CN102003216B - 一种流体动能发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种流体动能发电机组，它包括一呈喇叭形状的压力控制集流罩，该集流罩的底部固定连接于所述机壳的进口端；一百叶窗，它包括框架及数片相互联动设置的叶片，每一叶片均通过一叶片转轴可旋转地连接于所述框架上，所述框架固定连接于所述压力控制集流罩的内壁上；和一用于感知流体流量大小和方向、并与所述百叶窗叶片联动设置的侧挡板，该侧挡板在百叶窗开启时呈垂直状态，百叶窗闭合时呈水平状态。该侧挡板在感应到流体(风或者水)流量大小和方向的变化以后，可跟随流体方向旋转一定角度，由于侧挡板与百叶窗叶片联动，因此，在侧挡板方向发生改变时，可使百叶窗叶片的方向也随之发生改变，达到自动控制防护网百叶窗开关之目的。

Description

一种流体动能发电机组
技术领域
本发明涉及一种发电机组，尤其指一种模块化的流体动能发电机组。
背景技术
传统的发电机组一般不设有保护装置，在风力和水力过大时，容易对发电机组内设置的发电机、叶轮和减速器等设备造成无法恢复之损害。特别是在将上述的发电机组应用于不稳定的风力、水力能源发电时，如海浪发电、大楼顶端侧风等，叶轮的转速、发电机的功率忽大忽小，发电机组难以维持正常运转，极易导致故障。
发明内容
本发明的目的是提供一种流体动能发电机组，以解决现有技术中存在的上述问题。本发明中的侧挡板在感应到流体(风或者水)流量大小和方向的变化以后，可跟随流体方向旋转一定角度，由于该侧挡板与百叶窗叶片联动，因此，在侧挡板方向发生改变时，可使百叶窗叶片的方向也随之发生改变，达到自动控制防护网百叶窗开/关，提供相对稳定的风力或水力之目的。
为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种流体动能发电机组，包括机壳和安装于该机壳内的发电单元，其特征在于，还包括以下的部件：一呈喇叭形状的压力控制集流罩，该压力控制集流罩的底部固定连接于所述机壳的进口端；一百叶窗，它包括框架及数片相互联动设置的叶片，每一叶片均通过一叶片转轴可旋转地连接于所述框架上，所述框架固定连接于所述压力控制集流罩的内壁上；和一用于感知流体流量大小和方向、并与所述百叶窗叶片联动设置的侧挡板，该侧挡板在百叶窗开启时呈垂直状态，百叶窗闭合时呈水平状态。
前述流体动能发电机组中，所述的侧挡板为水力浮板，其设置在所述百叶窗的侧面，该侧挡板的下部边缘通过一连杆固定连接一叶片的转轴。
前述流体动能发电机组中，所述的侧挡板为风力悬板，其设置在所述百叶窗的侧面，该侧挡板的上部边缘通过一连杆固定连接一叶片的转轴。
前述流体动能发电机组中，所述百叶窗的中心设置一常开口。在挡板遇水力或风力压力呈水平状态时，百叶窗将处于完全关闭状态，此时，仅由位于中间的常开口保持一定的风力和水力流动维持叶轮叶片的转动，提供持续的发电功能。
前述流体动能发电机组中，所述发电单元包括叶轮、变速器和发电机，该叶轮包括中心轴和至少一片具有螺旋表面、盘绕在中心轴周围的叶片，该叶轮中心轴间隔变速器的机轴固定连接发电机的转子轴。叶轮叶片可制成大面积、大角度回旋叶片结构，使动能(风力、水力)对其产生最大的推力，叶片的开口入角及旋翼轴距长短，可依地区水力和风力做适度的设计调整，以获得最大的动能推力与速度。当然，发电机组也可使用一般的旋翼叶片。
前述流体动能发电机组中，所述发电单元还包括一椎鼻、该椎鼻可装拆地连接于叶轮中心轴上，并配合于百叶窗的常开口设置。
前述流体动能发电机组中，所述的椎鼻为圆锥形，其上设置至少一条的螺纹，该螺纹的旋转方向与所述叶轮叶片的旋转方向相同或相反。螺纹可破坏动能面的阻力，并随螺纹做分流管理，以降低叶轮叶片的阻力，保护叶轮叶片，并同时增加发电效率。所述的螺纹可选用螺旋形筋条或螺旋形凹槽，这其中，筋条设计可起到能量、惯性导流作用；而凹槽设计在于凹槽的阻力及物质表面的黏滞力，造成水力及风能等流体的方向形成惯性改变，减少震动、破坏及穿透能量所形成的压力面，稳定流速、增加能量。
前述流体动能发电机组中，为获取动能最大的传动角度，叶轮叶片的螺旋起点设置在叶轮中心轴与椎鼻的连接处。
前述流体动能发电机组中，在利用海浪或大楼顶端侧风等不稳定的动能时，机壳的出口端需设置一与其等高、防止风力或水力逆流的尾部挡板，所述的尾部挡板为水力浮板或风力悬板。该水力浮板或风力悬板的作用主要在于防止后方的反向动能、特别是反向突发动能，保护发电机和叶轮免受其伤害。
前述流体动能发电机组中，所述机壳的内侧设置一环形凹槽，该环形凹槽对应于叶轮叶片的螺旋起点至叶轮叶片叶尖的位置，以使处于该处的水或空气形成一停滞区，降低叶轮叶片在此处旋转时的阻力，将流体动能压力完整转换成叶轮叶片的推动作用，提高效率；并可起到减震的作用。
前述流体动能发电机组中，还可以在所述机壳上设置煞车装置或在机组入口或出口处设置关闭盖板，上述设计可提供煞车及停机功能，以方便机组装设使用和维修回收。
前述流体动能发电机组中，所述的压力控制集流罩可跟随流体的流动方向做前后摆动，该集流罩为一层或多层向内缩减的环形结构，其上设置有至少一个的开口。该集流罩采用薄的钢板或碳纤维材料制成，其厚度不宜太厚，并应根据发电机组所使用场所的风速大小，发电机自身大小等因素做适当的调整。优选地，该集流罩还可以兼作侧挡板使用，与所述百叶窗叶片联动设置。
前述流体动能发电机组中，还包括一防护网，所述防护网的周缘固定连接集流罩的顶部周缘。
综上，本发明提供了一种新型的流体动能发电机组，该发电机组的侧挡板在感应到流体(风或者水)流量大小和方向的变化以后，可跟随流体方向旋转一定角度，由于该侧挡板与百叶窗叶片联动，因此，在侧挡板方向发生改变时，可使百叶窗叶片的方向也随之发生改变，达到自动控制防护网百叶窗开/关，提供相对稳定的风力或水力之目的，以排除瞬间侧风集流或异常过大压力，维持发电机组正常运转减少故障，待异常或瞬间压力通过后，百叶窗叶片可依其设计回复原状，本设计可适用于大楼开口、顶楼或者于特殊地形。另外，百叶窗对于大型的异物或者动物具有阻挡的功能，对于环境生态具有保护作用。
该发电机组可收集风能、水力、潮汐产生的流体动能，去推动叶轮旋转进而通过变速器带动发电机转子旋转而发电。本发明结构紧凑，制造费用较少，环境适应性强，应用灵活，可在具有流体运动的各种场合中运行，在工作中不会造成污染，是绿色环保的发电装置。
附图说明
图1为本发明的流体动能发电机组的立体分解图；
图2为一种流体动能发电机组的主视图；
图3为一种流体动能发电机组的剖视图；
图4为图2中a处的局部放大图；
图5为另一种流体动能发电机组的主视图；
图6为另一种流体动能发电机组的剖视图；
图7、8为叶轮的立体示意图。
具体实施方式
为进一步说明本发明，现结合附图说明较佳实施例的具体实施方式。
实施例1
如图1中所示，一种流体动能发电机组，包括机壳1、及安装于机壳1内部的叶轮2、变速器3和发电机4。
叶轮2包括中心轴21和一片具有螺旋表面、盘绕在中心轴周围的叶片22，该叶轮中心轴21间隔变速器3的机轴固定连接发电机4的转子轴。
机壳1的进口端固定连接一呈喇叭形状的集流罩5底部的外侧周缘，压力控制集流罩5由间隔一定间隙的4块弧形块组成。压力控制集流罩5底部的内侧周缘连接一百叶窗6，该百叶窗包括框架61、数片平行设置的叶片62、叶片转轴63及拉杆，框架61上设有多组左右对称的轴孔，每一叶片62的上端两侧则分别设置一配合上述轴孔的凸耳，形成叶片转轴63，叶片62通过叶片转轴63与框架61可旋转连接；拉杆与每一叶片位于相同一侧的自由端以可转动地方式串联，在其中的一个叶片转动时，剩余的叶片也能跟随其转动，以达到联动的目的；这一部分的内容为现有技术，在此不再予以细述。
如图2和图4中所示，百叶窗6的侧面设置一水力浮板7，水力浮板7的下部边缘通过一连杆71(穿过集流罩5上形成的间隙)固定连接一叶片6的转轴63，在水的浮力作用下，水力浮板在静止状态下呈现垂直向上的漂浮状态，此时，百叶窗开启，在水力浮板7感应到水流量大小和方向的变化以后，可跟随水的流动方向旋转一定角度，由于水力浮板7与百叶窗叶片62联动，因此，在水力浮板7方向发生改变时，可使百叶窗叶片62的方向也随之发生改变，达到控制防护网百叶窗开/关自动控制之目的，以排除瞬间侧向集流或异常过大压力，维持发电机组正常运转减少故障，待异常或瞬间压力通过后，百叶窗叶片62可依其设计回复原状。
百叶窗6的中心设置一常开口64。在水力浮板7遇水力呈水平状态时，百叶窗将处于完全关闭状态，此时，仅由位于中间的常开口64保持一定的和水力流动维持叶轮2的转动，提供持续的发电功能。
叶轮中心轴21的前端可装拆地连接一椎鼻8，该椎鼻8并配合于百叶窗6的常开口64设置。椎鼻8为圆锥形，其上设置数条平行的螺旋形凹槽81，该螺旋形凹槽81的旋转方向与所述叶轮叶片22的旋转方向相同或相反。
为获取动能最大的传动角度，叶轮叶片22的螺旋起点设置在叶轮中心轴21与椎鼻8的连接处。如图7、8中所示，该叶轮叶片由盘绕在中心轴周围的一片或数片螺旋叶片构成。
如图3中所示，机壳1出口端的下端以可旋转地方式连接一与其等高、防止水力逆流的水力浮板9。该水力浮板9的作用主要在于防止后方的反向动能、特别是反向突发动能，保护发电机4和叶轮2免受其伤害。
机壳1内部对应于叶轮叶片22的螺旋起点至叶尖的位置设置一凹槽11，以使处于该处的水或空气形成一停滞区，降低叶片22在此处旋转时的阻力，将流体动能压力完整转换成叶片22的推动作用，提高效率；并可起到减震的作用。
实施例2
如图5中所示，实施例2与实施例1不同的是，百叶窗6的侧面设置一风力悬板7’，风力悬板7’的下部边缘通过一连杆71固定连接一叶片6的转轴63，在重力作用下，风力悬板7’在静止状态下呈现为垂直向下的悬挂状态，此时，百叶窗开启，在风力悬板7’感应到风流量大小和方向的变化以后，可跟随风的流动方向旋转一定角度，由于风力悬板7’与百叶窗叶片62联动，因此，在风力悬板7’方向发生改变时，可使百叶窗叶片62的方向也随之发生改变，达到控制防护网百叶窗开/关自动控制之目的，以排除瞬间侧风集流或异常过大压力，维持发电机组正常运转减少故障，待异常或瞬间压力通过后，百叶窗叶片62可依其设计回复原状。
如图6所示，机壳1出口端的下端以可旋转地方式连接一与其等高、防止风力逆流的风力悬板9’。该风力悬板9’的作用主要在于防止后方的反向动能、特别是反向突发动能，保护发电机4和叶轮2免受其伤害。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种流体动能发电机组，包括机壳和安装于该机壳内的发电单元，其特征在于，还包括以下的部件：
一呈喇叭形状的压力控制集流罩，该压力控制集流罩的底部固定连接于所述机壳的进口端；
一百叶窗，它包括框架及数片相互联动设置的叶片，每一叶片均通过一叶片转轴可旋转地连接于所述框架上，所述框架固定连接于所述压力控制集流罩的内壁上；所述百叶窗的中心设置一常开口；
和一用于感知流体流量大小和方向、并与所述百叶窗叶片联动设置的侧挡板，该侧挡板在百叶窗开启时呈垂直状态，百叶窗闭合时呈水平状态。
2.如权利要求1中所述的一种流体动能发电机组，其特征在于：所述的侧挡板为水力浮板，其设置在所述百叶窗的侧面，该侧挡板的下部边缘通过一连杆固定连接一叶片的转轴。
3.如权利要求1中所述的一种流体动能发电机组，其特征在于：所述的侧挡板为风力悬板，其设置在所述百叶窗的侧面，该侧挡板的上部边缘通过一连杆固定连接百叶窗叶片的转轴。
4.如权利要求1中所述的一种流体动能发电机组，其特征在于：所述发电单元包括叶轮、变速器和发电机，该叶轮包括中心轴和至少一片具有螺旋表面、盘绕在中心轴周围的叶片，该叶轮中心轴间隔变速器的机轴固定连接发电机的转子轴。
5.如权利要求1中所述的一种流体动能发电机组，其特征在于：所述发电单元还包括一椎鼻、该椎鼻可装拆地连接于叶轮中心轴上，并配合于百叶窗的常开口设置；所述的椎鼻为圆锥形，其上设置至少一条的螺纹，该螺纹的旋转方向与所述叶轮叶片的旋转方向相同。
6.如权利要求1中所述的一种流体动能发电机组，其特征在于：机壳的出口端设置一与其等高、防止风力或水力逆流的尾部挡板，所述的尾部挡板为水力浮板或风力悬板。
7.如权利要求1中所述的一种流体动能发电机组，其特征在于：所述的压力控制集流罩用于跟随流体的流动方向做前后摆动，该集流罩为一层或多层向内缩减的环形结构，其上设置有至少一个的开口。
8.如权利要求1中所述的一种流体动能发电机组，其特征在于：所述机壳的内侧设置一环形凹槽，该环形凹槽对应于叶轮叶片的螺旋起点至叶轮叶片叶尖的位置。
9.如权利要求1中所述的一种流体动能发电机组，其特征在于：还包括一防护网，所述防护网的周缘固定连接集流罩的顶部周缘。
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