[发明专利]摆翼式立轴风力机

说明书

本发明涉及一种摆翼式立轴风力机。

发明人1976年发明的，并于1984获英（GB2    082    260）美（US4    435    124）、法（EP0046    370）等国专利的摆翼式立轴风力机，其主要特点是，其翼片为机翼型，具有一个前缘和一个后缘，以可以绕一垂线轴转动的方式安装在立轴顶端的横杠末端，翼片的转动中心比气动压力中心更靠近翼片的前缘，当翼片转至上风方向时，翼片前缘自动径向向外偏摆，当翼片转至下风方向时，翼片前缘自动径向向内偏摆，横杠末端设有调节机构，用以调节翼片偏摆角度，从而调节风力机的转速。这种风力机虽能满足可靠耐用，效率高、能调速、能抗大风、易启动，不用人操作等优点，但还有不够完善之处，不易达到高可靠、低成本的要求。

本发明的任务在于制造一种更可靠的，成本更低的，经济效益更好的摆翼式立轴风力机。

本发明的摆翼式立轴风力机，其翼片为机翼型，具有一个前缘和一个后缘，以可绕一垂线轴转动的方式装在立轴顶端的横杠末端，翼片的转动中心比气动压力中心更靠近翼片的前缘，当翼片转至上风方向，翼片前缘自动径向向外偏摆，当翼片转至下风方向，翼片前缘自动径向向内偏摆，横杠末端设有调节机构，用以调节翼片的偏摆角度，从而调节风力机的转速，该风力机的立轴支承在支承结构中，其特征是翼片由翼片本体与翼尖组成，翼尖可绕一垂直轴线相对翼片本体转动，翼尖的气动力作用中心与该垂直轴线也是偏离的，正常工作时，翼尖与翼片本体借助于锁定装置锁定为一体，遇强风时，翼尖在气动力作用下可相对翼片本体转动成为扰流片，该调节机构由设置在横杠末端内用固定在横杠内的弹簧拉住的具有V形缺口的滑块，和固定在翼片本体中部的偏摆件组成。该偏摆件的末端有一挡杆伸在滑块的V形缺口内，翼片的偏摆角大小取决于挡杆伸入V形缺口的深度。

本发明的摆翼式立轴风力机在原理、结构都有重大改进。改变了原专利的翼片及偏摆和顺桨机构设计，原翼片分三段，中段偏摆，上、下段顺桨。偏摆和顺桨是并列平行的两个轴心线，结构复杂，且因翼片厚度限制，使结构强度不易保证。现取消顺桨功能，其翼片由前、后缘和翼肋所构成的翼片本体与翼尖组成，翼片直接用销轴连接在横杠末端，翼尖可绕一垂直轴线相对翼片本体转动，翼尖的气动力作用中心与该垂直轴线是偏离的，正常工作时，翼尖与翼片本体借助于锁定装置锁定为一整体，遇强风时，翼尖在气动力的作用下，能相对翼片本体转动而自动脱开，成为扰流片，产生阻力，使风力机停转，安全渡过强风。

在横杠末端内装有限速机构，它由在横杠末端内用弹簧拉住的具有V形缺口的滑块，和固定在翼片中部的偏摆件组成。偏摆件末端有一挡杆伸进滑块的V形缺口内。翼片带动偏摆件左右偏摆时，因挡杆受滑块V形缺口限制，使翼片和偏摆件都只能绕垂直轴偏转一个小角度。风力机转动时，V形缺口滑块受离心力作用向外滑动，但受弹簧的拉力作用而停止在一定位置，滑块位置越向外，挡杆越伸进V形缺口，翼片和偏摆件的偏转角越小，翼片的出力也越小。当风速变大或负载减少，风力机会增加转速。这将使滑块位置外移，但由于上述作用使翼片出力减少，因此风力机转速不会增加。正确设计V形缺口和弹簧能使风力机基本保持恒速。

在本发明的实施例中对立轴结构也作了改进。原专利采用钢架作立轴，与传动机构的立轴固结，而传动机构底座用铰链固定于地面，本发明改用钢管作立轴，顶端和横杠用销钉联结，下端用万向节和传动机构联结，而传动机构底座固定于地面。万向节使传动机构稳定不动，不致因立轴晃动而带动其摇晃，且便于带动地面机器。当立轴较高时，为增强细长钢管的抗弯刚度，根据需要，在钢管上可装上数个带轴承的支承套，并用另一端固定于地面的钢缆拉住，以保证钢管不被压弯，这可以增加风力机的高度，提高风力机效能。

在本发明的实施例中，翼片本体由前、后梁和翼肋构成，可以采用竹材及其联结方法，制成竹桁架，其重量轻、从而减轻了整机重量，降低了成本。

按照本发明，还可将单个小功率风力机组合起来，构成大、中、小各种功率的组合风力发电机，其组合方法是：将一个小功率风力机倒立与另一个功率风力机上、下对称地安装在桁杆末端上，构成一对组合风力机，其功率为单个小功率风力机的二倍。多个桁杆安装在钢缆扎住的钢管桅杆上，可构成中、大功率组合风力发电机。

本发明由于作了上述几点重大改进，因此比原专利可靠性高，成本低。经济效益好，实用价值大。

下面结合附图对本发明的摆翼式立轴风力机作更详细的说明，其中

附图1    本发明的摆翼式立轴风力机总体结构示意图;

附图2    本发明的摆翼式立轴风力机的工作原理图;