[实用新型]一种垂直轴风力机叶片防撞装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力机发电机技术设备领域，特别涉及一种垂直轴风力机叶片防撞装置。

背景技术

风力发电机能过风力推动风轮上的多个叶片环绕垂直轴回转，驱动发电机械产生电能；传统的升力型垂直轴风力机叶片相对于风轮臂是固定不动的，这种风力机起动非常困难；为了有效利用风能，解决自起动问题，有的垂直轴风力机在升力型叶片基础上增加阻力型叶片，但这种风机在高转速时阻力型叶片起反作用，降低了风力发电机的发电效率。

现有技术中，通常风力发电机的叶片做成活动式的，实现叶片可变桨功能，但为了保证叶片在回转一周过程中保持最佳攻角，现有技术中垂直轴风力发电机设有一个推杆结构，但机构复杂，造价高，也极大消耗了风的能量，从而导致风能利用系数大打折扣；现有技术中的另一种垂直轴风力机采用限制钉来把叶片摆动限制在合理攻角内，但所述限制钉与叶片之间容易发生撞击，在长期、周期性的强力撞击下很容易损坏叶片，影响风力发电机的使用寿命。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种垂直轴风力机叶片防撞装置，针对现有技术中的不足，在不影响风力发电机发电效率的前提下，在轮臂与叶片之间设计一种防撞装置，并与轮臂立杆连接，通过防撞挡块限制风力发电机叶片的活动范围，确保叶片在回转一周过程中具有最佳攻角，同时又能避免叶片与轮臂之间发生撞击，从而提高了风力发电机的效率，延长了风力发电机叶片的使用寿命。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种垂直轴风力机叶片防撞装置，包括垂直轴、轮臂、叶片、轮臂立杆、上叶鼻、下叶鼻、轮臂斜杆、防撞装置、顶板、防撞挡块、轴孔、挡块孔，其特征在于：

所述垂直轴风力机的垂直轴通过安装盘将叶轮活动套接，所述叶轮上环绕均布固定连接有多个轮臂，所述轮臂与轮臂立杆相互垂直焊接固定，所述轮臂与轮臂立杆之间倾斜焊接固定设置有轮臂斜杆；所述轮臂立杆的上下二端，通过轴承活动连接设置有上叶鼻和下叶鼻，所述上叶鼻和下叶鼻通过螺接与叶片垂直固定连接；所述轮臂立杆的上端轴承套接的上叶鼻上方固定套接有防撞装置，所述防撞装置设置有一块顶板，所述顶板中心设置有轴孔，所述轴孔的孔径与轮臂立杆的直径匹配设置，所述轴孔用于套接在所述上叶鼻上方的轮臂立杆上；所述顶板二侧边沿垂直方向向下方延伸出二块防撞挡块，所述防撞挡块垂直设置于所述轮臂的二侧方，用于对所述轮臂触接后，反向作用于上叶鼻，进而限制与上叶鼻固定连接的叶片；所述防撞挡块下方设置有挡块孔，所述挡块孔用于装配固定件，以便于将所述防撞装置卡位在所述上叶鼻的上下并使之轴向固定。

所述防撞装置上的二块防撞挡块分别设置于所述顶板相邻的二个边缘上，二块所述防撞挡块平面之间呈相互垂直方向设定；二个所述防撞挡块之间的宽度大于所述轮臂的直径，因此，所述防撞挡块卡位于所述轮臂后，仍然具有一定的转动范围，进而使得上叶鼻和固接在上叶鼻外侧的叶片也具有确定的转动范围。

所述顶板的前后二个角部设置为斜角形状，以便于跟随所述上叶鼻转动时减少空间阻力。

所述防撞装置设置在所述叶轮的每一个上叶鼻上，所述防撞装置设置的数量与叶片设置的数量相同。

本实用新型的工作原理为：所述叶片能够围绕轮臂立杆的轴心转动，在叶轮回转过程中，叶片在离心力作用下始终与轮臂基本垂直，同时通过与轮臂立杆之间的回转自动调桨；风力发电机旋转中，叶片产生离心力远离回转中心，轮臂产生拉力与之平衡，两个力在一条直线上，大小相同，方向相反，所述上叶鼻回转中心正好位于径向直线上，离心力迫使叶片保持与轮臂垂直的状态；风力机转速越高，叶片离心力越大，叶片与轮臂之间垂直状态保持的越好

风力发电机正常运转时，叶片与轮臂垂直，防撞装置的二个防撞挡块位于所述轮臂二侧；当风力较小，风力发电机没有启动时，由于没有离心力，叶轮迎风一侧的叶片无法与轮臂保持垂直，叶片绕轮臂立杆转动，随着叶片转动角度的增大，叶片带动上叶鼻转动，所述上叶鼻带动防撞装置中的防撞挡块移动，至防撞装置与所述轮臂接触为止，受到防撞挡块的限制，此时叶片不再转动，迎风面积最大，类似阻力型叶片；叶轮顺风一侧的叶片弦长方向与风相顺，迎风面积最小；此时风轮利于启动，同时避免了叶片摆动幅度大对风力发电机的启动产生的不利影响，或与轮臂发生碰撞，产生能量损耗的影响。