CN103362733B - 风能收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风能收集装置，包括塔架、连接于该塔架的风轮室及安装于该风轮室内的主风轮，所述风轮室开设有进风口，所述塔架内部与所述风轮室内部通过一进风通道连通，所述塔架侧面开设有与所述进风通道连通的入风口。因此，气流可以同时从风能收集装置上部的进风口和下部的入风口进入风轮室，使得进入风轮室内的气流更多，增加了气流的推动力，从而较小的风力也能推动风轮室内的主风轮旋转而启动风能收集装置，实现对风能的收集，提高了风能收集能力。
Description
技术领域
本发明涉及风能利用技术领域，尤其是涉及一种风能收集装置。
背景技术
风能是一种清洁、安全、可再生的绿色能源，其对环境无污染、对生态无破坏，环保效益和生态效益良好，对于人类社会可持续发展具有重要意义。现今调整能源结构、减少温室气体排放、缓解环境污染、加强能源安全已成为国内外关注的热点，国家对可再生能源的利用,特别是风能开发利用给予了高度重视。
为了利用风能，目前出现了一种风能收集装置，可以将风能收集起来供人利用。现有的风能收集装置，包括底座、活动连接于底座的塔架、连接于塔架的风轮室和安装于风轮室内的风轮，风轮室连接一风能导出管道，风轮室还设有一进风口，气流从进风口进入推动风轮旋转，从而启动风能收集装置。旋转的风轮又进一步将气流从进风口吸入，气流经风轮加速后进入风能导出管道，从而完成对风能的收集。
然而，目前的风能收集装置需要较大的启动风力，即风力需要达到一定强度才能推动风轮旋转，进而启动风能收集装置实现风能的收集，从而使得风能的利用受到了限制。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种仅需较小的风力就能启动的风能收集装置，提高风能收集能力。
为达以上目的，本发明提出一种风能收集装置，包括塔架、连接于该塔架的风轮室及安装于该风轮室内的主风轮，所述风轮室开设有进风口，所述塔架内部与所述风轮室内部通过一进风通道连通，所述塔架侧面开设有与所述进风通道连通的入风口。
优选地，所述进风口处设有将气流导入所述风轮室内的导风机构。
优选地，所述导风机构为固定于所述进风口边缘的导风板，所述导风板从所述进风口边缘向外竖直延伸或斜向延伸。
优选地，所述导风板从所述进风口边缘向外斜向延伸，且所述导风板包括两相对设置的子导风板；或
所述导风板从所述进风口边缘整体向外斜向延伸，形成外口大、内口小的气流收集通道。
优选地，所述导风机构为一旋转导风装置，其包括连接于所述风轮室的固定轴、活动连接于该固定轴的旋转体和连接于该旋转体旋转曲面的至少两个叶片，所述旋转体底面靠近所述进风口，所述叶片于所述底面上的投影呈三角形或梯形。
优选地，所述旋转体为圆锥体。
优选地，所述主风轮包括至少两个叶轮，所述叶轮的横截面呈波浪形。
优选地，所述入风口底部设有一斜向上的导风坡面。
优选地，所述塔架内部靠近所述入风口处设有一辅助风轮，所述入风口顶部设有一挡块，以阻止所述辅助风轮将气流扫出所述入风口。
优选地，所述挡块面向所述辅助风轮的一面向内凹设成弧形。
优选地，所述入风口为沿所述塔架纵向排列的至少两个。
本发明所提供的一种风能收集装置，通过在风轮室设置进风口，以及在塔架侧面设置经由进风通道与风轮室连通的入风口，使得气流可以同时从风能收集装置上部的进风口和下部的入风口进入风轮室，进入风轮室内的气流更多，增加了气流的推动力，从而较小的风力也能推动风轮室内的主风轮旋转而启动风能收集装置，实现对风能的收集，提高了风能收集能力。
同时，还于塔架内部靠近入风口处安装辅助风轮，可将更多气流经由入风口导入风轮室内；在风轮室的进风口处设置导风板、旋转导风装置等导风机构，可将更多的气流从进风口处导入风轮室内。从而，即使微弱的启动风力也能推动主风轮旋转而启动风能收集装置，极大的提高了风能收集能力。
附图说明
图1是本发明的风能收集装置一实施例的侧视图；
图2是图1中的风能收集装置的主视图；
图3是本发明中的导风机构为导风板时一实施例的结构示意图；
图4是本发明中的导风机构为导风板时另一实施例的结构示意图；
图5是本发明中的导风机构为旋转导风装置时一实施例的结构示意图；
图6是图5中的旋转导风装置的俯视图；
图7是本发明中的挡风板第一实施例的结构示意图；
图8是本发明中的挡风板第二实施例的结构示意图；
图9是本发明的挡风板第三实施例的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1、图2，提出本发明的风能收集装置一实施例，风能收集装置包括底座100、塔架200、风轮室300、主风轮400和尾舵800，风轮室300底部与塔架200连接，塔架200与底座100活动连接，主风轮400包括至少两个叶轮410并安装于风轮室300内，风轮室300开设有进风口310，风轮室300于进风口310下部连接一风能导出管道320，风能导出管道320可连接任何风能利用装置，例如风能发电装置或者风能压缩存储装置等等。塔架200内部与风轮室300内部通过一进风通道600连通，且进风通道从左下部往右上部延伸，塔架200侧面开设有与进风通道600连通的入风口210，并且入风口210可以一个，也可以至少两个，沿塔架200纵向排列。每一入风口210底部均设有一斜向上的导风坡面211，以引导气流从入风口210进入进风通道600，并经由进风通道600进入风轮室300，导风坡面211优选呈弧形。其中，进风口和入风口位于风能收集装置的同一侧。
自然界风的方向和速度经常变化，为了使风能收集装置能有效地捕捉风能，需要设置对风装置来跟踪风向的变化，保证风轮室300的进风口310和塔架200的入风口210始终迎向气流，即保证主风轮400基本上始终处于迎风状态。常用的风能收集装置的对风装置包括尾舵800、舵轮、电动机构和自动对风机构等。其中尾舵800也称尾翼，是常见的一种对风装置，微、小型风能收集装置普遍应用它对风；高速风能收集装置的尾舵800面积可取主风轮400旋转面积的4%左右；低速风能收集装置的尾舵800面积可取主风轮400旋转面积的10%左右。尾舵800包括尾舵本体810和旋转轴820，旋转轴820又称为回转体或转盘，通常由固定套、回转圈以及活动套接于两者之间的轴承组成；其中固定套固定在塔架200上部，回转圈与风轮室300连接，活动套接于它们之间的轴承与尾舵本体810固定连接；当风向变化时，尾舵800水平回转，进而带动风轮室300和塔架200转动，使得风轮室300的进风口310和塔架200的入风口210迎向气流，进而使得主风轮400能够迎风工作。大、中型风能收集装置的回转体常借用塔式吊车上的回转机构；小型风能收集装置的回转体通常是在上、下各设一组轴承，可采用圆锥滚子轴承，也可以上面用向心球轴承承受径向载荷，下面用推力轴承来承受风能收集部件的全部重量；微型风能收集装置的回转体不宜采用滚动轴承，而采用青铜加工的滑动轴承，这是为了防止尾舵800对瞬时变化的风向过于敏感而导致风轮室300的频繁回转。
从而，气流可以同时从风能收集装置上部的进风口310和下部的入风口210进入风轮室300，使得两股气流同时推动主风轮400的叶轮410，进而推动主风轮400逆时针旋转，使得风能收集装置得以启动。风能收集装置启动后，旋转的主风轮400进一步将气流从进风口和入风口吸入，气流在风轮室300内加速后进入风能导出管道320，从而实现对风能的收集。
进一步地，塔架200内部靠近入风口210处还安装有辅助风轮700，且每一入风口210处对应安装一辅助风轮700。并且位于中部的入风口，其底部的导风坡面延伸到两个辅助风轮700之间，以更好的引导气流。同时入风口210顶部设有一挡块212，优选楔形挡块，以阻止辅助风轮700旋转时将气流从入风口210扫出。挡块212以刚好挡住辅助风轮700，从入风口210外向内平视看不见辅助风轮700为宜。挡块212面对辅助风轮700的一面2121向内凹设呈弧形，该弧形设计可引导气流往进风通道600内流动。辅助风轮700与主风轮400的旋转方向相反，即本实施例中辅助风轮700在气流的推动下顺时针旋转，旋转的辅助风轮700进一步将气流从入风口210导入，经辅助风轮700旋转加速后经由进风通道600进入风轮室300。从而，即使启动风力比较微弱，也能推动主风轮400旋转，进行风能收集。开设的入风口210和安装的辅助风轮700的个数，可以根据实际需要增加或减少。当风能很大的时候，例如暴风雨天气，可以增加入风口210和辅助风轮700的数量。
进一步地，为了将更多的气流从进风口310处导入风轮室300内，增加气流的推动力，使得微弱的风力也能推动主风轮400旋转而启动风能收集装置，进风口310处还设有导风机构500。导风机构500可以是固定于进风口310边缘的导风板，如图1所示，导风机构500即导风板从进风口310边缘向外竖直延伸，以阻挡迎面而来的气流流失，并将更多的气流导入风轮室300内，推动主风轮400旋转。导风机构500即导风板还可以如图3所示，从进风口310边缘向外斜向延伸，且导风板包括两相对设置的子导风板，比前者能导引更多的气流进入风轮室300内。导风板还可以从进风口四周边缘整体向外延伸，形成外口大、内口小、整体呈碗状的气流收集通道，从而较小的风力也能推动主风轮400旋转。此外，导风机构500即导风板还可以如图4所示，先从进风口310边缘向外斜向延伸，然后向后翻折沿风轮室300的外轮廓延伸，且导风板与进风口310边缘连接部有一部分断开形成一空隙501，使得气流不但可以从前部导入风轮室300，一部分气流还可以从后部迂回经空隙501进入风轮室300内。
导风机构500还可以为一旋转导风装置，如图5所示，导风机构500即旋转导风装置包括固定连接于风轮室300的固定轴（图未示）、活动连接于该固定轴的旋转体510和连接于该旋转体510的旋转曲面的至少两个叶片520，叶片520数量优选3个或4个，旋转导风装置安装于风轮室300的顶部，且对准进风口310。旋转体510底面一端靠近进风口310，叶片520沿旋转体弯曲呈弧形而形成聚集气流的通道，并且叶片520靠近旋转体510底面的一端比相对的另一端的径向尺寸大，因此叶片520于旋转体510底面上的投影呈三角形或梯形。旋转体510优选为圆锥体，因此如图6所示，叶片520于旋转体510底面上的投影呈三角形。气流推动旋转导风装置旋转，随着旋转导风装置的旋转，气流沿着所述聚集气流的通道从旋转体510顶部流动到旋转体510底面，进而顺着进风口310进入风轮室300内。旋转导风装置顶部还可以设置一风向标530，以检测风向。当然，导风板和旋转导风装置也可以配合起来同时使用。
进一步地，主风轮400的叶轮410的横截面呈波浪形，并且该叶轮410一侧边缘紧贴风轮室300内壁，使得气流损失更小、更容易推动主风轮400旋转。
进一步地，如图7-图9所示，还可以在风轮室300外部的非进风口处，安装一保护风轮室300的挡风板330。其中图7中挡风板330纵截面大致呈人字形；图8中挡风板330纵截面大致呈弧形，其顶部和底部优选呈水平状；图9中的挡风板330在图8中挡风板330的边缘处增加了支板。挡风板和作为导风机构500的导风板的材质可以是金属或玻璃钢，还可以使用抗风性好、重量轻的纤维增强型复合材料，例如玻璃纤维增强聚酯树脂或玻璃纤维环氧树脂。风能导出管道320两侧还连接有两箱体900，箱体900可以将多余的风能储存于内部，缓冲大量的风能对于风能导出管道320的冲击。
据此，本发明的风能收集装置，通过在风轮室设置进风口，以及在塔架200侧面设置经由进风通道600与风轮室300连通的入风口210，使得气流可以同时从风能收集装置上部的进风口310和下部的入风口210进入风轮室300，进入风轮室300内的气流更多，增加了气流的推动力，从而较小的风力也能推动风轮室300内的主风轮旋转而启动风能收集装置，实现对风能的收集，提高了风能收集能力。
同时，还于塔架200内部靠近入风口210处安装辅助风轮700，可将更多气流经由入风口210导入风轮室300内；在风轮室300的进风口310处设置导风板、旋转导风装置等导风机构500，可将更多的气流从进风口处导入风轮室300内。从而，即使微弱的启动风力也能推动主风轮400旋转而启动风能收集装置，极大的提高了风能收集能力。
应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (11)
1.一种风能收集装置，包括塔架、连接于该塔架的风轮室及安装于该风轮室内的主风轮，其特征在于，所述风轮室开设有进风口，所述塔架内部与所述风轮室内部通过一进风通道连通，所述塔架侧面开设有与所述进风通道连通的入风口，所述风轮室于所述进风口下部连接一风能导出管道，所述风能导出管道两侧连接有两箱体。
2.根据权利要求1所述的风能收集装置，其特征在于，所述进风口处设有将气流导入所述风轮室内的导风机构。
3.根据权利要求2所述的风能收集装置，其特征在于，所述导风机构为固定于所述进风口边缘的导风板，所述导风板从所述进风口边缘向外竖直延伸或斜向延伸。
4.根据权利要求3所述的风能收集装置，其特征在于，所述导风板从所述进风口边缘向外斜向延伸，且所述导风板包括两相对设置的子导风板；或
所述导风板从所述进风口边缘整体向外斜向延伸，形成外口大、内口小的气流收集通道。
5.根据权利要求2所述的风能收集装置，其特征在于，所述导风机构为一旋转导风装置，其包括连接于所述风轮室的固定轴、活动连接于该固定轴的旋转体和连接于该旋转体旋转曲面的至少两个叶片，所述旋转体底面靠近所述进风口，所述叶片于所述底面上的投影呈三角形或梯形。
6.根据权利要求5所述的风能收集装置，其特征在于，所述旋转体为圆锥体。
7.根据权利要求1-6任一项所述的风能收集装置，其特征在于，所述主风轮包括至少两个叶轮，所述叶轮的横截面呈波浪形。
8.根据权利要求1-6任一项所述的风能收集装置，其特征在于，所述入风口底部设有一斜向上的导风坡面。
9.根据权利要求1-6任一项所述的风能收集装置，其特征在于，所述塔架内部靠近所述入风口处设有一辅助风轮，所述入风口顶部设有一挡块，以阻止所述辅助风轮将气流扫出所述入风口。
10.根据权利要求9所述的风能收集装置，其特征在于，所述挡块面向所述辅助风轮的一面向内凹设成弧形。
11.根据权利要求1-6任一项所述的风能收集装置，其特征在于，所述入风口为沿所述塔架纵向排列的至少两个。
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