CN103541858A - 海能发电厂多层级垂直轴风力涡轮机 - Google Patents

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Abstract

一种海能发电厂多层级垂直轴风力涡轮机装置，有平衡性能，增强风力涡轮机性能，同时，风进入装置后，风速被减缓，保护飞行生物，运行噪音低。多层级垂直轴风力涡轮机旋转轴的旋转，带动安放在干燥室的变速箱/发动机运转，将风能转换成电能。

Description

海能发电厂多层级垂直轴风力涡轮机
所属技术领域：
本发明涉及电力技术领域，尤其是一种绿色可再生资源综合利用技术，是风能发电装置，是非常安全的多层级垂直轴风力涡轮机。
背景技术：
风能作为一种丰富的自然资源，人类可以充分利用风能进行发电。人类对能源的需求是永无止境的，有限的资源无法提供更多的电力，通过增加利用风能自然资源，可以继续增加我们的电力供应。海能发电装置(专利申请号201010563501.2)不仅能同时综合利用海水能包括洋流能、海浪能、潮汐能等，海上风能和海上太阳能发电，而且根据需求，装机容量可大可小，它是一个海上漂浮发电厂。为了克服我国目前还没有世界领先的海能发电技术的不足，为了进一步细化上述装置，本发明提供了一种海能发电厂风能发电装置。它是一种多层级垂直轴风力涡轮机。
发明内容：
1.为了进一步细化海能发电装置(专利申请号201010563501.2)，本发明提供了一种海能发电厂风能发电装置。它是一种多层级垂直轴风力涡轮机(VAWT)。将这个特殊的多层级垂直轴风力涡轮机安装在上述海能发电装置(专利申请号201010563501.2)上，意义重大，好处显而易见。
2.本发明是这样实现的，它包括多层级垂直轴风力涡轮机的驱动旋转轴，连轴器多层级支撑物，多层级涡轮机辐条支撑，支撑船或底座，设备干燥室，风力涡轮机及其部件储藏室，多层级垂直轴风力涡轮机，涡轮机支撑线，涡轮叶片，多层级叶片支持体，垂直轴风力发电机顶部轴承箱，其特征是在发电装置(专利申请号201010563501.2)的基础之上，进一步细化风能发电装置。多层级垂直轴风力涡轮机提供一根可旋转的立轴。当与变速箱/发动机连接时，旋转轴将会提供能量发电。风力涡轮机和水涡轮机可以共用同一个变速箱/发动机。这里提到的水涡轮机也是上述海能发电装置(专利申请号201010563501.2)的组成部分。
3.这种多层级垂直轴风力涡轮机的用途：(a).安装在综合利用海洋能；风能和太阳能发电装置上。这里提到的利用风能、海水能和太阳能的发电装置，在发明专利(专利申请号201010563501.2)中做了具体描述。(b).作为独立的风力发电装置使用。(c).用来发电。(d).为其他形式的机械驱动提供能量。
4.这种多层级垂直轴风力涡轮机的设计，正如描述的，风进入装置后，风速被减慢。这就为飞行动物提供了有利的逃生时机，有效保护动物。垂直轴风力涡轮机的叶片设计比起水平轴风力涡轮机的叶片设计，垂直轴的叶片转速较慢。因此，撞击叶片的风险和叶片产生的噪音会低很多，对人类和生物较少的干扰。
5.与标准的水平轴风力涡轮机和垂直轴风力涡轮机相比较，多层级垂直轴风力涡轮机的设计好处如下：
a)叶片的长度变短，叶片又轻又小。这样可以减少叶片的拖曳效应，将提供更好的能量转换性能。
b)尽管叶片是绕着垂直轴轻轻的转，多层级设计增加叶片获取风能的面积，位于风力涡轮机外缘上的叶片长度较短，在风力的作用下，涡轮机外延处的震动较小，增强涡轮机性能。多数其他的设计，在涡轮机外延处震动很大，这样会降低风力涡轮机性能。
c)多层级叶片的设计将减少由于风力涡轮机造成的失衡。失衡这种情况经常会发生在普通的垂直轴风力涡轮机上。多层级叶片的设计，因为有更多的叶片分布于同水平长度，它减少了普通垂直轴风力涡轮机只有三个或4个叶片造成的跳动的问题，正如人们已知的普通的垂直轴风力涡轮机所存在的问题。
6.本发明的有益效果是，这个多层级垂直轴风力涡轮机作为新产品开发，它将强化风力涡轮机的性能，降低空气进入速度，保护飞行生物。
附图说明：
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的多层级垂直轴风力涡轮机侧视图。
图2是本发明的多层级垂直轴风力涡轮机端视图。
图3是本发明的多层级垂直轴风力涡轮机俯视图。
图4是本发明的多层级垂直轴风力涡轮机装配俯视图。
图5是本发明的海上风电厂多层级垂直轴风力涡轮机整机外观图。
图中，1-多层级垂直轴风力涡轮机的驱动旋转轴，2-连轴器多层级支撑物，3-多层级涡轮机辐条支撑，4-支撑船或底座，5-设备干燥室，6-风力涡轮机及其部件储藏室，7-多层级垂直轴风力涡轮机，8-涡轮机支撑线，9-涡轮叶片，10-多层级叶片支持体，11-垂直轴风力涡轮机顶部轴承箱。
具体实施方式：
1.如图1-5所示，一个多层级垂直轴风力涡轮机的驱动旋转轴(1)，穿过底部的干燥室(5)，带动在干燥室(5)中的变速箱/发电机旋转，旋转轴(1)支撑着上部的多层级垂直轴风力涡轮机(7)，旋转轴(1)在顶部与垂直轴风力涡轮机顶部轴承箱(11)相连，垂直轴风力涡轮机顶部轴承箱(11)由涡轮机支撑线(8)进一步固定支撑，以减小旋转轴(1)的弯曲度，旋转轴(1)的弯曲源于高风速作用于整个系统，或诸如此类的原因，盘旋状的涡轮叶片(9)，承受来自空气中的风力，引导能量进入到多层级叶片支撑体(10)，多层级叶片支撑体(10)接受来自涡轮叶片(9)的旋转力，旋转着的多层级叶片支撑体(10)将能量作用力传导到多层级涡轮机辐条支撑(3)，之后，这个能量作用力被引到连轴器多层级支撑物(2)上，连轴器多层级支撑物(2)引导旋转能量作用力到旋转轴(1)上，这样，多层级垂直轴风力涡轮机旋转轴(1)的旋转，带动安放在干燥室(5)的变速箱/发动机运转，将风能转换成电能。
2.如图1-2所示，另外的一个特殊设计是风力涡轮机及其部件储藏室(6)，它专门服务于风力涡轮机和它的相关部件。风力涡轮机及其部件储藏室(6)为风力涡轮机提供了缩进空间。它的作用如下：
a.为维护风力涡轮机提供了安全场所。
b.极度恶劣巨风天气时，为风力涡轮机提供了避险场所。
3.如图4所示，多层级垂直轴风力涡轮机的一种安装方式是牢牢的固定在涡轮机垂直的旋转轴(1)上，另外的一种安装方式是，根据垂直的止推轴承的位置，固定在涡轮机垂直的旋转轴(1)上，但是可以上下滑动。
4.如图1，2，4所示，当涡轮机旋转时，所有的涡轮叶片(9)的边缘速度是一样的。由于多层级垂直轴风力涡轮机的涡轮叶片(9)的速率小于同等尺寸的水平轴涡轮叶片端速，这样就降低了速率，降低了飞行生物的危险，也降低了由于超音速叶尖运动所产生的噪音。对于水平轴风力发电机来说，超音速叶片运动是很普通的事。因此，多层级垂直轴风力涡轮机的涡轮叶片(9)相比之下要更安静，对飞行生物更安全。
5.风力涡轮机可以通过垂直的止推轴承升降，在图中没有列出，但是位于风力涡轮机及其部件储藏室(6)中。

Claims (2)

1.一种海能发电厂多层级垂直轴风力涡轮机，其特征是：它是多层级垂直轴风力涡轮机，有平衡性能，增强风力涡轮机性能，同时，风进入装置后，风速被减缓，保护生物，运行噪音低，是一种全新的设计，包括：多层级垂直轴风力涡轮机的驱动旋转轴、连轴器多层级支撑物、多层级涡轮机辐条支撑、支撑船或底座、设备干燥室、风力涡轮机及其部件储藏室、多层级垂直轴风力涡轮机、涡轮机支撑线、涡轮叶片、多层级叶片支持体、垂直轴风力发电机顶部轴承箱，这种多层级垂直轴风力涡轮机的用途：(1)安装在综合利用海洋能：风能和太阳能发电装置上，这里提到的利用风能、海水能和太阳能的发电装置，在发明专利(专利申请号201010563501.2)中做了具体描述，(2)作为独立的风力发电装置使用，(3)用来发电，(4)为其他形式的机械驱动提供能量，多层级垂直轴风力涡轮机提供一根可旋转的立轴，当与变速箱/发动机连接时，旋转轴将会提供能量发电，多层级垂直轴风力涡轮机的设计特征如下：(1)叶片的长度短，叶片又轻又小，减少叶片的拖曳效应，提供更好的能量转换性能，(2)尽管叶片是绕着垂直轴轻轻的转，多层设计增加了叶片获取风能的面积，位于风力涡轮机外缘上的叶片长度短，在风力的作用下，涡轮机外延处的震动小，增强风力涡轮机性能，(3)多层级叶片的设计将减少由于风力涡轮机造成的失衡，失衡这种情况经常会发生在普通的垂直轴风力涡轮机上，多层级叶片的设计，因为有更多的叶片分布于同水平长度，减少了人们已知的普通垂直轴风力涡轮机只有三个或4个叶片造成的跳动的问题。
2.根据权利要求1所述的多层级垂直轴风力涡轮机装置，其特征是：一个多层级垂直轴风力涡轮机的驱动旋转轴，穿过底部的干燥室，带动在干燥室中的变速箱/发电机旋转，旋转轴支撑着上部的多层级垂直轴风力涡轮机，旋转轴在顶部与垂直轴风力涡轮机顶部轴承箱相连，垂直轴风力涡轮机顶部轴承箱由涡轮机支撑线进一步固定支撑，以减小旋转轴的弯曲度，旋转轴的弯曲源于高风速作用于整个系统，或诸如此类的原因，盘旋状的涡轮叶片，承受来自空气中的风力，引导能量进入到多层级叶片支撑体，多层级叶片支撑体接受来自涡轮叶片的旋转力，旋转着的多层级叶片支撑体将能量作用力传导到多层级涡轮机辐条支撑，之后，这个能量作用力被引到连轴器多层级支撑物上，连轴器多层级支撑物引导旋转能量作用力到旋转轴上，这样，多层级垂直轴风力涡轮机旋转轴的旋转，带动安放在干燥室的变速箱/发动机运转，将风能转换成电能，另外的一个特殊设计是风力涡轮机及其部件储藏室，它专门服务于风力涡轮机和它的相关部件，风力涡轮机及其部件储藏室为风力涡轮机提供了缩进空间，它的作用如下：(1)为维护风力涡轮机提供了安全场所，(2)极度恶劣巨风天气时，为风力涡轮机提供了避险场所，多层级垂直轴风力涡轮机的一种安装方式是牢牢的固定在涡轮机垂直的旋转轴上，另外的一种安装方式是，根据垂直的止推轴承的位置，固定在涡轮机垂直的旋转轴上，但是可以上下滑动，当涡轮机旋转时，所有的涡轮叶片的边缘速度是一样的，由于多层级垂直轴风力涡轮机的涡轮叶片的速率小于同等尺寸的水平轴涡轮叶片端速，这样就降低的速率降低了飞行生物的危险，也降低了由于超音速叶尖运动所产生的噪音，对于水平轴风力发电机来说，超音速叶片运动是很普通的事，因此，多层级垂直轴风力涡轮机的涡轮叶片相比之下要更安静，对飞行生物更安全，风力涡轮机可以通过垂直的止推轴承升降，在图中没有列出，但是位于风力涡轮机及其部件储藏室中。 
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