[其他]垂直轴风力机

说明书

一种垂直轴风力机，采用在风轮主叶内侧设置导流副叶，形成特殊流场：采用机械限速传动装置与活动主副叶连镇动作，自动限速，采用上、下臂斜向拉撑及一个能分散风轮偏心弯曲应力到立柱上的平面轴承，使风机中轴断面尺寸减小３０－４０％。该风力机能自启动，限速灵敏可靠，操作简便，能弧立运行，无振动，气动效率高，工作风速范围宽，整机轻，材质要求低，造价低。

本发明是关于以风作为工作流体的具有与风向成直角的旋转轴线的垂直轴风力机。

现有的垂直轴风力机，普遍存在启动力距小，气动效率低，大风下限速困难的问题。为了克服以上缺点，人们往往采用改变扫风面积的办法来实现。例“可变几何形立轴风机”〔发表于1976年9月在英国剑桥圣约翰大学召开的一个国际风能系统座谈会上〕，该机叶片是铰接在一根横担上的直叶片，上部用联结绳和中心弹簧相连，高风速下使叶片向外倾斜，从而减小风轮迎风面积，但该类风机仍未解决自启动问题，并在大风下仍会出现超速现象。国际专利文献WO80/00733所描述的垂直轴风力机，在同一半径线上，安装有二枚平行的垂直叶片。增加一副叶，对于整个风轮气动设计来说，是增大了风轮实度，这对改善风轮启动性能来说是有帮助的，但由于主副叶安装在同一半径线，当叶片垂直于来流时，双叶为垂直状态，启动效果不是很大。由于其主、副叶重叠在同一半径线上，副叶起不到导流作用，因此，对提高风轮气动效率没有多少意义。副叶也起不到阻挡主叶来流的作用。且双叶为固定连接无法改变攻角，因此，风轮是没有限速性能的。本发明目的是提供一种能自动启动，自动调节叶片攻角以实现过速控制的，气动效率高，工作风速范围宽的风力机。

该发明目的是这样实现的：在垂直转轴周围沿圆周方向安装若干对机翼型直立叶片，每对叶片由平行布置的一枚主叶片和一枚副叶片组成，所述副叶片位于所述主叶片转动方向的前方。所述主、副叶片通过主叶连接板和副叶连接板分别接在由垂直转轴径向伸出的上、下叶臂上，所述主、副叶片连接板用一个连杆铰结在一起，该连杆的一端铰结在所述主叶连接板的前部，该连杆的另一端铰结在所述副叶连接板的尾部，所述副叶通过拉索与一个弹簧调速装置相联。该调速装置包括其个数与主、副叶片对数相同的离心摆，一个套在垂直转轴上的彼此可相对转动的钢管，管壁上固定有与离心摆数相同的回位拉簧板，离心摆拉簧挂耳板、滑道板，一个回位拉簧一端固定在所述回位拉簧板上，另一端与一个固定在垂直转轴上的回位拉簧挂耳板相联。一个离心摆拉簧一端固定在所述离心摆拉簧挂耳板上，另一端固定在一个滑轮组件上，所述滑轮组件包括一个可在滑道板上滑动的滑轮，它的一端与对应的离心摆相联，另一端通过拉索与所述副叶叶片相联。

为了使所述副叶使气流产生最佳攻角，主副叶的最适宜的相对位置为主叶运行半径减副叶运行半径的差为1.2-1.4倍的副叶弦长。

为了防止滑轮在滑道板上的滑动过快而引起主、副叶扭动过快，滑道板为锥度斜面。

由于本发明采用了上述结构，而具有以下优点：在正常风力下，副叶能起导流作用，使气流以有利的攻角流向主叶，而提高了自启动能力和气动效率。当风速增大至额定值时，离心摆拉开离心摆拉簧，滑轮即在滑道板上滑动一个距离，使副叶离心偏转力通过拉索和滑轮拉动滑道板克服所述回位拉簧的拉力，副叶前部即向外扭动。又由于主、副叶间连杆的作用，能使主叶前部向里扭动，使主、副叶呈关闭状，改变了气流攻角，副叶起了阻挡气流的作用，从而实现了过速控制，使该发明风力机在大风下也能恒速运行，增加了工作风速的范围，通过样机试验，工作风速范围如下：4～30m/s。另外由上可知主、副叶片的转动是在大风力时在副叶离心偏转力弹簧调速装置共同作用下进行的，所以限速方法简单，灵敏，限速性能可靠。

下面结合实施例和附图作进一步说明：

附图1风力机局部装配图;

附图2为主副叶的俯视示意图;

附图3为叶片构造图;

附图4为弹簧调速装置的剖面图;

附图5为弹簧调速装置中一组的工作示意图。