CN101235794B - 高低速风轮共塔架 - Google Patents

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Abstract

一种高低速风轮共塔架，包括主轴和塔架，主轴安装在塔架上，高速大风轮安装在主轴上，其特征是：主轴固定安装在一座塔架上，所述的高速大风轮通过轮毂转动安装在该主轴的前部，在所述的高速大风轮中心区域无风叶的空间后面的主轴上，布置了可用作发电的低速风轮；在所述的轮毂的前端连接一锥管，在该锥管前尖中心点设置风速仪，使能预先指令变桨距；在所述的高、低风轮上都设置有大齿圈，分别直接与发电机的小齿轮啮合驱动发电。其优点是：利用大风轮中心部位无风叶的空间后面，安装了能发电的低速风轮，充分利用各种风速的高空风能优势，节省了另造塔架费用。

Description

高低速风轮共塔架
技术领域
本发明属于高速、低速风轮发电领域。改变一下高速超级大风轮和低速大风轮的一些结构，使它们变得适合共一个塔架来提高风能利用，和节省另建塔架的开支。
背景技术
1、低速风轮只用来提水等用途，因转速太低不能用作发电。在2007年11月29日，本人申请的《低速风轮发电》和12月4日申请的《大风轮单级齿轮发电》是利用附在风轮上的大齿圈直接与发电机齿轮啮合发电，这如齿条(无限大的齿轮)可以驱动齿轮同理。
2、现有技术中追求高速风轮的叶尖速度，充分发挥机翼升力效应。
3、塔架：追求高度来提高捕捉风能，例如在50m高度捕捉风能要比30m高处多20％，塔架高度在100m处的风的湍流强度低，风力机疲劳载荷少，使用年限延长。
4、现有技术的风速仪安装在机舱尾(别无他处可安装)，所以变桨距滞后于遭受变化的风速。
发明内容
本发明的目的是提供一种高低速风轮共塔架，以解决现有技术存在的大风轮的长叶片和轮毂处的应力集中；具有沉长的传动链系统和机舱；大风轮的风轮中心部分的叶片叶根轴很厚重、而线速度低；高速风轮与低速风轮分别设置，两者功能不能兼顾的问题。
本发明的技术方案是：
本发明的优点：①利用轮撑和空间张拉结构，不再使大风轮的长叶片和轮毂处的应力集中，而改用两级同轴的较短叶片获得很大轮径和叶尖速度；②利用轮撑使架固在风轮上的大齿圈直接驱动发电机的小齿轮发电，省去了沉长的传动链系统和机舱；③大风轮的风轮中心部分的叶片叶根轴很厚重、而线速度低，改掉这种累赘，使较轻的叶片向高速叶尖区域伸展，并留出空位让位于低速风轮；④低速风轮由于起动风速小，实度大，趁大风轮之便登上“高空”的风能优势，使得几乎能够长年运转；加上风轮叶上也有大(圆圈)齿圈y直接与发电机的小齿轮啮合发电。达到一塔架两风轮，低风速时也能发电。
附图说明
图1是高低速风轮共塔架的侧面图。
具体实施方式
参见图1，这种三叶大风轮特点：轮毂1上铸有毂耳1a，每排2个(在轴向视图中)共三排，互隔120°，是用作粘接复合树脂增强纤维制成的轮撑2，轮撑2的形状略像一把竹椅的侧面，两脚粘固在两个毂耳1a上，在三排毂耳之间用复合树脂环状箍似毛竹竹节般的凸起，强化粘接；在2a处安装第一级叶片A的叶根，和拉杆L，在2a的右端粘接大(圆环)齿圈2C(用它截面图表示，以及圆环用双点划线表示)，2C直接与发电机G的小齿轮啮合驱动发电。
2b是第二级叶片B的轴座(轴座盖可卸下)，叶片A与B同轴。轮毂1的左端，用法兰联接的锥管Z，张拉线(高强度钢圆条)Z1和Z2，另外Z3和Z4分别张拉在互隔120°的三排轮撑2的2a间和2b间，保证各排轮撑2与2之间，互相强化固定，大齿圈2C也起到各排轮撑2的位置固定。
主轴3是固定不转的，只给轮毂1和低速风轮的轮毂11起定芯作用。低速风轮的轮毂11上也用张拉线X拉住大齿圈y，大齿圈y也是内圈多叶片y1和外圈多叶片y2的共轭圈轴座，多叶片可以同步变桨距。大齿圈y与发电机G1的小齿轮啮合驱动发电。
塔架上用双点划线椭圆和圆表示各段的截面；超大风轮的塔架也很大，若用圆锥筒，易造成叶片尾流的冲击而震颤风叶轮。
偏航装置p是大圆盘，上面的塔架是偏椭圆，所以椭圆短轴两端有很大余地，可用作起重机安装点，还有塔顶固定主轴3的前后两个驼峰似的F的中间凹平处也可作起吊设备安装点。P1表示张拉设施。
图中：Φa＝238m，Φb＝158m，Φc＝46m，Φd＝43m。
综上所述：①高速风轮超大型化，力求获取高的叶尖速度，本发明目的超大型风轮并不意味必须有超长风叶片，现有技术的超长叶片的叶根部位只能够做得很厚重，所以在风轮轴芯处的Φ30-Φ40的风轮性能、对超大风轮而言：“有它不如无”，它仅仅起了支撑叶稍的作用外，负面影响是厚重、低速。本发明把它省掉，并让位给可以直接发电的低速风轮。②高速超大风轮由于风轮直径大，势必有很高的塔架。现在，把可发电的低速风轮趁便也装在大风轮塔架上，让它发挥高空的新效益。⑧超大风轮的每一叶片分为同轴两级，内叶长、外叶短，内叶变形时会提高外叶变形刚度，外叶尖不用张拉线，更方便于同步变桨距。④有了轮撑，才能让大风轮叶片更好地伸向高叶尖速区域，并使叶片轻型化，以及低速风轮发电机组趁便就位于高空富风能区域；更重要的是轮撑架稳了大齿圈(三点决定一圆)，省掉了主轴转动、增速齿轮箱、机舱。⑤锥管：设置张拉线，强化大风轮：锥管前尖中心设置风速仪，此处的风速没有受任何干扰；它起到提前指令变桨距，疲劳载荷减到最小。

Claims (5)

1.一种高低速风轮共塔架，包括主轴和塔架，主轴安装在塔架上，高速大风轮安装在主轴上，其特征是：主轴固定安装在一座塔架上，所述的高速大风轮通过轮毂转动安装在该主轴的前部，在所述的高速大风轮中心区域无风叶的空间后面的主轴上，布置了可用作发电的低速风轮；在所述的轮毂的前端连接一锥管，在该锥管前尖中心点设置风速仪，使能预先指令变桨距；在所述的高、低风轮上都设置有大齿圈，分别直接与发电机的小齿轮啮合驱动发电。
2.根据权利要求1所述的高低速风轮共塔架，其特征是：所述的风轮背后的塔架呈椭圆截面。
3.根据权利要求1所述的高低速风轮共塔架，其特征是：所述的高速大风轮的轮毂上铸有毂耳，该毂耳在轴向每排设置两个，共有三排，互隔120°，该毂耳粘接复合树脂增强纤维制成的轮撑，轮撑的形状略像一把竹椅的侧面，两脚粘固在分别一排的两个毂耳上；在所述的轮撑上安装第一级叶片和第二级叶片，该第一级叶片与第二级叶片的一端通过轴座同轴连接；在轮撑的右端粘接所述的高速大风轮的大齿圈。
4.根据权利要求3所述的高低速风轮共塔架，其特征是：在互隔120°的三排所述的轮撑与锥管之间，以及所述的第一级叶片与第二级叶片之间的轴座与锥管之间，分别采用张拉线进行张拉。
5.根据权利要求4所述的高低速风轮共塔架，其特征是：所述的低速风轮的轮毂上也用张拉线拉住其大齿圈，该大齿圈也是内圈多叶片和外圈多叶片的共轭圈轴座，多叶片可以同步变桨距，大齿圈与发电机的小齿轮啮合驱动发电。
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