CN107956658B - 沙石过滤装置及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种沙石过滤装置及风力发电机组。该沙石过滤装置包括：壳体，壳体具有安装腔；沙石过滤装置还包括至少两个过滤单元，至少两个过滤单元并列地设置在安装腔内，且相邻两个过滤单元之间形成过滤通道，过滤通道包括加速段、集尘段和出气段，沿气体流动方向，加速段位于集尘段与出气段之前，集尘段与出气段并列设置，加速段分别与集尘段以及出气段之间具有夹角，其中，加速段与集尘段之间的夹角大于其与出气段之间的夹角。该沙石过滤装置能够过滤气体中的杂质，提高气体清洁度。

Description

沙石过滤装置及风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电机组辅助设备领域，尤其涉及一种沙石过滤装置及风力发电机组。

背景技术

风力发电作为一种清洁能源应用越来越广泛。风力发电机组作为利用风力发电的设备，被越来越多的安装。通常风力发电机组一般都安装在人烟稀少风能较为充足的地方，如荒漠、海上、高山和草原等。这些地方由于自然环境较为恶劣，使得风力发电机组的工作环境较为恶劣。例如，风力发电机组在工作过程中会产生热量，为了确保风力发电机组运行稳定安全，需要对风力发电机组内的部件进行冷却。现有技术中，通常采用强制风冷的方式进行冷却。也即，将风力发电机组外部的冷空气引入风力发电机组内部需要冷却的部件上，带走其热量实现冷却。若风力发电机组的环境风沙较多，则会存在引入的冷却空气中夹杂较多沙粒和灰尘，其进入风力发电机组内后会造成风力发电机组损坏。为此，需要对进入风力发电机组内的气体进行过滤，降低杂质(如沙粒、灰尘等)含量，提高气体清洁度。现有的风力发电机组过滤器通常为环形过滤器，气体通过环形过滤器后进入风力发电机组，这种过滤器过滤效果差且不能满足气体流速需求。

发明内容

本发明的实施例提供一种沙石过滤装置及风力发电机组，以解决风力发电机组进气清洁度低的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例提供一种沙石过滤装置，包括：壳体，壳体具有安装腔；沙石过滤装置还包括至少两个过滤单元，至少两个过滤单元并列地设置在安装腔内，且相邻两个过滤单元之间形成过滤通道，过滤通道包括加速段、集尘段和出气段，沿气体流动方向，加速段位于集尘段与出气段之前，集尘段与出气段并列设置，加速段分别与集尘段以及出气段之间具有夹角，其中，加速段与集尘段之间的夹角大于其与出气段之间的夹角。

进一步地，过滤单元包括进气处理部分和出气处理部分。

进一步地，在其中一个过滤单元的进气处理部分的第二侧与相邻的另一过滤单元的进气处理部分的第一侧之间形成加速段。

进一步地，过滤单元的进气处理部分的第一侧对应加速段末端的位置处设置有凸起部。

进一步地，出气处理部分设置有分流结构，在分流结构与进气处理部分的第二侧之间形成集尘段。

进一步地，在其中一个过滤单元的分流结构与相邻的另一过滤单元的出气处理部分的第一侧之间形成出气段。

进一步地，过滤单元在出气处理部分的下部设置有出尘口，壳体的底部设置有与出尘口连通的开口。

进一步地，沙石过滤装置还包括过滤器和/或风扇，过滤器和/或风扇设置在出气段中。

根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机组，其包括沙石过滤装置，沙石过滤装置为上述的沙石过滤装置。

本发明的实施例的沙石过滤装置通过加速段对气体进行加速，使得气体和悬浮颗粒的速度增加，利用悬浮颗粒与气体的惯性差异，悬浮颗粒由于惯性较大，换向能力差，因此大部分悬浮颗粒会进入集尘段，而气体的换向能力相对较好，大部分气体进入出气段，由此实现对气体的过滤。

附图说明

图1为本发明的实施例的沙石过滤装置的立体结构示意图；

图2为本发明的实施例的沙石过滤装置的第一种过滤单元的立体结构示意图；

图3为本发明的实施例的沙石过滤装置的第一种过滤单元的主视结构示意图；

图4为本发明的实施例的沙石过滤装置的第二种过滤单元的立体结构示意图；

图5为本发明的实施例的沙石过滤装置的第三种过滤单元的立体结构示意图；

图6为本发明的实施例的沙石过滤装置的第四种过滤单元的主视图；

图7为本发明的实施例的沙石过滤装置的第四中过滤单元的立体结构示意图。

附图标记说明：

1、壳体；2、安装腔；3、加速段；4、集尘段；5、出气段；6、凸起部；7、第一侧板；8、进风侧板；9、出风侧板；10、分流结构；11、过滤单元；12、出尘口；13、混合物入口；14、出气口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的沙石过滤装置及风力发电机组进行详细描述。

如图1和图2所示，根据本发明的实施例，沙石过滤装置包括壳体1和至少两个过滤单元11。壳体1具有安装腔2，用于安装和固定过滤单元11，同时可以用于将沙石过滤装置固定到需要使用的位置。至少两个过滤单元11并列地设置在安装腔2内，且相邻两个过滤单元11之间形成过滤通道，过滤通道包括加速段3、集尘段4和出气段5，沿气体流动方向，加速段3位于集尘段4与出气段5之前，加速段3分别与集尘段4以及出气段5之间具有夹角，其中，加速段3与集尘段4之间的夹角大于其与出气段5之间的夹角。

进入过滤通道内的带有悬浮颗粒的气体先经过加速段3，在加速段3内气体流速上升，随着流速的增加，由于悬浮颗粒的惯性较大，使得悬浮颗粒不容易换向，从而悬浮颗粒进入与加速段3之间的夹角较大的集尘段4内(加速段3和集尘段4之间的夹角大于90°，即两者之间的夹角为钝角)，而气体的惯性较小，换向能力较强，使得气体进入与加速段3具有夹角较小的出气段5内(加速段3和出气段5之间的夹角大于90°)。从出气段5中流出的气体含有的悬浮颗粒较少，由此实现对气体的过滤。

悬浮颗粒可以是沙粒、灰尘或其他杂质。

将该沙石过滤装置应用至风力发电机组中，可以实现对风力发电机组的冷却气体进行过滤，使进入风力发电机组的冷却气体清洁度高，避免过多杂质灰尘等进入风力发电机组内影响部件寿命。该沙石过滤装置通过加速段3对气体进行加速，一方面能够提高气体流速通过惯性对气体进行过滤，实现提高气体清洁度的目的，另一方面能够提高出气的气体流速，满足风力发电机组对气体流速的要求。此外，该沙石过滤装置结构紧凑，便于安装和运输。

如图1所示，沙石过滤装置的壳体1为矩形框体，其长度方向的两侧均为开口，且在其底壁上也开设有开口。壳体1的长度方向的两个开口一一对应地与过滤单元11的混合物入口13和出气口14连通，以使气体能够顺畅流通。壳体1的底壁上的开口用于与过滤单元11的出尘口12连通，以使进入集尘段4内的悬浮颗粒可以从出尘口12排出。

当然，在其他实施例中，壳体1的形状可以根据不同的安装环境而进行适应性选择，并不限于本实施例公开的矩形框体。

如图2和图3所示，在本实施例中，过滤单元11由板材弯折形成。这样有助于提高过滤单元11的结构强度，同时能够降低重量，以方便运输。

在其他实施例中，过滤单元11可以通过铸造等其他方式生产制造。

沿气体流动方向过滤单元11包括进气处理部分和出气处理部分。

如图3所示，过滤单元11包括位于第一侧的第一侧板7、位于第二侧的进风侧板8和出风侧板9，这三部分为一体结构。进气处理部分包括第一侧板7和进风侧板8，出气处理部分包括出风侧板9。

进风侧板8设置在第一侧板7的进风侧，且沿气体流动方向延伸。即如图3所示，进风侧板8是由第一侧板7向内弯折形成的，进风侧板8与第一侧板7之间具有一定间隔。进风侧板8用于形成过滤单元11的与第一侧对应的第二侧。

出风侧板9设置在第一侧板7的出风侧，且沿与气体流动方向相反的方向延伸。且出风侧板9的远离出风侧的一端向内(靠近第一侧板7的方向)弯折并沿气体流动方向延伸，由此形成分流结构10。

在其中一个过滤单元11的进气处理部分的第二侧与相邻的另一过滤单元11的进气处理部分的第一侧之间形成加速段3。

优选地，过滤单元11的进气处理部分的第一侧对应加速段3末端的位置处设置有凸起部6。换而言之，在第一侧板7的对应加速段3末端的位置处通过弯折形成凸起部6。由于凸起部6向第一侧的方向凸起，因此，其与相邻的过滤单元11的进气处理部分的第二侧之间的距离减少，使得通道的宽度减小，形成收缩结构，使得气体通过时加速。

出气处理部分设置有分流结构10，在分流结构10与进气处理部分的第二侧之间形成集尘段4。在其中一个过滤单元11的分流结构10与相邻的另一过滤单元11的出气处理部分的第一侧之间形成出气段5。

出气处理部分的靠近进气处理部分的一端的分流结构10分隔集尘段4和出气段5。

即如图3所示，出风侧板9向内弯折的部分与进风侧板8具有间隔并由此形成集尘段4。

采用此种结构的过滤单元11，通过两个过滤单元11间隔设置既可以形成过滤通道。根据进气量需求的不同，可以并列设置不同数量的过滤单元11。

如图3所示，多个过滤单元11并列设置时，相邻两个过滤单元11之间形成过滤通道。其中一个过滤单元11的进风侧与另一个过滤单元11的进风侧之间形成过滤单元11的混合物入口13，带有悬浮颗粒的冷却气体从混合物入口13进入过滤通道。

前一个过滤单元11的进风侧板8与相邻的后一个过滤单元11的凸起部6之间形成加速段3，混合物经过加速段3时流速增加。

前一个过滤单元11的出风侧板9与第一侧板7的位于凸起部6之后的部分形成出气段5。前一个过滤单元11的分流结构10位于出气段5与集尘段4之间，使得气体在通过加速段3之后被分流结构10分流，大部分悬浮颗粒和少量气体进入集尘段4，大部分气体进入出气段5。

优选地，该沙石过滤装置的过滤效率取决于出气口14的面积与出尘口12的面积。在一种情况中，过滤单元11的长度L大于过滤单元11的高度H。即，如图4所示，出尘口12位于过滤单元11的底部，出气口14位于过滤单元11的侧边，由于过滤单元11的长度L大于高度H，因此，出尘口12的面积大于出气口14的面积。此种情况下，通过出尘口12的气体流速大于通过出气口14的气体流速。出尘口12的流速较大的情况下，悬浮颗粒的惯性也较高，故而气体内携带的悬浮颗粒量也较大，沙石过滤装置过滤效率更高。

在另一种情况中，如图5所示，过滤单元11的长度L小于过滤单元11的高度H。此种情况下，通过出尘口12的气体的流速比通过出气口14的气体流速低。由于出尘口12的气体流速较低，气体携带出的悬浮颗粒的量也相应较低，沙石过滤装置的过滤效率有所降低。但在此种情况下，出气口14的气体流速较高，可以提供更高流速的冷却气体。

还有一种情况，如图6和图7所示，通过延长集尘段4的长度也可以调节沙石过滤装置的效率。通过延长集尘段4的长度，使得出尘口12的面积也相应增加，使得出尘口12处的气体流速比出气口14的气体流速高。从而可以提高过滤效率。

优选地，为了提高过滤效果，沙石过滤装置还包括过滤器，过滤器设置在出气段5中。该过滤器可以捕获气体中携带的更小的悬浮颗粒，使得气体的清洁度进一步提升。

优选地，沙石过滤装置还包括风扇，风扇设置在出气段5中。风扇可以形成引流作用，提升气体的流速同时能够提供更多的气体，满足冷却量需求。

根据本发明的另一方面，提供一种风力发电机组，其包括沙石过滤装置，沙石过滤装置为上述的沙石过滤装置。采用此沙石过滤装置的风力发电机组，在引入外部冷却气体进行冷却时，引入的气体会夹杂一些悬浮的固体颗粒(如沙尘等)。具有悬浮颗粒的气体通过混合物入口13进入过滤通道，在通过由加速段3(由于凸起部6的存在，使得对应加速段3的过滤通道的面积收窄，形成加速段3)时，气体和悬浮颗粒加速，由于悬浮颗粒的惯性较大，使得悬浮颗粒不能像气体一样随着过滤通道的偏离而偏离，因此悬浮颗粒进入与加速段3对应的集尘段4，而清洁的气体则进入与加速段3有夹角的出气段5。分流结构10将加速段3之后的过滤通道分割为两个通道，悬浮颗粒进入的集尘段4以及清洁气体进入的出气段5。进入集尘段4的悬浮颗粒和少量气体最终通过出尘口12排出。进入出气段5的大量清洁气体通过出气口14排出，并进入风力发电机组内。

根据需要的出气流速的不同可以设置不同的出气口面积，以满足需要的流速需求。

本发明的沙石过滤装置及风力发电机组具有如下效果：

多个过滤单元间隔设置形成过滤通道，通过加速段对气体进行加速使气体中的悬浮颗粒与气体加速，悬浮颗粒的惯性较大，换向能力差，不能随气体进行快速换向，会进入与加速段对应的集尘段内，而气体的惯性较小，换向能力较好，能够进入与加速段有夹角的出气段内，实现气体与悬浮颗粒的分离。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种沙石过滤装置，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)具有安装腔(2)；

其特征在于，所述沙石过滤装置还包括至少两个过滤单元(11)，至少两个所述过滤单元(11)并列地设置在所述安装腔(2)内，且相邻两个所述过滤单元(11)之间形成过滤通道，所述过滤通道包括加速段(3)、集尘段(4)和出气段(5)，沿气体流动方向，所述加速段(3)位于所述集尘段(4)与所述出气段(5)之前，所述集尘段(4)与所述出气段(5)并列设置，所述加速段(3)分别与所述集尘段(4)以及出气段(5)之间具有夹角，其中，所述加速段(3)与所述集尘段(4)之间的夹角大于其与出气段(5)之间的夹角，

其中，所述过滤单元(11)包括进气处理部分和出气处理部分，所述出气处理部分设置有分流结构(10)，所述分流结构(10)分隔所述集尘段(4)和所述出气段(5)。

2.根据权利要求1所述的沙石过滤装置，其特征在于，在其中一个所述过滤单元(11)的进气处理部分的第二侧与相邻的另一所述过滤单元(11)的进气处理部分的第一侧之间形成所述加速段(3)。

3.根据权利要求2所述的沙石过滤装置，其特征在于，所述过滤单元(11)的所述进气处理部分的第一侧对应所述加速段(3)末端的位置处设置有凸起部(6)。

4.根据权利要求1所述的沙石过滤装置，其特征在于，在所述分流结构(10)与进气处理部分的第二侧之间形成所述集尘段(4)。

5.根据权利要求4所述的沙石过滤装置，其特征在于，在其中一个所述过滤单元(11)的所述分流结构(10)与相邻的另一所述过滤单元(11)的出气处理部分的第一侧之间形成所述出气段(5)。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的沙石过滤装置，其特征在于，所述过滤单元(11)在出气处理部分的下部设置有出尘口(12)，所述壳体(1)的底部设置有与所述出尘口(12)连通的开口。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的沙石过滤装置，其特征在于，所述沙石过滤装置还包括过滤器和/或风扇，所述过滤器和/或风扇设置在所述出气段(5)中。

8.一种风力发电机组，其特征在于，包括沙石过滤装置，所述沙石过滤装置为权利要求1至7中任一项所述的沙石过滤装置。