专利名称：合叶式可休止风翼的立轴式风车的制作方法
技术领域：
本发明属于利用风能的机械装备。
背景技术：
现在广泛使用的风力发电机大多是水平轴的，它的迎风面积小；需要设置跟踪风 向的装置；要很高的塔架，这些都限制了它的单机容量。而立轴式风车的迎风面积大；不需 要风向跟踪装置；不需要很高的塔架；对叶片的要求也没那么苛刻；尤其是“可变的风叶迎 风面积”的立轴式风车，其对风能的利用效率超过前者，且容易实现单机的大型化。目前“可 变的风叶迎风面积”的立轴风车，大多是利用弹簧力与风力在风车运转周期中对风叶的交 替作用，来实现迎风面积的变化；另一类是用机械的方法使风翼的自转周期为风车公转周 期的二倍来实现的。前者，在一年中弹簧要动作几百万次，不堪疲劳容易损坏。后者，则需 要风向跟踪装置，此外在运转的一周期中，风叶处于最大与最小迎风面积的状态只有一个 点位，未能充分发挥其效能。还有一种，当风速超过一定值后，风翼的限位变为弹性的，风翼 可自动倾斜减少其迎风面积，具有一定的抗风暴性能；但随风翼的倾斜度加大，弹簧的反作 用力也在增加，而风的作用力在减小，最后平衡于某一角度；且弹簧在一天中要强力工作几 万次，于弹簧很不利，且风车冒着风暴工作，也不十分妥当。
发明内容
本发明目的在于克服上述缺点，提供一种可以随意休止、且抗风暴能力强、维修方 便的合叶式可休止风翼的立轴式风车。本发明的目的是这样实现的它包括主立轴及支撑主立轴(17)的上下轴承 (16、20)及套设于主立轴外的传动齿轮(18)和制动器(19)、风车转架、风翼套装和风翼锁 定装置的开关器；主立轴竖直位于本发明风车的中心，风车转架安装于主立轴的上端，风车 转架做成俯视为正η角形的钢结构框架，η ^ 3, η个风翼套装安装于风车转架的η个角的 每个角的末端，所述的风翼套装包括风翼锁定装置，风翼锁定装置设于风翼套装的内侧，风 翼锁定装置的开关器设于主立轴的下端。所述的传动齿轮用于驱动发电机发电。由于主风叶与副风叶之间可以开合，风车在顺风区获得正转矩大大超过在逆风区 产生的负转矩，而且有产生正转矩的升力的叠加，故本风车对风能的利用效率高，具有工作 可靠、平稳和具有抗风暴性能及方便维修的优点，且易于实现单机的大型化。
图1一1，是五角形转架的本发明风车运转时的立面图(是图1一2的K一K视图)。图1一2，是五角形转架的本发明风车运转时的俯视图。图2—1，是风翼套装的结构示意图(是图1一2的L向的局部放大图)。图2— 2，是图2— 1的M— M剖视图。图2—3，是图2—1的Ρ—Ρ剖面图。
图2—4，是图2—1的N— N剖视图。图2— 5，是图2— 1的R向视图、是平衡重的结构及安装示意图。图3— 1，是主风叶的合叶式铰链E的背面视图(是图2-1的部件图)。图3— 2，是图3—1的侧视图。图4一 1，是铰链F的正面视图。图4一 2，是图4一 1的侧视图。图5— 1，是铰链H的背面视图。图5— 2，是图5—1的侧视图。图6—1，是副风叶缓冲装置活动轴套的剖视图。图6— 2，是图6—1的侧视图。图7—1，是轴座的半剖结构示意图。图7— 2，是图7—1的侧视图。图8— 1，是风翼锁定装置的剖视图(俯向)。图8— 2，是图8—1的侧视图。图9，是图1-1中中心管柱及其与主立轴的上端连接部分的局部放大结构示意图。图10，是风翼锁定装置的开关器的立面结构图。(本发明附图中省略了铰链G和副风叶缓冲装置固定轴套33的部件图)。附图标记1 一副风叶的平衡块；2—主风叶；3—水平枢轴轴座；4一座板；5—加 强板；6—主风叶的平衡块；7—副风叶；8—主型樑；9一中心管柱的盖板；10—中心管柱； 11 一上支承盘；12—钢丝绳；13—紧繩器；14一主型樑平板；15—下支承盘；16—上轴承； 17—主立轴；18—传动齿轮；19一制动器；20—下轴承；21—管套；22—活塞；23—千斤顶； 24—滑筒；25—风翼锁定装置轴套；26—扇形锁板；27—铰链E轴套；28—铰链F轴套；四一 铰链G轴套；30—铰链G连接板；31—铰链H轴套；32—副风叶缓冲装置活动轴套；33—副 风叶缓冲装置固定轴套；34—扭力弹簧；35—水平枢轴；36—副风叶锁板；37—铰链E靠 风翼锁定装置一端的矮凸台；38—扇形锁板的锥形锁孔；39—风翼锁定装置轴套的半周凸 台；40—轴座的倒U形法兰盘；41 一轴座的条状法兰；42—铰链E靠铰链F—端的凸台； 43—铰链F靠铰链E—端的凸台；44一副风叶缓冲装置活动轴套的凸台；45—活动轴套的 耳；46 —固定轴套的耳；47—铰链H凸台；48—平衡杆；49一平衡杆的长孔；50—主风叶铰 链E连接板；51—铰链E舌板；52—副风叶的锥形锁孔；53—铰链F连接板；54—铰链H舌 板；55—铰链H连接板；56—轴座的孔；57—滑销；58—螺塞；59—止位管；60—压力弹簧； 61—滑筒的后端盖；62 —中心管柱的孔；63—加油孔；64—活塞的吊环；65—管套的轴向缺 槽；66—活塞的滑键；67—上支撑楼板；68—下支撑楼板。a —风翼锁定装置轴套的半周 凸台39的止位面；b —铰链E靠风翼锁定装置一端的矮凸台37的与a配对的止位面；c 一铰链E靠铰链F —端的凸台42的止位面；d —铰链F靠铰链E —端的凸台43的与c 配对的止位面；e —风翼锁定装置轴套的半周凸台39的另一个止位面；f一铰链E靠风翼 锁定装置一端的矮凸台37的另一个与e配对的止位面；g—铰链E靠铰链F —端的凸台42 的另一个止位面；h—铰链F靠铰链E —端的凸台43的另一个与g配对的止位面；s_铰链 H的凸台47的止位面；t一副风叶缓冲装置活动轴套的凸台44的止位面。
具体实施例方式下面结合附图的实施例进一步说明。如图1-1、1_2所示，所述的风车转架为钢结构框架，所述的风车转架包括中心管 柱10、上、下支承盘11、15、主型樑8、支撑杆；所述的η根主型樑8水平分布在中心管柱的 周围，其内端固定在上支承盘11上，每个主型樑的另一端与一个风翼套装连接；！！根支撑杆 的一端对应支撑于η根主型樑8外侧的下面，η根支撑杆的另一端支撑于下支承盘15上， 每根支撑杆对应支撑每一根主型樑，构成一个桁架，由中心管柱、上、下支承盘、η个桁架构 成如雨伞的支撑骨架结构的风车转架；所述的中心管柱10位于主立轴17的上方，中心管柱 10两头各连接着上、下支承盘11、15，下支承盘15与主立轴17的上端固接，所述的风车转 架与主立轴做同步转动；主立轴在其下轴承20的下方固接着一个管套21，风翼锁定装置的 开关器装在管套的下段与下方，用钢丝绳12与风翼锁定装置相联系。为了使本发明的立轴式风车稳定牢固，需将主立轴17的上端和下端穿过固定建 筑物的楼板，通过上轴承16和下轴承20分别支撑在上支撑楼板67和下支撑楼板68上。如图1所示，在主型樑外段的上面固接一块主型樑平板14，在主型樑平板上面的 中部固接一块垂直于地面起到连接风翼套装作用的座板4，其向内的一面，用加强板5焊牢 在主型樑平板上，使风翼套装能够牢固地安装在主型樑的末端；下支承盘15与主立轴的上 端固定连接；所述主立轴17上端与风车转架的中心管柱10相接相通，为了防雨和防砂尘， 所述风车转架的中心管柱的顶端有盖板9 ；所述中心管柱10的周围有η个光滑的用于穿过 钢丝绳12的通孔62，各个通孔的位置分别与各个风翼套装相对应，以便于钢丝绳的穿过； 主立轴和中心管柱均为空心的，钢丝绳与主立轴和中心管柱、风翼套装以及风车转架均同 步转动。所述的主立轴的上下端略小，中间较粗，且上端与中心管柱相连、下端与开关器的 上端相连。所述的开关器由管套21、活塞22以及千斤顶23构成，活塞22位于管套21的下 端，对管套的下端起到封闭的作用，千斤顶23在活塞22的下方。钢丝绳12的一端与风翼锁定装置中的滑销57连接，钢丝绳的另一端穿过光 滑通孔62从中心管柱10的上端向下穿行、穿过主立轴、至位于管套21内的风翼锁定装置 的开关器中的活塞相接。所述管套21、活塞22和钢丝绳12均与主立轴同步转动。风翼套装包括空心的水平枢轴35及其轴座3、风翼限位及风翼锁定装置、合叶式 风翼和副风叶缓冲装置；如图7-1、7-2所示，轴座为空心结构，横断面是外方内圆结构，水 平枢轴轴座3的底面设有与之连体的倒U形的法兰盘40，在轴座3的与主型樑平板14接触 的一面的两侧各有与之连体的条状的法兰41，在倒U形的法兰盘40上和条状的法兰41上 均设有螺栓安装孔；所述的水平枢轴35的一端套入轴座3的内圆孔内，通过轴座的螺钉安 装孔56 (如图2-2和7-2所示)用螺钉将水平枢轴固定在轴座上；当风翼套装整体吊装时， 通过条状的法兰41用螺栓将轴座紧固在主型樑平板14上，通过倒U形的法兰盘40用螺栓 将轴座固定在风车转架的座板4上，使风翼套装与风车转架组装成一体。如图1-1、1-2和2-1所示，风翼套装中的合叶式风翼包括主风叶2、副风叶7、主 风叶铰链E、G、副风叶铰链F、H、主风叶平衡重6和副风叶平衡重1 ；所述的主风叶与副风叶 均是长条形，其横断面做成中空的弓形，即一面是弧面形，另一面是平面形(如图1-2所示)， 主风叶与副风叶的平的一面在顺风区朝风，主风叶和副风叶分别通过两个合叶式铰链E、G和F、H安装在水平枢轴35的径向两侧，副风叶的纵向长度比主风叶短(如图1所示);主、副 风叶均各有两个合叶式铰链主风叶铰链E、主风叶铰链G和副风叶铰链F、副风叶铰链H(如 图2-1、3-1、3-2、4-1、4-2、5-1、5-2所示)，主风叶铰链E的连接板50和主风叶铰链G的连 接板30较短(如图3-1、3-2所示)，紧固在主风叶一端的平面上，副风叶铰链F连接板53和 副风叶铰链H连接板55较长，紧固在副风叶一端的平面上；如图2-1所示，一块90°的扇 形锁板沈、主风叶铰链E、副风叶铰链F、主风叶铰链G、副风叶铰链H依序套装在水平枢轴 35上，主风叶铰链E的一端与风翼锁定装置接触，副风叶铰链H的一端与副风叶缓冲装置接 触；如图2-1、3-1、3-2所示，主风叶铰链E的轴套27与副风叶铰链F的轴套观的一端端面 相互套合；如图2-3和3-1所示，在主风叶铰链E的轴套27的与副风叶铰链F轴套观相互 套合的端面上设有一个1 / 4周的凸台42;如图2-2和3-1、3-2所示，主风叶铰链E的轴 套27在靠风翼锁定装置一端端面上有一个1 / 4周的矮凸台37，所述扇形锁板沈与凸台 37内圆弧及两个侧边对齐(如图3-2所示)，以便于用沉头螺钉能够将扇形锁板沈紧固在该 凸台37的端面上，如图2-2、3-1所示，所述扇形锁板沈的厚度与该凸台37高度的和等于 风翼锁定装置轴套一端端面凸台39的高度，当从水平枢轴的末端向中心管柱方向看时，凸 台37、42位于水平枢轴35的左上方(即位于主风叶平面的前面，如图2-2所示)，以便于主 风叶的锁定；如图3-2所示，所述扇形锁板沈的两个互相垂直的侧边，在其外段各有一小块 矩形的延伸部分，此延伸部分与扇形锁板连体且在同一平面上，该矩形的一个短边是扇形 锁板26侧边外圆弧末端的切线，在靠近主风叶平面的小块矩形的内长边中央设有一锥形 锁孔38，其大端朝向风翼锁定装置；如图3-1、3-2所示，在铰链E轴套27上与主风叶的反 方向处设有一个与铰链E轴套27连体的铰链E舌板51，所述铰链E舌板51垂直于水平枢 轴35中心线。如图4-1、4_2所示，副风叶铰链F的轴套28在靠主风叶铰链E —端端面上设有一 个1 / 4周的凸台43，铰链F靠铰链E—端的凸台43与铰链E靠铰链F—端的凸台42等高 且相匹配；如图4-2所示，当从风车中心向水平枢轴的末端方向看时，铰链F轴套上的凸台 43位于水平枢轴的左上方，以便于副风叶在周期性转动的工作过程中同步配合主风叶由垂 直的展开状态变为水平的闭合状态；副风叶的锁板36是一条一端弯成直角的金属型条，其 一头用沉头螺栓紧固在铰链F连接板53的背面，其另一垂直于副风叶平面的部分有一锥形 锁孔52，其大端朝向风翼锁定装置，在风翼处于水平闭合状态时，副风叶的锁板36的锁孔 52与扇形锁板沈的锁孔38处于中心线对准状态，以便于主风叶和副风叶同时锁定。如图5-1、5_2所示，在副风叶铰链H的轴套31的与副风叶缓冲装置活动轴套32 相接触的一端端面上设有一个1 / 4周的凸台47;铰链H轴套31上位于副风叶的反方向 处设有一个舌板讨，铰链H的舌板M垂直于水平枢轴35。如图1、2_5所示，本发明还包含有主风叶平衡重和副风叶平衡重，所述的主、副风 叶平衡重由平衡块和平衡杆构成，主风叶平衡重的平衡杆与主风叶铰链E的舌板连接，副 风叶平衡重的平衡杆与副风叶铰链H的舌板连接，要使得各自风叶一头的重力力矩与平衡 重一头的重力力矩相等。本实施例中，平衡块6、1均为饼状，其一个侧面有一个矩形通槽， 中央有一通孔，断面为矩形的平衡杆48的一头有一长孔49，平衡杆套在通槽中，用螺栓锁 紧，平衡杆的另一头用螺栓紧固在各自的舌板上。如图8-1、8_2所示，风翼套装中的风翼锁定装置，包括风翼锁定装置轴套25、滑筒24、带钢丝绳12的滑销57和压力弹簧60 ；风翼锁定装置轴套25用键固定在水平枢轴 35上，轴套(25)在靠铰链E的一端设有一个半周的凸台39，凸台39设定位置如图2_2、8_2 所示，其径弦垂直于地面，其圆弧与风车运转的方向同向，轴套25在靠铰链E的一端的半 周凸台39，起着对主风叶的限位作用，使主风叶只能在垂直与水平位置之间回转，所以风翼 锁定装置，兼具锁定与限位的双重功能；滑筒M与轴套25连体，且两者的中心线相平行， 两者的中心距离等于扇形锁板的锁孔38的回转半径；滑筒的中心线与水平枢轴的中心线 构成的平面是水平的，滑筒的位置与凸台(39)的圆弧的位置反方向，在滑筒内设有一可轴 向滑动的滑销57、螺塞58、压力弹簧60、止位管59、后端盖61，滑销57的前段分为三段其 前端为截锥形，其锥度与直径应与副风叶锁板的锁孔52的锥度与直径相配合，第二段为平 段，平段的长度等于扇形锁板26与副风叶锁板36间的距离，第三段为截锥形，其锥度与直 径应与主风叶扇形锁板的锁孔38的锥度与直径相配合，滑销的后端紧固着螺塞58;后端盖 61用螺钉固定在滑筒后端面上，滑筒的后端盖设有光滑的中心通孔，该中心通孔用于穿钢 丝绳12，后端盖的内端面固定着一段止位管59，压力弹簧60置于滑销后面与滑筒的后端盖 之间，压力弹簧设有预压力；如图1-1、10所示，钢丝绳12穿过后端盖的中心通孔及止位管， 再穿过螺塞中心的通孔固结于螺塞的内面，钢丝绳的另一头则穿过风车转架的中心管柱相 应的孔62，穿入空心主立轴17到达其下方管套21中，固结于活塞22顶端的吊环64 ；每条 钢丝绳在风车转架的平段中部置均设有紧绳器13，以调节其松紧度。如图2-1、2_4所示，在水平枢轴的末端设有风翼套装中的副风叶缓冲装置，它包 括固定轴套33、活动轴套32和扭力弹簧34 ；固定轴套33用斜键固定在水平枢轴35尾段 上，如图2-4所示，固定轴套33设有一与之连体的固定轴套耳46，其中央有一通孔；活动轴 套32也设有一与之连体的活动轴套耳45，活动轴套32安装在固定轴套33与副风叶的铰 链H轴套31之间，活动轴套在与铰链H接触的端面上设有一个与铰链H的凸台47相匹配 的1 / 4周的凸台44，凸台44与凸台47等高，活动轴套耳45上设有一通孔；扭力弹簧34 装在活动轴套与固定轴套的两个耳45、46之间的轴套外圆上，扭力弹簧的两头各嵌入两个 耳45、46的通孔之中，扭力弹簧呈松弛状态，要使得当副风叶处于锁定状态时，活动轴套凸 台44的一个侧面t与铰链H外端凸台47的一个侧面s之间的夹角为150° 170°，以 165°为最佳。如图2-5所示，本实施例中，活动轴套凸台44的一个侧面t与水平面的夹角 为 15°。如图10所示，所述的风翼锁定装置的开关器，包括带轴向缺槽65的管套21、带 滑键66及吊环64的活塞22、n条来自风翼锁定装置的钢丝绳12和千斤顶23 ；在主立轴下 的管套21下段有一段轴向缺槽65，滑键66固定在活塞22上，滑键卡在缺槽中，连同活塞可 在管套内上下滑动，轴向缺槽用于避免活塞22相对于管套21转动，η条来自风翼锁定装 置的钢丝绳12，均固结于活塞顶部的吊环65上，活塞的重量须超过η个风翼锁定装置的弹 簧60压力的和加上各种摩擦力的总和，使所系的钢丝绳能够拉紧滑销57停留在其止退位 上，滑销的前端不与扇形锁板(26)接触；在活塞的下方设置一千斤顶23，千斤顶23用于驱 动活塞在管套(21)的下端内上下滑动；活塞的行程要等于滑销的全行程。上述描述，是将主风叶安装在水平枢轴上方时的本发明风车的结构描述。也可以 将主风叶安装在水平枢轴下方，此时只要将套在水平枢轴上的风翼锁定装置、合叶式风翼 和副风叶缓冲装置，都旋转180°，就变成主风叶位于水平枢轴的下方，这时，风车反向旋转。
本发明风车的工作原理如下风车正常运行时，由于开关器的活塞的重力作用，通过钢 丝绳使滑销退至止退位，其前端不与扇形锁板26接触，也就是风翼处于开锁状态。本发明 风车在一个旋转周期中风翼的运行情况如下作用于主副风叶平面上的风力有两种一种 是垂直于风叶平面的压力；另一种是因为弓形的风叶背面而产生的垂直于风叶平面的压力 (伯努利原理)，为了与前者区别，将后者称之为升力。如图1一2所示，在与风向平行的方向 上、沿风车中心，将风车划分为顺风区ABC与逆风区CDA两个区间；当风翼(同时包含主风 叶和副风叶的情况下的称谓)在A点时，垂直作用于风叶平面的风力，升力达到最大，压力 为0 ；此时主风叶止位于轴套25的凸台(39)的止位面a处，呈垂直状态，而副风叶的朝风 面积比主风叶小，止位于主风叶的凸台42的止位面c处，也呈垂直状态；主风叶和副风叶 从A转动到B处时，垂直作用于主风叶和副风叶平面的风力，升力从最大降到0，压力从0 升到最大；再从B转动到C处时，升力又从0升到最大，压力从最大又降到0，在这期间(从 A转动到C处)风翼都处于垂直状态，所以在顺风区间，风翼都始终以最大面积受到风的压 力与升力的叠加作用做正功；当风翼从C转动到D处时，升力逐渐减小，风叶背面(弓形面) 的阻力逐渐增加，主、副风叶均逐渐向顺风的水平方向倾斜，在D点处时，主、副风叶均呈水 平状态，升力与压力均为0，此时仅主、副风叶的纵向受到阻力，从D转动到A处时，升力逐 渐增加，风叶背面的阻力逐渐减小，主、副风叶的平面均受升力的作用而逐渐由水平状态展 开而变为垂直状态，所以在逆风区间，风翼减小其逆风面积，将负功减至最小。实际上，本发 明风车的风翼作正功的范围超过180°，当风翼处于逆风区间时，其与风向的夹角小于某角 度时，作用于风叶平面的升力大于阻力(负压力)，因为升力始终都是作正功的；当风翼与风 向的夹角在该角度与D点附近的范围中，升力与阻力平衡于风叶倾斜于不同角度，所以在 这范围中，风翼处于零功状态，在D点，风翼能否达到并保持水平状态？答案是肯定的，在 D点，作用于风叶平面的升力与压力均趋向0，此时重力力矩起主导作用，由于“合叶”要求 其铰链的闭合面不超过其横断面的中心线，故此时主风叶的重心在水平的中心线上方(当 主风叶位于水平枢轴上方时)，而平衡重的重心恰在水平的中心线上，两头的重力力矩不平 衡，要求主风叶再下降一点，但由于限位凸台39的止位面e对止位面f的阻挡，使得主风叶 只能保持水平状态，而此时副风叶的重心在水平的中心线下方，重力力矩要求副风叶再上 升一点，但由于主风叶限位凸台42止位面g对止位面h的阻挡，使得副风叶也只能保持在 水平状态，在接近D点的附近，此时主副风叶受到的升力很小，抵不过重力力矩的作用，因 此风翼还能保持水平状态，所以只在D点的附近，风翼才作负功。当风车需要休止(在迂风暴或维修)时，用活塞下方的千斤顶将活塞顶起(在活塞 与千斤顶之间，垫一块止推轴承)，使η个滑销都对应顶着其前面的扇形锁板，此时进入逆风 区的主、副风叶由垂直状态逐步向着顺风方向倾斜，而变为水平状态；各风翼套装的主、副 风叶的锁孔陆续对准其滑销而被滑销锁定，最后借助于风车转架的惯性再转1 / 4 1 / 2 周，而将余下的风翼也都全部锁定，然后人为地制动风车，使风车处于休止状态。在风车与 负载之间宜设置一个离合器，以便于在休止或启动时，使风车处于空载状态，有利于风车的 启动，当启动后的风车运转正常后再进行加载。当需要恢复运转时，分步撤销千斤顶的托力(同时松开制动器)，先让活塞下降一 半的行程，此时活塞的重力使钢丝绳拉紧滑销退出副风叶的锁孔，副风叶先开锁，已处于顺风区的副风叶，即迅速向下并顺风向向后朝着后水平面翻转，副风叶的铰链H的凸台47的 止位面s遇到副风叶缓冲装置的凸台44的止位面t，使副风叶得到缓冲，而止位于某角度， 然后再让活塞下降其全行程，使滑销退出主风叶的锁孔，主风叶即向上翻转，主风叶的铰链 E的凸台42的止位面c遇到副风叶铰链F的凸台43的止位面d，而带动副风叶一起向垂直 位置回转并止位于垂直状态的位置，此时就可以启动风车了，此时主风叶是向顺风方向回 转，而副风叶是向逆风方向回转，起着阻尼的作用，减缓风翼归位的速度；开锁后处于逆风 区的主、副风叶的行为，与风车正常运行时的情况一样，只有陆续进入顺风区才能转入正常 运行。故安装时，要使全部风翼锁定，以便于以后启动。副风叶缓冲装置，在风车正常运行 时是多余的，只在风翼被锁定再开锁时，才派上用场。 本发明风车对风能的利用效率高，且能随意休止，具有抗风暴和方便维修的特点。 相信必将为全球的低碳经济发挥它的作用。
权利要求
1.合叶式可休止风翼的立轴式风车，它包括主立轴及支撑主立轴(17)的上下轴承 (16、20)及套设于主立轴外的传动齿轮(18)和制动器(19)、风车转架、风翼套装和风翼锁 定装置的开关器；主立轴竖直位于风车的中心，风车转架安装于主立轴的上端，风车转架做 成俯视为正η角形的钢结构框架，η ^ 3, η个风翼套装安装于风车转架的η个角的每个角 的末端，所述的风翼套装包括风翼锁定装置，风翼锁定装置设于风翼套装的内侧；风翼锁定 装置的开关器设于主立轴的下端；所述的传动齿轮用于驱动发电机发电。
2.按权利要求1所述的合叶式可休止风翼的立轴式风车，其特征是所述的风车转架 包括中心管柱(10)、上、下支承盘(11、15)、主型樑(8)、支撑杆；所述的η根主型樑(8)水 平分布在中心管柱的周围，其一端固定在上支承盘(11)上，每根主型樑的另一端与一个风 翼套装连接；！！根支撑杆的一端支撑于主型樑(8)外侧的下面，η根支撑杆的另一端支撑于 下支承盘(15)上，每根支撑杆对应支撑每一根主型樑，构成一个桁架；由中心管柱、上、下 支承盘、η个桁架构成如雨伞的支撑骨架结构的风车转架；所述的中心管柱(10)位于主立 轴(17)的上方，中心管柱(10)两头各连接着上、下支承盘(11、15)，下支承盘(15)固定在 主立轴的上端；所述主立轴(17)上端与风车转架的中心管柱(10)相接相通，所述中心管柱 (10)的周围有η个光滑的用于穿过钢丝绳(12)的通孔(62)，各个通孔的位置分别与各个 风翼套装相对应，以便于钢丝绳的穿过；主立轴和中心管柱均为空心的，其内的钢丝绳与主 立轴、风车转架以及风翼套装均同步转动；主立轴在其下轴承(20)的下方固接着一个管套 (21)，风翼锁定装置的开关器装在管套的下段与下方，用钢丝绳(12)与风翼锁定装置相联 系；所述的管套(21)、钢丝绳(12)均与主立轴同步转动。
3.按权利要求1所述的合叶式可休止风翼的立轴式风车，其特征是所述的风翼套装 包括空心的水平枢轴(35)及其轴座(3)、风翼锁定装置、合叶式风翼和副风叶缓冲装置； 轴座为空心结构，横断面是外方内圆结构，水平枢轴轴座(3)的底面设有与之连体的倒U形 的法兰盘(40)，在轴座(3)的与主型樑平板(14)接触的一面的两侧各有与之连体的条状的 法兰(41 )，在倒U形的法兰盘(40)上和条状的法兰(41)上均设有螺栓安装孔，所述的水平 枢轴(35)的一端套入轴座(3)的内圆孔内，通过轴座的螺钉安装孔(56)用螺钉将水平枢轴 固定在轴座上；当风翼套装整体吊装时，通过条状的法兰的螺栓安装孔用螺栓将轴座紧固 在主型樑平板(14)上，通过倒U形的法兰盘(40)将轴座用螺栓固定在风车转架的座板(4) 上，使风翼套装与风车转架组装成一体。
4.按权利要求2或3所述的合叶式可休止风翼的立轴式风车，其特征是所述的风翼 套装中的合叶式风翼包括主风叶(2)、副风叶(7)、主风叶铰链E、G、副风叶铰链F、H、主风 叶平衡重(6)和副风叶平衡重(1)；所述的主风叶与副风叶均是长条形，其横断面做成中空 的弓形，即一面为弧面形、另一面为平面形，平面形的一面在顺风区朝风，主、副风叶均各有 两个合叶式铰链——主风叶铰链E和主风叶铰链G、副风叶铰链F和副风叶铰链H，主风叶和 副风叶分别通过两个合叶式主风叶铰链E、G、副风叶铰链F、H安装在水平枢轴(35)的径向 两侧，副风叶的纵向长度比主风叶短；主风叶铰链E和G的连接板(50、30)较短，紧固在主 风叶的一端的平面上，副风叶铰链F和H的连接板(53、55)较长，紧固在副风叶的一端的平 面上；一块90°的扇形锁板(26)、主风叶铰链E、副风叶铰链F、主风叶铰链G、副风叶铰链H 依序套装在水平枢轴(35)上，主风叶的铰链E的一端与风翼锁定装置接触，副风叶的铰链 H的一端与副风叶缓冲装置接触；主风叶的铰链E的轴套(27)与副风叶铰链F的轴套(28)的一端端面相互套合，在主风叶的铰链E的与副风叶铰链F的套合面上设有一个1 / 4周 的凸台(42)，在主风叶的铰链E的靠近风翼锁定装置的一端端面上设有一个1 / 4周的矮 凸台(37)，所述扇形锁板(26)与凸台(37)内圆弧及两个侧边对齐，以便于用沉头螺钉能够 将扇形锁板(26)紧固在该凸台(37)的端面上，所述扇形锁板(26)的厚度与该凸台(37)高 度的和等于风翼锁定装置轴套一端端面凸台(39)的高度，当从水平枢轴的末端向中心管柱 方向看时，凸台(37、42)位于水平枢轴(35)的左上方，即位于主风叶平面的前面，以便于主 风叶的锁定；所述扇形锁板(26)的两个互相垂直的侧边，在其外段各有一小块矩形的延伸 部分，此延伸部分与扇形锁板连体且在同一平面上，该矩形的一个短边是扇形锁板(26)侧 边外圆弧末端的切线，在靠近主风叶平面的小块矩形的内长边中央设有一锥形锁孔(38)， 其大端朝向风翼锁定装置；在铰链E轴套(27)上与主风叶的反方向处设有一个与铰链E轴 套(27)连体的铰链E舌板(51)，所述铰链E舌板(51)垂直于水平枢轴(35)中心线；副风 叶铰链F的轴套(28)在靠主风叶铰链E—端端面上设有一个1 / 4周的凸台(43)，铰链F 靠铰链E —端的凸台(43)与铰链E靠铰链F —端的凸台(42)等高且相匹配；当从风车中心 向水平枢轴的末端方向看时，铰链F轴套上的凸台(43)位于水平枢轴的左上方，以便于副 风叶在周期性转动的工作过程中同步配合主风叶由垂直的展开状态变为水平的闭合状态； 副风叶的锁板(36)是一条一端弯成直角的金属型条，其一头用沉头螺栓紧固在铰链F连接 板(53)的背面，其另一垂直于副风叶平面的部分有一锥形锁孔(52)，其大端朝向风翼锁定 装置，在风翼处于水平闭合状态时，副风叶的锁板(36)的锁孔(52)与扇形锁板(26)的锁孔 (38)处于中心线对准状态，以便于主风叶和副风叶同时锁定；在副风叶铰链H的轴套(31) 的与副风叶缓冲装置活动轴套(32)相接触的一端端面上设有一个1 / 4周的凸台(47);副 风叶铰链H轴套(31)上位于副风叶的反方向处设有一个舌板(54)，铰链H的舌板(54)垂 直于水平枢轴(35);所述的主、副风叶平衡重由平衡块和平衡杆构成，主风叶平衡重的平衡 杆与主风叶铰链E的舌板连接，副风叶平衡重的平衡杆与副风叶铰链H的舌板连接，要使得 各自风叶一头的重力力矩与平衡重一头的重力力矩相等。
5.按权利要求2或3所述的合叶式可休止风翼的立轴式风车，其特征是所述的风 翼套装中的风翼锁定装置包括风翼锁定装置轴套(25)、滑筒(24)、带钢丝绳(12)的滑销 (57)和压力弹簧(60)；轴套用键固定在枢轴(35)上，风翼锁定装置轴套(25)在靠主风叶 铰链E的一端有一个半周的凸台(39)，其径弦垂直于地面，其圆弧与风车运转的方向同向， 风翼锁定装置轴套(25)在靠主风叶铰链E的一端的半周凸台(39)，起着对主风叶的限位 作用，使主风叶只能在垂直与水平位置之间回转；滑筒(24)与轴套(25)连体，且两者的轴 线相平行，两者的中心距离等于主风叶扇形锁板的锁孔(38)的回转半径，滑筒的方位滑 筒与枢轴的中心线构成的平面是水平的，滑筒的位置与凸台(39)的圆弧的位置反方向，滑 筒中有一可轴向滑动的滑销(57)，其前段分为三段其前端为截锥形，其锥度与直径应与 副风叶锁板的锁孔(52)的锥度与直径相配合，第二段为平段，其长度等于主风叶扇形锁板 (26)与副风叶锁板(36)间的距离，第三段为截锥形，其锥度与直径应与主风叶扇形锁板的 锁孔(38)的锥度与直径相配合，滑销的后端紧固着螺塞(58);滑筒的后端盖(61)用螺钉固 定在滑筒后端面上，滑筒的后端盖有光滑的中心通孔，后端盖的内端面固定着一段止位管 (59)，压力弹簧(60)置于滑销后面与滑筒的后端盖之间，压力弹簧设有预压力；一条钢丝 绳(12)穿过后端盖的中孔及止位管，再穿过螺塞中心的通孔固结于其内面，钢丝绳的另一头则穿过风车转架的中心管柱相应的孔(62)，穿入空心主立轴(17)到达其下方管套(21) 中，固结于活塞(22)顶端的吊环(64)；每条钢丝绳在风车转架的平段中部置均设有紧绳器 (13)。
6.按权利要求2或3所述的合叶式可休止风翼的立轴式风车，其特征是所述的风翼 套装中的副风叶缓冲装置包括固定轴套(33)、活动轴套(32)和扭力弹簧(34)；用斜键固 定在枢轴(35)尾段上的固定轴套(33)，有一与之连体的耳(46)，其中央有一通孔；活动轴 套(32)安装在固定轴套(33)与副风叶的铰链H轴套(31)之间，活动轴套在靠铰链H的端 面上有一个1 / 4周的凸台(44)，凸台(44)与凸台(47)等高，活动轴套有一与之连体的耳 (45)，其中央有一通孔；扭力弹簧(34)装在活动轴套与固定轴套的两个耳(45、46)之间的 轴套外圆上，扭力弹簧的两头各嵌入两个耳的通孔之中，扭力弹簧呈松弛状态，要使得当 副风叶处于锁定状态时，活动轴套凸台(44)的一个侧面(t)与铰链H外端凸台(47)的一个 侧面(s)之间的夹角为150° 170°。
7.按权利要求1所述的合叶式可休止风翼的立轴式风车，其特征是所述的锁定装置 的开关器包括带轴向缺槽的管套(21)、带滑键(66)及吊环(64)的活塞(22)、η条来自 风翼锁定装置的钢丝绳(12)和千斤顶(23)；在主立轴下的管套(21)下段有一段轴向缺槽 (65)，滑键(66)固定在活塞(22)上，滑键卡在缺槽中，连同活塞可在管套内上下滑动，η条 来自风翼锁定装置的钢丝绳(12)，均固结于活塞顶部的吊环(64)，活塞的重量须超过η个 锁定装置的弹簧(60)压力的和加上各种摩擦力的总和，使所系的钢丝绳拉紧滑销(57)停 留在其止退位上，滑销的前端不与扇形锁板(26)接触；在活塞的下方置一千斤顶(23)，千 斤顶(23)用于驱动活塞在管套(21)的下端内上下滑动；活塞的行程要等于滑销的全行程。
全文摘要
本发明涉及一种合叶式可休止风翼的立轴式风车。本发明中心紧固于主立轴上端的风车转架是正n角形钢结构框架，n≥3，框架的每个角位都固接着风翼套装。风翼套装包括水平枢轴、合叶式风翼、风翼限位及锁定装置和副风叶缓冲装置。合叶式风翼的主、副风叶可开合，在顺风区间风翼张开与地面垂直，以最大的面积朝风；当背风时，逐渐闭合直至呈水平状态，以最小的面积逆风。用通过空心主立轴的钢绳对锁定装置进行操控，当需要休止时，用主立轴下方的开关器使风翼锁定装置动作，风翼自动锁定在水平闭合位置，风车处于蛰伏休止状态，故本风车具有抗风暴和方便维修的特点；开锁操作后，又可正常运转。
文档编号F03D3/00GK102135075SQ20111011591
公开日2011年7月27日 申请日期2011年5月5日 优先权日2010年5月21日
发明者吴光生 申请人:吴光生