專利名稱：具有可變增流外殼的水平軸風力機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于風力機技術(shù)領(lǐng)域。
目前，中國普遍應用的是無增流外殼風力機，據(jù)報導，約在1984年，美國太陽能研究所受能源部委托對17種新設計的風力機進行鑒定，評出了五種有實用價值的最佳設計的風力機。其中一種“喇叭”外殼風力機，其特點是在粗短漏斗狀外殼的小口徑端安裝風動頭，并使小口對著風向。這種裝有“喇叭外殼”的風力機其輸出功率比不加外殼時要大4倍，更大型的風力機甚至要大5.5倍。它存在的問題是固定式的“喇叭外殼”無論在微風還是暴風均有顯著的增流作用，不能隨風速的變化而自動調(diào)整其增流功率，高風速時風力機極易處于嚴重的超負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)。固定式“喇叭外殼”的迎風面積很大，外殼風阻隨風速的增大而急劇上升，其工作條件惡化，為保證其此時仍能安全運行，必須加強整機的結(jié)構(gòu)強度，故結(jié)構(gòu)相對笨重，造價高。
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種具有可變增流外殼的水平軸風力發(fā)動機，其增流外殼的形狀可隨風速變化而自動改變，增流外殼可隨機架作水平方向360°旋轉(zhuǎn)，確保其迎風口隨風向的變化而始終迎風。
本實用新型通過如下技術(shù)實現(xiàn)增流外殼為形狀可在喇叭形與圓筒形之間變化的可變外殼，它是在一個環(huán)形框架上，裝上若干個活動殼瓣，每二個相鄰的活動殼瓣之間裝有可伸縮的蒙皮。機架為架體可繞自身軸線回轉(zhuǎn)的軸形機架，包括中心機座、上、下立柱、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、回轉(zhuǎn)底座，中心機座的上、下分別固定有上立柱和下立柱，其前后則分別固定風力機頭和尾架，上立柱的頂部安裝有回轉(zhuǎn)機構(gòu)，下立柱的底部安裝在回轉(zhuǎn)底座上，環(huán)形框架是以中心機座的中心點為其圓心而固定在上、下立柱上，軸形機架的架體(上、下立柱、中心機座、風動頭、尾架)可隨風向的改變而作水平方向360°旋轉(zhuǎn)，從而保證增流外殼的迎風口始終迎風，尾架為一金屬圓管，其上安裝有外殼形狀自動調(diào)整機構(gòu)，該機構(gòu)以其與活動殼瓣數(shù)量相等的拉桿和活動殼瓣活動連接。
下面以附圖和實施例對技術(shù)方案作進一步說明。


圖1是本風力機總體結(jié)構(gòu)示意圖(正視)。
圖2是
圖1的A向視圖。
圖3是外殼張開呈一定錐度時活動殼瓣結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是外殼張開呈一定錐度時可變外殼的結(jié)構(gòu)示意圖(局部)。
圖5是圓頭角形桿的正視圖及其B－B向、C－C向剖視圖。
圖6是瓣座正視圖及其剖視圖。
圖7是角形桿正視圖及其D－D向剖視圖。
圖8是外殼張開錐度為0度時的活動殼瓣結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是圖8的B向視圖。
圖10－a、
圖10－b、
圖10－c、
圖10－d是圖8的F－F向、G－G向、H－H向、I－I向的剖視圖。
圖11是外殼錐度為0時，外殼橫截面的局部剖視圖。
圖12是可伸縮前蒙皮(11)、包括件11′、件11″結(jié)構(gòu)示意圖。
圖13－a、
圖13－b、
圖13－c、
圖13－d為
圖12的J－J向、K－K向、L－L向、M－M向剖視圖。
圖14是可伸縮前蒙皮(11)的另部件11″的形狀示意圖。
圖15是可伸縮后蒙皮(12)的形狀示意圖。
圖16是外殼形狀自動調(diào)整機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖17是
圖16的N－N向剖視圖。
圖18是軸形機架的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖19是環(huán)形框架和支撐桿結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中(1)是環(huán)形框架，(2)是襯套，(3)是瓣座，(4)是瓣座蓋，(5)是圓頭角形桿，(6)是角形桿，(7)是殼瓣蒙皮，(8)是拉桿接頭銷釘，(9)是拉桿接頭銷套，(10)是拉桿接頭螺母，(11)是可伸縮前蒙皮(包括件11′和11″)，(12)是可伸縮后蒙皮，(13)是伸縮套，(14)是中心機座，(15)是上立柱，(16)是下立柱，(17)是風動頭，(18)是尾架，(19)是支撐桿，(20)是軸頭，(21)是密封蓋，(22)是大軸承，(23)是回轉(zhuǎn)座，(24)是小軸承，(25)是固定螺母，(26)是頂蓋，(27)是筋板，(28)是纜風繩，(29)是球形軸頭，(30)是底座，(31)是球頭壓板(32)是滑套，(33)是壓縮彈簧，(34)是彈簧座，(35)是調(diào)整螺母，(36)是鎖緊螺母，(37)是拉桿，(38)是球形拉桿接頭，(39)球形拉桿接頭鎖緊螺母，(40)是拉桿接頭。
實施例是一種輸出功率為1～30瓩左右的風力機。
環(huán)形框架(1)由空心金屬圓管彎制成二個半圓形件組裝而成，用以支撐外殼并決定外殼橫截面的形狀和大小，在該環(huán)形框架上按一定間距固定一個襯套，每個襯套上裝有一個活動殼瓣。襯套(2)用鋼材或其它耐磨材料制成，它可承受來自活動殼瓣座孔徑向和軸向的負荷?；顒託ぐ晔且唤M合件，主要包括瓣座(3)、瓣座蓋(4)、圓頭角形桿(5)，角形桿(6)，殼瓣蒙皮(7)，拉桿接頭銷子包括銷釘(8)，銷套(9)，螺母(10)組成，二個圓頭角形桿和二個角形桿分別用螺栓或其它方法固定于瓣座的前后兩端，活動殼瓣的外表和迎風曲面上覆蓋有殼瓣蒙皮(7)，它可用鋁板、金屬板、玻璃鋼板、塑料板或其它合適的材料制成，活動殼瓣通過瓣座和瓣座蓋用螺栓連接安裝在襯套上，活動殼瓣可在襯套上靈活轉(zhuǎn)動?；顒託ぐ暧L端設計成半圓形曲面可進一步減小風阻，并改善進風口的流道。拉桿接頭銷由銷釘(8)、銷套(9)、螺母(10)構(gòu)成，銷釘裝于圓頭角形桿(5)的孔內(nèi)，銷釘上套有銷套，用螺母固定，銷套(9)與
圖16中所示的拉桿接頭(40)連接它們可以相對靈活的回轉(zhuǎn)。
每二個相鄰的活動殼瓣之間裝有可伸縮蒙皮，它由前蒙皮(11)和后蒙皮(12)組成。殼瓣蒙皮(7)的前部分，可伸縮前蒙皮(11)和圓頭角形桿(5)三者之間及殼瓣蒙皮(7)的后部分，可伸縮后蒙皮(12)和角形桿(6)三者之間可用螺栓連接，見
圖10－a，10－b，10－c，10－d。前蒙皮(11)的結(jié)構(gòu)類似手風琴風箱，可用橡膠、塑料制成整體件，也可用皮革、織物分別縫制而成。若縫制，則可設計成件11′和件11″，先將材料裁成如
圖13－a所示的圓頭部分形狀，數(shù)片疊在一起后，分別將相鄰兩片的中部和邊緣縫合，見
圖13－b所示，即可制成手風琴風箱式結(jié)構(gòu)的件11′，件11″的設計裁剪圖形見
圖14，它與件11′的縫合關(guān)系見
圖13－c，它緊貼在件11′箱式折皺的下表面縫合，從而構(gòu)成了可伸縮前蒙皮(11)?？缮炜s后蒙皮(12)可用強度高，重量輕，耐日曬雨淋的柔性織物，皮革、橡膠膜、塑料膜等合適的材料制成，如涂過保護物的帆布、上過膠的雨布等，其形狀如
圖15所示。在風力機工作過程中只有當外殼錐度最大時，可伸縮蒙皮(12)才處于繃緊狀態(tài)，見
圖1、圖2，其它情況下，它均處于不同程度的松弛狀態(tài)(見圖8、
圖10－d的I－I位置剖視圖)。
中心機座(14)可用金屬鑄件整體制成，也可組焊而成。其前后兩側(cè)各有一法蘭盤，分別安裝風動頭(17)和尾架(18)，其上下有安裝孔可分別安裝上立柱(15)和下立柱(16)，也可用焊接固定，上、下立柱為管形金屬件，風動頭(17)可采用一般型的水平軸螺旋槳式風動頭或其它形式適于安裝的風動頭。在中心機座(14)的經(jīng)向和環(huán)形框架(1)之間焊有呈輻射狀安置的支撐桿(19)。
回轉(zhuǎn)機構(gòu)見
圖18、
圖19。由軸頭(20)、密封蓋(21)、大軸承(22)、回轉(zhuǎn)座(23)、小軸承(24)、固定螺母(25)頂蓋(26)組成，軸頭(20)直接焊在上立柱(15)頂端，裝上密封蓋(21)，再裝大軸承(22)、套上回轉(zhuǎn)座(23)、裝上小軸承(24)、擰緊固定螺母(25)、再用螺絲固定頂蓋(26)、回轉(zhuǎn)座(23)的外部沿經(jīng)向分布有數(shù)個筋板(27)，其上有孔、可穿纜風繩(28)。
回轉(zhuǎn)底座由球形軸頭(29)、底座(30)、球頭壓板(31)組成，金屬制成的球形軸頭(29)焊在下立柱(16)下端，底座(30)用以承受機體重量，球頭壓板(31)將球形軸頭(29)固定在底座(30)的球形凹面上，并留有一定的間隙，可保證其靈活轉(zhuǎn)動。
尾架上的外殼形狀自動調(diào)整機構(gòu)見
圖16。由滑套(32)、壓縮彈簧(33)、彈簧座(34)、調(diào)整螺母(35)、鎖緊螺母(36)拉桿(37)、球形拉桿接頭(38)、球形拉桿接頭鎖緊螺母(39)拉桿接頭(40)組成?；?32)上車有一圓環(huán)形的半圓凹槽，槽上均勻鉆有與活動殼瓣數(shù)相等的錐形孔，球形拉桿接頭(38)安置于其中，它可在一定的角度范圍內(nèi)自由擺動，以便適應外殼動作時拉桿(37)角度的變化。拉桿(37)的兩頭分別連接球形拉桿接頭(38)和拉桿接頭(40)，兩接頭內(nèi)螺絲互為相反，轉(zhuǎn)動拉桿或分別轉(zhuǎn)動接頭可在一定范圍內(nèi)調(diào)整拉桿的長度，長度調(diào)整好后用拉桿鎖緊螺母(39)鎖緊，以防其在使用中變化。每根拉桿由拉桿接頭(40)與活動殼瓣上的拉桿接頭銷連接。滑套(32)、壓縮彈簧(33)、調(diào)整螺母(35)分別裝于尾架(18)上，滑套可在尾架上滑動，轉(zhuǎn)動調(diào)整螺母(35)可以調(diào)整壓縮彈簧(33)的預緊程度，從而調(diào)整確定外殼動作的啟動風速，鎖緊螺母(36)可以鎖緊調(diào)整螺母在尾架上的位置。
本風力機可按要求達到的輸出功率而設計成各種規(guī)格，小型的更適宜于農(nóng)村、漁區(qū)、牧區(qū)的個體、家庭使用，與相應的發(fā)電機組匹配，可帶動各種機械作業(yè)，可作為海水淡化的能源或用于取暖灶具烤箱等電器。本風力機的優(yōu)點是1、增流外殼可隨機架作水平方向360°轉(zhuǎn)動，外殼的進風口端永遠迎風，可充分利用風能。
2、增流外殼形狀隨風力變化而自動變化。其所需的啟動風速要比無外殼的風力機小得多，在低風速到設計風速范圍內(nèi)，其工況與有固定式喇叭外殼的風力機基本相同，但隨著風速的增加，外殼的錐度相應變小，外殼所起的增流作用可逐漸減弱，當風速大到使外殼錐度接近0而成圓筒形時，外殼的迎風面積減到最小，風阻大大降低，提高了整機的抗風能力，其工況又接近于無外殼風力機，超負荷運轉(zhuǎn)的狀態(tài)得到很大的改善。
3、由于本機在高風速時風阻大大減小，又采用軸形機架貫穿外殼的方案，整機結(jié)構(gòu)緊湊，造價大為降低。
權(quán)利要求1.具有可變增流外殼的水平軸風力機，有增流外殼，機架，風動頭，尾架，纜風繩，其特征是a、增流外殼為形狀可在喇叭形與圓筒形之間變化的可變外殼，它是在一個環(huán)形框架上，裝有活動殼瓣，活動殼瓣之間裝有可伸縮蒙皮；b、機器為架體可繞自身軸線回轉(zhuǎn)的軸形機器，包括中心機座、上、下立柱、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、回轉(zhuǎn)底座，中心機座的上、下分別固定有上立柱和下立柱，其前、后則分別安裝有風動頭和尾架，上立柱的頂部安裝有回轉(zhuǎn)機構(gòu)，下立柱的底部安裝在回轉(zhuǎn)底座上，環(huán)形框架以中心機座的中心點為圓心固定在上、下立柱上；c、尾架上安裝有外殼形狀自動調(diào)整機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力機，其特征是中心機座和環(huán)形框架之間固定有呈輻射狀安置的支撐桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風力機，其特征是活動殼瓣由瓣座、瓣座蓋、二個圓頭角形桿，二個角形桿，殼瓣蒙皮，拉桿接頭銷子(包括銷釘、銷套、螺母)組成，二個圓頭角形桿和二個角形桿分別固定于瓣座的前、后兩端，活動殼瓣的外表和迎風曲面上覆蓋有殼瓣蒙皮，二個圓頭角形桿之間裝有拉桿接頭銷子，上述構(gòu)件套于安裝在環(huán)形框架上的襯套上，瓣座與瓣座蓋連接固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風力機，其特征是可伸縮前蒙皮為一種手風琴風箱式的結(jié)構(gòu)，可為整體件或組合件，其組合件是由件11′和件11″組合而成，件11′是由圓頭形蒙皮迭在一起后每相鄰兩片的中部和邊緣經(jīng)縫合制成，件11″為扇面形，它縫合在件11′風箱式折子一頭的下表面，件11′二側(cè)邊緣分別固定在圓頭角形桿的外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風力機，其特征是可伸縮后蒙皮的形狀為折扇扇面形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風力機，其特征是上立柱和下立柱為一管形金屬件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風力機，其特征是回轉(zhuǎn)機構(gòu)由軸頭、密封蓋、大軸承、回轉(zhuǎn)座、小軸承、固定螺母、頂蓋組成，軸頭固定在上立柱頂端，密封蓋上裝有大軸承，并套有回轉(zhuǎn)座，再裝上小軸承，經(jīng)固定螺母緊固后固定有頂蓋，回轉(zhuǎn)座的外部沿經(jīng)向分布有筋板，其上有供穿纜風繩用的孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風力機，其特征是回轉(zhuǎn)底座主要包括固定在下立柱下端的球形軸頭，承受機體重量的底座和球頭壓板。底座上開有與球形軸頭相應的球形凹面，球頭壓板覆蓋在底座上并與之固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風力機，其特征是外殼形狀自動調(diào)整機構(gòu)由滑套、壓縮彈簧、彈簧座、調(diào)整螺母、鎖緊螺母、拉桿、球形拉桿接頭球形拉桿接頭鎖緊螺母、拉桿接頭組成，滑套上開有圓環(huán)形半圓凹槽，槽上均勻鉆有與活動瓣殼數(shù)量相等的錐形孔，球形拉桿接頭置于孔中，連接拉桿的球形拉桿接頭和拉桿接頭內(nèi)螺紋互為相反，該調(diào)整機構(gòu)由拉桿與活動殼瓣活動連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風力機，其特征是可變外殼的外殼面和上、下立柱的銜接部位裝有伸縮套。
專利摘要具有可變增流外殼的水平軸風力機。固定式“喇叭外殼”風力機，其增流作用不能自動調(diào)整，高風速時外殼風阻大、處于超負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，結(jié)構(gòu)笨重，造價高。本機的增流外殼形狀可在喇叭形與圓筒形之間變化，機架可繞自身軸回轉(zhuǎn)，尾架上裝有外殼形狀自動調(diào)整機構(gòu)。本機可變外殼的口端永遠迎風，可充分利用風能，所需的啟動風速小，增流大小可隨風速的變化而自動調(diào)節(jié)，高風速時外殼風阻大為減少。
文檔編號F03D1/04GK2034626SQ88211169
公開日1989年3月22日 申請日期1988年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月21日
發(fā)明者朱杰 申請人:朱杰