一種多層級豎直軸風車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種多層級豎直軸風機，由主體部分和風葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)組成，主體部分包括基座（1）、平面滾針軸承（2）、托臂（3）、風葉（4）、中心軸（5）、斜拉桿（7）、避雷機構(gòu)（8）、傳動軸（20）及增速傳動箱（22）；風葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)主要有齒輪控制箱（9）、控制傳遞軸A（6）、控制傳遞軸B（21）、風速風向感應系統(tǒng)、風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)（11）；基座（1）固定在地基上，平面滾針軸承（2）位于基座（1）上并與下托臂相連，風葉（4）和托臂（3）相連，下托臂與齒輪控制箱（9）連接，齒輪控制箱（9）位于中心軸（5）下部，中心軸（5）的頂部有避雷機構(gòu)（8），齒輪控制箱（9）下部連接傳動軸（20），傳動軸（20）與增速傳動箱（22）連接，增速傳動箱（22）連接動力輸出軸（10）；具有結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)固，維修方便，傳動可靠穩(wěn)定。
【專利說明】—種多層級豎直軸風車
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電領域，尤其是一種風力用多層級豎直軸風車。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上應用的風力發(fā)電風車大都采用水平軸三葉式，而此種水平軸三葉式風車存在一定的結(jié)構(gòu)設計缺陷。水平軸葉片呈放射狀，單端固定在軸的等角點上。在旋轉(zhuǎn)時，葉片的旋轉(zhuǎn)方向與風向呈90 °，只有少部分風力推動風車葉片轉(zhuǎn)動，做了有用功，大部分的風力是正推力，直接作用在風車支撐軸上，構(gòu)成了安全隱患。一旦遇到強風，風車支撐軸基部受到很大的杠桿推力，這樣很容易被風摧垮。
[0003]大型水平軸三葉風車，葉片長度可達4(T60m，風的瞬時速度相等，葉片兩端的線速度相差很大，造成葉片的接風面受力極不均衡，從而制約了風車的能量轉(zhuǎn)換效率。由于上述結(jié)構(gòu)的制約，雖然風車的葉片很長，但其整體的受風面不足掃風面的10%，轉(zhuǎn)換效率不足30%，掃風面的能源利用率小于3%，掃風面內(nèi)97%以上的風能不能被利用。
[0004]大型水平軸三葉式風車的葉片對制造工藝要求很高，沒有相當實力的工廠很難生產(chǎn)。由于都是大型整件，運輸和安裝過程極為不便，且發(fā)電系統(tǒng)都在上部，維修十分不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種豎直軸旋轉(zhuǎn)葉片風車，其具有結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)固，維修方便，傳動可靠穩(wěn)定。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:該風車由主體部分和風葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)組成；主體部分包括基座1、平面滾針軸承2、托臂3、風葉4、中心軸5、斜拉桿7、避雷機構(gòu)
8、傳動軸20及增速傳動箱22 ;風葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)主要有齒輪控制箱9、控制傳遞軸A6、控制傳遞軸B21、風速風向感應系統(tǒng)、風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)11 ;基座I固定在地基上，平面滾針軸承2位于基座I上并與下托臂相連，風葉和托臂3相連，下托臂與齒輪控制箱9連接，齒輪控制箱9位于中心軸5下部，中心軸5的頂部有避雷機構(gòu)8，齒輪控制箱9下部連接傳動軸20，傳動軸20與增速傳動箱22連接，增速傳動箱22連接動力輸出軸10，如附圖1所示。
[0007]所述的托臂3由下托臂和上托臂組成，下托臂為空心，內(nèi)部有控制傳遞軸。
[0008]所述的風葉4由邊框和擋風面組成；擋風面為質(zhì)地輕的柔性材料,且擋風面通過升降機構(gòu)可以在邊框上滑動和固定，升降機構(gòu)連接有控制電路。
[0009]所述的齒輪控制箱由中心齒輪12、中間齒輪13、副齒輪14、撥叉離合器23、彈簧組成，如附圖3所示；中間齒輪13與副齒輪14為雙層聯(lián)動齒輪組，中間齒輪13由中間齒輪A15和中間齒輪B16組成，副齒輪14由副齒輪A17和副齒輪B18組成，副齒輪A17為圓錐齒輪。
[0010]所述的中心齒輪12與中間齒輪A15嚙合，中間齒輪B16與副齒輪B18嚙合，副齒輪A17與控制傳遞軸A6連接的圓錐齒輪19嚙合，如附圖4所示。
[0011]所述的撥叉離合器23可以撥動中間齒輪13，使其與中心齒輪12和副齒輪14離合，調(diào)整風葉4的角度。
[0012]所述的風速風向感應系統(tǒng)包括風向傳感器、風速傳感器及控制芯片，將采集的風向風速數(shù)據(jù)傳遞給風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)11;當風向不發(fā)生改變時，風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)11將與中心齒輪12連接的控制傳遞軸B21鎖死；當風向發(fā)生改變時，風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)11通過轉(zhuǎn)動控制傳遞軸B21使中心齒輪12轉(zhuǎn)動，并通過帶動中間齒輪13、副齒輪14，控制傳遞軸A6轉(zhuǎn)動，最終調(diào)整風葉4角度。
[0013]所述的風速風向感應系統(tǒng)可以通過控制電路控制與風葉連接的升降機構(gòu)，當傳感器檢測到風級過大可能威脅到風機的穩(wěn)定時，同調(diào)用控制電路使升降機構(gòu)落下；當風級下降到安全數(shù)值，則通過控制電路使升降機構(gòu)升起。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1.每層托臂均通過斜拉桿與中心軸連接，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定；中心軸通過平面滾針軸承與基座相連，提聞了中心軸的穩(wěn)定性；
2.整個風機主要部件位于風車下部，方便維護和維修；
3.通過齒輪傳動，將風葉的公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為公轉(zhuǎn)和自傳，風葉繞中心軸公轉(zhuǎn)將風能轉(zhuǎn)化為機械能，風葉自轉(zhuǎn)使風葉以最佳角度對風，取得最大的風能轉(zhuǎn)化效率；由于該轉(zhuǎn)換過程中均采用齒輪傳動，穩(wěn)定性和可靠性更高，且齒輪位于齒輪箱中，封閉性好，持久耐用；
4.安全性高，迎風面通過控制電路進行調(diào)節(jié)，防止風級過大將風機摧毀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2本發(fā)明的俯視圖；
圖3齒輪控制箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4圖3的A-A剖面圖；
圖中1.基座，2.平面滾針軸承，3.托臂，4.風葉，5.中心軸，6.控制傳遞軸A，7.斜拉桿，8.避雷機構(gòu)，9.齒輪控制箱，10.動力輸出軸，11.風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)，12.中心齒輪，13.中間齒輪，14.副齒輪，15.中間齒輪A，16.中間齒輪B，17.副齒輪B，18.副齒輪A，19.圓錐齒輪，20.傳動軸，21.控制傳遞軸B，22.增速傳動箱，23.撥叉離合器，24.彈簧。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明:風車由主體部分和風葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)組成；主體部分包括基座1、平面滾針軸承2、托臂3、風葉4、中心軸5、斜拉桿7、避雷機構(gòu)8、傳動軸20及增速傳動箱22 ;風葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)主要有齒輪控制箱9、控制傳遞軸A6、控制傳遞軸B21、風速風向感應系統(tǒng)、風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)11 ;基座I固定在地基上，平面滾針軸承2位于基座I上并與下托臂相連，風葉和托臂3相連，下托臂與齒輪控制箱9連接，齒輪控制箱9位于中心軸5下部，中心軸5的頂部有避雷機構(gòu)8，齒輪控制箱9下部連接傳動軸20，傳動軸20與增速傳動箱22連接，增速傳動箱22連接動力輸出軸10，如附圖1所示。
[0017]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進一步說明，如附圖1所示，當風車的風葉的層數(shù)可以為兩層，每一個托臂3都與中心軸5連接，并通過斜拉桿7強固，使整體更牢固。
[0018]當風車由于風的吹動啟動后，風速風向感應系統(tǒng)將采集到的風速風向信息傳遞給風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)11，風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)11通過轉(zhuǎn)動控制傳遞軸B21控制中心齒12輪轉(zhuǎn)動，讓風葉4以最佳角度迎風，即其中一組風葉與風向垂直，與此組風葉關于中心軸對稱的另一組風葉與風向平行，其余另外兩組風葉相互垂直，且與風向呈45°角，如圖2所示。此時，風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)11將控制傳遞軸B21鎖定。風吹動風葉4繞中心軸5公轉(zhuǎn)，由于中心齒輪12此時已經(jīng)固定，中心齒輪會迫使中間齒輪A15及中間齒輪B16轉(zhuǎn)動，進而帶動副齒輪A18及副齒輪B17轉(zhuǎn)動，從而與副齒輪A18嚙合的圓錐齒輪19轉(zhuǎn)動，最終通過控制傳遞軸A6迫使風葉4自轉(zhuǎn)。由于齒輪比的設定，將風葉的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的比設定為2: 1，即風葉每公轉(zhuǎn)360°其自轉(zhuǎn)180°。當風向發(fā)生變化時，速風向感應系統(tǒng)將采集到的風速風向信息傳遞給風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)11，風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)11通過轉(zhuǎn)動控制傳遞軸B21控制中心齒輪12轉(zhuǎn)動，讓風葉4以最佳角度迎風后，并將控制傳遞軸B21鎖定。
[0019]由于風吹動風葉4發(fā)生公轉(zhuǎn)，帶動傳動軸20轉(zhuǎn)動，傳動軸20連接增速傳動箱22，提高轉(zhuǎn)動速度，進而從動力輸出軸10輸出，將風能轉(zhuǎn)化為機械能。動力輸出軸10可以與發(fā)電機相連，將機械能轉(zhuǎn)化為電能，也可以用于風力提水。
[0020]風速風向感應系統(tǒng)可以通過控制電路控制與風葉連接的升降機構(gòu)，當傳感器檢測到風級過大可能威脅到風機的穩(wěn)定時，同調(diào)用控制電路使升降機構(gòu)落下；當風級下降到安全數(shù)值，則通過控制電路使升降機構(gòu)升起。
[0021]齒輪控制箱9上撥叉離合器23可以撥動中間齒輪13，使其與中心齒輪12和副齒輪14離合，調(diào)整風葉4的角度。
[0022]最后所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都在要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種多層級豎直軸風機，由主體部分和風葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)組成，其特征是:主體部分包括基座(I)、平面滾針軸承(2)、托臂(3)、風葉(4)、中心軸(5)、斜拉桿(7)、避雷機構(gòu)(8)、傳動軸(20)及增速傳動箱(22);風葉轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)主要有齒輪控制箱(9)、控制傳遞軸A (6)、控制傳遞軸B (21)、風速風向感應系統(tǒng)、風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)(11);基座(I)固定在地基上，平面滾針軸承(2)位于基座(I)上并與下托臂相連，風葉(4)和托臂(3)相連，下托臂與齒輪控制箱(9)連接，齒輪控制箱(9)位于中心軸(5)下部，中心軸(5)的頂部有避雷機構(gòu)(8 )，齒輪控制箱(9 )下部連接傳動軸(20 )，傳動軸(20 )與增速傳動箱(22 )連接，增速傳動箱(22)連接動力輸出軸(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的托臂(3)，其特征是:由下托臂和上托臂組成，下托臂為空心，內(nèi)部有控制傳遞軸A (6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風葉(4)，其特征是:風葉(4)由邊框和擋風面組成；擋風面為質(zhì)地輕的柔性材料，且擋風面通過升降機構(gòu)可以在邊框上滑動和固定，升降機構(gòu)連接有控制電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪控制箱(9)，其特征是由中心齒輪(12)、中間齒輪(13)、副齒輪(14)、撥叉離合器(23)、彈簧(23)組成；中間齒輪(13)與副齒輪(14)為雙層聯(lián)動齒輪組，中間齒輪(13)由中間齒輪A (15)和中間齒輪B (16)組成，副齒輪(14)由副齒輪A(17)和副齒輪B (18)組成，副齒輪A (17)為圓錐齒輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的齒輪控制箱(9)，其特征是中心齒輪(12)與中間齒輪A(15)嚙合，中間齒輪B (16)與副齒輪B (18)嚙合，副齒輪A (17)與控制傳遞軸A (6)連接的圓錐齒輪(19)嚙合。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的撥叉離合器(23)可以撥動中間齒輪(13)，使其與中心齒輪(12)和副齒輪14離合，調(diào)整風葉(4)的角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風速風向感應系統(tǒng)，其特征是包括風向傳感器、風速傳感器及控制芯片，將采集的風向風速數(shù)據(jù)傳遞給風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)(11);當風向不發(fā)生改變時，風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)(11)將與中心齒輪(12)連接的控制傳遞軸B (21)鎖死；當風向發(fā)生改變時，風向?qū)收{(diào)整系統(tǒng)(11)通過轉(zhuǎn)動控制傳遞軸B (21)使中心齒輪(12 )轉(zhuǎn)動，并通過帶動中間齒輪(13)、副齒輪(14)，控制傳遞軸A (6)轉(zhuǎn)動，最終調(diào)整風葉(4)角度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的風速風向感應系統(tǒng)，其特征是:可以通過控制電路控制與風葉連接的升降機構(gòu)，當傳感器檢測到風級過大可能威脅到風機的穩(wěn)定時，同調(diào)用控制電路使升降機構(gòu)落下；當風級下降到安全數(shù)值，則通過控制電路使升降機構(gòu)升起。
【文檔編號】F03D7/06GK103527399SQ201210497644
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月29日
【發(fā)明者】常殿軍 申請人:洛陽颶鴻環(huán)保技術(shù)有限公司