CN104963814A - 一种水平轴的增氧发电风车 - Google Patents

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兰培强
洪伊丽
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Abstract

本发明涉及一种水平轴的增氧发电风车，包括水平轴风车叶轮（1）、轮毂（2）、水平中心轴（3）、制动系统（4）、发电机（5）、蓄电池（6）、控制器（7）、传感系统（8）、偏航系统（9）、增氧传动机构（10）、水平轴增氧叶轮（11）。水平轴风车叶轮转动后将带动增氧传动机构将部分机械能转换为水平轴增氧叶轮的动能，通过水平轴增氧叶轮搅动水体，促进对流交换和液面更新达到增氧治水的功能。发电机将另一部分机械能转换为电能，达到风车发电的功能。当风速高于一定值时，启动制动系统防止叶轮损坏。本发明通过风车利用风能增氧治水，同时将多余机械能转换为电能，提高风能利用率，产生的电能可用于风车的制动系统、控制器、传感系统、偏航系统和其他用途，进一步优化风车效率。

Description

一种水平轴的增氧发电风车
技术领域
本发明涉及节能环保设备技术领域，尤其是一种水平轴的增氧发电风车。
背景技术
众所周知，风能是一种可再生能源，全球可利用的风能约为200亿千瓦，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。通常的风车结构为：轮毂与至少2片或2片以上的叶片组成转子，风力带动转子旋转后再通过机械结构转换风能。
目前，普遍利用风车发电或运送水，极少用于增氧治水领域。湖泊、河流等中易出现黑臭、藻类泛滥现象，富营养化严重，严重影响人们的身心健康，治水迫在眉睫。最主要原因是湖泊河流的化学需氧量远远超过其承载能力，导致氧气不足，好氧微生物不能代谢分解有机污染物，而使厌氧微生物代谢产生甲烷、二氧化碳等气体和其他有害物质。人工增氧成为治水和生态重建的重要途径之一，一般而言，增氧能够实现：降解有机物污染，消除黑臭；减少水体营养盐含量；消除藻类水华；改善水色，提高水体透明度；减少底泥内源污染；重建生态等。
面上大多数的增氧机通过电动机或柴油机驱动，成本高，需人工操作，运行噪音较大。专利号为201120288788.2的实用新型，是利用垂直轴风车为增氧机提供动力，增氧机主要部件为活塞式压缩机、气缸及气嘴，该发明所述的方案风能利用率较低，不能自动调节，导致增氧效果差，若添加传感器、控制器等还需额外供电。
发明内容
本发明的目的就是克服上述背景技术存在的不足，提供一种充分利用风能为水体增氧的改进技术。本发明能够将风能转换为增氧叶轮的机械能为水体增氧和电能。相比于其他风车增氧的技术，该风车系统不需要额外供电即可实现自动化，提高风能利用率，降低机械损耗。
本发明采用的技术方案为：
本发明提供的水平轴增氧发电风车包含水平轴风车叶轮（1）、轮毂（2）、水平中心轴（3）、制动系统（4）、发电机（5）、蓄电池（6）、控制器（7）、传感系统（8）、偏航系统（9）、增氧传动机构（10）、水平轴增氧叶轮（11），叶轮连接在轮毂上，构成水平轴风车。水平轴风车叶轮通过轮毂与增氧传动机构和发电机相连，增氧传动机构与水平轴增氧叶轮连接，水平轴增氧叶轮的中心轴水平布置，发电机与蓄电池、制动系统、控制器、传感系统和偏航系统相连。
所述的增氧传动机构为连杆、齿轮或皮带轮传动机构。
所述的发电装置为直驱式发电机。
所述的制动系统、控制器、传感系统及偏航系统由蓄电池供电，不需额外供电。
本发明的原理是：利用水平轴风车叶片将风能装换为机械能，后利用传动机构将部分机械能转换为水平轴增氧叶轮的动能，通过水平轴增氧叶轮搅动水体，促进对流交换和液面更新，实现提高水中溶解氧含量的功能，达到水体增氧治水的功能；利用发电机将另一部分机械能转换为电能，并储存在蓄电池中，可为风车的控制器、传感系统及偏航系统供电。当风速高于一定值时，启动制动系统防止叶片损坏。
本发明的有益效果是：水平轴风车将风能作为动力，利用发电装置及传动机构将风车叶轮的机械能转换为增氧叶轮的机械能及电能，水平轴增氧叶轮通过搅动水体，促进对流交换和界面更新，实现提高水中溶解氧含量的功能，可有效改善水体，降解水中有机物污染，消除黑臭，减少藻类、底泥内源污染。电能储存在蓄电池中，可供给制动系统、控制器、传感系统及偏航系统，因此，这些部件不需要额外供电就能运行。当风速高于一定值时，启动制动系统防止叶轮损坏。该发明将风能应用于增氧治水的环保领域，通过联合增氧叶轮和发电装置增加了风能利用率。
附图说明
附图1是本发明实施例的水平轴的增氧发电风车示意图。
图1中：1-水平轴风车叶轮、2-轮毂、3-水平中心轴、4-制动系统、5-发电机、6-蓄电池、7-控制器、8-传感系统、9-偏航系统、10-增氧传动机构、11-水平轴增氧叶轮。
具体实施方法
如图1所示，水平轴的增氧发电风车，包含水平轴风车叶轮（1）、轮毂（2）、水平中心轴（3）、制动系统（4）、发电机（5）、蓄电池（6）、控制器（7）、传感系统（8）、偏航系统（9）、增氧传动机构（10）、水平轴增氧叶轮（11），水平轴风车叶轮通过轮毂与增氧传动机构和发电机相连，增氧传动机构与水平轴增氧叶轮连接，水平轴增氧叶轮的中心轴水平布置，发电机与蓄电池、制动系统、控制器、传感系统和偏航系统相连。
该实施例中的增氧治水的发电风车利用空气动力学原理，由3个流线型叶片、轮毂、中心轴等连接构成，风车在微风时即可启动，利用风能系数在50%以上。
水平轴风车的增氧传动机构主要为皮带轮传动机构，增氧叶轮、风车叶轮都为水平轴叶轮。发电机为直驱式发电机，不需配置增速齿轮箱，降低能量损失，保养方便，在微风时就可发电，进一步提高风能利用率。制动系统、控制器、传感系统及偏航系统由蓄电池供电，不需额外供电。当风速大于一定值，启动制动系统，停止风车叶轮，防止叶轮损坏。
 最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.一种水平轴增氧发电风车，其特征在于，包含水平轴风车叶轮（1）、轮毂（2）、水平中心轴（3）、制动系统（4）、发电机（5）、蓄电池（6）、控制器（7）、传感系统（8）、偏航系统（9）、增氧传动机构（10）、水平轴增氧叶轮（11），水平轴风车叶轮（1）连接在轮毂（2）上，水平轴风车叶轮（1）通过轮毂（2）与增氧传动机构（10）和发电机（5）相连，增氧传动机构（10）与水平轴增氧叶轮（11）连接，水平轴增氧叶轮（11）的中心轴水平布置，发电机（5）与蓄电池（6）、制动系统（4）、控制器（7）、传感系统（8）和偏航系统（9）相连。
2.根据权利要求1所述水平轴的增氧发电风车，其特征在于所述的增氧传动机构（10）主要为连杆、齿轮或皮带轮传动机构。
3.根据权利要求1所述水平轴的增氧发电风车，其特征在于所述的发电机（5）为直驱式发电机，制动系统（4）、控制器（7）、传感系统（8）及偏航系统（9）的供电全部来自蓄电池（6），不需要额外供电。
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