CN103511189A - 可以安装在高架桥梁下面有安全网的吊扇式风力发电机 - Google Patents

Abstract

在现有的城市立交桥梁、环城高架桥梁、以及城市之间的高速公路铁路立交桥梁、跨大江、大河、大洋、深山峡谷所建桥梁、跨越公路、河流所建的桥梁下面、根据桥梁路面宽窄的不同程度、以及桥梁下面距离地面河面的不同高度、设计安装不同直径、不同功率大小、不同高度的有安全网的吊扇式风力发电机装置进行风力发电的、防止了对于可能接近风力发电机装置人员以及维护修理人员、鸟类不必要的伤害、其风力发电机是以照安装吊挂式电风扇的方式、用螺拴直接垂直固定安装在各种桥梁下面的、又不影桥梁下面各种车辆、船只的正常通过，无风向选择性，抗大风能力强、安装方便，达到了物尽其用、减少了环境污染，又达到了安全节能环保自然和谐的综合效能。

Description

可以安装在高架桥梁下面有安全网的吊扇式风力发电机

技术领域：本发明是一种《可以安装在高架桥梁下面有安全网的吊扇式风力发电机》装置。风能风力发电作为一种新型清洁无污染的可再生性能源、越来越受到世界各国的重视。当今在全世界都在大力推广和发展可再生性、环保无污染、风能风力发电的今天、利用风能风力发电的方式可谓是各种各样千奇百怪。“风”虽然人们看不见它又摸不着它、可它确实是一种广泛存在于大自然之中的特殊性物质“空气”、只不过是地球人类给它起的另外一种叫法“名称”而易，而人们熟知的风能风力是一种在中高速运动“流动”时、人们才会感觉到它的存在的、动态能量与静态能量为一身的物质，如今在地球上不可再生性石油煤炭能源资源迅速减少的情况下，风能、太阳能、水力发电等可再生性新能源、是今后地球人类赖以生存的、最主能源来源。以风能风力发电为例：从地球诞生之日起、风在地球表面上就无处不在、只是强弱与大小变化无常，对于风能风力的开发与利用、从古老的风车到现如今的垂直轴或者是水平轴风力发电机、再到已经申请的管道式风洞风力发电、管道式楼房风洞风力发电以及不需要塔架和支撑架子、把风力发电机直接安装在各种机动车辆上进行风力发电技术，可以说利用风能风力发电的技术日益成熟、种类也越来越多，目前世界上推广应用的风力发电机不论是垂直轴的或者是水平轴的基本上都离不开高大的塔架或者是支撑架子，在风力发电机的抗大风、台风能力的设计方面、塔架或者是支撑架子的强度也是最为关键的、(除了较小功率的风力发电机以外)而且大型大功率风力发电机的塔架或者支撑架子的制造成本占到了整个风力发电机总成本的10-30％左右，大型风力发电机仅仅是塔架的成本就高达几万元到几十万元以上，即便是小型、微型风力发电机的支撑架也需要从上百元到几千元的成本，而在某种情况下全世界又有很多可以充分开发利用的、现成的风力发电机架子可以供安装风力发电机使用，这样做即达到了充分开发利用风能风力发电的目的、又极好地节约了因建造风力发电机塔架或者支撑架子、而需要大量的钢筋、水泥等建材产品，同时又极大的节约了风力发电机的成本性支出(又有效地降低了销售与安装成本)，更加有利于风力发电机的快速推广应用，并且极好地节约不可再生性能源资源，同时也减少了以煤炭为主要的燃煤电厂发电时而产生的二氧化碳pm2.5等颗粒物为主要的大气环境污染，为地球人类的健康长寿创造了更加美好生活环境。本发明“可以安装在高架桥梁下面有安全网的吊扇式风力发电机”装置、正是按照这一理念设计的。仅我国就建设有高速铁路一万多公里，占世界上高铁的近50％左右，我国的高速公路达到近十万公里，而且这一数字正在快速地增长，即便是大中城市的市区和市郊、为了尽可能的减轻交通堵塞、节约各行各业员工上下班路途时间、为了加快公交车、私家车、以及普通电动车自行车等车辆的行驶速度、大多数都建设了大量的城市立交桥以及大量的长距离的环城高架桥梁和直通式高架桥梁。一般大型城市每一个立交桥的总长度可达到十公里以上、而高架桥梁仅仅一座就可以达到十几公里或者几十公里的长度，全国仅城市快速路目前已经接近2000公里，而且这一数字正在突飞猛进的变化，在大城市、一个城市里拥有几十座立交桥、高架桥梁是很平常的事，然而不论是城市立交桥、高架桥梁或是城外的高速公路桥梁或者是高速铁路桥梁、绝大多数都建造安装有照明设施设备、包括沿途摄像监控设备、以及大量的高速服务区，这一切的一切都完全离不开电能的保障。由于高速公路或者是高速铁路因车辆行驶速度高、原来设计的十字交叉道口采用平交方式、已经完全不能够适应其车辆行驶的速度之要求，且堵车现象十分严重，所以城市立交桥的坡道坡度(水平夹角度)的设计上、也要求适应中高速度的基本要求，在跨越普通公路、河流、乡村小道、都必需要建设立交桥，特别是在跨越大江大河、穿越深山峡谷间的高速公路桥梁或是高速铁路桥梁的长度少则几公里、多则达到几十公里，以及数不清的跨度只有几米、几十米的公路、铁路涵洞。本发明是充分利用在现有的城市立交桥梁、环城高架桥梁、以及城市与城市之间的高速公路立交桥梁、高速铁路立交桥梁、跨大江、大河、海洋立交桥梁、穿越丘陵沟谷以及深山山间峡谷所建桥梁、跨越普遍公路、乡村小道、河流所建(涵洞)的桥梁下面、根据桥梁路面宽窄的不同程度、以及桥梁(涵洞)下面距离地面河面的不同高度、设计安装不同直径、不同功率大小、不同高度的有安全网的吊扇式风力发电机装置进行风力发电的、有效地防止了对于可能接近风力发电机装置人员以及维护修理人员不必要的伤害、同时又不伤害到可能接近正在高速旋转的、风力发电机的各种鸟禽的以外性伤害、达到了人类与自然和谐的目的。其风力发电机是以照(家庭、商场、办公楼在楼板下面)安装吊挂式电风扇的方式、将风力发电机上面只有几十厘米长的连接吊架、用螺拴直接固定在各种桥梁下面的、又不影桥梁下面各种车辆、船只的正常通过，且不需要塔架支撑架、极大地节约了因建造塔架与支撑架子的资金投入、成本低、因其风轮机叶片是围绕着垂直轴进行水平方向旋转的、所以无风向选择性，抗大风能力强、安装方便，达到了物尽其用、以及就近为高速公路或者高速铁路路灯、监控等设施提供所需电能之需要，(特别是西北多风地区与东南沿海多风地区的高架桥梁更加有利于推广应用)有效地增加了风能风力发电开发利用的价值和以及拓展了推广应用的范围、降价了生产使用成本，减少了环境污染，又达到了安全节能环保自然和谐的综合效能。

至今还没有发现在各种立交桥梁、高架桥梁(涵洞)下面安装有安全网的吊扇式风力发电机装置、又不影响桥梁(涵洞)下面各种车辆、船只的正常通过、且又能够充分利用“大自然之风”发电、就近为高速公路、高速铁路提供电能的目的，极大地节约了远距离输送电能架设输电线路以及高低压变压设备的投资、同时也可以作为市电供应的一种补充，并且达到了对风力发电机风轮叶片、人类和动物鸟类都不伤害的例子。

背景技术：目前公知的发电方式有：石油燃汽发电、燃煤火力发电、水力发电、潮汐发电、核电站、太阳能发电、风力发电、生物发电、地热发电和未投入实际发电应用的“丘陵山区风洞气流风力发电装置”、以及最新申请的丘陵山区楼房防火保温管道式风洞风力发电等风力发电方式。现在尽管风力发电技术已经十分成熟，世界上各个国家都在大力发展推广风力发电，而且风力发电应用了几十年的时间。风力发电机多种多样，其风力发电机风轮叶的采风形式和结构有单叶、双叶、多叶、扩散式、聚集式、涡轮式、车翼式、空气偏导式、阳光塔式、文杜里式、约束漩涡式、动力导流式、旋风塔式等。但是这些风力发电机安装选择地点都有一个共同特点：一是平原多风地区；二是草原多风地区；三是沿海海岸线附近。虽然在丘陵和山区的顶部也可以安装风力发电机，但是要求在风力发电机安装地点和周围附近特别是上风头最好要有一定的开阔地无树木、无森林、无高大建筑物，然而这些和大力发展丘陵山区以及城市的生态林业，有效改善大气环境污染、保护水土流失产生矛盾，如果选择在丘陵和山区安装风力发电机，又要求风力发电机的支撑架和塔架的高度必需要高出树梢顶部以上一定高度才行。而且要建造十几米到几十米高度的风力发电机支撑架和塔架，就要求建造支撑架和塔架的材质标准高，大型风力机还要求建造的塔架像盖大楼的框架一样高大坚固，否则，风力发电机在遇到大风、台风、冰雹等自然灾害时很容易遭到严重破坏。而且建设周期太长、成本高、危险风险系数太大、经济上也不合算，不适合于民用推广。另外根据“丘陵山体内风洞”与“地表层外管道式风洞”同样是利用海拔高度差形成的气压差、从而产生气体流动的原理作了重大的相仿性技术改进的、管道式风洞气流风力发电装置，相比从地表层下面挖洞其建造的风洞而言、不但从建设成本上减少了90％以上，而且建造安全系数高、可随地形变化而变化，管道的安装维护十分方便、但是它仅仅适合于丘陵和山区楼房上安装使用，而对于遍布于大中城市和丘陵山区间、大量的十字交叉口立交桥梁、环绕城市高架桥梁、以及直通式高架桥梁、普通公路立交桥梁、高速公路立交桥梁、跨越铁路立交桥梁、跨越河流立交桥梁、包括高架高速铁路等等的高架桥梁来说就不太实用。

因本发明的风轮机叶片是一种“围绕着垂直轴进行水平方向旋转的三角形聚风斗式圆弧风轮叶片”，它的吊架连杆的上下垂直高度(长短)、可以具体根据高架桥梁面距离地面、河面的垂直高度、以不影响车辆和船只的正常通过为好，而小型吊扇式风力发电机包括吊架总高度不超过0.6米，不影响桥梁(涵洞)下面车辆、船只的正常通过，所以可以根据需要就近把吊扇式风力发电机安装在各种立交桥梁下面、高架桥梁下面为其提供路灯、监控、照明等用电，极大地减少了城市立交桥梁、高架桥梁、环城高架桥梁、跨越大江大河、深山峡谷桥梁上照明、监控设施等对市电的需求压力、也是对市电的一种有效互补作用，而且不需要建造高大的风力发电机塔架和支撑架，可以充分利用现有的已经建成的所有的立交桥和高架桥梁，极大的节约了建造塔架和支撑架的投资费用，至今还没有发现可以安装在高架桥梁下面有安全网的吊扇式风力发电机进行风力发电的例子。

发明内容：本发明的目的是提供一种“可以安装在高架桥梁下面有安全网的吊扇式风力发电机”装置。是把原申请的“有安全网的三角形聚风斗式圆弧风轮叶风力发电装置”上的、在支撑架上端固定安装的风力发电机、移动固定安装在吊架(相同于电风扇吊杆)的下端，而有安全防护网的三角形聚风斗式圆弧风轮叶风力发电机装置、是一个发电机伸出的连接风轮叶片的传动轴轴头、垂直向下方式安装的垂直轴风力发电机、在垂直轴发电机向下伸长的传动轴上、用风轮叶支撑连接传动杆固定有处于同一个水平面上“两片以上”且均匀分布的与垂直轴形成90°夹角、并进行水平方向旋转的双圆弧“⌒”折叠扇形状的风轮叶片，而叶片向前←旋转方向的前端和后端则组成为一个三角形“<”聚风斗式圆弧形气囊，而风“气流”从三角形聚风斗式风轮叶的迎风面气囊进气口<←进入气囊内、由于气囊前端是封闭的、而且三角形气囊有一定的纵深度、从气囊口进入的连续气流对气囊内早先进入气囊里的气流“空气”形成一种压缩力、而气囊内存储的空气就形成为一种压缩空气、同体积的压缩空气相比未经过压缩的空气“m³”质量(空气的重量)大大增加了、因而就极大的增加了风轮叶片向前方旋转时的推动力，从而实现了小风大动力的目的。而在垂直轴风轮机吊架上、固定安装有向四周水平方向对称均匀分布的连接支架、用来固定安装圆盒形状的有安全防护网的固定架，然后在圆盒形状安全防护网固定架的上下面和周围固定安装上安全防护网，这种垂直轴式并且安装有安全防护网的、三角聚风斗式圆弧形气囊风轮叶片风力发电机装置的最大特点是：以水平方式旋转时的整体高度比较低、所以可以把风轮机通过0.2米以上高度的中空管或者其它方式制造的、风力发电机吊架、用螺拴直接固定安装在各种高架桥梁面的下面，又因风轮机叶片旋转方法采用的是在围绕着垂直轴进行水平方向旋转的、取消了风向舵机构、不论风向如何千变万化都不影响其正常旋转、所以极大的增强了风轮叶片抗大风、飓风时的破坏能力，另外风轮叶片是三角形“<”双“⌒”圆弧扇形气囊容器式叶片结构、就象一个类似于飞机的机翼一样的储气囊、根据空气动力学原理“风”的重量“质量”与体积成正比例的关系、因此在向前方旋转时的阻力减少到最小、而向前方的推动力惯性确极大的增加了，另外可以根据不同桥梁面下面的宽窄、以及桥梁墩与墩之间的距离、选择安装合适的不同直径不同功率的风力发电机装置，也可以根据立交桥梁、高架桥梁所在地区常态情况下风力等级(风力级别的不同)规律的差别、识具体情况而定，当桥梁面与地面比较低时、只能安装一组风轮叶，如果桥梁面的下面与地面或者是河面的距离比较高时，在不影响桥梁下面车辆或者船只正常通过的情况下、可以向下延伸加长风轮机传动轴、在同一个垂直的传动轴上吊扇式串连安装两组、叁组或者多组风轮机，并是上下风轮机之间间隔一定距离、以增加风能的驱动力、同时又增加了风力发电机的输出功率，以满足不同风能风力和对发电量的需要。

这种在桥梁下面安装使用的有安全防护网的吊扇式风力发电机装置的普及和推广应用，有效地减少了燃煤火力发电的二氧化碳等有害气体向大气层中的排放量，极大地降低了地球大气层的温室效应，起到了节能环保的作用，且减少了风力发电机塔架或者支撑架的投资、同时也减少了远距离输电线路的投资、降低了使用成本，还能够有效地避免容易接近风力发电机的工程维修人员、其他人员以及各种飞禽鸟类的伤害、达到了自然和谐的目的。

附图说明：图1是吊扇式风力发电机主视图。图2是吊扇式风力发电机仰视图。图3是吊扇式风力发电机立体图。图4是吊扇式风力发电机风轮叶片主视图。图5是吊扇式风力发电机风轮叶片俯视图。图6是吊扇式风力发电机风轮叶片立体图。图7是有安全网的吊扇式风力发电机主视图。图8是有安全网的吊扇式风力发电机仰视图。图9是有安全网的吊扇式风力发电机立体图。图10是有安全网的吊扇式风力发电机双层驱动风轮叶主视图。图11是有安全网的吊扇式风力发电机在丘陵深山地区跨河流峡谷的高架桥梁下面安装应用示意图。图12是有安全防护网的吊扇式风力发电机在高速公路跨越城乡道路普通公路的立交桥梁(涵洞)下面安装应用示意图。图13是有安全防护网的吊扇式风力发电机在环绕城市内或者郊外高架桥梁下面安装应用示意图。图14是有安全防护网的吊扇式风力发电机在高架桥梁跨越大型河流的弓形桥梁下面安装应用示意图。图15是有安全防护网的吊扇式风力发电机在高速公路跨越大形输水工程桥梁下面安装应用示意图。

以图11为例：图中11-1：有安全网的吊扇式风力发电机；11—2：桥梁；11—3：桥梁墩子；11-4：河流。

图1中：1-1发电机；1-2螺拴；1—3吊扇式风力发电机吊架；1-4风轮叶；1—5三角形聚风斗式风轮叶气囊进气口；1—6气流“风”；1—7风轮机叶片支撑连接传动杆；1—8螺拴。

图2中：2-1发电机；2-2螺拴；2-3吊扇式风力发电机吊架；2-4风轮叶；2-5三角形聚风斗式风轮叶气囊进气口；2-6气流“风”；2-7风轮机叶片支撑连接传动杆。

图3中：3-1发电机；3—2螺拴；3—3吊扇式风力发电机吊架；3—4风轮叶；3—5三角形聚风斗式风轮叶气囊进气口；3—6气流“风”；3—7风轮机叶片支撑连接传动杆；3—8螺拴。

图4：风轮叶片主视图；图5：风轮叶片俯视图；图6：风轮叶片立体图；

图7中：7-1发电机；7-2螺拴；7—3吊扇式风力发电机吊架；7-4风轮叶；7—5三角形聚风斗式风轮叶气囊进气口；7—6气流“风”；7—7风轮机叶片支撑连接传动杆；7—8螺拴；7—9安全防护网；7-10圆盒形安全防护网固定架；7—11可加长传动轴；7-12轴承位；7—13顶撑杆；7-14圆盒形安全防护网固定架倾斜支撑架。

图8中：8—1发电机；8—2螺拴；8—3吊扇式风力发电机吊架；8—4风轮叶；8—5三角形聚风斗式风轮叶气囊进气口；8-6气流“风”；8—7风轮机叶片支撑连接传动杆；8-8螺拴；8-9安全防护网；8—10圆盒形安全防护网固定架；

图9中：9—1发电机；9—2螺拴；9—3吊扇式风力发电机吊架；9-4风轮叶；9—5三角形聚风斗式风轮叶气囊进气口；9—6气流“风”；9—7风轮机叶片支撑连接传动杆；9-8螺拴；9—9安全防护网；9-10圆盒形安全防护网固定架；9-11可加长垂直传动轴；9—12轴承位；9—13顶撑杆；9—14：圆盒形安全防护网固定架倾斜支撑架。

图10：有安全网的吊扇式双组风轮叶片组成的风轮机驱动的风力发电机主视图。

图11中：11—1：有安全网的吊扇式风力发电机；11—2：桥梁；11—3：桥梁墩子；11-4：河流。

图12：是有安全防护网的吊扇式风力发电机在高速公路跨越城乡道路普通公路的立交桥梁(涵洞)下面安装应用示意图。

图13是有安全防护网的吊扇式风力发电机在环绕城市内或者郊外高架桥梁下面安装应用示意图。

图14是有安全防护网的吊扇式风力发电机在跨越大型河流的高架圈拱桥桥梁下面安装应用示意图。

图15是有安全防护网的吊扇式风力发电机在高速公路跨越大形输水工程桥梁下面安装应用示意图。

图中1风力发电机通过11可加长垂直传动轴与7风轮机叶片支撑连接传动杆同4风轮叶相连接、并是4与7在同一条水平直线上、并是4与7同11可加长垂直传动轴形成90度的夹角、再用螺拴2把发电机1与吊扇式风力发电机吊架3固定在一起、并且是发电机1的输出传动轴头(A端)朝向下方、是吊扇式风力发电机吊架3的下端(A端)与发电机1的底座(B端)相连接、并是发电机1同吊扇式风力发电机吊架3垂直在同一条中心上、是吊扇式风力发电机吊架3的(B端)通过螺拴8与高架桥梁面的下面固定在一起、是11可加长垂直传动轴的(A端)下端与12轴承位相连、并且11可加长垂直传动轴与12轴承位以及13顶撑杆垂直在同一条中心线直线上、而围绕着11可加长垂直传动轴进行水平方向旋转的风轮叶4处于9安全防护网与10圆盒形安全防护网固定架组成的安全网的中心部位，为防止9安全防护网中心向下垂“∨”是14圆盒形安全防护网固定架倾斜支撑架与10圆盒形安全防护网固定架相连接、因此当风轮叶4围绕着发电机1的中心可加长传动轴11高速旋转时不会伤害到容易接近风力发电机装置的维修人员、以及其他人员、鸟类等。

具体实施方式：在立交桥梁、高架桥桥梁面的下面(就象在楼房楼板的下面)用螺拴固定安装吊挂式电风扇的方式、安装垂直向下的有安全防护网的吊扇式风力发电机装置，且进行水平方向旋转的双圆弧“⌒”折叠扇形状的气囊式风轮叶片，而风“气流”从三角形聚风斗式风轮叶的迎风面气囊进气口<←进入气囊内、由于气囊前端是封闭的、因此从气囊口进入的连续气流对气囊内早先进入气囊里的气流“空气”形成一种压缩力、而气囊内存储的空气就形成为一种压缩空气、根据压缩空气在同体积容器内压力越大存储气体质量“m³”就越多的原理、因而向前方的推动力就增加了许多。而在风轮机中、上下左右四周固定安装有、圆盒形状的安全防护网固定架，并在圆盒形状安全防护网固定架的上下面和周围固定上安全防护网，并保持圆盒安全防护网的上面与下面成“——”水平面、以防止安全防护网的上下面呈“V型下坠”、而四周成“↓↑垂直”面以防四周呈“<>”型碰撞到正在高速旋转的风轮叶片。另外可以根椐各种桥梁面的宽窄之不同特点、桥墩与桥墩之间的距离不同、以及桥梁面的下面与地面河流水面的不同高度、安装不同直径形号大小的风轮机、以及不同功率大小的风力发电机，以达到保证各种用电设备所需要的电能供应的作用，而且有效地保护了容易接近高速旋转风轮机的维修人员、其他人员以及各种鸟类的安全。

Claims (5)

1.风轮叶是一种：三角形聚风斗式双圆弧(“<”双“⌒”)折叠扇形状的气囊式风轮叶片且进行水平方向旋转。

2.安全网是一种固定在圆盒形状安全防护网固定架上下面与四周形成的圆盒形状安全防护网其风轮叶位于安全防护网中心部位。

3.发电机是一种倒立、吊挂方式且传动轴轴头向下可加长垂直延伸的发电机。

4.安装方式是将有安全网的吊扇式风力发电机、按照在楼房楼板下面安装吊挂式电风扇的方法方式是发电机底座垂直向上、然后用螺拴将与发电机底座固定在一起的吊架的另一端垂直吊挂固定在高架桥梁梁面下面的。

5.在可加长垂直向下延伸的发电机传动轴上可以间隔一定距离安装多组水平方向旋转的风轮叶。

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