CN101178055A - 通风塔风能轴流风机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风能轴流风机，尤其适合于公路、铁路等隧道环境通风排风塔的排风(或送风)设备。本发明所要解决的技术问题是提供一种利用室外环境自然风能对隧道进行通风的设备，所采用的技术方案是通风塔风能轴流风机是在隧道的通风塔外安装有风力机，风力机与轴流风机连接，轴流风机通过设备支架安装在通风塔内。采用本发明的通风设备能利用“风力机”将室外环境的自然风能转化为轴向机械运动，并不再通过其它形式的能量转换，直接驱动设在通风塔内顶部的“轴流风机”，对隧道现有的依靠电力驱动风机进行的机械通风予以辅助补充。该设备充分利用可再生能源，节约隧道通风所必需的电能，有效地降低了隧道营运成本。

Description

通风塔风能轴流风机
技术领域
本发明涉及风能轴流风机的应用，尤其适合于公路、铁路等隧道环境通风排风塔的排风(或送风)设备。
背景技术
随着交通建设的发展，越来越多出现隧道，包括越山脉、河流、海底、湖底的各种隧道。为了维持隧道内部基本的环境卫生要求，必须与外界进行保持气流交换，为此而设置的通风竖井是隧道建设中其中最常见的工程方案。实际建设中，这些隧道中的通风竖井，由于需要高空排放隧道内部的污染空气，在地表通常以“通风排风塔”形式处于相对空旷的环境中。在要使“通风塔”保证能够有效地达到通风的效果，需要不断地依靠电力驱动风机进行机械通风，因此其耗电量巨大。国内外研究表明，隧道通风所需费用与隧道长度的三次方成正比增加，长大隧道通行后运营费用将是一笔巨大的开支。
在当今国内外的利用风能技术中，其形式已呈多样化，但依然以风力发电最为广泛。风力发电机基本上可以分为两个部分。前一部分称为“风力机”，其主要功能从自然环境中截取风能并转换为发电机所需要的轴向机械运动。后一部分为发电机，其功能是将机械运动能转化为电能。
近年来，在风能利用的技术发展中，利用自然风力直接推动的建筑物通风设备并不少见。例如，涡轮式屋顶无动力通风机、自旋式风帽、风力通风机等。虽然这类利用自然风力的通风设备名称各异，但因其主要的服务对象为普通建筑物，从自然环境中截取风能的效率，受到建筑物自身及其环境的限制，不可能与风力发电机截取风能的技术水平相媲美。因此，这类设备对于风能资源的利用效率是相对而言是比较低的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用室外环境自然风能对隧道进行通风或排风的设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：通风塔风能轴流风机是在隧道的通风塔外安装有风力机，上述风力机与轴流风机连接，轴流风机通过设备支架安装在通风塔内。
作为本发明的一种技术方案是风力机为水平轴风力机，风力机的主轴与齿轮箱的输入轴连接，齿轮箱的输出轴与轴流风机的主轴连接。
作为上述方案的改进，风力机安装在活动支架上，上述活动支架安装在通风塔上，在活动支架上安装有3～4个定位轮组，在通风塔上安装有与定位轮组配合的导轨。
作为本发明的进一步改进，所述的定位轮组包括径向定位轮和轴向定位轮；径向定位轮与通风塔的外壁或导轨的垂直面接触定位，轴向定位轮与导轨的水平面接触定位。
作为本发明的再一种技术方案是风力机为垂直轴风力机，风力机的主轴与轴流风机的主轴连接。
作为上述方案的改进，在风力机的叶片上安装有定位轮组，在通风塔上安装有与定位轮组配合的导轨。
作为本发明的进一步改进，所述的定位轮组包括径向定位轮和轴向定位轮；径向定位轮与通风塔的外壁或导轨的垂直面接触定位，轴向定位轮与导轨的水平面接触定位。
采用本发明的通风设备能利用“风力机”将室外环境的自然风能转化为轴向机械运动，并不再通过其它形式的能量转换，直接驱动设在通风塔内顶部的“轴流风机”，对隧道现有的依靠电力驱动风机进行的机械通风予以辅助补充。甚至在室外风力较大时完全满足隧道的通风要求。该设备充分利用可再生能源，节约隧道通风所必需的电能，有效地降低了隧道营运成本。
本发明的风能轴流风机仅作为正常隧道通风的辅助补充，并不取代既有的隧道通风设备，对既有正常通风设备可以通过变频调节实现与本发明设备的控制配合。当室外完全出于静风状态时，既有隧道通风设备正常运行；当室外风力足以推动风力机运动时，既有隧道通风设备变频运行，变频由低频到高频分级，以满足隧道内部卫生条件为控制标准，以本发明的轴流风机补充其不足；当室外风力足够大时，只要隧道内部满足卫生标准要求，既有隧道通风设备可以完全停止运行，完全由本发明的轴流风机进行通风。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的结构示意图；
图2是本发明的另一种实施例的结构示意图。
图中标记说明：1-风力机，2-导轨，3-联轴器，4-轴流风机，5-制动装置，6-设备机架，7-维修网格平台，8-通风塔，9-齿轮箱，10-导向尾翼，11-径向定位轮，12-轴向定位轮，13-活动支架。
具体实施方式
本发明的隧道通风塔风能通风设备包括：在隧道的通风塔8外安装的风力机1和安装在通风塔8内的轴流风机4。上述风力机1通过联轴器3与安装通风塔8内的轴流风机4连接。风力机1将从自然环境中截取的风能，直接驱动轴流风机4，以达到向隧道内送风或排风的目的。
实施例1
如图1所示，风力机1为水平轴风力机。风力机1的主轴与齿轮箱9的输入轴连接，齿轮箱9的输入轴和输出轴呈直角，通过齿轮箱9将风力机的水平转动转换为垂直转动，经联轴器3带动轴流风机4在通风塔8内转动，根据轴流风机4叶轮的安装方向，实现由通风塔8向隧道内送风或排风。
为了适应室外风向的变化，风力机1安装在通风塔8上的活动支架13上，该活动支架13可以沿通风塔8的径向转动。且在风力机的主轴的轴向的另一端的活动支架13上安装有导向尾翼10，当风向发生改变，风向与导向尾翼10的轴向不一致时，导向尾翼10受到风力的作用转动调整到与风向一致，导向尾翼10通过活动支架13带动风力机1转动，实现风力机1叶片的方向调整，可以在任意室外风向条件下截取风能，驱动轴流风机4转动，使室外风能得以充分利用，同时导向尾翼10对风力机1起到了平衡作用。
活动支架13上安装有3～4组导向轮，每组导向轮包括径向定位轮11和轴向定位轮12，径向定位轮11与通风塔8的外壁接触定位，轴向定位轮12与安装在通风塔井壁上的导轨2的水平面接触定位，使风力机1的转动平稳。从设备制作和安装考虑，还可以将径向定位轮11与导轨2的垂直面接触，实现径向定位。从而达到保证风力机1的转动更加平稳的效果。
设备整体受力主要依靠附着在通风塔8井壁上设备机架6，必要时，可以在联轴器3附近的轴上增设辅助支架，保持轴流风机4的轴向稳定性，并在设备机架6上设有能对轴流风机4制动的制动装置5，以确保设备检修时可以进行远程电力制动和就地人工机械制动，防止对检修人员造成伤害。鉴于维修工作的安全性，在设备机架底部设有维修网格平台7，即保持了气流的通畅又为维修人员的安全创造了条件。
上述实施例不但适合于风向相对稳定的环境，而且也适用于室外风向变化大的环境。
实施例2
对于风向稳定，变化不大的环境，从节约成本和简化结构考虑，可以取消导轨2、径向导轮11、轴向导轮12、活动支架13和导向尾翼10，将风力机1的主轴通过轴承座直接安装在通风塔8的塔体上，并且风力机1的主轴通过齿轮箱与轴流风机的主轴连结。风力机1的叶片固定在与风向对应的方向。
实施例3
如图2所示，风力机1采用垂直轴风力机，安装在通风塔8的塔口与塔内轴流风机4的同轴线上。通过联轴器3直接与轴流风机4连接，带动轴流风机4叶片转动。当风力机1从室外环境截取风能后，直接将轴向机械运动通过联轴器3传递给轴流风机4，带动轴流风机4叶轮转动，实现由通风塔8向隧道外排风或向内送风。
为了使风力机1的转动平稳，在每个风力机1的叶片下安装径向定位轮11和轴向定位轮12，径向定位轮11与通风塔8的外壁接触定位，轴向定位轮12与安装在通风塔井壁上的导轨2的水平面接触定位，使风力机1在转动过程中的径向和轴向都十分平稳。
本实施实例中，设备机架6和机电制动装置5及维修网格平台7的功能作用同实施实例1。
本实施例适合于任意室外风向，尤其适合于风向变换频繁的环境，而且相对于实施例1，减少了活动支架13、齿轮箱9等结构，制造。安装和维护成本更低。

Claims (12)

1.通风塔风能轴流风机，其特征在于：在隧道的通风塔(8)外安装有风力机(1)，上述风力机(1)与轴流风机(4)连接，轴流风机(4)通过设备支架(6)安装在通风塔(8)内。
2.如权利要求1所述的通风塔风能轴流风机，其特征在于：风力机(1)为水平轴风力机(1)，风力机(1)的主轴与齿轮箱(9)的输入轴连接，齿轮箱(9)的输出轴与轴流风机(4)的主轴连接。
3.如权利要求2所述的用于通风塔风能轴流风机，其特征在于：所述的齿轮箱(9)的输入轴和输出轴呈直角。
4.如权利要求2或3所述的用于通风塔风能轴流风机，其特征在于：风力机(1)安装在活动支架(13)上，上述活动支架(13)安装在通风塔(8)上，在活动支架(13)上安装有3～4个定位轮组，在通风塔(8)上安装有与定位轮组配合的导轨(2)
5.如权利要求4所述的用于通风塔风能轴流风机，其特征在于：所述的定位轮组包括径向定位轮(11)和轴向定位轮(12)；径向定位轮(11)与通风塔(8)的外壁或导轨(2)的垂直面接触定位，轴向定位轮(12)与导轨(2)的水平面接触定位。
6.如权利要求4所述的用于通风塔风能轴流风机，其特征在于：在风力机(1)的主轴的轴向的另一端的活动支架(13)上安装有导向尾翼(10)。
7.如权利要求2或3所述的用于通风塔风能轴流风机，其特征在于：风力机(1)的主轴通过轴承座安装在通风塔(8)的塔体上。
8.如权利要求1所述的通风塔风能轴流风机，其特征在于：风力机(1)为垂直轴风力机(1)，风力机(1)的主轴与轴流风机(4)的主轴连接。
9.如权利要求8所述的通风塔风能轴流风机，其特征在于：在风力机(1)的叶片上安装有定位轮组，在通风塔(8)上安装有与定位轮组配合的导轨(2)。
10.如权利要求8所述的通风塔风能轴流风机，其特征在于：所述的定位轮组包括径向定位轮(11)和轴向定位轮(12)；径向定位轮(11)与通风塔(8)的外壁或导轨(2)的垂直面接触定位，轴向定位轮(12)与导轨(2)的水平面接触定位。
11.如权利要求1所述的通风塔风能轴流风机，其特征在于：在轴流风机(4)与风力机(1)之间的联轴器(3)附加的轴上安装有与通风塔连接的辅助支架。
12.如权利要求1所述的通风塔风能轴流风机，其特征在于：在轴流风机(4)的主轴上安装有制动装置(5)。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103061986A (zh) * 2011-10-23 2013-04-24 梁嘉麟 在交通系统中能够收集利用废风力发电的高效方法
CN109630184A (zh) * 2019-01-18 2019-04-16 中铁十九局集团第七工程有限公司 无动力通风装置及隧道
CN109882428A (zh) * 2019-04-18 2019-06-14 西安联创分布式可再生能源研究院有限公司 一种能量回收型同轴驱动离心鼓风机组

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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