CN104374947A - 一种低风阻风速计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低风阻风速计，包括导流组件、风压检测组件和稳压组件，导流组件包括一个由互相平行的上引流面和下引流面组成的风道腔；风压检测组件包括一个封闭腔，封闭腔位于下引流面的中心部，封闭腔的上部为球面状，封闭腔的球面采用软质薄膜制成，封闭腔的圆形底部设置有一个压力传感器；在上引流面和下引流面之间环形阵列设置有若干导风板，导风板的轴线位于封闭空腔的直径方向上，导风板所在平面与压力感受面垂直；在上引流面和下引流面之间设置有若干立柱，所述立柱设置在封闭腔的周围；上引流面的边缘和下引流面边缘之间设置有一个环形的梯形过滤网。

Description

一种低风阻风速计

技术领域

本发明涉及一种低风阻风速计 ，属于气象领域。

背景技术

在风力发电系统中，风速计是感应风力的重量监测装置，其是实现风力发电设备正常运行的重要工具；目前所使用的风电场风速计故障率比较高。

其主要原因包括：

1、雷暴天气导致风向标、风速仪损坏；

2、测风设备长期在超市环境下运行，寿命缩短；

3、线路捆扎不扎实，大风天气造成线路中断；

4、风速仪保护等级不高，密封圈抗污损能力差，会进入啥车导致失灵，甚至发生风速传感器抱死；

5、常温测风设备经常在低温、恶劣环境下工作，容易导致设备失灵。

6、风速仪的风杯很容易在长时间使用后产生磨损或者脏物的淤积，会影响风杯的挡风性能，影响数据的准确性。

如何设计便于维修维护，使用寿命长的风速计成为保障风力发电系统正常工作的重中之重；

所述在现有技术中，提出了很多环境耐受性强的风速计设备，这些设备或多或少的可以提高一定的使用年限和在恶劣环境中数据的准确性，但还是有很多不足；

比如在ZL200920004214.0中提出了一种改良型的风速计，虽然其优化了整体的组合结构，但是仍旧存在采用传统的风杯式进行风量测量这一缺陷，如前述的，风杯式的风速计其转轴很容易渗入沙尘，影响转动的顺滑度和数据准确度，风杯本身的磨损也会很大程度上影响影响数据准确度；

与此同时，风杯式的风速计整体都暴露在测试环境中，对于风速较大的沙尘环形，很容易发生折断或者破损。

再如在ZL200920073011.7提出了一种电子的压电风速仪，其通过一个圆筒并且在圆筒内设置一个压电传感器进行风速的测试，此种半封闭的风筒结构如果用于沙尘环境，很容易发生沙尘的堆积，最后整个风筒被沙尘堵塞，根本无法测量风速，而且如果遭遇沙石，压电传感器也很容易发生破裂，最后导致无法使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术中环境耐受性差，无法抗沙石的技术问题，提供一种新型的低风阻风速计。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高环境耐受性风压式风速计，包括导流组件、风压检测组件和稳压组件，所述导流组件包括一个由互相平行的上引流面和下引流面组成的风道腔；

风压检测组件包括一个封闭腔，所述封闭腔位于下引流面的中心部，所述封闭腔的上部为球面状，所述封闭腔的球面采用软质薄膜制成，所述封闭腔的圆形底部设置有一个压力传感器，所述压力传感器包括一个圆形的压力感受面；

所述封闭腔内填充有气体，所述封闭腔的球面形软质薄膜通过前述气体进行支撑；

在所述上引流面和下引流面之间设置有若干立柱，所述立柱设置在封闭腔的周围；

所述上引流面的边缘和下引流面边缘之间设置有一个环形的过滤网，环形过滤网的截面为梯形；

所述稳压组件包括压力控制器和气泵，在所述下引流面内镶嵌有若干个注气管，所述注气管一端与气泵连通，气泵的工作电路连接在控制器上，压力传感器的信号输出端也与控制器连接，封闭腔的球面的极限承压力为A,实测风压为B，当（A-B)/A小于百分之10时，压力控制器启动气泵，通过注气管对封闭腔进行加压，当（A-B）/A大于百分之10时，停止加压。

作为本发明的进一步创新，所述风压检测组件还包括一个液体腔，所述液体腔设置在封闭腔内，所述液体腔的底部也为圆形，液体腔的顶部同为球面，在液体腔外壁与封闭腔的球面内壁之间填充有气体，在液体腔内填充有用于支撑液体腔球面的液体，所述液体腔球面采用软质薄膜制成。

作为本发明的进一步创新，所述封闭腔至少三分之一、至多二分之一镶嵌在下引流面内。

作为本发明的进一步创新，所述风速计还包括外壳，所述外壳包括设置在上引流面上部的圆台形上壳和设置在引流面下部的与圆台形下壳，所述过滤网的表面与上壳的侧壁面和下壳的侧壁面共面，所述注气管镶嵌在下壳内。

作为本发明的进一步创新，所述注气管相对封闭腔的轴线对称设置在下壳内。

本发明的有益效果是：

1．本发明通过一个动态气压调节机构，可以防止风速过大或者环境气压、温差过大导致的密封腔破裂的问题，可以提高本发明的应用性能，同时本发明采用一个设置风道腔边缘的过滤网和设置在风道腔内部的立柱配合，不仅降低了风在风道腔内的流动阻力，同时也节约了成本，此外过滤网增进了整个风速计的流线型，降低了沙尘和石头颗粒对风速计损坏的可能性，也使得本发明更加美观。

2．本发明通过一个风压传感机构取代传统的风杯式流速传感机构，利用风速与风压之间的关系式，可以方便的对风速进行测量，而且灵敏度也更高；

3．本发明主要包括一个可变形的充气封闭腔，在风压改变时，封闭腔的形变量也会发生改变，从而使得压力传感器获得形变所产生的压力变化数据，相比于风杯式的测量机构，本发明不会存在因为沙尘过大而无法测量风速的问题。

4．本发明还包括一个液体腔，液体腔内可以加注密封油等类似液体，通过密封油实现对压力传感器压力传感表面的密封和保护，可以相比于气体直接接触，此种结构就可以防止压力传感器的氧化，同时液体的比热液更高，可以极大的降低问题对传感器电阻值的影响。

5．本发明的封闭腔部分镶嵌在下引流面内，可以一定程度降低封闭腔与外界空气的接触面积，可以一定程度上防止封闭腔的球形表面过快的磨损、破裂。

6．本发明的注气管可以对封闭腔内的气压进行有效的调整，使得本产品可以适应不同气压和温度环境。

．本发明的圆台形外壳可以在提高风的接触面积的同时，一定程度上降低风阻，提高设备的精度，防止风中伴随的沙尘对设备的堵塞。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的剖面示意图；

图中：1、上引流面；2、下引流面；3、风道腔；4、压力传感器；5、液体腔；6、封闭腔；7、注气管；8、进气嘴；9、立柱；10、上壳；11、下壳；12、控制器；13、气泵；14、过滤网。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明为一种高环境耐受性风压式风速计，包括导流组件、风压检测组件，所述导流组件包括一个由互相平行的上引流面1和下引流面2组成的风道腔3；

风压检测组件包括一个封闭腔6，所述封闭腔6位于下引流面2的中心部，所述封闭腔6的上部为球面状，所述封闭腔6的球面采用软质薄膜制成，所述封闭腔6的圆形底部设置有一个压力传感器4，所述压力传感器4包括一个圆形的压力感受面；

所述封闭腔6内填充有气体，所述封闭腔6的球面形软质薄膜通过前述气体进行支撑；

在所述上引流面和下引流面之间设置有若干立柱9，所述立柱设置在封闭腔的周围；

所述上引流面的边缘和下引流面边缘之间设置有一个环形的过滤网14，环形过滤网14的截面为梯形；

所述稳压组件包括压力控制器12和气泵13，在所述下引流面内镶嵌有若干个注气管7，所述注气管7一端与气泵13连通，气泵13的工作电路连接在控制器12上，压力传感器4的信号输出端也与控制器12连接，封闭腔的球面的极限承压力为A,实测风压为B，如果实测风压增大时，对封闭腔球面的压力会增大，封闭腔球面的形变力也会增加，如果此时不增加封闭腔内的压力，以提高其抗形变力的话，会导致封闭腔球面发生破裂，所以当（A-B)/A小于百分之10时，压力控制器启动气泵，通过注气管对封闭腔进行加压，当（A-B）/A大于百分之10时，停止加压，此时的风压应该是压力传感器的实测压差变化减去气泵所增加的压力；

所述风压检测组件还包括一个液体腔5，所述液体腔5设置在封闭腔6内，所述液体腔5的底部也为圆形，液体腔5的顶部同为球面，在液体腔5外壁与封闭腔6的球面内壁之间填充有气体，在液体腔5内填充有用于支撑液体腔5球面的液体，所述液体腔5球面采用软质薄膜制成；

所述封闭腔6的球面通过粘合剂，将三分之一的封闭腔6镶嵌在下引流面2内；

所述风速计还包括外壳，所述外壳包括设置在上引流面1上部的圆台形上壳10和设置在引流面下部的与圆台形下壳11，所述过滤网的表面与上壳的侧壁面和下壳的侧壁面共面，所述注气管7镶嵌在下壳11内，在下壳11的底部设置有一个进气嘴8，进气嘴8连接在气泵的进气口处；

当风吹到外壳上时，风会产生沿过滤网14的方向和穿过过滤网14方向的两个风向，位于上壳10和下壳11之间的风会通过过滤网14，进入到风道腔3，进入到风道腔3后的风会因为风压的效果使得封闭腔6的球面发生形变，从而改变封闭腔6内的气体的体积，使得气体的压力发生变化，从而带动液体腔5内不可压缩的密封油对压力传感器的压力感受面进行施压，将获得的压力变化数据使用风压和风速之间的关系式进行换算，就可以很容易的得到风速的数值；

如果当地的气压和温度发生变化，导致封闭腔受压作动不明显时，可以通过注气管对封闭腔内的气体进行调节；

同时因为本产品的高度整合结构，本产品可以安装在各种建筑的外部或者路灯上部，相比于风杯式的风速计，本发明不存在任何的外凸或者支杆机构，不会影响建筑或者路灯本身的美观度，同时也不会因为风速过大或者外界环形影响导致的风速计的折断或者腐蚀；

本产品的技术进步有：

1．本发明通过一个动态气压调节机构，可以防止风速过大或者环境气压、温差过大导致的密封腔破裂的问题，可以提高本发明的应用性能，同时本发明采用一个设置风道腔边缘的过滤网和设置在风道腔内部的立柱配合，不仅降低了风在风道腔内的流动阻力，同时也节约了成本，此外过滤网增进了整个风速计的流线型，降低了沙尘和石头颗粒对风速计损坏的可能性，也使得本发明更加美观。

2．本产品通过一个风压传感机构取代传统的风杯式流速传感机构，利用风速与风压之间的关系式，可以方便的对风速进行测量，而且灵敏度也更高；

3．本产品主要包括一个可变形的充气封闭腔，在风压改变时，封闭腔的形变量也会发生改变，从而使得压力传感器获得形变所产生的压力变化数据，相比于风杯式的测量机构，本发明不会存在因为沙尘过大而无法测量风速的问题。

4．本产品还包括一个液体腔，液体腔内可以加注密封油等类似液体，通过密封油实现对压力传感器压力传感表面的密封和保护，可以相比于气体直接接触，此种结构就可以防止压力传感器的氧化，同时液体的比热液更高，可以极大的降低问题对传感器电阻值的影响。

5．本产品的封闭腔部分镶嵌在下引流面内，可以一定程度降低封闭腔与外界空气的接触面积，可以一定程度上防止封闭腔的球形表面过快的磨损、破裂。

6．本产品的注气管可以对封闭腔内的气压进行有效的调整，使得本产品可以适应不同气压和温度环境。

7．本产品的圆台形外壳可以在提高风的接触面积的同时，一定程度上降低风阻，提高设备的精度，防止风中伴随的沙尘对设备的堵塞。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种低风阻风速计 ，其特征是：包括导流组件、风压检测组件和稳压组件，所述导流组件包括一个由互相平行的上引流面和下引流面组成的风道腔；

风压检测组件包括一个封闭腔，所述封闭腔位于下引流面的中心部，所述封闭腔的上部为球面状，所述封闭腔的球面采用软质薄膜制成，所述封闭腔的圆形底部设置有一个压力传感器，所述压力传感器包括一个圆形的压力感受面；

所述封闭腔内填充有气体，所述封闭腔的球面形软质薄膜通过前述气体进行支撑；

在所述上引流面和下引流面之间设置有若干立柱，所述立柱设置在封闭腔的周围；

所述上引流面的边缘和下引流面边缘之间设置有一个环形的过滤网，环形过滤网的截面为梯形；

所述稳压组件包括压力控制器和气泵，在所述下引流面内镶嵌有若干个注气管，所述注气管一端与气泵连通，气泵的工作电路连接在压力控制器上，压力传感器的信号输出端也与压力控制器连接，封闭腔的球面的极限承压力为A,由压力传感器反馈的实测风压为B，当压力控制器感应到的实测风压为B与预设的极限承压力A满足（A-B)/A小于百分之10时，压力控制器控制气泵启动，通过注气管对封闭腔进行加压；反之，当压力控制器感应到的实测风压为B与预设的极限承压力A满足（A-B）/A大于百分之10时，压力控制器控制气泵制停。

2.如权利要求1所述的一种低风阻风速计，其特征是：所述风压检测组件还包括一个液体腔，所述液体腔设置在封闭腔内，所述液体腔的底部也为圆形，液体腔的顶部同为球面，在液体腔外壁与封闭腔的球面内壁之间填充有气体，在液体腔内填充有用于支撑液体腔球面的液体，所述液体腔球面采用软质薄膜制成。

3.如权利要求2所述的一种低风阻风速计，其特征是：所述封闭腔至少三分之一、至多二分之一镶嵌在下引流面内。

4.如权利要求3所述的一种低风阻风速计，其特征是：所述风速计还包括外壳，所述外壳包括设置在上引流面上部的圆台形上壳和设置在引流面下部的与圆台形下壳，所述过滤网的表面与上壳的侧壁面和下壳的侧壁面共面，所述注气管镶嵌在下壳内。

5.如权利要求4所述的一种低风阻风速计，其特征是：所述注气管相对封闭腔的轴线对称设置在下壳内。