CN108457796A - 一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置 - Google Patents
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Abstract
一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，包括立柱，所述立柱上设有水平旋转的转筒，所述转筒外壁上沿其圆周方向间隔设有若干叶轮框架，所述叶轮框架内设有阻拦网，所述叶轮框架远离转筒一端的侧壁上竖向设有旗杆，所述旗杆与能够将阻拦网覆盖的风帆一端连接，风帆另一端无约束，它具有结构设计合理、微风就可旋转发电、整体结构强度高、成本低、风能收集转换效率高等优点。
Description
技术领域：
本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置。
背景技术：
风能是一种清洁无公害的的可再生能源能源。利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。风力发电的基本原理是相对简单的主要由风轮、发电机和铁塔组成，风轮把风的动能转变为机械驱动发电机的转轴旋转进行发电，铁塔主要起到支撑作用。
目前，市场上的风力发电设备样式很多，但其风能收集装置(风轮)大多采用垂直旋转式结构，由于这种结构形式的风力发电设备通常需要较大的风力才能驱动，因此，导致安装在野外的风力发电设备经常因风力太小而发生停转现象，进而造成风力发电很难做到稳定供电，没有稳定的电力供应就会造成城市生产生活的不便甚至是断电之后形成的危险事故。为了防止风力发电设备停转，通常将风力发电设备安装在山顶、高原等风力较大的地方，这无疑增加了制造成本、运输成本和维护成本。要想更好的解决现有风力发电设备存在的问题，必须对风能收集装置结构进行改进。
发明内容：
本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，它具有结构设计合理、微风就可旋转发电、整体结构强度高、成本低、风能收集转换效率高等优点，解决了现有技术中存在的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，包括立柱，所述立柱上设有水平旋转的转筒，所述转筒外壁上沿其圆周方向间隔设有若干叶轮框架，所述叶轮框架内设有阻拦网，所述叶轮框架远离转筒一端的侧壁上竖向设有旗杆，所述旗杆与能够将阻拦网覆盖的风帆一端连接，风帆另一端无约束。
所述转筒外壁上沿其圆周方向均匀间隔设有四个或三个叶轮框架。
所述立柱下方与地面之间设有若干固定钢缆。
所述转筒上下两端分别通过转筒轴承座安装在立柱上。
所述叶轮框架为梯形框架，所述梯形框架平行的两个底边竖向设置，短底边设置在转筒上，所述梯形框架的两个腰上下设置，位于上方的腰为上旋臂，位于下方的腰为下旋臂。
所述立柱上端设有塔尖，所述塔尖与上旋臂之间间隔设有两根旋臂钢缆。
同一梯形框架上的两根旋臂钢缆之间竖向悬挂设有启动板。
所述启动板为硬性材料制成。
相邻两个所述叶轮框架远离立柱一侧上端之间连接有加固钢缆，相邻两个所述叶轮框架远离立柱一侧下端之间也连接有加固钢缆。
相邻两个所述叶轮框架的上旋臂之间交叉设有两根加固连杆，相邻两个所述叶轮框架的下旋臂之间也交叉设有两根加固连杆。
所述旗杆转动设置在叶轮框架上，所述旗杆底部设有驱动其旋转的伺服驱动电机。
所述风帆为柔性材料制成。
所述风帆上设有广告。
所述阻拦网为网格板，所述网格形状为三角形或菱形或矩形。
本发明采用上述方案，针对现有风力发电机存在的技术问题，设计了一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，通过设计立柱、转筒、叶轮框架、阻拦网和风帆，实现充分利用风能，使本申请的风帆只能迎风时受力起作用，风帆迎风时，整个风帆贴在阻隔网上，形成若干凹型面，凹型面就像兜风口袋把迎面吹来的气流汇入口袋形成气压，气压推动叶轮框架旋转，进而将风能收集转换为机械能；而当风帆背风时，在风力的作用下风帆自由飘扬远离叶轮框架，此时叶轮框架上的阻挡网变成若干个通气洞，气流会毫无阻挡的穿过阻挡网，这样整个风能收集装置就会单侧受力，形成推动叶轮框架旋转的动力；通过设计启动板，有效预防风速静止之后无法启动或者预防叶轮反转，并且能够在正常发电的同时提高额外动力补充；通过将旗杆设计成旋转形式，可以根据风力大小调节风帆展开的大小，进而调节受风面积，有效防止大风天气对设备造成破坏；通过在相邻两个叶轮框架之间连接加固钢缆，使若干个叶轮框架形成一体，使整体更加稳定，抗扭曲变形能力更强；通过在相邻两个叶轮框架之间设置加固连杆，使加固连杆与旋臂形成稳定的三角形结构，进一步加强整体结构强度。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明俯视图；
图中，1、立柱，2、转筒，3、叶轮框架，301、上旋臂，302、下旋臂，4、阻拦网，5、旗杆，6、风帆，7、固定钢缆，8、转筒轴承座，9、塔尖，10、旋臂钢缆，11、启动板，12、加固钢缆，13、加固连杆，14、伺服电机，15、发电机转轴。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。
如图1-2所示，一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，包括立柱1，立柱1上设有水平旋转的转筒2，转筒2外壁上沿其圆周方向间隔设有若干叶轮框架3，叶轮框架3内设有阻拦网4，叶轮框架3远离转筒2一端的侧壁上竖向设有旗杆5，旗杆5与能够将阻拦网4覆盖的风帆6一端连接，风帆6另一端无约束。通过设计立柱1、转筒2、叶轮框架3、阻拦网4和风帆6，实现充分利用风帆6的结构特点，并对其改进，使本申请的风帆6只能迎风时受力起作用，风帆迎风时，整个风帆6贴在阻隔网4上，形成若干凹型面，凹型面就像兜风口袋把迎面吹来的气流汇入口袋形成气压，气压推动叶轮框架3旋转，进而将风能收集转换为机械能；而当风帆6背风时，在风力的作用下风帆6自由飘扬远离叶轮框架3，此时叶轮框架3上的阻挡网4变成若干个通气洞，气流会毫无阻挡的穿过阻挡网4，这样整个风能收集装置就会单侧受力，形成推动叶轮框架3旋转的动力。
转筒2外壁上沿其圆周方向均匀间隔设有四个叶轮框架3，整体结构对称性好，收集风能效果好。
立柱1下方与地面之间设有若干固定钢缆7，使得整个风能收集装置的中心支点由地面抬升到了接近四个叶轮框架3中间的位置，这样当遇到极端天气时，会变得非常稳定，这个特点是传统风力发电机不具备的，传统的风力发电机的受力点在高空，但是支点却在地面，对于稳定性而言缺乏有力的支撑。
转筒2上下两端分别通过转筒轴承座8安装在立柱1上。
叶轮框架3为梯形框架，梯形框架平行的两个底边竖向设置，短底边设置在转筒2上，梯形框架的两个腰上下设置，位于上方的腰为上旋臂301，位于下方的腰为下旋臂302，采用梯形框架结构充分考虑到风帆6受风力影响的受力状态，使整体受风力面积更加有效，整体结构强度也更高。
立柱1上端设有塔尖9，塔尖9与上旋臂301之间间隔设有两根旋臂钢缆10，增强叶轮框架的结构强度，便于安装启动板11。
同一梯形框架上的两根旋臂钢缆10上竖向悬挂设有启动板11，这里启动板11也是担心通风，与风帆6的作用原理一样，但是启动板11使用的是硬性材料，采用垂直悬挂方式，不仅能够起到助推叶轮框架3旋转的作用，而且还为叶轮框架3旋转增加一份额外动力。
启动板11为硬性材料制成。
相邻两个叶轮框架3远离立柱1一侧上端之间连接有加固钢缆12，相邻两个叶轮框架3远离立柱1一侧下端之间也连接有加固钢缆12，通过在相邻两个叶轮框架3之间连接加固钢缆12，使所有叶轮框架3形成一体，使整体更加稳定，抗扭曲变形能力更强。
相邻两个叶轮框架3的上旋臂301之间交叉设有两根加固连杆13，相邻两个叶轮框架3的下旋臂302之间也交叉设有两根加固连杆13，通过在相邻两个叶轮框架3之间设置加固连杆13，使加固连杆13与上旋臂301或下旋臂302形成稳定的三角形结构，进一步加强整体结构强度。
旗杆5转动设置在叶轮框架3上，旗杆5底部设有驱动其旋转的伺服驱动电机14，可以实现卷起风帆6，根据风力大小调节风帆6展开的长短，进而起到保护整体结构的作用。
风帆6为柔性材料制成，便于展开和受风力影响，特别是能够与阻挡网4配合形成凹型口袋聚集风能。
风帆6上设有广告，传统的风力发电机叶扇比价奥狭窄，无法承载广告需要的视觉面积，而且旋转的叶扇也不适合人们的视觉习惯，而本申请的风帆6具有大面的挡风墙体，水平旋转可以达到四面展示的视觉效果。
阻拦网4为网格板，网格形状为三角形或菱形或矩形。
本发明的工作过程：
本申请的风能收集装置使用时需要与发电机等其他风力发电设备配合使用，本申请的重点在于风能收集装置，其他辅助发电设备为现有技术，这里不再赘述。发电机转轴15与转筒2连接，在有风的情况下(无论风向如何，本申请的风能收集装置都能工作，不受风向限制，而现有的风力发电设备通常需要与风向迎合)，迎风的风帆6在风力的作用下贴在阻挡网4上，而背风的风帆6会随风飘扬远离阻挡网4，迎风的风帆6贴在阻挡网4上后，形成挡风墙，阻挡网4上形成若干个兜风的凹型口袋起到聚集风能的作用，而背风的风帆6远离阻挡网4，使阻挡网4成为通风洞，这样就形成单侧受风力，进而形成推动叶轮框架3旋转的动力，随着叶轮框架3旋转及风力的作用周而复始不断推动叶轮框架3旋转，将风能转化成机械能，叶轮框架3旋转再通过发电机转轴15将机械能转化成电能实现风力发电。本申请的风能收集装置具有风力小就可工作，抗风能力强，整体结构更加稳固，成本低，特别是运输成本低，可以承载广告，比较好维修，任何方向来风都可推动叶轮旋转和根据风力大小进行调节等优点。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，其特征在于：包括立柱，所述立柱上设有水平旋转的转筒，所述转筒外壁上沿其圆周方向间隔设有若干叶轮框架，所述叶轮框架内设有阻拦网，所述叶轮框架远离转筒一端的侧壁上竖向设有旗杆，所述旗杆与能够将阻拦网覆盖的风帆一端连接，风帆另一端无约束。
2.根据权利要求1所述的一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，其特征在于：所述立柱下方与地面之间设有若干固定钢缆。
3.根据权利要求1所述的一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，其特征在于：所述转筒上下两端分别通过转筒轴承座安装在立柱上。
4.根据权利要求1所述的一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，其特征在于：所述叶轮框架为梯形框架，所述梯形框架平行的两个底边竖向设置，短底边设置在转筒上，所述梯形框架的两个腰上下设置，位于上方的腰为上旋臂，位于下方的腰为下旋臂。
5.根据权利要求4所述的一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，其特征在于：所述立柱上端设有塔尖，所述塔尖与上旋臂之上间隔设有两根旋臂钢缆。
6.根据权利要求5所述的一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，其特征在于：同一梯形框架上的两根旋臂钢缆上竖向悬挂设有启动板，所述启动板为硬性材料制成。
7.根据权利要求1所述的一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，其特征在于：相邻两个所述叶轮框架远离立柱一侧上端之间连接有加固钢缆，相邻两个所述叶轮框架远离立柱一侧下端之间也连接有加固钢缆。
8.根据权利要求1所述的一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，其特征在于：相邻两个所述叶轮框架的上旋臂之间交叉设有两根加固连杆，相邻两个所述叶轮框架的下旋臂之间也交叉设有两根加固连杆。
9.根据权利要求1所述的一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，其特征在于：所述旗杆转动设置在叶轮框架最外侧边框上，所述旗杆底部设有驱动其旋转的伺服驱动电机。
10.根据权利要求1所述的一种具有拍门结构的水平旋转微风发电风能收集装置，其特征在于：所述风帆为柔性材料制成，所述风帆上设有广告。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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