CN108730123A - 垂稳立风座 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种垂稳立风座。所属技术领域为风力发电机技术领域，尤其是垂直轴风力发电机技术领域。其特征在于多层梁架固定在多根立柱上构成支撑结构，多个羿扇固定在中心轴上形成旋扇，旋扇安装在梁架的通孔里形成受风结构。以吹力捺冲机为基础构成了扭矩补充装置控制系统，以平整发电机和反应器为基础构成了电力平整装置控制系统。本发明保证了无论有无风，无论微风还是强风都能发出优质稳定的电力。单个风座发电量巨大可以发数十兆瓦的电。建造容易结构稳定，不易损坏，使用寿命长。垂稳立风座的建设将极大的解决能源问题，改善能源结构。

Description

垂稳立风座

所属领域

本发明属于风力发电机技术领域，尤其是垂直轴风力发电机技术领域。

背景技术

当今世界电力是主要的能源需求，风力可以转化成电能，而且风力是取之不尽用之不竭的清洁能源，因此就造出了很多的风力发电机，现有的大型水平轴涡扇发电机，风能转化率低，安装困难，需要很高的吊装设备进行安装，制造大型叶片技术难度大，已经很难再往更大型方向制造了，由于是在高空作业，所以维修难度大，在高空运转对发电机里的设备完善度和体积质量就会有限制，并且需要随时的对风就增大了技术难度，整机的旋转部位是容易造成不稳定的地方，现有的风力发电机都无法把时时刻刻都在改变的风力转化为非常稳定的电力。现在有垂直轴风力发电机，但是，由转轴来承受发电扇的重力和风的助力，极度不结实，容易损坏，有的发明了塔架结构，来稳定整个装置。但是，此类发电机不能解决随着风力的改变电力就改变的问题，不能发出稳定的电力。现有垂直轴风力发电机在超大风时，扇叶转速大，叶片受力大，叶片易损坏，而在风小时，无法发出所需要的电力，无风时更是无法发电，所以此类发电机对电网的稳定带来极大的危害，难以制造成大型的风力发电机。在现有风力发电机中，扇叶在维修时，整个发电机都需要停止工作，对电力的使用造成影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，并且为让人类的生产生活更多的使用上可持续的绿色能源而提供一种结构简单稳定、发电效率高、制造成本低、产生电力大且供给稳定的垂稳立风座。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：包括受风结构，支撑结构，发电机组，电力平整装置控制系统，扭矩补充装置控制系统组成，其特征在于。

按上述方案，多个羿扇均匀的固定在同一个中心轴上构成一层旋扇。

羿扇是当整片扇叶的反面受到吹来的气流时，能疏通气流，所以扇叶反面对风时扇叶几乎不受助力，当扇叶的正面受到吹来的气流时，扇叶的任意面积可以阻挡气流，也可以在控制下此面积成为疏通风的面积，所以扇叶正面对风时整个扇叶能够根据需要能对受风面积和疏风面积进行有效控制，也就相应的能够控制扇叶所受气流助力的大小。

按上述方案，多个羿扇绕轴朝顺时针方向或逆时针方向安装，当风从某一个方向吹来，轴两边的羿扇受到不对称的阻力，从而给轴提供朝同一个方向的转矩。当风增大时控制羿扇增大疏通风面积，减小阻力面积，起到保护旋扇的作用，同时起到提供稳定转矩的作用，当风减小时，控制羿扇增大阻力面积，保证提供足够的转矩。

按上述方案，旋扇的中心轴两端通过轴承垂直的安装在梁架中心的通孔里，从而保证旋扇在固定的位置旋转。在旋扇的中心轴上安装有控制羿扇的控制电路箱，从而保证羿扇在旋转的同时与电路箱里的电路有稳定的连接和控制，控制电路箱里有信号接收设备和处理器，能够接收和处理命令信息。

按上述方案，梁架固定在立柱上，梁架也可以固定在狭窄山谷的山壁上，梁架也可以固定在两个高层的建造物上。多根立柱和多层梁架构成了风座的支撑结构，支撑结构采用钢筋混凝土建造，技术成熟，结构稳定牢固，并且成本非常低廉，并且能够非常容易的建造到400米以上的高度，接受更加强劲和稳定的风能，采用梁架和立柱的支撑结构，能够有超大的空中受风面积，减少土地占用面积。

按上述方案，在梁架中心有通孔，在通孔里安装有对中心轴的制动装置，在通孔里安装有对上下中心轴衔接的离合装置，保证上层旋扇在维修时，能够静止和固定，同时下层的还能继续旋转工作。

按上述方案，中心轴上焊接固定有螺栓，羿扇通过螺栓和螺母的配合固定在主轴上，用销插在螺栓孔里，防止螺母脱落，所述的梁架中心通孔里有凸台，所述每层旋扇主轴下端有凸台，通孔的凸台和主轴的凸台配合把旋扇安放在梁架上。在安装中心轴时先把中心轴上端安装在通心孔里，中心轴下端的凸台与中心孔凸台的配置，使中心轴安装在梁架上不会向下运动，所以旋扇的重量全部加载在梁架上，不会对下层主轴产生巨大压力。

按上述方案，上下中心轴衔接的离合装置是由衔接块、衔接块的移动装置组成，在主轴下端凸台内表面有齿，在衔接块的上部分外表面有齿并且伸进主轴下端凸台内表面里与其内表面齿咬合，衔接块的下表面卡齿与轴上表面卡齿咬合，衔接块的移动装置由液压杆控制，使得衔接块向下移动和上下两个中心轴都有啮合，就能进行转矩传递，当衔接块向上移动，衔接块与下面的轴分离，隔绝了上下两轴的转矩传递。

按上述方案，在梁架下表面有挂钩，用于羿扇和中心轴的起吊安装使用。

按上述方案，支撑结构上部分的多层梁架上安装的旋扇构成了风座的受风结构，此结构能以更低廉的建造成本，创造更大的受风面积，以最高的转化效率吸收更多的风能。

按上述方案，在支撑结构的下部安装有斜齿轮组和变速箱，斜齿轮组将中心轴在竖直转动转变为平轴转动，从而方便在地面上安装更多的装备，变速箱里的齿轮组把输入的低转速转化为高转速输出，从而利于发电机发电。

按上述方案，由变速箱伸出的转轴同时与两类发电机相连，一类是主发电机，另一类是平整转速发电机，垂稳立风座有以平整转速发电机和反应器为基础的电力平整装置控制系统，主轴可以为多个发电机提供动力，带动多个发电机发电，电力平整装置控制系统是通过对平整电机的控制和调节，使其抵消主轴的扭矩随着主轴提供的扭矩时时刻刻在改变，当风大时平整转速发电机消耗高扭矩，当风小时平整转速发电机消耗低扭矩保证主轴的转速始终保持一致，从而保证主发电机能够发出稳定的电力。

按上述方案，垂稳立风座有以吹力捺冲机为基础的主轴扭矩补充装置控制系统。

按上述方案，在支撑架上安装有吹力捺冲机，吹力捺冲机与中心轴通过棘轮进行连接，吹力捺冲机安装在第一层梁架上，吹力捺冲机是以燃料的燃烧为能量来源，在喷口持续喷出高压气水混合物来产生反冲吹力为中心轴提供大小可控的扭矩。当风力减小到不能满足额定发电功率时，吹力捺冲机运转，根据需要补充所需的动力。因为以燃料燃烧为能量来源在喷口喷射气体更容易但是能量利用率低，所以吹力捺冲机在喷口喷射的是气水混合物。吹力捺冲机与主轴通过棘轮连接，保证其在维修停运时，中心轴还能够继续正常运转。

按上述方案，在每层梁架上都有风速检测设备，用于检测每层的风力大小，在风座上安装有多种传感器，以检测各种性质的数据。

按上述方案，所述的风电场有燃料储罐，燃料储罐通过管道与反应器相连，燃料储罐通过管道与吹力捺冲机相连。

本发明的有益效果：1、建造简单，结构稳定，建造成本低，支撑结构采用技术非常成熟的钢筋混凝土建造技术，支撑结构建好后，以支撑结构为基础，进行对每层中心轴和羿扇的吊装，降低了吊装难度和吊装成本。2、不论有无风，超强风还是微风，都能够发出强劲稳定的电力，有了电力平整装置控制系统，能将一直变化的风能控制为稳定的电力输出，有了主轴扭矩补充装置控制系统，能够在没风的情况下，为发电机继续提供充足的动力，来保证发电机发出稳定的电力。3，发电量大，因为本结构方案，可以很容易的建设的很高，更有效的利用高层大气的优质风能，因为羿扇的性质，可以更高效的利用风能，且可以建设更大的面积来接受风能。4，使用寿命长，维护简单，因为结构简单，且结构牢固，所以不易损坏，且易损坏的部件都安装在地面，所以维修起来比较方便。5，将来在电力供应方面，此发电机的应用将会使绿色能源代替化石燃料。

附图说明

图1为本发明一个实施例的整体图。

图2为本发明一个实施例的通孔位置结构图。

其中：梁架1，立柱2，主发电机3，平整转速发电机4，羿扇5，中心轴6，吹力捺冲机7，斜齿轮组和变速箱8，燃料储罐9，反应器10，挂钩11，轴承12，圆锥滚子轴承13，衔接块14，衔接块移动装置15，制动装置16，控制电路箱17，螺栓18。

具体实施方式

为更好的解释本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。

如图1所示，在垂稳立风座的建造方面，先要打好地基，在地基建造好后用钢筋混凝土浇筑立柱2和梁架1构成支撑结构，同时固定好挂钩11，然后用挂钩11固定辅助器械进行后续的安装，依次把圆锥滚子轴承13，中心轴6，制动装置16，衔接块移动装置15，轴承12，衔接块14安装在梁架1的通孔里，在第一层梁架1上安装吹力捺冲机7，在支撑结构的下部安装斜齿轮组和变速箱8，安装主发电机3和平整转速发电机4，通过转轴相互连接。安放反应器10和燃料储罐9，并进行相关的连通，在中心轴6上用螺栓18固定羿扇5。然后安装各种反应器和各种控制器，按系统控制器，和输送电设备。

垂稳立风座的运行和控制是非常简单的，当风从正面吹向羿扇5时，此羿扇5受到非常大的阻力，与其轴对称的羿扇5则是背面受风，属于疏通风的状态，几乎不受阻力，中心轴6受到不对称的力矩，形成了强大的扭矩，不同方向吹来的风都能形成扭矩，所以不需要对风，风能利用率高，中心轴6的扭矩向下一直传递到斜齿轮组，进行力矩的方向转变，然后由变速箱把低转速转化为高转速输出给发电机，进行发电。平整转速发电机4和反应器10在控制下能够非常精确的利用多余扭矩，保证转轴的转速稳定。当风过大时，羿扇5在控制下减小阻风面积，增大疏风面积，减小因风过大造成的破坏影响，同时还能继续吸收稳定功率的风能。当没有风的时候，吹力捺冲机7从燃料罐里取燃料进行燃烧，从喷口喷出气水混合物，对中心轴6提供扭矩。当某一层旋扇需要维修的时候，衔接块移动装置15将衔接块14上移，使衔接块 14与下面的中心轴6脱离接触，制动装置16锁定旋扇，防止他转动，然后在静止的情况下进行维修，下面的旋扇还可以继续工作。梁架1和立柱2稳固的承受着风座的阻力和风座的重力。

Claims (4)

1.垂稳立风座，包括受风结构，支撑结构，发电机组，电力平整装置控制系统，扭矩补充装置控制系统组成，其特征在于多个羿扇均匀的固定在同一个中心轴上构成一层旋扇，旋扇的中心轴两端通过轴承垂直的安装在梁架中心的通孔里，在旋扇的中心轴上安装有控制羿扇的控制电路箱，梁架固定在立柱上，多根立柱和多层梁架构成了风座的支撑结构，在梁架中心有通孔，在通孔里安装有对中心轴的制动装置，在通孔里安装有对上下中心轴衔接的离合装置，在梁架下表面有挂钩，支撑结构上部分的多层梁架上安装的旋扇构成了风座的受风结构，在支撑结构的下部安装有斜齿轮组和变速箱，由变速箱伸出的转轴同时与两类发电机相连，一类是主发电机，另一类是平整转速发电机，垂稳立风座有以平整转速发电机和反应器为基础的电力平整装置控制系统，在支撑架上安装有吹力捺冲机，吹力捺冲机与中心轴通过棘轮进行连接，垂稳立风座有以吹力捺冲机为基础的主轴扭矩补充装置控制系统，在每层梁架上都有风速检测设备，风电场有燃料储罐，燃料储罐通过管道与反应器相连，燃料储罐通过管道与吹力捺冲机相连。

2.根据权利要求书1所述的垂稳立风座，其特征在于所述的中心轴上焊接固定有螺栓，羿扇通过螺栓和螺母的配合固定在主轴上，用销插在螺栓孔里，所述的梁架中心通孔里有凸台，所述每层旋扇主轴下端有凸台，通孔的凸台和主轴的凸台配合把旋扇安放在梁架上。

3.根据权利要求书1所述的垂稳立风座，其特征在于吹力捺冲机安装在第一层梁架上。

4.根据权利要求书1所述的垂稳立风座，其特征在于所述的上下中心轴衔接的离合装置是由衔接块、衔接块的移动装置组成，在主轴下端凸台内表面有齿，在衔接块的上部分外表面有齿并且伸进主轴下端凸台内表面里与其内表面齿咬合，衔接块的下表面卡齿与轴上表面卡齿咬合，衔接块的移动装置由液压杆控制。