CN101672250A

CN101672250A - 路风发电机

Info

Publication number: CN101672250A
Application number: CN200810079369A
Authority: CN
Inventors: 王川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-17

Abstract

路风发电机属风力发电机领域，在陆路交通器途经的铁路、高速公路、地铁隧道等有三种安装位置方式，既：在靠近车道一边侧面、对行车道中间侧面、对行车道中间顶部，设与行车方向异面垂直的风轮轴连接风叶并以单向轴承连接顶盖、底盖，设活门通过门轴连接导风板，导风板连接顶盖、底盖，设齿轮连接风轮轴并啮合连接变速器，变速器啮合连接发电机转子轴，设支杆连接并固定机体；路风发电机利用火车、汽车、地铁机车等陆路交通器行驶中产生的风能将其转化为电能变废为利，同时兼可利用自然风能发电符合绿色环保节能减排的国策，其可沿车道方向连续设立组成发电机组为沿途车站、城乡及并网供电也可为电力机车、动车组提供电力。

Description

路风发电机

技术领域：

一种将陆路交通器行驶中产生的风能及限定方向的自然风能转化为电能的发电装置，属风力发电机领域。

技术背景：

目前在风力发电机领域多为只靠自然风力发电，但在我国因地理、气候条件使广大地区风力、风速弱小，风场条件较差，进而使建立自然风力发电场受到了局限。如我国广大中部平原等地区。但在我国及各国广大地区的铁路、高速公路、地铁隧道等地的火车、汽车、地铁机车等，统称为陆路交通器，其行驶中产生的风能没有被充分利用起来，这应是能源的一大流失。

发明内容：

本发明目的是提供一种设在靠近铁路、公路、高速公路沿线以及设在地铁隧道内的，以主要吸收利用火车、汽车、地铁机车等机动车辆行驶中产生的风能，将其转化为电能；并可兼吸收与上述陆路交通器行进方向逆时针夹角小于90°的自然风，将其转化为电能的风力发电机。自然风能可利用角度的限定是按我国现行的车辆靠右行驶而界定的。

路风发电机将开发利用目前尚未被开发利用的陆路交通器行驶中产生的风能，将其转化为电能。

技术方案：

路风发电机主要有三种安装位置方式，既：安装在靠近火车、汽车、地铁机车等陆路交通器途经道路的一边侧面、安装在对行两车道中间侧面、安装在对行两车道中间顶部位置；其在各种不同安装位置时，机械结构有所调整和不同，以下先将安装在对行两车道中间侧面的路风发电机详细说明：

如图1：在铁路、公路、高速公路、地铁隧道于相对行驶的两车道内侧相邻的两个平行边1-1、1-2之间，设虚拟公垂线2；过1-1，1-2之间的2的中点，与1-1、1-2平行，设虚拟平行线3，在2、3的交点设与1-1、1-2既行车方向异面垂直的风轮轴4；4距1-1、1-2的垂直距离相等，则由2、3建立了以4为原点的坐标系，其分为I、II、III、IV象限。

在4上设固定连接的横向截面为弧线形、纵向截面为由上至下顺时针绕轴曲线形的风叶5，组成风轮，设风轮半径以r表示；风叶数不应少于四片，可以多于四片。设以4的轴线为心，以略大于风轮半径为半径，纵高与5纵高相等的虚拟圆柱体6；其半径以R表示，6以内为风轮转动的空间，风轮直径2r小于6的直径2R，6的直径小于1-1与1-2之间的距离，将1-1与1-2之间的距离设为S表示，则满足公式：2r＜2R＜S，且风叶下端边所在平面的高度低于车顶所在平面的高度。

设纵高大于5纵高的导风板7-1，其在II象限横向截面由平行于3的直线形变为弧线形延伸到I象限，接近但不接触6。设导风板7-2与7-1关于4对称。设纵高等于7-1的导风板8-1，其横向截面为半径大于6半径的圆弧形，其由II象限延伸到I象限与7-1的纵向端边连接同时与6的外圆相切。设导风板8-2与8-1关于4对称。

在7-1横向截面直线形与弧线形的分界处设并连接纵向门轴9-1，在7-2上设并连接纵向门轴9-2，9-2与9-1关于4对称。在9-1上设并连接纵高等于5纵高，与5在同一水平高度的活门10-1，其横向截面与7-1横向截面的弧形部分为等半径的弧线形，但10-1比7-1的弧线部分向6多延伸一些，以其与7-1全部合并时正好能接触到6为准。在9-2上设并连接活门10-2，10-2与10-1关于4对称。

在I象限设平行于3，纵高等于7-1的导风板11-1，其横向截面为直线形，并一纵向端边与6接触，由其任意一接触点向4作垂线，形成虚拟斜线0-11，虚拟斜线顺时针方向与3所形成的夹角0^＊大于等于40°小于等于90°，既满足公式40°≤夹角0^＊≤90°。设导风板11-2与11-1关于4对称。

由此构成了两个沿行车方向由宽渐窄的单向风道12-1和12-2关于4对称，并在沿行车方向上构成了两个双向风道13-1和13-2关于4对称。活门距门轴远端的纵边可在单向风道内活动，开通和关闭单向风道。

如图2：设中间有孔的顶盖14，孔内设单向轴承15-1，其外圈连接14，内圈连接4。4由下向上延出14所在平面后连接齿轮，通过齿轮啮合连接固定在顶盖上面的变速器，变速器再齿轮啮合连接固定在顶盖上面的发电机的转子轴。顶盖除7-1、7-2横向截面为直线型部分外覆盖并连接所有导风板的上端边，顶盖与5、10-1、10-2的上端边有间隙，即不接触。

如图3：设中间有孔的底盖16，孔内设单向轴承15-2，其外圈连接16，内圈连接4，16上设有纵风道17；16上除设有17外与14为全等型，16除7-1、7-2横向截面为直线型部分外连接所有导风板的下端边，16与5、10-1、10-2的下端边有间隙，即不接触。由此组成风流导向器。所有导风板和活门的纵向截面都是直线形。

16下面设有固定连接16的多根支杆，将16支起离地，各支杆下端固定连接地面；由此完成路风发电机的风轮、风流导向器、发电机三大部分的机械组合，其设在陆路交通器对行车道中间侧面，距车道只要不影响行车安全的最小距离处。

技术方案的几点再说明：

1·路风发电机在陆路交通器途径地段无论是安装在道路的一边侧面还是安装在对行两车道中间侧面还是中间顶部，其都可以沿车道方向相间一定距离连续设立，通过所需的变频、变压等电器、电路连接组成发电机组；路风发电机可将导风板7-1、7-2的横截面为直线型的部分延长，使上一个路风发电机的7-1与下一个路风发电机的7-2连接。

2·安装在交通器途经对行两车道中间顶部的路风发电机：

a.其4与1-1、1-2既行车方向异面垂直，4距1-1、1-2的垂直距离相等。

b.风叶纵向为由下至上顺时针绕轴曲线形；虚拟圆柱体6的直径大于风轮直径，风轮直径大于1-1与1-2之间的距离；既满足公式：2R＞2r＞S，且风叶下端边所在平面的高度高于车顶所在平面的高度。

c.顶盖上设有纵风道，去掉底盖，并设有呈向下竖直的阻风板，其沿虚拟平行线3的方向，上端边连接导风板7-1、8-1、8-2、7-2下端边与3交汇的各一个点；在沿车道方向相间一定距离连续安装路风发电机时，上一个路风发电机的阻风板可以与下一个路风发电机的阻风板连接。

d.在隧道内，安装在对行车道中间顶部的路风发电机，可以采用各支杆直接连接各导风板和阻风板的下端边再向下固定连接地面，既为落地式，也可以采用各支杆连接顶盖与隧道顶部的悬吊式，可依具体条件而选择；落地式也可以应用于安装在旷野对行车道中间顶部的路风发电机。

e.风轮直径接近和达到对行车辆两外侧远边的间距时则夹角0^*等于90°，8-1、8-2的横截面的圆弧半径等于虚拟圆柱体6的半径；既从纵向俯视8-1、8-2，其全部与6的一部分重合，并分别顺时针延长至8-1与11-2连接，8-2与11-1连接；分别将双向风道13-2、13-1封闭。

3·安装在车道一边侧面的路风发电机，按上述方法将距行车道较远那一侧的双向风道封闭，则活门、导风板、单向风道等关于4不再是对称结构；其4与1-1、1-2既行车方向异面垂直，但4距1-1、1-2的垂直距离不等，且风叶下端边所在平面的高度低于车顶所在平面的高度。安装在车道一边侧面且是右侧面的路风发电机与安装在左侧面的路风发电机，在所有机械结构上是反向的，可以理解为从图1、图2、图3的背面透过纸面看图既可。路风发电机无论安装在什么位置，其14、16与5的上、下端边有间隙，既不接触。

4·安装在公路、高速公路中间隔离带及公路隧道顶部利用汽车风能的路风发电机可以将门轴、活门去掉。

路风发电机要解决的问题及技术效果：

1、目前在我国及世界范围内，人类利用火车、汽车、地铁机车作为陆路交通工具占比较大；且上述各类陆路交通器的交通干线网状分布十分发达。每时每刻由火车、汽车、地铁机车行驶中产生的风能没有被充分利用起来，存在着大量的能量流失；这是因为目前我们对于火车、汽车、地铁机车行驶中引发的风能在回收利用技术方面尚是空白。路风发电机将针对这一项技术空白，回收并利用这些风能将其转化为电能。

2、路风发电机设在靠近行车道只要不小于安全限定的最小距离，以收集利用陆路交通器行驶引发的风能为主，因设有单向轴承，其在兼可利用自然风能的同时防止了自然风在一定角度时风叶受力逆转情况的发生。

3、风叶采用横截面为弧型，纵截面为绕轴曲线型设计，其与导风板、活门方位、走向、形状的设计相结合；可充分吸收利用单向、双向对开来的交通器产生的风能；通过活门使单向风道12-1、12-2只作为进风道，且由宽渐窄，对风流起到导向、加速的作用；充分利用了回旋风流的动能推动风叶旋转。

同时配合纵风道，在单向过车时：单向风道只有来车一侧的活门在风流推动下开启打开通道，而另一侧的活门在风流推动下将单向通道关闭，使风流导向器在水平方向上进风口大于出风口，则进入风流导向器的风流在水平直击、回旋推动风叶的同时，使设在对行车道中间侧面和一边侧面的路风发电机迫使进入风流导向器的风流形成向下冲击力由设在底盖的纵风道而出，设在对行车道中间顶部的路风发电机迫使进入风流导向器的风流形成向上的冲击力由设在顶盖的纵风道而出；因风叶纵向的绕轴曲线设计，则纵向冲击的风流再对风叶产生使其旋转的推动力。当双向同时过车时：水平方向的风道(12-1、12-2、13-1、13-2)都是进风道，此时风轮的风叶将更为充分的利用进入风流导向器的风流动能，风流在水平和纵向冲击时都形成了使风轮旋转的推动力。

4、安装在交通器途经对行车道中间顶部的路风发电机可以加大风轮直径，满足公式2R＞2r＞S，充分利用了对行车辆车顶上方空间产生的风流动能；并且因纵向风流将由下向上冲击风叶，则风叶纵向的绕轴曲线方向与设在对行车道中间侧面的路风发电机风叶绕轴曲线方向相反，且顶盖上设有纵风道，去掉底盖，延3的方向设有连接7-1、8-1、8-2、7-2下边的向下竖直的阻风板，进一步加强了对风流的导向功能、提高了风能的利用率。

5、连续设在公路及高速公路中间隔离带的路风发电机将两相邻的导风板7-1、7-2的横截面为直线型的部分延长，使上一个路风发电机的7-1与下一个路风发电机的7-2连接，将进一步加强风流动能的导向、收集利用率，且还具有防对行车辆灯光照射的挡光板的作用。

另外：因汽车产生的风流为阵风，所以设在公路、高速公路中间隔离带及公路隧道顶部的路风发电机可以将门轴和活门去掉，可以减小风流阻力充分利用阵风。

6、在火车、地铁机车对行车道中间侧面及中间顶部连续安装的路风发电机，如在具体设计和实际应用中考虑到机体离车厢较近，火车及地铁机车持续的风力较大，也可以设计为上一个路风发电机与下一个路风发电机的导风板之间不连接，而成为相对独立的个体，总之：可视具体条件选择连接与否，以满足风轮的设计转速为宜。

连续安装在对行车道中间顶部的路风发电机，如需要将上一个路风发电机的导风板7-1与下一个路风发电机的导风板7-2连接，以提高风能收集利用率及风轮的旋转动力，则可以同时将上一个路风发电机的阻风板与下一个路风发电机的阻风板连接，将进一步提高路风发电机的风能收集利用率及风轮的旋转动力。

上述这些机械结构变化都是充分考虑路风发电机所在的工作环境、条件的不同，为追求最大限度地提高其对风能的利用率而设计的，具体可视需要而选择。路风发电机在变废为利、充分开发利用火车、汽车、地铁机车等机动车辆行驶中产生的风能发电的同时，符合绿色环保、节能减排的国策，其可以在一定程度上缓解我国电力能源供应紧缺的局面。

附图说明：

图1是路风发电机风轮和风流导向器的俯视图：

1-1、1-2，相对行驶的两车道内侧相邻的两个平行边。2，虚拟公垂线。3，虚拟平行线。4，风轮轴。I、II、III、IV，坐标系的四个象限。5，风叶。6，虚拟圆柱体。7-1、7-2、8-1、8-2、11-1、11-2，导风板。9-1、9-2，门轴。10-1、10-2，活门。12-1、12-2，单向风道。13-1、13-2，双向风道。0-11，虚拟斜线。0^*，夹角。

图2顶盖结构示意图：

4，风轮轴。14，顶盖。15-1，单向轴承。

图3底盖结构示意图：

4，风轮轴。16，底盖。15-2，单向轴承。17，纵风道。

具体实施方式：

如图1：在铁路、公路、高速公路、地铁隧道，于相对行驶的两车道内侧相邻的两个平行边1-1、1-2之间，设虚拟公垂线2；过1-1，1-2之间的2的中点，与1-1、1-2平行，设虚拟平行线3，在2、3的交点设与1-1、1-2既行车方向异面垂直的风轮轴4；4距1-1、1-2的垂直距离相等，则由2、3建立了以4为原点的坐标系，其分为I、II、III、IV象限。

技术方案的几点再说明：

2·安装在交通器途经对行两车道中间顶部的路风发电机：

3·安装在车道一边侧面的路风发电机，按上述方法将距行车道较远那一侧的双向风道封闭，则活门、导风板、单向风道等关于4不再是对称结构；其4与1-1、1-2既行车方向异面垂直，但4距1-1、1-2的垂直距离不等，且风叶的下端边所在平面的高度低于车顶所在平面的高度。安装在车道一边侧面且是右侧面的路风发电机与安装在左侧面的路风发电机，在所有机械结构上是反向的，可以理解为从图1、图2、图3的背面透过纸面看图既可。路风发电机无论安装在什么位置，其14、16与5的上、下端边有间隙，既不接触。

例如：在京广铁路沿线，取北京-----石家庄段，在途经乡间旷野选50公里的对行车道，换算为米则为50000米；在对行车道中间侧面以风轮轴距每间隔5米一个连续设立，则可连续设立一万台路风发电机。当每一列无论是南来还是北来的火车途经此路段时，其行驶产生的风流动能将顺次推动这一万台路风发电机的风轮而使其旋转。并且就每一台路风发电机而言，从火车头一直到车尾经过该机体所在位置侧面时，该机的风轮始终处在受风流推动旋转状态，既该路风发电机处在持续发电工作状态。将这一万台路风发电机的电路通过变频、变压等电器的组合连接，可形成发电机组；则每一列经过该路段的火车将使这一万台路风发电机产生一个顺次发电的工作状态。其回收、利用火车行驶中产生的风能将其转化为电能，可以为沿途的火车站、城乡、农村及电网提供电力；也可以为电力机车、动车组等提供电力支持。

再如：在京深高速公路中间隔离带、在首都等大中型城市的地铁隧道顶部也都可以连续设立路风发电机。

路风发电机在变废为利、充分开发利用火车、汽车、地铁机车等机动车辆行驶中产生的风能发电的同时，符合绿色环保、节能减排的国策，其可以在一定程度上缓解我国电力能源供应紧缺的局面。

Claims

1·路风发电机包括风轮轴、风叶、单向轴承、导风板、门轴、活门、顶盖、底盖、支杆、发电机，其技术特征是在靠近火车、汽车、地铁机车等陆路交通器途经的铁路、公路、高速公路、地铁隧道等有三种安装位置方式，既安装在靠近车道一边侧面、安装在对行车道中间侧面、安装在对行车道中间顶部位置，具体为设(4)，(4)上设有固定连接的(5)，设有导风板(7-1)、(7-2)、(8-1)、(8-2)、(11-1)、(11-2)，导风板的上、下端边分别连接所设的(14)、(16)；(4)连接(14)、(16)中间孔内各设有的(15-1)、(15-2)，(4)连接变速器，变速器连接发电机转子轴；(7-1)、(7-2)上分别设有(9-1)、(9-2)，(9-1)、(9-2)上分别设有(10-1)、(10-2)；安装在车道一边侧面和对行车道中间侧面的路风发电机(16)上设有(17)，安装在对行车道中间顶部的路风发电机去掉(16)，设有阻风板，(14)上设有(17)；落地式路风发电机所设的支杆连接(16)与地面，去掉(16)的，支杆连接各导风板、阻风板的下端边与地面；悬吊式路风发电机所设的支杆连接(14)与隧道顶部；安装在对行车道中间侧面的路风发电机在沿行车方向上构成单向风道(12-1)、(12-2)和双向风道(13-1)、(13-2)，安装在对行车道中间顶部的路风发电机在风轮直径接近和达到对行车辆两外侧远边的距离时将双向风道(13-1)、(13-2)封闭，安装在车道一边侧面的路风发电机将距车道较远那一侧的双向风道封闭。

2·如权项1所述的路风发电机，其技术特征是所设的(4)与(1-1)、(1-2)既行车方向异面垂直且安装在对行车道中间侧面和中间顶部的路风发电机(4)距(1-1)和距(1-2)之间的垂直距离相等，安装在车道一边侧面的路风发电机(4)距(1-1)和距(1-2)之间的垂直距离不等。

3·如权项1所述的路风发电机，其技术特征是所设的(5)纵向截面是绕轴曲线形。

4·如权项1所述的路风发电机，其技术特征是安装在对行车道中间侧面和中间顶部的路风发电机所设的(7-1)、(7-2)关于(4)对称，(8-1)、(8-2)关于(4)对称，(9-1)、(9-2)关于(4)对称，(10-1)、(10-2)关于(4)对称，(11-1)、(11-2)关于(4)对称。

5·如权项1所述的路风发电机，其技术特征是路风发电机无论安装在什么位置，其(14)、(16)与(5)的上、下端边有间隙，既不接触。

6·如权项1所述的路风发电机，其技术特征是(4)上设有齿轮并且通过齿轮啮合连接方式连接变速器和发电机转子轴。

7·如权项1所述的路风发电机，其技术特征是安装在对行车道中间侧面的路风发电机满足公式：2r＜2R＜S；且风叶下端边所在平面的高度低于车顶所在平面的高度。

8·如权项1所述的路风发电机，其技术特征是安装在对行车道中间顶部的路风发电机满足公式：2R＞2r＞S；且风叶下端边所在平面的高度高于车顶所在平面的高度。

9·如权项1所述的路风发电机，其技术特征是(12-1)、(12-2)是所构成的两个沿行车方向由宽渐窄的、关于(4)对称的单向风道。

10·如权项1所述的路风发电机，其技术特征是安装在靠近车道一边侧面的路风发电机风叶下端边所在平面的高度低于车顶所在平面的高度。