立式风车风叶板随动角度的调节装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020872938.3 (22)申请日 2020.05.21 (73)专利权人 安徽康迪纳电力科技有限责任公 司 地址 235037 安徽省淮北市杜集开发区纵 楼路1号 (72)发明人 章亮卢海姚军丁鑫周卓群 于磊 (74)专利代理机构 合肥诚兴知识产权代理有限 公司 34109 代理人 汤茂盛 (51)Int.Cl. F03D 7/06(2006.01) F03D 3/06(2006.01) F03D 3/02(2006.01) (ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利。

2、 (54)实用新型名称 立式风车风叶板随动角度的调节装置 (57)摘要 本实用新型提供了一种立式风车风叶板随 动角度的调节装置， 包括转动座， 转动座上立式 布置有作为动力输出轴的转轴， 转轴的周向固定 设置有转动架， 转动架上铰接有风叶板， 所述转 动座上固定设置有与转轴同芯的锥形基齿轮， 风 叶板的铰接轴上同芯固定设置有锥形从动齿轮， 轴芯方向位于水平面的传动轴的两端同芯布置 有锥齿轮， 两锥齿轮分别与锥形基齿轮及锥形从 动齿轮啮合， 锥形基齿轮与锥形从动齿轮之间的 传动比为2： 1， 所述锥形基齿轮及锥形从动齿轮 的锥底的朝向相同。 转动座与风叶板之间的联动 结构实现了随动角度的调节， 。

3、同时转动座可以随 风向转动， 这样本实用新型中的风车便可以在任 意风向下保持稳定转动， 风车便能随风力保持转 向不变的转动。 权利要求书1页 说明书5页 附图9页 CN 212202351 U 2020.12.22 CN 212202351 U 1.一种立式风车风叶板随动角度的调节装置， 其特征在于： 包括转动座(10)， 转动座 (10)上立式布置有作为动力输出轴的转轴(30)， 转轴(30)的周向固定设置有转动架(40)， 转动架(40)上铰接有风叶板(50)， 所述风叶板(50)的铰接轴(51)轴芯方向与转轴(30)轴芯 方向平行， 风叶板(50)在转轴(30)的周向均匀间隔布置有至少两。

4、个， 风叶板(50)绕转轴 (30)轴芯公转( )时风叶板(50)绕其铰接轴(51)轴芯自转( )， 风叶板(50)的公转( )方向 与风叶板(50)的自转( )相同或相反， 调向机构驱动转动座(10)依据风向作追随风向的姿 态调整转动， 姿态调整转动满足以下适配关系， 铰接轴(51)轴芯与转轴(30)轴芯所在的平 面垂直于风向时， 一侧风叶板(50)的板面垂直于风向， 该风叶板(50)随转轴(30)公转180 时风叶板(50)自转90 使其板面平行于风向， 转轴(30)与机架(90)之间设置有转动支撑结 构(34)用于轴向支撑转轴(30)及所连风叶板(50)； 所述转动座(10)上固定设置有。

5、与转轴(30)同芯的锥形基齿轮(13)， 风叶板(50)的铰接 轴(51)上同芯固定设置有锥形从动齿轮(52)， 轴芯方向位于水平面的传动轴(60)的两端同 芯布置有锥齿轮(61)， 两锥齿轮(61)分别与锥形基齿轮(13)及锥形从动齿轮(52)啮合， 锥 形基齿轮(13)与锥形从动齿轮(52)之间的传动比为2： 1， 所述锥形基齿轮(13)及锥形从动 齿轮(52)的锥底的朝向相同。 2.根据权利要求1所述的立式风车风叶板随动角度的调节装置， 其特征在于： 所述风叶 板(50)的公转( )与风叶板(50)相对于大地的自转( )转速比为2： 1。 3.根据权利要求1所述的立式风车风叶板随动角度的。

6、调节装置， 其特征在于： 风叶板 (50)的公转( )方向与风叶板(50)相对于大地的自转( )方向相同。 4.根据权利要求1所述的立式风车风叶板随动角度的调节装置， 其特征在于： 所述铰接 轴(51)轴芯与转轴(30)轴芯所在的平面平行于风向时， 风叶板(50)板面与风向夹角为45 。 5.根据权利要求1所述的立式风车风叶板随动角度的调节装置， 其特征在于： 所述锥形 基齿轮(13)及锥形从动齿轮(52)的锥底的朝上。 6.根据权利要求1所述的立式风车风叶板随动角度的调节装置， 其特征在于： 所述风叶 板(50)与调向机构之间的传动路径上设置有限制转动座(10)转动的刹车装置。 7.根据权利。

7、要求1或2或3或4或5或6所述的立式风车风叶板随动角度的调节装置， 其特 征在于： 所述调向机构包括转动座(10)上同芯固定设置的调向链轮或齿轮(14)， 驱动机构 接收风向标(20)的位置信号驱使调节链轮或齿轮(14)跟随风向标(20)转动。 8.根据权利要求1所述的立式风车风叶板随动角度的调节装置， 其特征在于： 所述转动 架(40)包括与风叶板上下端对应布置的悬臂(41)， 悬臂(41)的里端为类哈夫结构， 上、 下方 悬臂(41)的外端设置有用于扶持铰接轴(51)的轴承座和径向轴承， 悬臂(41)的外端的铰接 轴(51)处设置有轴向支撑结构用于抵消风叶板(50)的重力。 9.根据权利要。

8、求8所述的立式风车风叶板随动角度的调节装置， 其特征在于： 所述下方 悬臂(41)与转轴(30)之间设置有斜拉杆(42)， 悬臂(41)、 转轴(30)及斜拉杆(42)合围成位 于竖直面内的三角形结构， 风叶板(50)的下部呈梯形以避让斜拉杆(42)所在位置。 10.根据权利要求1所述的立式风车风叶板随动角度的调节装置， 其特征在于： 所述转 轴(30)与机架(90)之间设置有限制风车公转( )的转轴刹车。 11.根据权利要求1所述的立式风车风叶板随动角度的调节装置， 其特征在于： 所述铰 接轴(51)与转动架(40)之间设置有限制风叶板(50)自转( )的风叶刹车。 权利要求书 1/1 页 。

9、2 CN 212202351 U 2 立式风车风叶板随动角度的调节装置 技术领域 0001 本实用新型涉及风能利用的技术领域， 具体涉及一种立式风车风叶板随动角度的 调节装置。 背景技术 0002 立式风车的转塔立式布置， 即转塔轴立式布置， 风叶板的板面位于铅垂面内， 风叶 板的转动时需要调整其板面与风向间的角度， 以确保其可以收效最大限度的风力功， 由于 风叶板安装在转塔轴上， 转塔轴始终在旋转， 风叶板的自转轴芯位置构成的轨迹为圆柱面， 其不同时刻则处在圆柱面上的不同周向位置处， 此时要实现板面与风向之间保持特定的夹 角关系， 为此设置一套风叶板绕自转轴轴芯转动的驱动与调节机构是设计人员。

10、无法回避的 首要难题。 实用新型内容 0003 本实用新型的目的是提供一种立式风车风叶板随动角度的调节装置风叶板随动 角度的调节装置， 确保风向改变时及时随动调节风叶板与风向之间的适应角度关系。 0004 为了实现上述目的， 本实用新型采用的技术方案为： 一种立式风车风叶板随动角 度的调节装置， 包括转动座， 转动座上立式布置有作为动力输出轴的转轴， 转轴的周向固定 设置有转动架， 转动架上铰接有风叶板， 所述风叶板的铰接轴轴芯方向与转轴轴芯方向平 行， 风叶板在转轴的周向均匀间隔布置有至少两个， 风叶板绕转轴轴芯公转时风叶板绕其 铰接轴轴芯自转， 风叶板的公转方向与风叶板的自转相同或相反， 。

11、调向机构驱动转动座依 据风向作追随风向的姿态调整转动， 姿态调整转动满足以下适配关系， 铰接轴轴芯与转轴 轴芯所在的平面垂直于风向时， 一侧风叶板的板面垂直于风向， 该风叶板随转轴公转180 时风叶板自转90 使其板面平行于风向， 转轴与机架之间设置有转动支撑结构用于轴向支 撑转轴及所连风叶板； 0005 所述转动座上固定设置有与转轴同芯的锥形基齿轮， 风叶板的铰接轴上同芯固定 设置有锥形从动齿轮， 轴芯方向位于水平面的传动轴的两端同芯布置有锥齿轮， 两锥齿轮 分别与锥形基齿轮及锥形从动齿轮啮合， 锥形基齿轮与锥形从动齿轮之间的传动比为2： 1， 所述锥形基齿轮及锥形从动齿轮的锥底的朝向相同。。

12、 0006 上述方案中， 风车的迎风面上有一风叶板的板面垂直于风向， 这样可以最大程度 利用风力推动整个风车转动， 在微风下风车依然能够转动， 进一步提高了风能的利用率， 同 时本实用新型中的转动座与风叶板之间的联动结构实现了随动角度的调节， 同时转动座可 以随风向转动， 这样本实用新型中的风车便可以在任意风向下保持稳定转动， 风车便能随 风力保持转向不变的转动。 附图说明 0007 图1为本实用新型的立体结构示意图； 说明书 1/5 页 3 CN 212202351 U 3 0008 图2、 3为本实用新型的结构示意图； 0009 图4、 5、 10为风车底座结构示意图； 0010 图6为图。

13、5的A-A面剖视图； 0011 图7、 11为风车底座的拆分示意图； 0012 图8、 9为本实用新型的工作原理图。 具体实施方式 0013 一种风车的风叶板随动角度的调节装置， 包括转动座10， 转动座10上立式布置有 作为动力输出轴的转轴30， 转轴30的周向固定设置有转动架40， 转动架40上铰接有风叶板 50， 所述风叶板50的铰接轴51轴芯方向与转轴30轴芯方向平行， 风叶板50在转轴30的周向 均匀间隔布置有至少两个， 风叶板50绕转轴30轴芯公转 时风叶板50绕其铰接轴51轴芯自 转 ， 风叶板50的公转 方向与风叶板50的自转 方向相同或相反， 调向机构驱动转动座10依 据风向。

14、作追随风向的姿态调整转动， 姿态调整转动满足以下适配关系， 铰接轴51轴芯与转 轴30轴芯所在的平面垂直于风向时， 一侧风叶板50的板面垂直于风向， 该风叶板50随转轴 30公转180 时风叶板50自转90 使其板面平行于风向， 转轴30与机架90之间设置有转动支 撑结构34用于轴向支撑转轴30及所连风叶板50； 0014 上述方案中， 当铰接轴51轴芯与转轴30轴芯所在的平面垂直于风向时， 风向上的 一侧风叶板50的板面垂直于风向迎风， 另一侧风叶板50的板面平行于风向顺风， 这样风向 上的两侧风叶板50的迎风面积存在巨大的差距， 从而保证转轴30的转向不变且转动扭矩最 大， 使风力利用率达。

15、到最大化， 本实用新型的实质是通过风叶板50的自转 使得风叶板50在 不同位置时其迎风面积不同， 这样便会使转轴30在风向上的一侧的合力矩大于另一侧的合 力矩， 从而实现风叶板50绕转轴30的轴芯公转 。 风叶板50公转 的同时伴随着自转 ， 风叶 板50公转180 时风叶板50自转90 ， 即风叶板50公转 角度： 风叶板50自转 角度2： 1， 由于 风叶板50为两侧对称的板状结构， 因此其自转 为180 与自转 为360 时其板面与风向夹角 相同， 这样保证了风叶板50公转 至各位置时其在同一位置上的迎风面积是相同的， 这样风 车便能持续稳定的工作。 转动座10依据风向作追随风向的姿态的。

16、实质是： 设转动座10正对 风向某点为0号位， 当风向发生改变时， 调向机构驱动转动座10转动使其0号位正对风向。 本 实用新型中的转动支撑结构34为轴向支撑轴承或磁悬浮机构， 本实用新型中风车的迎风面 较大， 可以最大程度利用风力推动整个风车转动， 在微风下风车依然能够转动， 进一步提高 了风能的利用率， 同时本实用新型中的转动座10可以随风向转动， 这样本实用新型中的风 车便可以在任意风向下保持稳定转动， 风车便能随风力保持转向不变的转动。 0015 所述转动座10上固定设置有与转轴30同芯的基齿轮13， 基齿轮13与对应风叶板50 数量的过渡齿轮15啮合， 过渡齿轮15上同芯设置有过渡锥。

17、齿轮16， 风叶板50的铰接轴51上 同芯固定设置有锥形从动齿轮52， 轴芯方向位于水平面的传动轴60的两端同芯布置有锥齿 轮61， 两锥齿轮61分别与过渡锥齿轮16及锥形从动齿轮52啮合。 上述方案中的传动轴60等 联动机构随转动座10既可以布置在风叶板50上方也可以布置在风叶板50下方， 该方案通过 机械结构完成了风叶板50公转 与自转 的联动简单方便不易出错， 且相对于电动控制省去 了复杂的布线。 0016 所述风叶板50的公转 与风叶板50相对于大地的自转 转速比为2： 1。 这样才能保 说明书 2/5 页 4 CN 212202351 U 4 证风叶板50转动至相同位置时其与风向夹角。

18、一致。 0017 风叶板50的公转 方向与风叶板50相对于大地的自转 方向相同。 风叶板50的公转 方向与风叶板50的自转 方向相同是指： 俯视风车时公转 与自转 均为逆时针或顺时针转 动， 其中自转 的方向为相对于大地的自转 方向， 由于风叶板50公转的同时自转其相对于 大地的自转 等于公转 减去其本身相对于其铰接轴51的转动角度， 其本身相对于铰接轴51 的转动方向与公转 方向相反。 0018 所述铰接轴51轴芯与转轴30轴芯所在的平面平行于风向时， 风叶板50板面与风向 夹角为45 。 风叶板50处于该位置时风向上前位置风叶板50与后位置风叶板50板面之间的 夹角为90 ， 风叶板50从。

19、前位置转动至后位置时自转90 。 0019 所述风叶板50与调向机构之间的传动路径上设置有限制转动座10转动的刹车装 置。 当风向未发生变化时需要通过刹车装置对转动座10进行限位防止其在外力作用下偏 转。 0020 还包括设置在底板80上的圆柱台状的基座70， 所述转轴30穿过转动座10、 基座70 及底板80并与三者构成间隙配合， 基座70内设置有轴芯方向位于竖直方向的用于径向扶持 转轴30的下径向轴承71， 基座70上端同芯布置有轴芯方向位于竖直方向的用于支撑转动座 10的轴向轴承12， 转动座10内设置有轴芯方向位于竖直方向的用于径向扶持转动座10的上 径向轴承11， 转轴30的轴身置于。

20、上、 下径向轴承11、 71内且与轴承内圈构成小间隙动配合， 所述上径向轴承11布置在轴向轴承12的上端面。 上述方案中， 间隙配合的目的是防止转轴 30转动时与转动座10、 基座70及底板80产生接触摩擦造成设备磨损和能量损失， 同时可以 使基座70在间隙范围内进行一定的位置调整以解决转轴30偏芯偏置的情况。 小间隙的动配 合就是要保证上、 下径向轴承11、 71与转轴30的轴身之间避免传递轴向力， 又可保证转轴30 转动时轴芯出现偏心现象时， 这样径向轴承的受力也在其承受能力范围内； 另外， 当过转轴 30的轴芯出现些许偏移时， 上、 下径向轴承11、 71提供具有一定间距、 方向相反的径。

21、向力以 弯矩的方式作用在过渡转接轴32实施扶持归位； 基座70及其内的下径向轴承71用于对转轴 30进行径向的扶持， 这样转轴30便能在基座70上自由转动， 由于风车的体积较大， 相应的转 动座10也会较大较沉， 轴向轴承12在支撑转动座10的同时保证其能够相对于基座70转动。 0021 所述转动座10上固定设置有与转轴30同芯的锥形基齿轮13， 风叶板50的铰接轴51 上同芯固定设置有锥形从动齿轮52， 轴芯方向位于水平面的传动轴60的两端同芯布置有锥 齿轮61， 两锥齿轮61分别与锥形基齿轮13及锥形从动齿轮52啮合， 锥形基齿轮13与锥形从 动齿轮52之间的传动比为2： 1， 所述锥形基。

22、齿轮13及锥形从动齿轮52的锥底的朝向相同， 两 锥齿轮61与锥形基齿轮13及锥形从动齿轮52的啮合侧位于对应齿轮远离转轴30的一侧。 上 述方案中的传动轴60等联动机构随转动座10既可以布置在风叶板50上方也可以布置在风 叶板50下方， 该方案通过机械结构完成了风叶板50公转 与自转 的联动简单方便不易出 错， 且相对于电动控制省去了复杂的布线， 并且轴传动相较于链传动不易掉链损坏， 便于维 护管理。 锥形基齿轮13及锥形从动齿轮52的锥底朝向设置目的是保证公转 与自转 的方向 相同， 本实用新型中锥形基齿轮13及锥形从动齿轮52的锥底朝上， 这样锥形齿轮的啮合面 位于锥底下方不易积灰， 有。

23、利于延长使用其使用寿命。 0022 所述调向机构包括转动座10上同芯固定设置的调向链轮或齿轮14， 驱动机构接收 风向标20的位置信号驱使调节链轮或齿轮14跟随风向标20转动。 即调向机构的动力传输方 说明书 3/5 页 5 CN 212202351 U 5 式为链传动或齿轮传动， 也可以为涡轮蜗杆结构， 涡轮蜗杆结构同时具有驱动和刹车定位 的作用， 这样便实现了转动座10与风向标20的同步转动， 并且驱动机构对转动座10形成一 定的转动限位防止转轴30的转动带动转动座10， 转动座10可以布置在转轴30的下部， 并且 便于检修和布置线路。 上述方案即保证了调向机构动力传输的实现， 又与转动架。

24、40的转动 错位从而避免互相干扰。 0023 所述基座70外侧的底板80上布置有调节基座70轴芯位置的调芯螺栓81。 这样便能 对调节上下层基座70安装时的同心度， 对转轴30的轴芯位置进行调节， 使转轴30上下端的 轴芯一致不会产生较大的偏置， 避免了因偏芯偏置造成的零部件损坏。 0024 所述转轴30包括与转动架40相连的上连接轴31和穿过转动座10、 基座70、 底板80 的过渡转接轴32， 上连接轴31与过渡转接轴32之间通过法兰盘连接， 过渡转接轴32的外壁 呈上大下小的台阶轴状， 其台阶面与上径向轴承11的上端面间隔布置， 下连接轴33和过渡 转接轴32为空心管状轴且两者插接连接后。

25、轴向、 周向限位连接， 下连接轴33下端设置有用 于连接动力接收机构的法兰盘。 由于风车体积较大， 多段结构的转轴30便于运输、 装配和加 工， 设置过渡转接轴32并使其与上、 下径向轴承11、 71， 可以保证过渡转接轴32的加工精度， 同时方便安装， 否则将一根较长的转轴30加工到所需精度是极为困难的， 并且鉴于长度过 长， 其与上、 下径向轴承11、 71装配工序也难以实现， 对于一米左右长度的过渡转接轴32来 讲加工极为方便， 安装亦非难事， 过渡转接轴32为台阶轴状的目的是， 当初装时， 转动支撑 结构34未安装完毕， 可以将过渡转接轴32的重量由径向轴承暂时承担， 单个过度连接轴的。

26、 重量也不会造成轴承损坏。 并且转轴30整体为管状， 这样保证转轴30周壁上具有安装转动 架40空间的同时尽可能降低自重， 下连接轴33下端作为动力输出端其可以与发电机相连利 用风力进行发电。 0025 风车主体在机架90上沿转轴30轴向布置在多层平台91上， 底板80设置在平台91的 上表面上， 上连接轴31的上端设置有与上方风车主体的过渡转接轴32连接的法兰盘。 这样 在相同面积的布置区域可以通过风车的多层布置提升风车的迎风面积， 提升发电量， 同时 通过法兰盘连接上下转轴30将多层风车的动力整合在一根轴上， 便于拆装且仅需根据承重 能力布置风车层数。 0026 所述转动架40包括与风叶板。

27、上下端对应布置的悬臂41， 悬臂41的里端为类哈夫结 构， 上、 下方悬臂41的外端设置有用于扶持铰接轴51的轴承座和径向轴承， 悬臂41的外端的 铰接轴51处设置有轴向支撑结构用于抵消风叶板50的重力。 当有两个风叶板时即为哈弗结 构， 单个悬臂41的内端结构所占轴向角度为360 除以风叶板数， 这样制造运输时只需制造 单根悬臂41即可， 类哈夫结构拆装也较为方便， 轴向支撑结构为轴向支撑轴承或磁悬浮结 构。 0027 所述下方悬臂41与转轴30之间设置有斜拉杆42， 悬臂41、 转轴30及斜拉杆42合围 成位于竖直面内的三角形结构， 风叶板50的下部呈梯形以避让斜拉杆42所在位置。 由于风。

28、 车体积较大， 下方悬臂41受力较大， 因此设置斜拉杆42提升其受力能力， 当下方悬臂41的下 方空间有限不便于布置斜拉杆42时， 可以将斜拉杆42布置在下方悬臂41的上方， 风叶板50 的下部则对应斜拉杆42做出避让式设计。 0028 所述转轴30与机架90之间设置有限制风车公转 的转轴刹车。 转轴刹车的作用是 当需要检修时可通过刹车装置36将风车停机， 同时也避免在拆装过程中风车的转动造成安 说明书 4/5 页 6 CN 212202351 U 6 全隐患。 0029 所述铰接轴51与转动架40之间设置有限制风叶板50自转 的风叶刹车。 风叶刹车 的作用是当进行拆装时， 风叶板50未与转轴。

29、30构成联动关系， 此时风叶板能够自由转动， 因 此设置风叶刹车防止其自转 对拆装作业造成干扰， 同时也避免在拆装过程中风叶板50的 转动造成安全隐患。 说明书 5/5 页 7 CN 212202351 U 7 图1 说明书附图 1/9 页 8 CN 212202351 U 8 图2 说明书附图 2/9 页 9 CN 212202351 U 9 图3 说明书附图 3/9 页 10 CN 212202351 U 10 图4 说明书附图 4/9 页 11 CN 212202351 U 11 图5 图6 说明书附图 5/9 页 12 CN 212202351 U 12 图7 图8 说明书附图 6/9 页 13 CN 212202351 U 13 图9 说明书附图 7/9 页 14 CN 212202351 U 14 图10 说明书附图 8/9 页 15 CN 212202351 U 15 图11 说明书附图 9/9 页 16 CN 212202351 U 16 。