一种叶片收叠式风能的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种叶片收叠式风能机，包括有立柱，风能主机，水平转轴及制动器、离合器，叶片分为固定叶片和活动叶片，叶片均与叶片座固连，固定叶片座套装于水平转轴上，活动叶片座上设有卡口，活动叶片座通过卡口再套装于固定叶片座上，使活动叶片与固定叶片处于同一平面并以180°相对展开；水平转轴的前端设有丝杆，活动叶片座端面中心孔内设有传动螺母，丝杆与传动螺母形成传动配合；活动叶片座前端还设有控制电机，传动螺母上同轴心固连有齿轮，齿轮与控制电机的输出齿轮啮合，通过控制电机的正反转，可驱动活动叶片座沿丝杆退出或套进固定叶片座，其收叠效果好，抗风力强，安装维修简单，适合于在常有强风的海岸，海上及渔船上使用。
【专利说明】—种叶片收叠式风能机
【技术领域】
[0001]本发明涉及风能利用装置，特别是一种叶片可以收叠的水平轴塔式风能机。
【背景技术】
[0002]目前传统的水平轴塔式叶片风能机，是由叶片，风塔，主机组成，其结构是由风塔支撑主机，叶片置于主机前方。这种结构布局针对陆地上的环境条件设计，如遇上超强风力，风能机一般是以锁轴停机方式避免强气流损坏设备来保证安全。也有的设计采用两段式组合叶片，如中国专利:201210526207.3“用于大型风力发电机的两段式倾斜折叠叶片装置”，其叶片包括主叶片和折叠叶片，在遇到大风及风灾时，可进入安全保护的完全折叠位置。但由于其叶片依然处于打开、迎风状态，即使叶片受风面减少，但设备仍存在被强气流损坏的风险。
[0003]另一方面，传统的水平轴塔式叶片风能机不适于安装在船上使用，特别是中小吨位的船舶。风能机在船上使用与陆地上的情况会很不同，由于船是浮在水中，船身无法固定，遇强风时，如用锁轴停机的措施，尽管风叶被锁定，但仍处于迎风受力的状态，会造成船身的更不稳定，所以尽管海上风能充足，也难见有此类风能机装备渔船。而传统的帆船用风帆捕获风能，遇上强风是用收帆方式保证安全的。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种叶片收叠式风能机，以解决现有技术中规避强风能力弱，易被强风损坏，叶片折叠复杂、麻烦，折叠避风效果不理想，环境适应性差等的技术问题。
[0006]本发明的目的是通过如下技术方案实现的:
[0007]—种叶片收叠式风能机，包括有立柱，风能主机，至少一对叶片，水平转轴及制动器、离合器，其特征在于:所述的一对叶片分为固定叶片和活动叶片，固定叶片与固定叶片座固连，固定叶片座套装于水平转轴上，活动叶片与活动叶片座固连，活动叶片座上设有卡口，活动叶片座通过卡口再套装于固定叶片座上，使活动叶片与固定叶片处于同一平面并以180°相对展开；水平转轴的前端设有丝杆，活动叶片座端面中心孔内设有传动螺母，丝杆与传动螺母形成传动配合；活动叶片座前端还设有控制电机，传动螺母上同轴心固连有齿轮，齿轮与控制电机的输出齿轮啮合，通过控制电机的正反转，可驱动活动叶片座沿丝杆退出或套装进固定叶片座。
[0008]进一步地，为使剩余风能得到二次利用，提高风能利用效率，所述的叶片共两对，其叶片迎角按同一迎风方向以角度正负对称安装，且通过同轴反转串联连接。
[0009]为降低重心，增大稳定性，也便于安装维修，所述风能主机装于立柱下部，立柱内设有竖轴，竖轴下端与风能主机动力连接，竖轴上端则通过锥齿轮、伞齿轮与水平的花键轴、离合器、制动器及水平转轴动力连接。
[0010]为便于选择跟踪风向，所述立柱底部安装转盘，转盘可带动立柱作水平360°旋转。
[0011]具体地，所述立柱顶部固装横向管梁，整体呈T字形，管梁内分左右两侧各对称安装有一水平转轴和一花键轴，花键轴的一端固装伞齿轮，另一端配装有键销离合器，制动器外端面有键销孔可与键销离合器配合，制动器固装于水平转轴的后端。
[0012]所述固定叶片与固定叶片座法兰连接、活动叶片与活动叶片座也是法兰连接，活动叶片座上对应自身法兰颈的另一侧开有卡口，该卡口可滑动配合套装进入或退出固定叶片座的法兰颈，卡口边缘有加强筋；收叠叶片时，控制电机驱动齿轮、传动螺母，带动活动叶片座沿丝杆退出固定叶片座，当活动叶片座上的卡口完全退出固定叶片座的法兰颈后，可将固定叶片和活动叶片两个叶片收叠为0°，垂直地心锁定。
[0013]所述立柱截面呈流线翼形体。
[0014]本发明具有以下优点:1、具有叶片收叠、收折功能，叶片收叠后可与立柱处于同一直线上，受风面大大减少。在实际应用中能规避强风，适合在船泊，包括渔船上使用，拓宽了风能机应用领域。2、可选择性的利用风能，能在多强风的海上、海岸使用。这体现在，通常风力的条件下，可用前后两组叶片共同工作，但遇到强风天气时，可选择用其中一组叶片实现单独工作，降低机组负荷，增加了适用性。3、叶片收叠收折功能用于船上，既可规避强风，旋转立柱也可当作吊车使用，可保持船上原有的桅杆功能。4、风能主机安置于立柱下方，能降低重心、提高稳定性，更使很多安装维修工作无须高空作业，只在立柱下进行，非常方便。5、前后两组叶片共轴反转，前叶片剩余风能得到二次利用，提高风能利用效率。6、流线型立柱减少气流阻力，对后叶片影响小，立柱抗折强度提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的叶片展开状态的侧视示意图。
[0016]图2是本发明的叶片收叠状态的正视示意图。
[0017]图3是本发明的叶片展开状态的结构示意图。
[0018]图4是本发明的叶片收叠状态的结构示意图。
[0019]图5是本发明的活动叶片座正视示意图。
[0020]图6是本发明的活动叶片座A — A向首I]视不意图。
[0021]附图标记说明:立柱1，管梁2，转盘3，主机间4，风能主机5，水平转轴6，伞齿轮7，锥齿轮8，竖轴9，控制电机10，整流罩11，输出齿轮12，丝杆13，活动叶片座14，固定叶片座15，法兰颈16，制动器17，离合器18，花键轴19，活动叶片20，固定叶片21，齿轮22，传动螺母23，卡口 24，加强筋25。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
[0023]实施例一，参见图2—图6，本实施例的叶片收叠式风能机，主体包括有立柱1，管梁2，风能主机5，一对叶片:活动叶片20和固定叶片21，水平转轴6及制动器17、离合器18。其中，立柱1、风能主机5、制动器17、离合器18属常规技术，风能主机5可根据实际需要设置在立柱I顶部或者立柱I下部，特别的设计在于叶片组的安装结构。
[0024]本实施例只有一对叶片组成的叶片组，由活动叶片20、固定叶片21、固定叶片座15、活动叶片座14、控制电机10等零部件组成。叶片根部与叶片座均采用法兰螺栓紧固连接。首先，固定叶片座15与水平转轴6固装，固定叶片座15外壁设置一个与固定叶片21紧固的法兰，并形成有法兰颈16 ;其次，活动叶片座14为管状零件(如图5、6所示)，与固定叶片座15套装配合，活动叶片座14的内壁可套入固定叶片座15的外壁，形成滑动配合；活动叶片座14自身也设有与活动叶片20固定的法兰，在活动叶片座14上对应自身法兰颈的另一侧开有卡口 24，该卡口 24可滑动套进或退出固定叶片座15的法兰颈16，卡口 24边缘有加强筋25。
[0025]为实现活动叶片座14的滑动，在水平转轴6的前端设有丝杆13，活动叶片座I端面中心孔内设有传动螺母23，丝杆13与传动螺母23形成传动配合，活动叶片座14前端还设有控制电机10，传动螺母23上同轴心固连有齿轮22，齿轮22与控制电机10的输出齿轮12啮合，通过控制电机10实现正反转，可驱动活动叶片座14沿丝杆13退出或套装进固定叶片座15。
[0026]这样，通过活动叶片座14上卡口 24与固定叶片座15法兰颈16的配合来变换两叶片的状态，实现叶片组的收叠和展开。活动叶片座14、固定叶片座15、固定叶片21和活动叶片20,可由金属材料或复合材料、塑料制成。
[0027]叶片展开的过程是，先将固定叶片21指向天空、活动叶片20垂直指向地心，此时，活动叶片座14套装在固定叶片座15外壁前端，启动控制电机10正转，通过输出齿轮12、齿轮22、传动螺母23驱动活动叶片座14沿丝杆13内移，使活动叶片座14的卡口 24套装进固定叶片座15的法兰颈16并相互紧固卡住，使活动叶片20、固定叶片21呈180度展开状态，电机停止后，由传动螺母23与丝杆螺纹自锁固定，叶片可作正常迎风工作。
[0028]叶片收叠的过程是，通过水平转轴6将活动叶片20垂直指向地心，控制电机10反转驱动活动叶片座14沿丝杆13外移，待活动叶片座14的卡口 24完全脱离固定叶片座15的法兰颈16，相互不再接触，然后再转动水平转轴6，调节制动器17将固定叶片21转动至垂直于地心，使之与活动叶片20叠合(如图2所示)，与立柱I处于同一直线上，受强风作用力的影响可大大降低。
[0029]实施例二，参见图1一图6，本实施例为减少气流阻力，立柱I的截面呈流线体的翼形，立柱I垂直竖立，顶端固装水平管梁2，形成一个T字形塔架。在顶端管梁2两端内，以同一轴心分前后各安装两个相同的可旋转的水平转轴6。本实施例采用两组叶片组结构，以两片为一组分别安装在管梁2两端水平转轴6上(如图1所示)，呈双级串联捕风方式布置。
[0030]风能主机5设置主机间4内，立柱I竖立安装在主机间4上方，顶部固装横向管梁2，底部安装转盘3，目的是使立柱1，管梁2作整体水平旋转可全角度的选择风向，立柱I的内部装有传动竖轴9，竖轴9与转盘3同轴心安装，底端连接风能主机5，水平旋转时不会影响动力传输。竖轴9顶端固装锥齿轮8啮合伞齿轮7联动，花键轴19共两支，分左、右安装在管梁2中，花键轴19的一端固装伞齿轮7，另一端配装有键销离合器18，制动器17外端面有键销孔可与键销离合器18配合，水平转轴6也分两支，按左、右安装在管梁2中，水平转轴6的一端固装制动器17，另一端固装固定叶片座15，水平转轴6的前端设有丝杆13，固定叶片21与固定叶片座15用法兰连接，活动叶片20与活动叶片座14也用法兰连接，传动螺母23安装在活动叶片座14端面中心孔内，与齿轮22同轴心连接，传动螺母23与丝杆13旋转配套。控制电机10装在整流罩11内并与活动叶片座14固连，控制电机10的启动、关闭，进退指令均可用有线，无线电器控制，制动器17，键销离合器18的动作控制均可用有线，无线电器，液压，气动等机械操作，目的是通过自动控制实现活动叶片20与固定叶片21的展开和收叠。
[0031]本实施例中，由于两组叶片对称布置，左、右两水平转轴6的后端均安装有制动器
17,制动器17端面有键销孔，紧邻制动器17安装有花键轴19，花键端配装有键销离合器18，离合器键销与制动器端面键销孔配合离合功能。花键轴19另一端固装伞齿轮7，左、右花键轴19上的伞齿轮7共同啮合一个垂直安装在风塔顶部的锥齿轮8，锥齿轮8与竖轴9连接。三齿啮合联动旋转，使左水平转轴与右水平转轴呈同轴心反相旋转。制动器、离合器是常规配置，其设置是为了方便使用。
[0032]本实施例中，叶片分固定叶片21与活动叶片20，两种叶片组合成一叶片组，共两组分别设置在水平转轴6的外端，以面对迎风方向称前、后叶片组。使用时，每组两个叶片以180°相对展开安装捕获风能。在需要时，如遇上台风、强风等紧急情况，可将每组的两个叶片由控制电机10驱动，自动、快速地收叠在同一直线上，垂直地面呈0°锁定，便于避强风或者安装维修等。前、后两组叶片迎角是同风向设置反向安装，这样能使同一风向的风力推动前、后两组叶片作反向旋转，目的是为提高捕风效率。另一突出的特点是，前、后两组叶片的相对反转可相互抵消轴向反作用力矩，该布局有助于解决技术性的水面浮体承载风能机的稳定问题。加上两组叶片的对称设计及收叠机构，更完善了风能机适于船舶，强风海岸和近海海域等环境的应用问题。
[0033]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种叶片收叠式风能机，包括有立柱，风能主机，至少一对叶片，水平转轴及制动器、离合器，其特征在于: 所述的一对叶片分为固定叶片(21)和活动叶片(20)，固定叶片(21)与固定叶片座(15)固连，固定叶片座(15)套装于水平转轴(6)上，活动叶片(20)与活动叶片座(14)固连，活动叶片座(14)上设有卡口(24)，活动叶片座(14)通过卡口(24)再套装于固定叶片座(15)上，使活动叶片(20)与固定叶片(21)处于同一平面并以180°相对展开； 水平转轴￠)的前端设有丝杆(13)，活动叶片座(14)端面中心孔内设有传动螺母(23)，丝杆(13)与传动螺母(23)形成传动配合； 活动叶片座(14)前端还设有控制电机(10)，传动螺母(23)上同轴心固连有齿轮(22)，齿轮(22)与控制电机(10)的输出齿轮(12)啮合，通过控制电机(10)的正反转，可驱动活动叶片座(14)沿丝杆(13)退出或套装进固定叶片座(15)。
2.根据权利要求1所述的风能机，其特征在于，所述的叶片共分左右两对，其叶片迎角按同一迎风方向以角度正负对称安装，且通过同轴反转串联连接。
3.根据权利要求1或2所述的风能机，其特征在于，所述风能主机装于立柱(I)下部，立柱(I)内设有竖轴(9)，竖轴(9)下端与风能主机动力连接，竖轴(9)上端则通过锥齿轮(8)、伞齿轮(7)与水平的花键轴(19)、离合器、制动器及水平转轴(6)动力连接。
4.根据权利要求3所述的风能机，其特征在于，所述立柱(I)底部安装转盘(3)，转盘(3)可带动立柱(I)作水平360°旋转。
5.根据权利要求4所述的风能机，其特征在于，所述立柱(I)顶部固装横向管梁(2)，整体呈T字形，管梁(2)内分左右两侧各对称安装有水平转轴(6)和花键轴(19)，花键轴(19)的一端固装伞齿轮(7)，另一端配装有键销离合器(18)，制动器(17)外端面有键销孔可与键销离合器(18)配合，制动器(17)固装于水平转轴(6)的后端。
6.根据权利要求3所述的风能机，其特征在于，所述固定叶片(21)与固定叶片座(15)用法兰连接、活动叶片(20)与活动叶片座(14)也是法兰连接，活动叶片座(14)上对应自身法兰颈的另一侧开有卡口(24)，该卡口(24)可滑动配合套装进入或退出固定叶片座(15)的法兰颈(16)，卡口(24)边缘有加强筋(25);收叠叶片时，控制电机(10)驱动齿轮(22)、传动螺母(23)，带动活动叶片座(14)沿丝杆(13)退出固定叶片座(15)，当活动叶片座(14)上的卡口(24)完全退出固定叶片座(15)的法兰颈(16)后，可将固定叶片(21)和活动叶片(20)两个叶片收叠为0°，垂直地心锁定。
7.根据权利要求3所述的风能机，其特征在于，立柱截面呈流线翼形体。
【文档编号】F03D9/00GK104314761SQ201410422397
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2014年8月25日
【发明者】丁健威, 谢晓山 申请人:丁健威