CN105089936A - 一种竖直轴的增氧发电风车 - Google Patents

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兰培强
洪伊丽
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Abstract

本发明涉及一种竖直轴的增氧发电风车，包括竖直轴风车叶片、竖直中心轴、制动系统、发电机、蓄电池、控制器、传感系统、传动机构、增氧叶轮。传动机构将部分风能转换为增氧叶轮的动能，通过增氧叶轮搅动水体，促进对流交换和液面更新达到增氧治水的功能。发电机将另一部分风能转换为电能，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片损坏。本发明通过竖直轴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、传感系统和其他用途，进一步优化风车效率。

Description

一种竖直轴的增氧发电风车
技术领域
本发明涉及节能环保技术设备领域，尤其是一种竖直轴的增氧发电风车。
背景技术
现今，调整能源结构，减少温室气体排放，加强能源安全是国内外能源环保产业的热点之一。风能是大自然提供的一种清洁无污染的可再生能源，风车是利用风能的常见形式。风车是利用风力带动风车叶片旋转，通过机械结构将风能转换为可利用能源。
目前，普遍利用风车发电，极少用于增氧治水领域。水体增氧是湖泊、河流区域生态水处理方法之一，增氧治水风车因其成本较低，环保安全及可持续性等优点受到重点关注。水中增氧设备大部分用柴油或电动机供电，成本较高，运行噪音大，需人工操作。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，该发明所述的方案能源利用率较低，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：
所述的风车包含竖直轴风车叶片（1）、竖直中心轴（2）、制动系统（3）、发电机（4）、蓄电池（5）、控制器（6）、传感系统（7）、增氧传动机构（8）、增氧叶轮（9）。竖直轴风车叶片通过中心轴与增氧传动机构和发电机相连，增氧传动机构与增氧叶轮连接，增氧叶轮的中心轴竖直布置，发电机与蓄电池、制动系统、控制器和传感系统相连。
所述的增氧传动机构主要为传动轮组合、齿轮组合、链条，增氧叶轮为竖直轴叶轮。
所述的发电装置为直驱式发电机。
所述的制动系统、控制器及传感系统由蓄电池供电，不需额外供电。
本发明的原理是：利用竖直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增氧叶轮的动能，通过增氧叶轮搅动水体，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：风车将风能作为动力，利用发电装置及传动机构将风车叶片的机械能转换为增氧叶轮的动能及电能，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。竖直轴叶片在旋转半周过程中，能两次扫风截能，受力较均匀，可多叶片安装，提高风能利用率。电能储存在蓄电池中，可供给制动系统、控制器及传感系统，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，启动制动系统防止风车叶片损坏。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是一种竖直轴增氧风电风车的示意图。
图1中：1-竖直轴风车叶片、2-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-增氧传动机构、9-增氧叶轮。
具体实施方法
如图1所示，竖直轴增氧风电风车，包含竖直轴风车叶片（1）、竖直中心轴（2）、制动系统（3）、发电机（4）、蓄电池（5）、控制器（6）、传感系统（7）、增氧传动机构（8）、竖直轴增氧叶轮（9），竖直轴风车叶片通过中心轴与增氧传动机构和发电机相连，增氧传动机构与增氧叶轮连接，增氧叶轮的中心轴竖直布置，发电机与蓄电池、制动系统、控制器和传感系统相连。
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4个竖直叶片、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。
竖直轴风车的增氧传动机构主要为传动轮组合、齿轮组合、链条等传动机构，增氧叶轮、风车叶片的中心轴竖直布置。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、控制器及传感系统由蓄电池供电，不需额外供电。当风速大于一定值，启动制动系统，停止风车叶片，防止损坏。
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)

1.一种竖直轴的增氧发电风车，其特征在于，包括竖直轴风车叶片、竖直中心轴、制动系统、发电机、蓄电池、控制器、传感系统、增氧传动机构、增氧叶轮，竖直轴风车叶片通过竖直中心轴与增氧传动机构和发电机相连，增氧传动机构与增氧叶轮连接，发电机与蓄电池、制动系统、控制器和传感系统相连。
2.根据权利要求1所述竖直轴的增氧发电风车，其特征在于，所述的增氧传动机构包括传动轮组合、齿轮组合、链条，所述的增氧叶轮为竖直轴叶轮。
3.根据权利要求1所述竖直轴的增氧发电风车，其特征在于，所述的发电机为直驱式发电机，制动系统、控制器及传感系统的供电全部来自蓄电池，不需要额外供电。
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