CN108361154A - 凸翼型截面的环绕式径向风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种凸翼型截面的环绕式径向风力发电装置，包括一圆筒形体，在圆筒形体中部的筒壁上环绕该圆筒形体的轴线设有多个径向通道，在各个所述径向通道内均设有风力发电装置，所述风力发电装置包括用于驱动该风力发电装置的扇叶，所述扇叶的扇叶转轴之轴心与径向通道的轴心重合，所述圆筒形体的筒壁延轴向的截面为平凸翼型或凹凸翼型。本发明的凸翼型截面的环绕式径向风力发电装置，能够避免暴风将较大的沙、石粒吹打在扇叶的迎风面上损伤扇叶；在寒冷的暴风雪天气里，能够避免较大的雪粒高速打击在扇叶的迎风面上，克服扇叶旋转效率降低、甚至无法正常转动的技术缺陷。

Description

凸翼型截面的环绕式径向风力发电装置
本申请为分案申请，原申请的
申请日： 2017-07-13
申请号： 201710571749.5
发明名称：基于垂直变向的风力发电装置
技术领域
本发明涉及一种利用空气的压强差进行发电的装置。
背景技术
利用风能吹转扇叶，通过旋转的扇叶带动发电机发电，这种传统的风力发电技术技术成熟且应用广泛。如申请号为201080008030.7的发明专利《风力发电装置》、申请号为201310213028.9的发明专利《风力发电装置及风力发电系统》、申请号为200910161208.0的发明《风力发电机》等，为了跟踪风向，人们还发明了方位跟踪驱动装置，如申请号为01811561.6的发明《风力设备》、申请号为201010236404.2的发明《自动跟踪风向跟踪太阳风光发电系统》。
然而，我们在考察南极的能源利用时发现：南极的风力资源虽然极为丰富，但是科考站内的电能却不是利用风力发电，而是使用柴油发电机发电，在南极科考大力进行、南极旅游不断发展的今天，柴油发电不仅要消耗大量的柴油，而且还污染环境。
我们通常所说的12级台风，风速能达到32.6米／秒，够大的了吧，可在南极，风速常常能达到55.6米／秒，有时甚至达到83.3米／秒，这么丰富的风力资源，为什么不用来发电呢！
我们学生科技活动小组的成员经过研究发现，虽然南极的大风天气很多，风能资源非常丰富，但是，由于现有的风力发电装置基本是由多片扇叶组成，中间有一根中轴，这种结构的风力发电装置在南极使用存在如下无法克服的技术缺陷：当较大的沙、石粒吹打在扇叶的迎风面上时，会造成扇叶的损伤；尤其在寒冷的暴风雪天气里，较大的雪粒高速打击在扇叶的迎风面上，其破碎的冰末会粘附在扇叶的表面，冰末的慢慢堆积冻结，扇叶越来越笨重，就会大大降低扇叶的旋转效率，且慢慢堆积冻结，还会改变扇叶原有的迎风面形状，当扇叶的迎风面不再是倾斜的光滑表面时，风吹在扇叶的迎风面上（实际上是吹在扇叶迎风面冻结的冰层上），扇叶的受力散乱，也会大大降低扇叶的旋转效率，甚至导致扇叶无法正常转动。
发明内容
本发明的目的是提供一种凸翼型截面的环绕式径向风力发电装置，能够避免暴风将较大的沙、石粒吹打在扇叶的迎风面上损伤扇叶；在寒冷的暴风雪天气里，能够避免较大的雪粒高速打击在扇叶的迎风面上，克服扇叶旋转效率降低、甚至无法正常转动的技术缺陷。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种凸翼型截面的环绕式径向风力发电装置，包括一圆筒形体，在圆筒形体中部的筒壁上环绕该圆筒形体的轴线设有多个径向通道，在各个所述径向通道内均设有风力发电装置，所述风力发电装置包括用于驱动该风力发电装置的扇叶，所述扇叶的扇叶转轴之轴心与径向通道的轴心重合，所述圆筒形体的筒壁延轴向的截面为平凸翼型或凹凸翼型。
所述径向通道里端的圆筒形体的内壁处设有向外侧凹陷的凹腔。
与现有技术相比本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，所述圆筒形体的筒壁延轴向的截面为：外侧的中部向外凸起构成弧形，内侧为直线形，在圆筒形体中部的筒壁上环绕该圆筒形体的轴线设有多个径向通道，在各个所述径向通道内均设有风力发电装置，所述风力发电装置包括用于驱动该风力发电装置的扇叶，所述扇叶的扇叶转轴之轴心与径向通道的轴心重合，这种结构的圆筒形体，当大风从圆筒形体的左端向右端流动时，根据伯努利原理（即流体的流速越大，其压强越小；流速越小，其压强越大），由于所述圆筒形体的外周为上凸的弧面，圆筒形体的筒内为直通的通道，圆筒形体筒内的风的流速低于外周的风的流速，从而使得圆筒形体筒内的压强大于外周的压强，产生了气压差，径向通道里端的压强大于外端的压强，径向通道内就会产生从里端向外端流动的气流，设在径向通道内的扇叶就会被气流推动而旋转，从而驱动风力发电装置发电，因径向通道垂直于圆筒形体的轴线，这样的结构使所述发电装置不必直接面对暴风雪，避免暴风将较大的沙、石粒吹打在扇叶的迎风面上损伤扇叶；在寒冷的暴风雪天气里，能够避免较大的雪粒高速打击在扇叶的迎风面上，从而避免积雪在扇叶迎风面上冻结，克服了扇叶旋转效率降低、甚至无法正常转动的技术缺陷。适合在南极极端恶略的环境中使用。
为进一步提高发电效率，所述径向通道里端的圆筒形体的内壁处设有向外侧凹陷的凹腔，这种结构，可以进一步降低流入圆筒形体筒内的气流的速度，从而提高筒内气流与筒外气流之间的压强差，进一步提高发电效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A—A向剖视图；
图3是图1的俯视图；
图4是图1开设了凹腔的结构示意图；
图5是本发明另一种结构的示意图；
图6是5的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清晰，以下结合附图1至6，对本发明进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明的保护范围。
本发明是一种凸翼型截面的环绕式径向风力发电装置，包括一圆筒形体1，所述圆筒形体1的筒壁延轴向的截面为：外侧的中部向外凸起构成弧形2，内侧为直线形3，在圆筒形体1中部的筒壁上环绕该圆筒形体1的轴线设有多个径向通道4，在各个所述径向通道4内均设有风力发电装置，所述风力发电装置包括用于驱动该风力发电装置的扇叶5，所述扇叶5的扇叶转轴之轴心与径向通道4的轴心重合。作为优选，圆筒形体1的筒壁可以是空腔结构。
作为优选，径向通道4可以设置四个、六个、或更多，径向通道4的直径和圆筒形体1的筒内直通道的直径大小可以调整，以产生合适的压差为标准，多个径向通道4最好是环绕圆筒形体1的轴线均匀分布，每个径向通道4内均设置风力发电装置。所述风力发电装置还包括发电机6，所述扇叶转轴通过变速器7与所述发电机6转动连接。所述变速器7，可以是减速器，也可以是可控变速机构等等。所述风力发电装置可以通过支撑杆8固定于径向通道4内，所述支撑杆8至少有一个为空心结构，所述风力发电装置的输电线和控制线经由该空心结构的支撑杆8与径向通道4外部相应的电器部件相连接，所述外部相应的电器部件，例如控制器，用电器，变压器等等，这些电器部件可以安装在圆筒形体1的空腔内，也可以安装在地面。在南极，基本都是东南风，可以将圆筒形体1的左端迎着风向，将圆筒形体1通过支架固定于地面上；也可以将圆筒形体1与支架之间通过铰轴可转动连接，支架上设风向跟踪装置，灵活调节跟踪风向，提高发电效率。 为进一步提高发电效率，所述径向通道4里端的圆筒形体1的内壁处设有向外侧凹陷的凹腔9，这种结构，可以进一步降低流入圆筒形体1筒内的流体的速度，从而提高筒内流体与筒外流体之间的压强差，提高发电效率。当然，所述凹腔9也可以是环绕筒形体1轴线的凹腔环。
本发明的另一种凸翼型截面的环绕式径向风力发电装置的结构，仅仅是在上述技术方案的基础上，对圆筒形体1的截面进行了变化：具体结构包括一圆筒形体1，所述圆筒形体1的筒壁延轴向的截面为平凸翼型或凹凸翼型，在圆筒形体1中部的筒壁上环绕该圆筒形体1的轴线设有多个径向通道4，在各个所述径向通道4内均设有风力发电装置（参考图5，这种结构，风从左边向右边吹时，径向通道里端与外端的压强差较大，发电效率提高），所述风力发电装置包括用于驱动该风力发电装置的扇叶5，所述扇叶5的扇叶转轴之轴心与径向通道4的轴心重合。
这种流线型的圆筒形体1，风阻小，抗风能力强。
上述技术方案中，当筒壁采用空腔结构时，圆筒形体1的筒壁可以采用不锈钢板材焊接制成，为了简化，空腔体1外壳的厚度没有画出，径向通道4的通道壁厚也没有画出。所述空腔内可以放置相应的电器部件，例如控制器，用电器，变压器等等。

Claims (2)

1.一种凸翼型截面的环绕式径向风力发电装置，包括一圆筒形体（1），在圆筒形体（1）中部的筒壁上环绕该圆筒形体（1）的轴线设有多个径向通道（4），在各个所述径向通道（4）内均设有风力发电装置，所述风力发电装置包括用于驱动该风力发电装置的扇叶（5），所述扇叶（5）的扇叶转轴之轴心与径向通道（4）的轴心重合，其特征在于：所述圆筒形体（1）的筒壁延轴向的截面为平凸翼型或凹凸翼型。
2.根据权利要求1所述的凸翼型截面的环绕式径向风力发电装置，其特征在于：所述径向通道（4）里端的圆筒形体（1）的内壁处设有向外侧凹陷的凹腔（9）。
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