CN102251930A - 无塔柱风力滑旋聚能装置 - Google Patents

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Abstract

大型风力发电多采用头重脚轻的水平轴装置，由于在制造上还不能解决数十米的巨型轴和承受巨大重量的轴承的问题，只能将数百吨的风电机组放在高空，还需要制造数百吨的巨大的塔筒来稳定支持风电机组，在维护上也依赖大型高空吊装设备。风电成本太高是风电产业难以破题的死结，目前大多国家的风电企业多处于靠国家补贴生存的状况。同时头重脚轻的水平轴风电装置，也把风能利用局限在发电领域。本发明提供一种头轻脚重的风力聚能装置，实现了低位安装发电机组，结构简单，易于制造，安装维护方便，成本大幅降低，更易建造大规模发电站，可广泛适应在陆地、海面、房顶、船台安装风能发电机组，还能作为船舶推动力制造风力绿色轮船。

Description

无塔柱风力滑旋聚能装置
技术领域
本发明涉及一种无塔柱风力滑旋聚能装置，是一种有效聚集利用风能作发电或推动力的装置。 
背景技术
由太阳照射地球引起的大气环流、携带巨量的能量，是人类发展需要的绿色再生能源资源，在石油、煤炭开采逐渐枯竭的情况下，利用再生绿色能源是人类生活和发展的理想。 
世界上风力发电技术已比较成熟，在一些发达国家，风力发电已成规模的发展起来，并形成一个新兴产业。目前大型风力发电多采用头重脚轻的水平轴装置，将上百吨甚至数百吨的风电机组安放在高空，既要依赖大型的移动吊装设备将发电机组送到高空，还需要制造上百吨的巨大的塔筒来稳定支持风电机组，在维护和维修上也依赖大型吊装设备，投入成本太高，这是当前风电成本太高难以破题的死结。目前风电成本过高的状况仍没有突破性的进展，大多国家的风电企业多处于靠国家补贴生存的状况，难与同成本较低的水电、核电和火电实现同电同价。同时头重脚轻的水平轴风电装置，也把风能利用局限在发电领域。 
针对现有风能利用装置结构中存在的不足问题，本发明提供一种头轻脚重的聚能装置，不仅结构简单，易于制造，运行安全，安装维护方便，投资成本大幅降低，更易建造大规模发电站，可广泛适应在陆地平台、海面浮架、房顶、轮船台面安装风能发电机组，还能作为船舶推动力制造风力轮船。 
发明内容
本发明提供的无塔柱风力滑旋聚能装置包括流线型转动叶片架(1)，挡流门 叶片(2)、叶片过载遗风弹簧片(3)、叶片架底座(4)、圆环状驱动齿环(5)、圆环旋转轨道(6)等。 
所述的流线型转动叶片架(1)是用条形材料铆合或焊接成一组片型框架，沿圆心圆周围成切线辐射状均匀排列，每个流线型转动叶片架横竖分为1到数个单元叶片窗口(8)。各流线型转动叶片架(1)之间用条形材料连接在一起，使装置成为稳定的框架辐射柱状体。 
所述的挡流门叶片(2)是挂在单元叶片窗口(8)框架竖边上的薄板，可以像门叶一样限角偏转，型同一面门叶，迎流时由于叶片过载遗风弹簧片阻挡(3)控制，薄板顶流产生推进力；旋转处于逆流状态时，薄板向后自然打开，减少阻力，使装置两边形成力差，产生推动力；旋转回到迎流状态时，薄板在迎流的作用下恢复挡流状态，周而复始带动聚能装置旋转。 
所述的叶片过载遗风弹簧片(3)与挡流门叶片(2)配套固定在单元叶片窗口(8)框架边上，在风速过大时，叶片推动弹簧片后摆，形成遗风口，减弱风的推动力，防止风速过大造成装置的损害，风速减小或旋转减少迎风后，弹簧片恢复正常状态。 
所述的叶片架底座(4)与流线型转动叶片架(1)连接形成整体，叶片架底座(4)装上滑轮(7)或磁悬浮后在轨道上转动。 
所述的圆环状驱动齿环(5)是设置在叶片架底座(4)上输出能量的齿环，与叶片架底座(4)形成整体，叶片架底座(4)在风作用下沿轨道转动时，驱动齿环也做圆周运动，带动变速箱(10)和发电机组(11)。 
所述的圆环旋转轨道(6)是装置的旋转滑行轨道，是一闭合的圆圈轨道，引导装置做圆周运动，根据滑旋聚能装置承载的需要，旋转滑行轨道可以设置内外双轨。 
无塔柱风力滑旋聚能装置是一套整合在一起的旋转组合装置，流线型转动叶片架(1)，挡流门叶片(2)、叶片过载遗风弹簧片(3)、叶片架底座(4)、圆环状驱动齿环(5)、圆环旋转轨道(6)都是可以撤分制造，到施工现场再进行组合安装成整体装置，给制造、运输、安装、维护带来了方便，避免了目前风电机 组在制造、运输、安装、维护等方面对大型设备的依赖，降低了风电装备的制造、安装和维护成本，并使制造更大的风电机组成为可能。由于实现低位安装发电设备，改头重脚轻成轻头重脚宽基础，有很高的稳定性，使该装备在房屋顶部，轮船平台安装成为可能，扩大了聚能装备的应用范围。 
具体实施方式
图1、图2为无塔柱风力滑旋聚能装置的示意图，如图所示。无塔柱风力滑旋聚能装置由流线型转动叶片架(1)、挡流门叶片(2)、叶片过载遗风弹簧片(3)、叶片架底座(4)、圆环状驱动齿环(5)、圆环旋转轨道(6)等组成。 
用条形钢管或角钢材料，铆合或焊接成框架型的流线型转动叶片架(1)。流线型转动叶片架(1)围绕圆心切线均匀排列，各叶片架之间用条形钢材相互支撑连接，使之形成整体框架柱，再固定在叶片架底座(4)之上。每个流线型转动叶片架(1)根据需要横竖分隔排列的数个方格型单元叶片窗口(8)，每个单元叶片窗口(8)安装一张挡流门叶片(2)。挡流门叶片(2)尺寸略小于单元叶片窗口(8)的内框尺寸，保证叶片能灵活开启和闭合。挡流门叶片(2)采用轻质金属或化工材料，当风力大到能将逆向的挡流门叶片(2)吹开，装置即产生一个推动叶片旋转的力量，推动力量达到克服静态摩擦力后，装置即开始旋转起来。 
叶片架底座(4)边缘设置滑轮(7)或磁悬浮，与基础平台设置的圆环旋转轨道(6)契合，保证无塔柱风力滑旋聚能装置在风力推动时平稳旋转。 
无塔柱风力滑旋聚能装置的主要部件流线型转动叶片架(1)、叶片架底座(4)、圆环状驱动齿环(5)、圆环旋转轨道(6)皆以装置中心点位为圆心，使装置在风力推动时平稳旋转。由圆环状驱动齿环(5)通过变速箱齿轮(9)把能量传输到变速箱(10)和发电机组(11)，实现发电过程。 
图3为无塔柱风力滑旋聚能装置应用轮船动力的示意图。 
无塔柱风力滑旋聚能装置安装于轮船平台，可实现海上风力轮船或风油混动力轮船。 
无塔柱风力滑旋聚能装置应用轮船动力由流线型转动叶片架(1)、挡流门叶片(2)、叶片过载遗风弹簧片(3)、叶片架底座(4)、圆环状驱动齿环(5)、圆环旋转轨道(6)、圆环状驱动齿环延长框架(12)等组成。 
用条形钢管或角钢材料，铆合或焊接成框架型的流线型转动叶片架(1)。流线型转动叶片架(1)围绕圆心切线均匀排列，各叶片架之间用条形钢材相互支撑连接，使之形成整体框架柱，再固定在叶片架底座(4)之上。每个流线型转动叶片架(1)根据需要横竖分隔排列的数个方格型叶片窗口(8)，每个叶片窗口(8)安装一张挡流门叶片(2)。挡流门叶片(2)尺寸略小于叶片窗口(8)的内框尺寸，保证叶片能灵活开启和闭合。挡流门叶片(2)采用轻质金属或化工材料，当风力大到能将逆向的挡流门叶片(2)吹开，装置即产生一个推动叶片旋转的力量，推动力量达到克服静态摩擦力后，装置即开始旋转起来。 
叶片架底座(4)边缘设置滑轮(7)或磁悬浮，与基础平台设置的圆环旋转轨道(6)契合，保证无塔柱风力滑旋聚能装置在风力推动时平稳旋转。 
圆环状驱动齿环延长框架(12)是一段空心的框架，上端连接叶片架底座(4)，下段连接圆环状驱动齿环(5)，叶片架底座(4)旋转的能量通过圆环状驱动齿环延长框架(12)传递到螺旋桨连接齿轮(13)，带动螺旋桨(14)旋转产生推进力，实现轮船的推动过程。 
由于风向变化不影响风力滑旋聚能装置的运动，也不影响螺旋桨旋转产生推进力，海上风力轮船或风油混动力轮船行驶方向不受风向的限制，解决了传统船帆不能逆风产生推进力的问题。 
图4为无塔柱风力滑旋聚能装置安装于屋顶平台(15)的示意图，可实现高空风力的有效利用。 
图5为无塔柱风力滑旋聚能装置安装于海洋浮架平台(16)的示意图，可实现海洋风电机组的移动布局，解决了目前海洋风电机组无法利用深海区域风力的问题。 

Claims (7)

1.一种无塔柱风力滑旋聚能装置，由流线型转动叶片架、挡流门叶片、叶片过载遗风弹簧片、叶片架底座、圆环状驱动齿环、圆环旋转轨道等组成。其特征在于：无塔柱风力滑旋聚能装置无塔柱、塔筒，以框架为主体，采用圆环轨道旋转结构，将挡流门叶片框架组合为流线型转动叶片架，用弹簧片控制挡流门叶片挡风量，与叶片架底座、圆环状驱动齿环形成整体，通过滑轮或磁悬浮在圆环轨道上平稳旋转，再由圆环状驱动齿环把旋转能量传送给发电机组或驱动机组。
2.根据权利要求1所述的流线型转动叶片架，其特征在于：用条形材料铆合或焊接成一组片型框架，沿圆心圆周围成切线辐射状均匀排列，每个流线型转动叶片架横竖分为1到数个挡流门叶片窗口。
3.根据权利要求1所述的挡流门叶片，其特征在于：挡流门叶片是挂在挡流门叶片窗口框架边上的薄板，型同一面门叶，迎流时由于过载遗风弹簧片阻挡控制，薄板顶流产生推进力；旋转处于逆流状态时，薄板向后自然打开，减少阻力，使装置顺逆风形成力差，产生推动力。
4.根据权利要求1所述的过载遗风弹簧片与挡流门叶片配套，固定在挡流门叶片窗口框架边上，在风速过大时，挡流门叶片推动弹簧片后摆，形成遗风口，减弱风的推动力，防止风速过大造成装置的损害，风速减小或旋转减少迎风后，弹簧片恢复正常状态。
5.根据权利要求1所述的叶片架底座，把辐射状的流线型转动叶片架牢固连接在底座上，叶片架底座安装滑轮，挡流门叶片迎风推动叶片架底座在轨道上旋转。
6.根据权利要求1所述的圆环状驱动齿环设置在叶片架底座上，由圆环状驱动齿环与发电机组齿轮连接。
7.根据权利要求1所述的圆环旋转轨道设置于地面或搭建的基座平台，是整体无塔柱风力滑旋聚能装置旋转的支撑，采用滑轮或磁悬浮支撑叶片架底座作旋转运动。
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