸輪拉至最低位置，擺桿與凸輪的上部側(cè)表面接觸，所有小葉片始終位于水平，風(fēng)力機(jī)停轉(zhuǎn)。如需維修，亦可手動(dòng)拉下凸輪停機(jī)。
圖四為風(fēng)力機(jī)控制機(jī)構(gòu)中凸輪升降裝置的另一方案?？ㄈ?固定在立軸上，兩根相隔180度的下斜桿2一端分別以銷與卡圈聯(lián)結(jié)，另一端各與上斜桿3以銷聯(lián)結(jié)。上斜桿一端固定一重錘，另一端與凸輪T形槽內(nèi)的滾柱4上固定的短桿5以銷聯(lián)結(jié)。風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)重錘張開，利用重錘的離心力控制凸輪的升降。
圖五為風(fēng)力機(jī)控制機(jī)構(gòu)中小葉片轉(zhuǎn)角傳動(dòng)裝置的另一方案。曲柄1、連桿2、搖桿3組成空間連桿機(jī)構(gòu)。連桿與曲柄、搖桿以球面付聯(lián)結(jié)，擺桿與曲柄固定并以銷與擺桿支架4聯(lián)結(jié)。搖桿與小葉片軸固結(jié)。當(dāng)立軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪推動(dòng)擺桿帶動(dòng)空間連桿機(jī)構(gòu)控制小葉片的轉(zhuǎn)角。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種活動(dòng)凸輪式恒輸出風(fēng)力機(jī)，由立軸、橫梁、及可繞葉片軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片組成，其特征在于其葉片裝于固定在橫梁上的葉片支持物上，且葉片繞葉片軸軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角大小由裝于風(fēng)力機(jī)上的控制機(jī)構(gòu)控制；
2.按權(quán)利要求1所述風(fēng)力機(jī)，其特征在于其葉片支持物是由固定于橫梁上的豎鋼管組成，其葉片軸穿于相鄰兩豎鋼管上，葉片固定于葉片軸上;
3.按權(quán)利要求1所述風(fēng)力機(jī)，其特征在于其控制機(jī)構(gòu)由活動(dòng)凸輪、凸輪升降控制裝置、凸輪方向控制裝置、葉片轉(zhuǎn)角傳動(dòng)裝置組成;
4.按權(quán)利要求3所述風(fēng)力機(jī)，其特征在于其凸輪方向控制裝置由舵、軸承套、導(dǎo)向鍵等組成軸承套套于立軸上，舵和導(dǎo)向鍵固定于軸承套上，活動(dòng)凸輪套在導(dǎo)向鍵上;
5.按權(quán)利要求3所述風(fēng)力機(jī)，其特征在于其凸輪升降控制裝置由滾柱、軟繩、滑輪架及滑輪、離心塊、彈簧等組成滾柱裝于凸輪下部的T形槽內(nèi)，軟繩的一端系在滾柱上，滑輪架固定于立軸上，其上的滑輪支持軟繩使其另一端垂直向下進(jìn)入橫梁內(nèi)孔，系于離心滑塊上;彈簧套在立軸上，其一端與凸輪端部接觸，另一端與固定于立軸上的彈簧擋圈接觸;
6.按權(quán)利要求3所述風(fēng)力機(jī)，其特征在于其凸輪升降控制裝置由滾柱、短桿、上斜桿、下斜桿、重錘、卡圈等組成滾柱裝于凸輪下部的T形槽內(nèi)，短桿一端套在滾柱上，另一端以轉(zhuǎn)動(dòng)付與連桿聯(lián)接，上斜桿的另一端裝重錘，下斜桿的一端與連桿以轉(zhuǎn)動(dòng)付聯(lián)接，另一端與固定在立軸上的卡圈以轉(zhuǎn)動(dòng)付聯(lián)接;
7.按權(quán)利要求3所述風(fēng)力機(jī)，其特征在于其葉片轉(zhuǎn)角控制裝置由擺桿、擺桿支架、扇形齒輪、小齒輪、套桿、拉桿等組成擺桿由彈簧拉緊使其一端始終與活動(dòng)凸輪的側(cè)表面保持接觸，另一端與扇形齒輪固結(jié)并與固定在立軸上的擺桿支架以銷聯(lián)接，扇形齒輪與固定于葉片軸上的小齒輪構(gòu)成螺旋齒輪付，葉片軸上固定有套桿，套桿的一端通過彈簧與拉桿聯(lián)接;
8.按權(quán)利要求3所述風(fēng)力機(jī)，其特征在于其葉片轉(zhuǎn)角傳動(dòng)裝置由擺桿、擺桿支架、曲柄、連桿、搖桿、套桿、拉桿等組成擺桿由彈簧拉緊使其一端始終與活動(dòng)凸輪的側(cè)表面保持接觸，另一端與曲柄固結(jié)并與固定在立軸上的擺桿支架以銷聯(lián)接，連桿與曲柄、搖桿以球面付聯(lián)接，搖桿固定在葉片軸上，葉片軸上固定有套桿，套桿的一端通過彈簧與拉桿聯(lián)接;
9.按權(quán)利要求3所述風(fēng)力機(jī)，其特征在于其活動(dòng)凸輪的結(jié)構(gòu)沿軸向分可分為上、中、下三部分上部為一直徑較大的園柱體，下部由一直徑較小的半園柱體與一與上部等徑的半園柱體拼合而成，中部為一組合曲面體，其與垂直于凸輪軸線的平面的交線由兩條不等徑的園弧及兩條過渡曲線組成;凸輪下端面開有一T形槽。
全文摘要
一種活動(dòng)凸輪式恒輸出風(fēng)力機(jī)，當(dāng)風(fēng)速低于等于額定風(fēng)速時(shí)，可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片在逆風(fēng)區(qū)自動(dòng)轉(zhuǎn)至與風(fēng)向平行，在迎風(fēng)區(qū)則自動(dòng)轉(zhuǎn)至與風(fēng)向垂直；風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)，葉片在迎風(fēng)區(qū)時(shí)能自動(dòng)改變?nèi)~片的傾角使迎風(fēng)面積自動(dòng)無級(jí)減少，保持風(fēng)力機(jī)的輸出功率和轉(zhuǎn)速恒定。該機(jī)最大優(yōu)點(diǎn)是輸出波動(dòng)小，結(jié)構(gòu)簡單，效率高，且整機(jī)重量輕，造價(jià)低，起動(dòng)風(fēng)速低，可抗風(fēng)速高，大風(fēng)時(shí)能自動(dòng)停車，亦可隨進(jìn)手動(dòng)停車。
文檔編號(hào)F03D3/00GK1074978SQ9210082
公開日1993年8月4日 申請(qǐng)日期1992年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月31日
發(fā)明者貢曉婷, 龔式群 申請(qǐng)人:貢曉婷, 龔式群