专利名称:行星相位式风帆风力发动机的制作方法
本发明属于风力发动机系统整机结构的改进。
本发明以前的风力发动机在相对稳定风速下工作时，它的受风桨叶叶片或风帆，只绕其支撑轴轴心公转，自身没有相对自转。风向定位主要采用尾翼带动整机转动的调整方法。此外超速限制和停机的控制系统越完善就越复杂。本发明是针对以上存在的问题对整体结构进行改进设计的。
本发明是要提供一种风帆与主轴保持行星相位关系的风力发动机。如图一所示，它是由支撑轴(1)通过轴承支撑着一个中间是空心轴的于轴对称的工字形或星形机架(2)(以下简称机架)，两个或多个百叶风帆(6)(7)，行星相位机构和调整机构组成。百叶风帆由对称于风帆轴的风帆架(7)和对称于百叶轴的百叶片(6)组成，它安装在机架(2)两侧的轴承孔内。机架上部轴孔伸出的风帆轴上装有行星轮(4)和调整轴(12)。调整杆(13)安装在风帆轴滑槽内并与调整轴(12)铰接为一体。每一个百叶轴上都铰接着一个百叶柄(14)，它们通过拉杆与调整杆(13)连接在一起，并用拉簧(15)施加一定的张紧力，使百叶片(6)闭合，使风力检测板(9)处于直立位置。行星传动的太阳轮(3)通过轴套安装在支撑轴(1)上，并与尾舵(10)铰接为一体。太阳轮(3)的轴套上还装有风力检测板(9)和限速压盘(8)。限速压盘(8)和调整轴(12)之间用固定在机架(2)上的调整杠杆(11)压动连接在一起，用以传递风力信号。
本发明的工作原理是行星传动机构的太阳轮(3)与行星轮(4)是通过链条(5)啮合在一起，组成周转式的行星正传动相位机构。两轮间的总传动比为2∶1(该机构也可以用齿带、齿轮非园齿轮、齿轮连杆机构。伞齿传动轴机构等组成)。当太阳轮(3)不动，机架(2)旋转α度角时，行星轮(4)所驱动的风帆相对于机架(2)只自转了α/2角。如图二所示，当机架(2)从Aa向转经Bb、Cc、Dd(旋转180°)再与Aa向重合时，A侧风帆则从垂直于风向M旋转到平行于风向M，该风帆所承接的风能从最大值减小到了零，而a侧风帆则从平行于M向自转到垂直于M向(两帆都旋过了90°角)，它所接受的风能也就从零增长到最大值。从图二风帆和机架(2)的相位关系中可以看出风帆在A位置或接近时能够较多地接受风能，而在a位置或接近a点时又能减小气流对回程风帆的阻力，这样从结构上消除了风帆在回程时的反向受力面。通过两帆或多帆交替工作，把风能经风帆、机架(2)传给与机架(2)铰接为一体的动力输出装置(16)输出动力。以达到风能转化目的。
行星机构的太阳轮(3)是固定和旋转风帆相位的。如果太阳轮(3)顺时针旋转90°，那么风帆在行星相位机构的带动下，同时旋转45°(该机构的传动比为2∶1)。从图二可看出C点风帆转45°后(顺时针)，将与Aa向垂直。c点风帆同转后正与Aa向平行。所以太阳轮(3)旋转后的风帆相位正好等于风向M转过相同角度时的工作相位。利用这一关系，调整太阳轮(3)的转角使之与风向变化的角同步，来保证风帆随风向变时始终处在最佳工作相位。太阳轮(3)的同步调整，是通过与太阳轮铰接为一体的尾舵来完成的。它的安装方向是风帆最佳工作相位时的顺风方向。
百叶风帆是对称设计的。它所承受的风能绝大部分转化为推动机架的径向力，只有很少的风能变为风帆轴的扭转力矩。又加之太阳轮(3)与行星轮(4)是转速比为2∶1的减速传动，故尾舵只须很小的维持或扭转力矩，即可保证风帆的最佳工作相位和风力机的风向定位问题。
本发明的超速限制是利用风力检测板(9)在风力作用下，以其定位轴为轴心向后(顺风向)倒转，它的两个弧形臂把风力检测板所受风力通过限速压盘(8)、调整杠杆(11)、调整轴(12)、调整杆(13)、连接杆及百叶柄(14)传递给了百叶片(6)，拉簧(15)挂连在连接杆和风帆架(7)上。当风力检测板(9)所受风力大于拉簧(15)的拉力时，百叶片(6)就被打开。它开启得越大风帆所承受的风能越小，发动机转速也降低。当开启到水平位置时，风力机就停转了(在不考虑风帆架(7)所受风力的情况下)。当风速减低后在拉簧(15)的作用下，风力机会自动地恢复正常运转。
由于本发明采用了行星式的相位机构，使风帆能够充分地吸收风能，提高了风力发动机的效率。并且结构简单，容易制造。其框架部分可采用三角形的桁架结构，即减轻了重量又增加了强度。适于制造大、中、小各型的风力装置。在全年平均风速较低和没有破坏性大风的地区，可以用织物代替百叶片，形成整体风帆。把原超速机构的限速盘(8)、调速杠杆(11)、调整轴(12)、调整杆(13)、百叶柄(14)及拉簧(15)去掉，使原机型改变为简易型的风力发动机。其限速可采用普通风力机的折尾或人力控制的方法。
本发明适用于风力发电，风力提水或直接做为机械的动力源。尤其适于船舶助航或代替风帆作为船只的主动力源。
如果把本发明的行星相位式风帆、风力发动机的简易型机逆运行，即从该机动力输出轴输入动力，那么该机构就成为能够产生推力或升力的空气动力装置(把该机构水平放置)。
权利要求
1.一种风帆与主轴保持行星相位关的行星相位式风帆风力发动机。该机由一个能保持风帆与主轴相位关系的周转式行星传动机构、对称的百叶或整体风帆、工字形或星形机架(2)及尾舵(10)组成。其特征在于a风帆与主轴保持行星相位关系，它是由周转式行星相位机构所控制的。其太阳轮(3)对行星轮(4)的总传动比为2∶1。b风力发动机的机架和风帆采用轴对称式。
2.根据权利要求
1所述的周转式行星相位机构，其特征是太阳轮(3)对行星轮(4)的总传动比为2∶1，并且是正传动。其中太阳轮(3)转角的改变决定风帆相位方向的变化。太阳轮(3)和行星轮(4)的传动关系固定风帆运行的相位。
3.根据权利要求
1、2所述装置，尾舵(10)同太阳轮铰接为一体，由风力吹动尾舵(10)带动太阳轮(3)来改变风帆的相位方向，完成调向。
专利摘要
本发明提供了一种行星相位式风帆风力发动机。它是由支撑轴、机架、百页风帆、周转式行星相位机构、超速限制机构及尾舵组成。它是通过周转式行星相位机构，使风帆作滞后于主轴二分之一角速度自转的相位运动装置。这样风帆在工作位置时能较多地吸收风能，在回程时又能减小气流对风帆的阻力。该机的风向定位是通过尾舵调整太阳轮的转角来实现的。
文档编号F03D3/00GK87101493SQ87101493
公开日1988年5月18日 申请日期1987年12月9日
发明者杨宝华, 杨宝义, 杨宝儒 申请人:杨宝华导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan