专利名称：变桨拉线风轮的制作方法
技术领域：
变桨拉线风轮技术领域[0001]本发明创造涉及一种将风动能接收转换为机械转动能的装置，属于清洁新能源技术领域。
背景技术：
[0002]本文作者拥有的中国实用新型专禾Ij“风动能接收转换装置”(专利号 ZL201020629727.幻，是可安装在固定架上的风轮，包括有轮毂、轮圈、叶片和使轮毂和轮圈固定为一体的拉线，拉线从叶片内部纵向穿过，叶片边沿铰接有可驱使叶片转动变桨的拉索，一条拉索与若干个叶片连接，该拉索由安装在轮毂上的拉索控制器控制。该装置比较三叶片风轮，起动风速低、抗台风能力强、风能利用系数大幅度增加、转动惯量大9倍左右而转速稳定、天然具备“低电压穿越能力”、制造成本大幅度降低，然而，其变桨拉索机构变桨的幅度、可靠性、均勻度、变桨装置使用寿命和制造成本等多项指标达离要求相差太大。 三叶片风轮的变桨装置主要是三套超大内齿圈滚动轴承及相配的三套驱动控制系统，成本更高、达风轮总成本40%左右O兆瓦机变桨装置现价达50万元以上)。风电行业的实践证明，叶片变桨功能十分重要而对于大型风轮来说不应缺少，设计出叶片变桨的幅度、可靠性、均勻度、装置使用寿命等多项指标达理想要求，特别是变桨成本大幅度减少的风轮，是风能利用的重大课题，对风电行业将产生深远的影响。发明内容[0003]本发明创造提供了一种称为“变桨拉线风轮”的新装置，它很好克服了专利号为 ZL201020629727. 3的风动能接收转换装置的上述缺点，保留了其上述优点，属重大改进，它包括有轮毂、轮圈、叶片和使轮毂和轮圈固定为一体的拉线，拉线从叶片内部纵向穿过，其特征在于叶片旁有杠杆支座，杠杆支座上装有杠连杆机构；在风轮上变桨电动机的驱动下，该杠连杆机构通过与叶片铰接的连杆，可驱使叶片围绕拉线转动变桨。杠连杆机构是很容易达到高可靠性、长使用寿命和低成本的，这是机械专家们的共识。
[0004]图1是变桨拉线风轮一个实施例的迎风面视图。这也是近日试制成功的3. 4米直径的变桨拉线风轮样机总装配图(比例1 20)，其中变桨装置等部分细小结构省略不画， 以避免图面线条过密而看不清。将此小样机基本相似地放得够大，就是大型变桨拉线风轮。[0005](0005)图2是图1的A-A局部剖视图(比例1:1)。[0006]图3是图1的B-B局部剖视图(比例1 1. 5)。
具体实施方式
[0007]从图1、图2和图3可见，变桨拉线风轮包括有轮毂2、轮圈3、叶片1和使轮毂2和轮圈3固定为一体的拉线4，拉线4从叶片1内部纵向穿过，其特征在于叶片1旁有杠杆支座5，杠杆支座5上装有杠连杆机构；在风轮上变桨电动机16的驱动下，该杠连杆机构通过与叶片1铰接的连杆6，可驱使叶片1围绕拉线4转动变桨。由图1和图3可见，杠杆支座5被夹持安装在相近的至少两条拉线4上。当然，杠杆支座5还可以安装在固定在轮毂2的一种架子上，但这样成本高。由图3可见，轮毂2上固定有杠杆支座12，叶片1旁的每一个杠杆支座5对应连接轮毂2上的一个杠杆支座12 ；变桨电动机16通过与其相连的螺杆14，可依次带动连动板11、这两种杠杆支座12、5上的杠连杆和与叶片1铰接的连杆6，以驱使叶片1围绕拉线 4转动变桨。为了动作稳定，连动板11是受导轨杆10控制的。主要为了提高变桨精度，螺杆14上装有制动块15。从图3可见，杠杆支座5与连杆6之间连有主要用于变桨的弹簧13。为不影响弹簧13的作用，简化变桨机构以降低成本，本实施例中，两杠杆支座5、12上的杠连杆相连的长连杆，是用可靠传递拉力的易压弯细杆制作的。螺杆14只能单向地通过该杠连杆机构拉动连杆6变桨，而不能逆向地通过该杠连杆机构推动连杆6变桨。通过连杆6将叶片1逆向地推转动达到一定的桨距角，要靠弹簧13。由图2可见，叶片1与轮圈3之间的拉线4上套装有用来支撑叶片1的滚动轴承 8。这样，大大减小了因为叶片重力和离心力对变桨的不利影响。为了保证叶片1与滚动轴承8的稳定连接及其端头刚度，叶片1两端装有连接套7、9。大风轮叶片很长，一般是用特制连接套将几个短叶片连接而成的。为了简化变桨机构，使部分变桨功能可以靠风力直接自动完成，本实施例叶片1 前沿到其内拉线4之间的迎风面面积，小于叶片1后沿到其内拉线4之间的迎风面面积。这样，风速越大，两部分迎风面的风压差越大。风速在超过风轮额定风速一定幅度时，单靠这风压差就能克服弹簧13的拉力、杠连杆机构阻力和叶片1与其内拉线的磨擦力，而使桨距角变大，自动限制了风轮转速。这种变桨可称之为“叶片左右面风压差自动变桨限速”。本风轮连有变桨电动机16的供电控制系统，主要包括风控自动开关、手控开关和蓄电池。该系统与主流的三叶片风轮变桨电动机供电控制系统，具有较大程度的通用性。本实施例是这样自动变桨的无风时，变桨电动机风控自动开关保持关闭不通，变桨装置各零件的位置如图3所示，叶片桨距角处于最小值；中小风速时，即达到设计的风轮起动风速最小值至距离额定风速还有一定幅度时，变桨电动机风控自动开关接通使叶片桨距角增大至设计值后断电，此时螺杆14和连杆6的位置比图3所示的左移了 ；风速在达到风轮额定风速上下一定幅度时，变桨电动机风控自动开关接通使叶片桨距角减小回到设计的最小值后断电，此时螺杆14和连杆6回到了图3所示位置；风速在超过风轮额定风速一定幅度时，变桨电动机风控自动开关保持关闭不通，电动机16不起作用，而出现了上述的 “叶片左右面风压差自动变桨限速”。本实施例的成功试制过程证明风轮轮圈3横断面为环状，轮圈3由钢管弯曲焊接而成，是较理想的设计。本实施例的成功试制过程还证明叶片1的横断面是翼形中空的，其表面由不锈钢薄板弯压制成，是较理想的设计。
权利要求1.一种变桨拉线风轮，它包括有轮毂O)、轮圈(3)、叶片⑴和使轮毂(2)和轮圈(3) 固定为一体的拉线，拉线(4)从叶片(1)内部纵向穿过，其特征在于叶片(1)旁有杠杆支座(5)，杠杆支座( 上装有杠连杆机构；在风轮上变桨电动机(16)的驱动下，该杠连杆机构通过与叶片⑴铰接的连杆(6)，可驱使叶片⑴围绕拉线⑷转动变桨。
2.根据权利要求1所述的变桨拉线风轮，其特征在于杠杆支座(5)被夹持安装在相近的至少两条拉线(4)上。
3.根据权利要求1或2所述的变桨拉线风轮，其特征在于轮毂(2)上固定有杠杆支座(12)，叶片(1)旁的每一个杠杆支座( 对应连接轮毂( 上的一个杠杆支座(1 ；变桨电动机(16)通过与其相连的螺杆(14)，可依次带动连动板(11)、这两种杠杆支座(12、5) 上的杠连杆和与叶片⑴铰接的连杆(6)，以驱使叶片⑴围绕拉线⑷转动变桨。
4.根据权利要求1或2所述的变桨拉线风轮，其特征在于杠杆支座(5)与连杆(6)之间连有主要用于变桨的弹簧(13)。
5.根据权利要求1或2所述的变桨拉线风轮，其特征在于叶片(1)与轮圈(3)之间的拉线(4)上套装有用来支撑叶片(1)的滚动轴承(8)。
6.根据权利要求1或2所述的变桨拉线风轮，其特征在于叶片(1)前沿到其内拉线 ⑷之间的迎风面面积，小于叶片(1)后沿到其内拉线⑷之间的迎风面面积。
7.根据权利要求1或2所述的变桨拉线风轮，其特征在于有变桨电动机(16)的控制供电系统，主要包括风控自动开关、手控开关和蓄电池。
8.根据权利要求1或2所述的变桨拉线风轮，其特征在于轮圈(3)横断面为环状，轮圈(3)由钢管弯曲焊接而成。
9.根据权利要求1或2所述的变桨拉线风轮，其特征在于叶片(1)的横断面是翼形中空的，其表面由不锈钢薄板弯压制成。
专利摘要一种变桨拉线风轮，属于新能源技术领域。它包括有轮毂(2)、轮圈(3)、叶片(1)和使轮毂(2)和轮圈(3)固定为一体的拉线(4)，拉线(4)从叶片(1)内部纵向穿过，其特征在于叶片(1)旁有杠杆支座(5)，杠杆支座(5)上装有杠连杆机构；在风轮上电动机(16)的驱动下，该杠连杆机构通过与叶片(1)铰接的连杆(6)，可驱使叶片(1)围绕拉线(4)转动变桨。比较原有旧的拉线风轮，克服了其变桨的幅度、可靠性、均匀度、变桨装置使用寿命和制造成本等多项指标离要求相差太大的缺点；而保留了其优点比传统的三叶片风轮，其起动风速低、抗台风能力强、风能利用系数大幅度增加、成本大幅度降低等等。
文档编号F03D7/02GK202300828SQ20112037328
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月8日 优先权日2011年10月8日
发明者陆中源 申请人:陆中源