專利名稱：一種限制轉(zhuǎn)速超速的垂直軸風(fēng)輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及了升力型垂直軸風(fēng)力機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種帶有限制輸出轉(zhuǎn) 速的垂直軸直葉片升力型風(fēng)輪。
背景技術(shù)：
垂直軸風(fēng)力機(jī)，同等運(yùn)行環(huán)境下，轉(zhuǎn)速較水平軸的慢，葉尖速比為2 3左右。 但垂直軸風(fēng)輪結(jié)構(gòu)理論可經(jīng)受的風(fēng)的強(qiáng)度更大。若在強(qiáng)風(fēng)下運(yùn)行或遇到強(qiáng)風(fēng)環(huán)境時(shí)，垂 直軸風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速也較快，此時(shí)不加以限制垂直軸風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，則發(fā)電機(jī)無(wú)法高效運(yùn)行，也 容易導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)過(guò)載而損壞。但垂直軸風(fēng)輪的限速技術(shù)一直是一個(gè)難以解決的課題。水平軸風(fēng)輪與大大機(jī)艙 緊連，可以設(shè)置很多的變槳傳動(dòng)系統(tǒng)與機(jī)場(chǎng)內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)變槳技術(shù)。但垂直軸風(fēng)輪受結(jié) 構(gòu)的影響，無(wú)法借鑒水平軸的變槳控制技術(shù)，或采用葉片的失速設(shè)計(jì)，或采用主動(dòng)失速 控制技術(shù)，來(lái)限制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速和功率輸出。更無(wú)法模仿水平軸風(fēng)輪扭轉(zhuǎn)風(fēng)輪方向使其不 對(duì)風(fēng)的方法，來(lái)限制轉(zhuǎn)速。因此，垂直軸風(fēng)輪須采用其他的措施來(lái)限制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速增長(zhǎng)， 否則垂直軸風(fēng)輪無(wú)法在強(qiáng)風(fēng)條件下運(yùn)行，垂直軸風(fēng)輪理論上可在25 45m/s (水平軸只能 在小于25m/s風(fēng)速下運(yùn)行)強(qiáng)風(fēng)下運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)法在實(shí)踐中得以實(shí)現(xiàn)。因此，有必要設(shè)計(jì)一種限制垂直軸風(fēng)輪在額定風(fēng)速后限制功率輸出和轉(zhuǎn)速的方 法。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是為解決垂直軸風(fēng)力機(jī)超速控制，而提供的轉(zhuǎn) 速可控的可以再額定輸出功率下運(yùn)行的垂直軸直葉片升力型風(fēng)輪。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種限制轉(zhuǎn)速超速的垂直 軸風(fēng)輪，包括風(fēng)輪軸以及設(shè)置在所述風(fēng)輪軸上的2個(gè)或2個(gè)以上升力型葉片，在所述的風(fēng) 輪軸上設(shè)置有一與風(fēng)輪軸相連的阻尼葉片，該阻尼葉片在離心作用下與風(fēng)輪軸軸線之間 形成一個(gè)張角，在風(fēng)輪軸上端還設(shè)置有一外罩，該外罩的上端作用在阻尼葉片上，在外 罩內(nèi)有彈簧，該彈簧通過(guò)外罩上端作用在阻尼葉片上提供一個(gè)與離心力作用方向相反的 收緊力。所述的圓筒與軸徑向固定，但可沿軸向可以上下移動(dòng)。所述的阻尼葉片至少有兩個(gè)，葉片為平板設(shè)計(jì)，低端與軸相鏈接，可以在軸向 0 90°范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。所述阻尼葉片質(zhì)量不均勻，一邊質(zhì)量高，一邊質(zhì)量低。所述圓筒采用滾輪與平板葉片接觸，目的是采用滾動(dòng)摩擦來(lái)減小摩擦力，可以 使阻尼葉片順利發(fā)生偏轉(zhuǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明升力型風(fēng)輪限速裝置的有益效果是1、利用平板阻尼葉片的質(zhì)量偏心，在超速下產(chǎn)生的離心力，自適應(yīng)的不同程度地偏移，產(chǎn)生阻尼力矩，阻尼力矩可隨轉(zhuǎn)速增高而增大，轉(zhuǎn)速減小而減小，很好地限制 轉(zhuǎn)速增加。2、阻尼葉片在額 定轉(zhuǎn)速以內(nèi)，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，兩阻尼葉片閉合，受彈簧的作用縮 在圓筒內(nèi)，不影響風(fēng)輪的整體性能，更不會(huì)產(chǎn)生阻尼作用。4、此方法真真地可以實(shí)現(xiàn)高風(fēng)速下的高效和安全運(yùn)行，較好地利用了大風(fēng)強(qiáng)風(fēng) 帶來(lái)的強(qiáng)風(fēng)。5、可以使風(fēng)輪在實(shí)踐中增強(qiáng)適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力。
圖1是本發(fā)明帶有限速裝置垂直軸風(fēng)輪整體示意圖。圖2是本發(fā)明限速裝置的結(jié)構(gòu)示意圖圖3是本發(fā)明阻尼葉片結(jié)構(gòu)示意圖。圖4高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)的風(fēng)輪整體示意圖示意圖。其中、風(fēng)輪軸；2、升力型葉片；3、外罩；4、阻尼葉片；5、偏移導(dǎo)向 板，6、彈簧；7、滾輪；
具體實(shí)施方式
1、
以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明限制垂直軸風(fēng)輪 超速的裝置，包括風(fēng)輪軸1，在風(fēng)輪軸1上安裝有2片或2片以上的升力型葉片2;圓筒 3、阻尼葉片4、阻尼葉片偏移導(dǎo)向板5，彈簧6，滾輪7。2、如圖2所示，阻尼葉片4底端與軸相連接，并受偏移導(dǎo)板5向來(lái)導(dǎo)向，來(lái)限 制偏移方向和角度，并利用連接端和導(dǎo)向板5用來(lái)傳遞阻尼力矩。3、如圖2當(dāng)風(fēng)速處于額定風(fēng)速內(nèi)，風(fēng)輪以不超過(guò)額定轉(zhuǎn)速的速度旋轉(zhuǎn)，在彈簧 6對(duì)圓筒3的推力下，阻尼葉片于旋轉(zhuǎn)軸心處合攏，且大部分隱藏在外罩內(nèi)，不影響風(fēng)輪 的旋轉(zhuǎn)。4、圖3所示阻尼葉片4為質(zhì)量不對(duì)中設(shè)計(jì)，因一邊的質(zhì)量明顯大于另一邊，在 高速下產(chǎn)生離心力，質(zhì)量大的一邊帶動(dòng)質(zhì)量小的一邊發(fā)生偏轉(zhuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)。阻尼葉片產(chǎn)生的阻 尼力矩隨偏移量的增大而增大5、如圖4所示，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速后，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超速，阻尼葉片4的離心 力乘以葉片長(zhǎng)度大于圓筒彈力與阻尼點(diǎn)到葉片低端的乘積，即離心力偏轉(zhuǎn)力矩大于圓筒 阻尼力矩，阻尼葉片產(chǎn)生偏移，阻尼葉片產(chǎn)生阻尼效應(yīng)，一定程度上限制了轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升。6、當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)增大，或轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，阻尼葉片4的偏移量增加，產(chǎn)生的阻尼 力矩進(jìn)一步增加，進(jìn)一步限制轉(zhuǎn)速的增加。7、當(dāng)風(fēng)速減小時(shí)，轉(zhuǎn)速回落，阻尼葉片4產(chǎn)生的離心力減弱，在圓筒內(nèi)的彈簧 的推動(dòng)力下，圓筒外罩向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)葉片合攏。8、升力型風(fēng)輪產(chǎn)生力矩較小，因此設(shè)計(jì)細(xì)長(zhǎng)形阻尼葉片就可以產(chǎn)生較大阻尼力 矩，從而較好的限制風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速增加。本實(shí)用新型為一種升力型垂直軸控制轉(zhuǎn)速的方法，利用平板阻尼葉片兩邊質(zhì)量的不均等性，在離心力的作用下產(chǎn)生偏移，偏移后葉片產(chǎn)生阻尼作用，從而限制風(fēng)輪轉(zhuǎn) 速的增加。轉(zhuǎn)速越高，阻尼葉片偏轉(zhuǎn)越大，產(chǎn)生的阻尼力矩越大，越有效限制轉(zhuǎn)速增 加，從而使風(fēng)輪在高風(fēng)速下繼續(xù)高效運(yùn)行，防止風(fēng)輪的過(guò)載運(yùn)行，此方法簡(jiǎn)單有效，且 真真意義上顯現(xiàn)垂直軸風(fēng)輪可在較寬風(fēng)速內(nèi)額定運(yùn)轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1. 一種限制升力型轉(zhuǎn)速超速的垂直軸風(fēng)輪，包括風(fēng)輪軸(1)以及設(shè)置在所述風(fēng)輪軸上 的2個(gè)或2個(gè)以上升力型葉片(2)，其特征在于在所述的風(fēng)輪軸(1)上設(shè)置有一與風(fēng)輪 軸相連的阻尼葉片(4)，該阻尼葉片(4)在離心作用下與風(fēng)輪軸軸線之間形成一個(gè)張角， 在風(fēng)輪軸(2)上端還設(shè)置有一外罩(3)，該外罩(3)的上端作用在阻尼葉片(4)上，在外 罩(3)內(nèi)有彈簧(6)，該彈簧(6)通過(guò)外罩(3)上端作用在阻尼葉片(4)上提供一個(gè)與離 心力作用方向相反的收緊力。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種限制轉(zhuǎn)速超速的垂直軸風(fēng)輪，包括風(fēng)輪軸以及設(shè)置在所述風(fēng)輪軸上的2個(gè)或2個(gè)以上升力型葉片，在所述的風(fēng)輪軸頂部上設(shè)置了兩片平板式阻尼葉片，且葉片質(zhì)量非對(duì)稱設(shè)計(jì)。當(dāng)風(fēng)輪超速后，在離心力的作用下，阻尼葉片偏移，產(chǎn)生阻尼作用，限制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的增加。轉(zhuǎn)速越高，阻尼葉片偏移越大，阻尼力矩越大，限制高風(fēng)速下的轉(zhuǎn)速增加，使風(fēng)輪在高風(fēng)速下繼續(xù)保持高效運(yùn)行，保護(hù)了風(fēng)輪的過(guò)載運(yùn)行，真真意義上顯現(xiàn)出垂直軸風(fēng)輪可在較寬風(fēng)速內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03D3/06GK201802556SQ20102026430
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者丁琳, 劉軍峰, 劉立群, 范江山, 趙振宙, 鄭源, 陳冷 申請(qǐng)人:南京河?？萍加邢薰? 河海大學(xué)