專利名稱：活動(dòng)葉片式低阻風(fēng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種新型高效立軸式風(fēng)力機(jī)，屬動(dòng)力機(jī)械領(lǐng)域。
目前所有的風(fēng)力機(jī)可以分成立軸式和水平軸式兩大類。其中立軸式風(fēng)力機(jī)機(jī)身主要由立軸和裝在立軸上的葉片組成，當(dāng)處在立軸一側(cè)(推力區(qū))的葉片被風(fēng)推動(dòng)帶動(dòng)立軸順風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，處在立軸另一側(cè)(阻力區(qū))的葉片則逆風(fēng)轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生很大的風(fēng)阻力，阻礙立軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，故風(fēng)力機(jī)效率較低。水平軸式風(fēng)力機(jī)具有立軸和由葉片組成的風(fēng)輪，作用在風(fēng)輪上的風(fēng)力分成阻力和升力兩部分，由于只有升力才能推動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，所以也存在效率低的問(wèn)題。不僅如此，風(fēng)力機(jī)還不得不提高強(qiáng)度來(lái)承受這些阻力，因此增加了風(fēng)力機(jī)的重量和造價(jià)。多年來(lái)在減小風(fēng)阻提高效率方面有許多設(shè)想，但未能取得明顯效果。
本發(fā)明提出一種新型結(jié)構(gòu)的立軸式風(fēng)力機(jī)，它可以在處于推力區(qū)內(nèi)葉片受風(fēng)推力不變的情況下，明顯減少處在阻力區(qū)內(nèi)的葉片的風(fēng)阻。
本發(fā)明的風(fēng)力機(jī)的基本原理是風(fēng)力機(jī)葉片開始進(jìn)入阻力區(qū)時(shí)，控制機(jī)構(gòu)使葉片平面迅速轉(zhuǎn)變到與風(fēng)向平行的位置，阻風(fēng)面積很小，風(fēng)阻很小;葉片開始進(jìn)入推力區(qū)時(shí)，控制機(jī)構(gòu)又使葉片平面迅速豎直迎風(fēng)，工作面積為最大。
實(shí)現(xiàn)本風(fēng)力機(jī)的基本原理的方法有許多，例如風(fēng)力機(jī)葉片可做成繞葉片軸旋轉(zhuǎn)，并且葉片軸可以是水平軸，葉片從迎風(fēng)的鉛垂位置旋轉(zhuǎn)到平行于風(fēng)向的水平位置;葉片軸亦可是鉛垂軸，葉片從迎風(fēng)的鉛垂位置旋轉(zhuǎn)到平行于風(fēng)向的另一鉛垂位置;葉片可以做成整張大葉片整體轉(zhuǎn)動(dòng)，亦可將整張大葉片分成數(shù)張小葉片，各小葉片分別繞各自的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
與以往的風(fēng)力機(jī)相比，這種新型風(fēng)力機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)由于本風(fēng)力機(jī)可明顯減小風(fēng)阻，其效率高于現(xiàn)有風(fēng)力機(jī);
由于本風(fēng)力機(jī)可明顯減小風(fēng)阻，故減少了整機(jī)受力，與現(xiàn)有風(fēng)力機(jī)相比，重量減輕，造價(jià)降低。并可在風(fēng)力機(jī)的頂部和中部向地面拉鋼索，保證大風(fēng)時(shí)的安全;
本風(fēng)力機(jī)可以多層疊加，故可根據(jù)實(shí)際要求，制成中小型或大型風(fēng)力機(jī)。
本風(fēng)力機(jī)是實(shí)現(xiàn)上述基本原理的方法之一，其具體結(jié)構(gòu)如下

圖1是本風(fēng)力機(jī)整機(jī)2和圖3是控制機(jī)構(gòu)圖1，本風(fēng)力機(jī)包括機(jī)身和控制機(jī)構(gòu)兩部分。機(jī)身由立軸、橫梁和大葉片等組成?？刂茩C(jī)構(gòu)由電磁鐵、風(fēng)標(biāo)、風(fēng)速板和行程開關(guān)等組成。
機(jī)身結(jié)構(gòu)見圖一，橫梁2固定在立軸1上，大葉片固定在橫梁2上，與橫梁一起帶動(dòng)立軸1轉(zhuǎn)動(dòng)。圖中大葉片共兩層(亦可多層)，每層四張。大葉片由固結(jié)在在橫梁上的豎鋼管3、穿在豎鋼管3上的葉片軸4和固結(jié)在葉片軸4上的小葉片5組成。葉片軸可帶動(dòng)小葉片5繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)至垂直位置(關(guān)閉，迎風(fēng))，或水平位置(打開，受風(fēng)面積最小)。整個(gè)大葉片外形如同一扇百頁(yè)窗。
控制機(jī)構(gòu)圖2，葉片軸的轉(zhuǎn)動(dòng)是由固定在豎鋼管上的電磁鐵6和連桿機(jī)構(gòu)控制的。電磁鐵6由罩殼7、底殼8、鐵芯9、彈簧10、活動(dòng)銜鐵11組成。罩殼7固定在豎鋼管上，與底殼8以螺紋相連接，調(diào)節(jié)底殼在罩殼上的位置，可以調(diào)節(jié)銜鐵11的行程大小。連桿12兩端分別與活動(dòng)銜鐵和拉桿13用銷連接，拉桿13通過(guò)彈簧14與固定在葉片軸上的彈性?shī)A套15的一端連接，彈性?shī)A套15的另一端開槽并裝有調(diào)節(jié)螺釘16，可以調(diào)節(jié)和固定夾套在葉片軸上的位置。當(dāng)葉片進(jìn)入阻力區(qū)時(shí)，電磁鐵失電，彈簧10壓下銜鐵，通過(guò)連桿、拉桿、彈簧14和彈性?shī)A套，使葉片軸轉(zhuǎn)動(dòng)，直至葉片軸上的銷17碰到豎鋼管上的定位銷18，此時(shí)葉片處于水平位置(如圖2所示);當(dāng)葉片進(jìn)入推力區(qū)，電磁鐵得電，銜鐵被吸起，拉動(dòng)連桿、拉桿、夾套等使葉片轉(zhuǎn)動(dòng)至豎直位置，受風(fēng)工作。彈簧14可使葉片減震。
每張大葉片共有六層小葉片，裝有三只電磁鐵分別控制一層、兩層或三層小葉片的啟、閉。處于同一鉛垂平面的大葉片為一組，其上處于相同位置的電磁鐵(如圖1中的電磁鐵6，6′)的一端接在同一個(gè)電刷上，這樣共有三個(gè)電刷為一組，控制一組大葉片，全機(jī)共有四組電刷控制四組大葉片。
圖3，電磁鐵的通斷電是由風(fēng)標(biāo)、風(fēng)速板和行程開關(guān)等控制的。
風(fēng)標(biāo)19安裝在葉片下方，與立軸間裝有軸承20，故風(fēng)標(biāo)只隨著風(fēng)向的改變而轉(zhuǎn)動(dòng)，箭頭始終指著風(fēng)的來(lái)向。風(fēng)標(biāo)上固結(jié)著銅環(huán)21、風(fēng)速板22及半銅環(huán)盤23。銅環(huán)21通過(guò)電刷24接通電源，始終帶電。從銅環(huán)引出導(dǎo)線接到風(fēng)速板22一側(cè)的行程開關(guān)25上，行程開關(guān)25的另一端接到行程開關(guān)26、27、28上，行程開關(guān)26、27、28的另一端接往半銅環(huán)盤23。半銅環(huán)盤內(nèi)裝有互相絕緣的三條180°銅半園環(huán)29、30、31，銅半園環(huán)的起、終點(diǎn)與風(fēng)標(biāo)處在同一平面內(nèi)。來(lái)自行程開關(guān)26、27、28的三個(gè)接頭分別接在銅半園環(huán)29、30、31上。風(fēng)速板上裝有彈簧32，并可繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)標(biāo)箭頭對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向時(shí)，風(fēng)便吹到風(fēng)速板上，使風(fēng)速板克服彈簧32的拉力繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)某個(gè)角度。當(dāng)風(fēng)大于風(fēng)力機(jī)的起動(dòng)風(fēng)速小于或等于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)速板壓下裝在一側(cè)的行程開關(guān)25，使所有的銅半園環(huán)均帶電。風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速一定值，風(fēng)速板壓下行程開關(guān)26，銅半園環(huán)29斷電。風(fēng)速繼續(xù)增大，風(fēng)速板壓下行程開關(guān)27，銅半園環(huán)30斷電。風(fēng)速大于風(fēng)力機(jī)的極限風(fēng)速，所有行程開關(guān)均被壓下，三個(gè)銅半園環(huán)均不帶電。
半銅環(huán)盤的上方裝有隨立軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電刷盤33，前述從電磁鐵上引下的電刷裝在電刷盤33上，每組一排，如34，每排相隔90°，共四排。每一排與其所控制的風(fēng)葉組處于同一鉛垂平面內(nèi)，并用彈簧壓緊在半銅環(huán)盤上。
如圖3，設(shè)風(fēng)從左邊吹來(lái)，風(fēng)標(biāo)箭頭指著風(fēng)向。風(fēng)速小于風(fēng)力機(jī)的起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)速板處于圖示位置，三個(gè)銅半園環(huán)均不帶電。如前所述，當(dāng)風(fēng)速大于風(fēng)力機(jī)起動(dòng)風(fēng)速小于等于額定風(fēng)速時(shí)，三個(gè)銅半園環(huán)均帶電。設(shè)大葉片與立軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)(從上往下看)，當(dāng)一組大葉片轉(zhuǎn)至立軸左邊與風(fēng)標(biāo)箭頭處于同一平面內(nèi)時(shí)，開始進(jìn)入推力區(qū)，此時(shí)由于控制該組大葉片的電刷組34也與風(fēng)標(biāo)處于同一平面內(nèi)，故電刷組與三個(gè)銅半園環(huán)接觸得電，小葉片豎直，受風(fēng)工作;當(dāng)大葉片組轉(zhuǎn)過(guò)180°至立軸右邊，開始進(jìn)入阻力區(qū)，電刷組與銅半園環(huán)脫離失電，所有小葉片處于水平位置打開。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速一定值，銅半園環(huán)29斷電，部分小葉片不參加工作，保證風(fēng)力機(jī)在風(fēng)速增大的情況下，輸出功率保持基本不變。如此類推，當(dāng)風(fēng)速大于風(fēng)力機(jī)的極限風(fēng)速時(shí)，所有小葉片均不工作，風(fēng)力機(jī)停轉(zhuǎn)，確保安全。
權(quán)利要求
1.一種立軸式風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是風(fēng)力機(jī)的葉片開始進(jìn)入阻力區(qū)時(shí)，葉片一邊與立軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)一邊迅速運(yùn)動(dòng)至葉片平面與風(fēng)向平行的位置；風(fēng)力機(jī)的葉片開始進(jìn)入推力區(qū)時(shí)，其葉片一邊與立軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)一邊迅速運(yùn)動(dòng)至葉片平面豎直迎風(fēng)位置。
2.按權(quán)利要求1所述風(fēng)力機(jī)，其葉片開始進(jìn)入阻力區(qū)時(shí)，葉片一邊與立軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)一邊迅速繞葉片軸轉(zhuǎn)至葉片平面與風(fēng)向平行的位置;其葉片開始進(jìn)入推力區(qū)時(shí)，葉片一邊與立軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)一邊迅速繞葉片軸轉(zhuǎn)至葉片平面豎直迎風(fēng)位置。其中葉片軸可以是水平的，亦可以是垂直的。
3.按權(quán)利要求2所述風(fēng)力機(jī)，其葉片可多層疊加。
4.按權(quán)利要求2或權(quán)力要求3所述風(fēng)力機(jī)，其葉片可做成整張的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，亦可做成葉片框內(nèi)有數(shù)片小葉片，每張小葉片繞各自的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片框本身不動(dòng)。
5.按權(quán)利要求4所述風(fēng)力機(jī)的控制機(jī)構(gòu)，主要由電磁鐵、風(fēng)標(biāo)、風(fēng)速板和行程開關(guān)等組成。其特征是由電磁鐵控制小葉片的開啟與關(guān)閉，風(fēng)標(biāo)控制葉片開啟與關(guān)閉時(shí)所處的位置，風(fēng)速板和行程開關(guān)控制參加工作的葉片面積大小。風(fēng)標(biāo)箭頭始終對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向;當(dāng)風(fēng)速大于風(fēng)力機(jī)的起動(dòng)風(fēng)速小于額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)速板壓下某個(gè)行程開關(guān)，風(fēng)力機(jī)全部電磁鐵參加工作，大葉片進(jìn)入推力區(qū)時(shí)電磁鐵使全部小葉片關(guān)閉，葉片工作面積為最大，進(jìn)入阻力區(qū)時(shí)電磁鐵使全部小葉片開啟，小葉片平面平行于風(fēng)向;風(fēng)速大于額定風(fēng)速時(shí)，隨著風(fēng)速的增加，風(fēng)速板壓下另外的一個(gè)或數(shù)個(gè)行程開關(guān)，部分電磁鐵不參加工作，使部分小葉片始終處于開啟狀態(tài)，葉片工作面積減小;風(fēng)速大于極限風(fēng)速時(shí)，風(fēng)速板再壓下一個(gè)行程開關(guān)，全部電磁鐵不參加工作，風(fēng)力機(jī)停轉(zhuǎn)。
全文摘要
一種新型高效立軸式風(fēng)力機(jī)。當(dāng)其葉片開始進(jìn)入推力區(qū)時(shí)，葉片自動(dòng)迅速轉(zhuǎn)變到豎直迎風(fēng)，工作面積為最大。當(dāng)其葉片開始進(jìn)入阻力區(qū)時(shí)，葉片平面自動(dòng)迅速轉(zhuǎn)變到平行于風(fēng)向，阻風(fēng)面積很小。風(fēng)速大于風(fēng)力機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，葉片的部分面積不參加工作，使風(fēng)力機(jī)的輸出功率保持基本不變。遇到大風(fēng)，葉片的全部面積不參加工作，停機(jī)確保安全。由于風(fēng)阻減小很多，風(fēng)力機(jī)效率高，整機(jī)重量輕，造價(jià)低。葉片還可多層疊加以獲大功率。
文檔編號(hào)F03D3/02GK1046373SQ89102230
公開日1990年10月24日 申請(qǐng)日期1989年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月9日
發(fā)明者龔式群 申請(qǐng)人:龔式群