专利名称：自控风帆式摆翼立轴风力机的制作方法
技术领域：
本发明所涉及的是一种自控风帆式摆翼立轴风力机。
背景技术：
发明人的专利号为<98111548.9>的专利已能保证风力机的自动启动，达到额定风速后保持额定转速；遇台风时翼片自动顺桨，风力机卸荷，保证安全度过台风；立轴，无迎风机构，增速齿轮和发电机在地面，维修方便，所以结构简单，重量轻，制造成本很低，但其效率低，速比也低，又其翼片和横杠都是悬臂梁结构，根部弯距很大，需要笨重构体，而顺桨机构不能保证各翼片同步顺桨，可能使尚末顺奖的翼片在特大风中先折断，又没有超速保护。
发明内容
本发明的目的在于针对专利号<98111548.9>所存在的缺点和不足，提供一种比现有专利技术效率高，更安全可靠的，且能保证更好地启动，稳速的自控风帆式摆翼立轴风力机。
本发明的自控风帆式摆翼立轴风力机，包括一个以上翼片竖立安装在与横杠外端相连的翼柄末端，横杠装在传动立轴的顶端，传动立轴下端与增速齿轮相连，传动立轴上端通过衍架结构塔架支撑于地面，发电机通过超越离合器和离心离合器与传动齿轮相连，传动齿轮与增速齿轮啮合。其特点如下(1)翼片由两端翼尖和2∽8个翼段组成，翼尖与翼段之间以及翼段与翼段之间均装有翼节，翼片中间上下两半的翼段之间装有与翼柄末端相连的翼根，通过穿过翼节和翼根的芯轴，将中间上下两个翼片连接成整体结构，每个翼节内均装有顺桨机构，并且每个翼节均连接有与横杠内端相连的斜拉钢丝，翼根内装有顺桨机构和偏摆机构；(2)横杠的截面呈流线型，由横杠内端根部插入中央的横杠座，并通过横杠座安装在传动立轴的顶端，横杠座顶部装有小塔架，横杠座两侧还装有水平支撑，斜拉钢丝连于水平支撑与横杠末端或互相连于每个横杠末端；(3)翼柄尾端有两个对称的圆弧型开口，翼根内的偏摆机构的档杆，通过此开口接受翼柄内的调控装置的控制，改变翼片的偏摆角，翼柄内还装有超速顺桨传感器。
(4)传动立轴由联轴节分为上下两段，上段的上下两端分别装有万向节，传动立轴上端由装于塔架上的轴承支撑，而下端由装于塔架基座上的轴承支撑。
由于具有以上主要技术特征，所以本发明与<98111548.9>的专利技术相比，最明显的优点就是效率高，速比大于4，效率大于30％，更安全可靠，成本低。
附图1是自控风帆式摆翼立轴风力机总体结构示意图。
附图2是翼片组成示意图。
附图3是翼段，翼尖结构示意图。
附图4是翼节示意图。其中上图为主视剖视图，下图为俯视图。
附图5是翼柄示意图。
附图6是偏摆机构示意图。
附图7是翼根示意图。
附图8是调控装置示意图。
附图9是顺桨系统示意图。其中右图为翼节内的顺桨机构及电路连接，左图是在风力机内的电路连接和地面的开关和电源。
附图10是超速顺桨传感器示意图。
附图11是横杠结构示意图。
附图12是翼片斜拉钢丝示意图。其中左图是总体布局，其右上角是A的放大图，右图是翼节部分放大图。
附图13是立轴和塔架示意图。
附图14是塔架倾倒图。
附图1-附图14的标号名称，列表如下
具体实施例方式
附图1示本发明的总体结构。由一到十个翼片1竖立在横杠3外端的翼柄2末端。横杠3装在传动立轴7的顶端。传动立轴7可以绕风力机垂直轴ao旋转，下端接增速齿轮11，其输出轴接离心离合器10再接超越离合器9，超越离合器9连接地面的发电机8，传动立轴7用衍架结构塔架6支撑。塔架6植入地面，其顶端用三或四根钢缆4从地面拉住。横杠3有斜拉钢丝12拉住，详见附图11。翼片1有斜拉钢丝5拉住，详见附图2。
附图2示翼片总体结构。每个翼片由两端翼尖14多个翼段17和翼根]8组成，它们都分别用翼节芯轴15和翼根芯轴46连接成整体，不能相对活动。翼尖14和翼段17之间以及翼段和翼段之间各有翼节16隔开上下两半翼片间有翼根18隔开。上述各芯轴都各自穿过翼根或翼节。翼节有斜拉钢丝5拉住，翼根18接翼柄2。所以翼根和翼节都只能左右绕a1轴偏摆一个小角度。而翼尖14，翼根18和各翼段17被芯轴连接成整体，却能作为整体绕a1轴作360度旋转，以保证翼片能随风向顺桨，消除风压。在正常工作时，翼根芯轴46和翼节芯轴15在翼根18和翼节16内被销住，详见图4。这时整个翼片都只能绕a1轴左右偏摆一个小角度。整个翼片的剖面是对称型的飞机翼剖面，如19所示。
附图3示翼段17的结构示意图。主要由玻璃钢的方管翼梁27和由泡沫塑料或蜂窝结构或支架结构制成的翼段型芯28并用玻璃钢外壳29包裹构成飞机翼片剖面外形。方管翼梁27两端各装有芯轴座25，其内有芯轴衬管26，用以牢牢连接两端的芯轴15。
附图4示翼节示意图。其中上图为主视剖视图，下图是俯视图，翼节16是安排在翼段17之间和斜拉钢丝5连接的组件，此外，它还包容有一组顺桨机构39，40，41，42，详见附图9。连接上下翼段的芯轴15穿过由翼节外壳34及填充成型的泡沫塑料或蜂窝结构或支架制成的翼节型芯35构成的翼节壳体16，使上下翼段连接成整体。翼节16用上下两个翼节轴承37套在芯轴15上，上翼节轴承37通过衬套38压在斜拉钢丝轴承44上，后者又压在顺桨扣芯45上。顺桨扣芯45用销钉43和芯轴15装牢。顺桨扣45上装有斜拉钢丝轴承44，用装于斜拉钢丝轴承44上的轴承座36和斜拉钢丝拉紧，详见图11。顺桨扣芯45和由插销39，电机齿轮40，斜槽41和直流电机42组成顺桨机构，详见图9。正常工作时，翼节和翼片用顺桨销39扣住，连成整体，只能一起偏摆。顺桨时，则脱开。翼节不能顺桨，但整个翼片的翼段能作为一个整体360度旋转，随风顺桨。
附图5示翼柄结构。翼柄2是连接横杠3和翼根18的组件。翼柄2有两个圆弧形开口53，偏摆机构的挡杆穿过圆弧形开口53，详见图6。翼柄2外端和翼根18内的偏摆轴芯管50通过焊接51焊接牢固。偏摆轴芯管50的上下两段都有偏摆轴承49。连接翼段的翼根芯轴46由偏摆轴承49支撑。
附图6偏摆机构示意图。偏摆机构由挡杆54和上下两块偏摆衬板55，56构成，档杆54穿过翼柄2的圆弧形开口53，上下两端分别固定在两块偏摆衬板55，56上。偏摆衬板55，56分别固定在翼根18的根节66的内侧。详见图7。
附图7翼根机构示意图。翼根是由上下两个根节66中间再包容一个偏摆机构构成前缘和由玻璃钢外壳59和泡沫塑料或蜂窝结构或支架制成的翼根型芯60构成后缘所组成。偏摆机构的上偏摆衬板55固定在上根节底部，而下偏摆衬板56固定在下根节顶部。连接上下翼段的翼根芯轴46穿过翼根和上下翼段连接，并且由偏摆芯管50两端的偏摆轴承49支撑。上下根节66内有支架61，盖板63和顺桨机构。支架61置于偏摆衬板55，56和盖板63之间，偏摆衬板55，56通过轴承37安装在翼根芯轴46上，与翼节中的顺桨机构的组成一样，有顺桨扣芯45，顺桨插销39，斜槽41，直流电机42及电机齿轮40等组成的顺桨机构置于盖板63和支架61之内，顺桨扣芯45通过销钉43固定在翼根芯轴46上。在顺桨时，顺桨插销39拉开，翼片可360度顺桨，正常工作时，插销插入，翼片只能偏摆，不能顺桨。翼根后缘部分58由玻璃钢外壳59和泡沫塑料或蜂窝结构或支架制成的翼根型芯60构成。
附图8示翼柄内的调控装置。该装置由滑车69，调控弹簧组67和挡杆54组成。滑车69外端有精确计算的缺口70，另一端和调控弹簧组67相连。挡杆54穿过翼柄2的圆弧形开口53，装在上下偏摆板55，56上，夹在滑车69的缺口70中。滑车受调控弹簧组67控制。在离心力作用下向外滑出，被弹簧拉力拉住，停在一定位置上，这时的缺口70的宽度决定挡杆左右偏摆的角度。从而决定翼片左右偏摆的角度。调控弹簧组67另一端固定在翼柄2内的固定杆68上。
附图9是顺桨系统示意图。系统由翼节16和根节66内的顺桨机构和风力机内的连接电路和地面的电源和控制开关组成。图中右图示翼节16内的顺桨机构及其电路连接。左图示风力机内的电路连接和地面的电源和开关。见右图。同翼节图4，顺桨机构由顺桨芯45.斜槽41.插销39，直流电机42，齿轮40一一组成。其电路连接如图中71所示。电路通过翼段和翼节16时有滑环65和电刷77。见左图，电源74和控制开关75装在地面，电线73穿过风力机塔架6，横杠2接通各翼节的电路71，塔架6和横杠2间也有滑环65和电刷77。电源74和控制开关75在地面，控制开关75可以手控或自控，控制开关为双刀双掷，中立时电路断开。向右掷接通电路，向左掷则反向接通电路。见左图。当电路向右接通时，所有顺桨装置的直流电机42都同一方向转动，通过齿轮42，40将顺桨插销39拉出斜槽41，使连接翼段的芯轴15，46可以自由旋转，从而使其连接的各翼段和翼尖可以随风顺桨，卸除风压。当电路向左接通时，电流反向，于是所有直流电机42都反转将顺桨插销39插入斜槽41，于是翼节16与翼段又互相锁住，翼片不能顺桨，只能偏摆一个小角度，重新恢复正常工作。由于所有翼节和翼根内的顺桨装置都并联接在同一电路上，所以顺桨时能保证各翼片同时进入顺桨，避免在特大风中，个别翼片尚未进入顺桨状态而被大风吹折。
附图10示超速顺桨传感器。它由翼柄2内的滑块78，弹簧76，弹簧触点77和固定触点83组成。滑块78可以在翼柄2内滑动，并由弹簧76控制。正常工作时，滑块78的离心力小，不足以滑到弹簧触点77和固定触点83闭合的位置。当风力机转速过高，滑块就被离心力拉出。弹簧触点77和固定触点83闭合。于是顺奖机构操作，使顺桨插销39退出，翼片顺桨，风力机停车。所以风力机不会因超速而破坏。
附图11示横杠布局。图示是二翼风力机的横杠组成。三叶，四叶的雷同，横杠3由中空玻璃钢管构成，截面呈流线形，以减少风阻。中央横杠座81装在风力机的传动立轴7顶部82。横杠3内端根部植入横杠座81。横杠座81顶部装有小塔架80，斜拉钢丝12连接小塔架80和横杠3末端，用以拉住横杠3的外端，消除横杠的水平弯矩。横杠外端接翼柄2。三翼，四翼风力机可不用水平支撑79，改由横杠末端互相用斜拉钢丝13直接拉住。
附图12示翼片的斜拉钢丝系统。其中左图示翼片斜拉钢丝的总体布局。其左上角为A的放大图。右图是翼节的放大部，示翼节与斜拉钢丝的连接。每个翼片上下都有斜拉钢丝5从翼节16拉到横杠座81的水平支撑79未端，用螺栓94栓紧。这样大大减少了翼根的离心力和气动力弯矩，使翼片能做得很轻。见左上角A，每组斜拉钢丝5都由二根水平面内前后并列的具有流线形截面的钢丝90、91组成，它用导流片89隔开并保持流线型截面的水平方向。导流片89有水平尾翼88用以保证导流片保持水平方向。斜拉钢丝5上端有叉扣92扣住斜拉钢丝轴承44的轴承座二侧的销钉93。斜拉钢丝轴承44通过衬套38压住顺桨扣芯45，顺桨扣芯45用销钉43销在翼节芯轴15上，从而保证斜拉钢丝5上端的定位。每套斜拉钢丝5在翼柄座81端都有一个伸缩元件95，用以分别调整斜拉钢丝2的长度。
附图]3示风力机的立轴和塔架。横杠座81装在传动立轴7的顶端，立轴用联轴节100分为上下两段，上段上下各有一个万向节98，用以清除立轴的弯矩。立轴7上段有塔架6顶上的立轴轴承99支撑，下段有塔架基座104的立轴轴承99支撑。下段接输出传动装置增速齿轮11。塔架6装在其基架104上，一边有二个铰链103，另一边有二个插销102。塔架6可以倾倒。详见图14。
附图14示塔架6倾倒在地面时的情况。塔架基座104植入地面不动。几根钢缆4的地椿101分布在基座104的四角。塔架6的插销102已拆开。立轴的联轴节100也拆开，见图12。于是塔架6和传动立轴可依靠铰链103向一侧倾倒。这时只有一个钢缆105脱开，其他三个钢缆4仍和地椿101栓住。这样能保证倾倒时不向侧向倒下。待横杠和翼片等安装完毕。即可将塔架竖起，一方面用钢缆105帮助拉起塔架。因有两侧钢缆拉住，可保证塔架不向侧向倾倒。竖起后，插好插销102并栓住钢缆105。调整好几个钢缆的张力。风力机又恢复正常。
权利要求
1.一种自控风帆式摆翼立轴风力机包括由一到十个翼片(1)竖立安装在与横杠(3)外端相连的翼柄(2)木端，横杠(3)装在传动立轴(7)的顶端，传动立轴(7)下端与增速齿轮(11)相连，传动立轴(7)上端通过桁架结构塔架(6)支撑于地面，发电机(8)通过超越离合器(9)和离心离合器(10)与传动立轴(7)下端的增速齿轮(11)相连，其特征在于，所述翼片(1)由两端翼尖(14)和2～8个翼段(17)组成，翼尖(14)与翼段(17)之间，翼段与翼段之间均有翼节(16)隔开，并通过穿过翼节(16)的翼节芯轴(15)联接成整体，翼片中间上、下两个翼段之间夹装有与翼柄(2)末端相连的翼根(18)，并通过穿过翼根(18)的翼根芯轴(46)将中间上、下两半翼片联接成上、下对称的整体翼片结构，每个翼节(16)内均装有顺桨机构，并且每个翼节(16)均连接有和传动立轴(7)顶端的横杠座(81)相连的斜拉钢丝(5)，翼根内同时装有顺桨机构和偏摆机构；所述横杠(3)的截面呈流线型，由横杠内端根部插入中央的横杠座(81)内，并通过横杠座(81)安装在传动立轴(7)的顶端，横杠末端用斜拉钢丝(12)和(13)分别连接横杠座(81)上的小塔架(80)，和水平支撑(79)，横杠(3)外端的翼柄(2)内有调控装置和超速顺桨装置；所述翼柄(2)尾端焊接有偏摆轴芯管(50)，偏摆轴芯管(50)靠上、下各一偏摆轴承(49)支承翼根芯轴(46)，翼根芯轴(46)二端又有根节轴承(32)支撑翼根(18)，翼根(18)内有挡杆(54)受翼柄(2)内的调控装置控制翼节(16)内和翼根(18)的根节(66)内各装有顺桨装置，所述传动立轴(7)由联轴节(100)分为上、下两段，上段的上、下两端分别有个万向节(98)，传动立轴(7)上端由装于塔架(6)上的轴承(99)支撑，而下端通过装于塔架基座(104)上的轴承(99)支撑。
2.根据权利要求1所述自控风帆式摆翼立轴风力机，其特征在于，翼片(1)由两个翼尖(14)，2-8个翼段(17)和一个翼根(18)所组成，用翼节芯轴(15)和翼根芯轴(46)联结为一整体，翼片采用对称型飞机翼型剖面，联成整体的翼片能依靠由斜拉钢丝轴承(44)支撑的翼节芯轴(15)和翼根的偏摆轴承(49)支撑的翼根芯轴(46)作360度旋转。
3.根据权利要求1或2所述自控风帆式摆翼立轴风力机，其特征在于，翼片(1)的翼尖(14)和翼段(17)都是有型芯(15)，(46)支撑的玻璃钢结构，内部还包有方管翼梁(27)所组成方管翼梁(27)两端各有翼梁端(25)和衬管(26)与翼节芯轴(15)或翼根芯轴(46)牢固联接。
4.根据权利要求1或2所述自控风帆式摆翼立轴风力机，其特征在于，翼片(1)的翼尖(14)和翼段(17)之间以及翼段(17)和翼段(17)之间需要连接斜拉钢丝(5)的位置都装有翼节(16)翼节(16)是有型芯(15)支撑的玻璃钢结构；翼节外壳中间穿过翼节芯轴(15)，由翼节轴承(37)支承，翼节芯轴(15)上还有销钉(43)销住顺桨芯扣(45)，斜拉钢丝(5)拉住压在顺桨扣芯(45)上的斜拉钢丝轴承座(36)，分前后两路拉住横杠座(83)的水平支撑(79)的末端的螺栓(94)。翼节壳体前缘内装有由顺桨插销(39)组成的顺桨结构。
5.权利要求1或2所述的自控风帆式摆翼立轴风力机，其特征在于，翼根(18)是由有型芯(60)的玻璃钢结构构成翼根后缘(58)加上上、下二个根节(66)构成翼根前缘所组成；翼根(18)内有偏摆机构，偏摆机构由固定在根节(66)内侧的偏摆板(55)，(56)和固定在偏摆板(55)，(56)上的挡杆(54)所组成，挡杆(54)穿过翼柄(2)的圆弧形开口(53)，夹在调控装置的滑车(69)的缺口(70)中，受调控装置控制翼片的偏摆角；翼根(18)的根节(66)内还有顺桨机构，所述根节(66)由盖板(63)，置于盖板(63)内固定于翼根芯轴(46)上的根节轴承(32)，与盖板相连的支架(61)及置于盖板(63)与支架(61)之内固定于根节内支架(61)上的顺桨机构所组成。
6.根据权利要求1或2所述的自控风帆式摆翼立轴风力机，其特征在于，其翼片(1)的顺桨系统，它由固定在翼节和翼根(66)内的电动顺桨装置和装在地面上的电源(74)和操作开关(75)和连接导线(71)，(72)，(73)和滑环(65)，电刷(77)所组成，所述电动顺桨装置是由固定在翼节芯轴(15)和翼根芯轴(46)上的顺桨扣芯(45)，和电动插销装置所组成，电动插销装置可以多样化，一种方案是由缺口(41)，插销(39)，齿轮组(40)和直流电机(42)构成。
7.根据权利要求1所述的自控风帆式摆翼立轴风力机，其特征在于，翼柄(2)内的调控装置，由开有缺口(70)的滑车(69)，调控弹簧组(67)及与偏摆机构相连的挡杆(54)所组成，而调控弹簧组(67)的一端连于固定于翼柄(2)上的固定杆(68)上，另一端连于滑车(69)，滑车的另一端有缺口(70)容纳穿过翼柄(2)上的圆弧形开口(53)的偏摆机构的档杆(54)。
8.根据权利要求1所述的自控风帆式摆翼立轴风力机，其特征在于，翼柄(2)内的超速顺桨传感器，它由可在翼柄(2)内滑动的滑块(78)，和装在翼柄内的弹簧触点(77)以及装在翼柄内的固定触点(83)所组成。
9.根据权利要求1所述的自控风帆式摆翼立轴风力机，其特征在于，其塔架(6)内有铰链(103)和插销(102)，传动立轴(7)有连轴器(103)，塔架(6)和传动立轴(7)可以倾倒，可以在地面安装横杆(3)和翼片(1)。
全文摘要
一种涉及自控风帆式摆翼立轴风力机包括翼片(1)、横杠(3)、翼柄(2)、传动立轴(7)、塔架(6)、发电机(8)、超越离合器(9)、离心离合器(10)、增速齿轮(11)。其特点是翼片(1)由翼尖(14)、翼段(17)、翼节(16)、翼根(18)组成。在翼节内装有顺桨机构，在翼根内装有顺桨机构和偏摆机构；翼柄内装有调控装置和超速顺桨传感器。顺桨机构能保证各翼片同时顺桨和卸荷，遇转速过高或遇台风时，能安全渡过，偏摆机构能保证低速起动和自动稳速，提高了速比，提高了效率，效率可达到30％以上。本发明还采用斜拉钢丝(5)拉住翼片(1)和横杠(3)，采用斜拉钢丝(12)与(13)将各横杠拉住，并用钢缆(4)将塔架(6)拉住于地面，使得整机结构更轻而牢固可靠，制造成本大幅度降低。
文档编号F03D7/06GK1699744SQ200510040470
公开日2005年11月23日 申请日期2005年6月10日 优先权日2005年6月10日
发明者郑衍杲 申请人:郑衍杲