CN110318939A - 一种聚风器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚风器，一种聚风器，其特征在于：聚风器本体主要由大圆柱环、小圆柱环、圆斜钢板和圆锥桶四大部件组成，小圆柱环的进风口端与圆锥桶的大端口焊接于一体，小圆柱环与圆斜钢板焊接后，小圆柱环和圆锥桶整体套入大圆柱环内，大圆柱环内壁通过圆斜钢板与小圆柱环外壁焊接在一起，做成一个整体聚风器。本发明的优点：聚风器可用于现有风力发电厂的技术改造；用于高层建筑或农村居民楼屋顶的风力发电；用于行进中的轮船使用，代替现有的采用燃油发电为轮船供电，具有良好的发展前景。自然风直接作用于风叶轮装置的风叶片上，作用位置集中于风叶轮装置的最大半径处。最终促成使用聚风器比不使用聚风器可增大发电量三倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于风力发电中的聚风装置，尤其涉及一种聚风器。
背景技术
风力发电在十年前，因风力的大小变化很大，发出的电量和电压不能恒定，致使一直不能大力推广应用，在近十年中，技术已得到解决，发出的不恒定电流电压，通过变流器转换成恒定电压，就可进行联网送电到工厂、矿山、居民等用户使用，这样就可大力推广应用风力发电。
风力发电在现阶段，采用的方式是风车叶片直接与吹来的自然风接触，风力作用于整个风车叶片，风力大，风车叶片转动就快，发电量就大；风力小，风车叶片转动就慢，发电量小或不发电。这样就存在风力转换电能的大小问题。风力发电，是以风叶带动发电机转动而发电，风车叶片的长短与风力的强度、风力的作用位置有直接的关联，风力的作用位置越是位于风车叶片旋转半径的外端部，力矩越大，扭转力就越大，转速越快；风力的作用位置全部集中在风车叶片的顶端，转速最快。
本发明技术涉及风力发电的改进和提高，聚风器可配套在汽车、轮船等领域，也可以用于现有风力发电厂的改装，聚风器应用于现有风力发电场，用聚风器代替风车，驱动发电机转动，可以简化风力发电场中风力发电装置的安装，无需安装50m长度的风车叶片，大大降低了安装成本。在风力驱动原理上，相比于现有技术中采用自然风直接吹风车叶片的方式，本方案采用聚风器代替风车叶片，能够将风力的作用位置全部集中在叶片顶端最大半径处，使得发电机发电量可达现有同种规格的风力发电装置的3倍以上。
本发明提供的聚风器还可以用于高层建筑或农村居民楼屋顶的风力发电，利用高处自然风进行发电，有效利用率了高楼楼顶的空间，聚风器发电可以连接电网，产生的盈利用于高楼的物业费等，或是为高楼直接提供电能，直接产生收益。
本发明提供的聚风器还可以用于轮船和公共汽车等处的发电，在轮船行进中，利用高速行进中产生的风和海上自然风的共同作用驱动聚风器的运转，为轮船上的设施提供电源，代替了燃油发电，达到减少油耗，节约成本的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚风器，可用于现有风力发电厂的技术改造，采用聚风器本体替代风车来驱动发电机发电，可以简化风力发电场中风力发电装置的安装，无需安装50m长度的风车叶片，大大降低了安装成本。用于高层建筑或农村居民楼屋顶的风力发电，利用高处自然风进行发电，有效利用率了高楼楼顶的空间，聚风器发电可以连接电网，产生的盈利用于高楼的物业费等，或是为高楼直接提供电能，直接产生收益，或是将农房屋顶空间进行利用，为农民增加收入。可用于行进中的轮船使用，代替现有的采用燃油发电为轮船供电，具有良好的发展前景。自然风直接作用于风叶轮装置的风叶片上，作用位置集中于风叶轮装置的最大半径处，因此风叶轮装置力矩大，扭转力大。最终促成使用聚风器比不使用聚风器可增大发电量三倍以上。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种聚风器，所述聚风器本体主要由大圆柱环、小圆柱环、圆斜钢板和圆锥桶四大部件组成，小圆柱环的进风口端与圆锥桶的大端口焊接于一体，小圆柱环与圆斜钢板焊接后，小圆柱环和圆锥桶整体套入大圆柱环内，大圆柱环内壁通过圆斜钢板与小圆柱环外壁焊接在一起，做成一个整体聚风器。
进一步地，还包括有风叶轮装置，发电机固定安装在小圆柱环里面，发电机中间的转轴和风叶轮装置的中心固定连接，风叶轮装置内置在小圆柱环和大圆柱环的顶端或是内置在小圆柱环和大圆柱环的出风口端，风叶轮装置与小圆柱环和大圆柱环顶端凸出20-80mm。
进一步地，风叶轮装置主要由大不锈钢圈、三根实心钢管和风叶片组成，大不锈钢圈中间设有三根等分大不锈钢圈的实心钢管，等分角度为120°，三根实心钢管中心处接套管，套管和发电机中间的转轴固定连接，其中大不锈钢圈外置有21片风叶片。
进一步地，所述圆锥桶大端口为出风口端，圆锥端为进风口端。
进一步地，21片圆斜钢板焊接在小圆柱环的外壁上，圆斜钢板从小圆柱环进风端口等分21份，圆斜钢板从进风端口到出风端口焊接在小圆柱环上的倾斜角度为38.2°。
进一步地，所述聚风器本体采用不锈钢板及玻璃钢材质制造，其中风叶片采用玻璃钢制造。
一种应用于风力发电厂改装的聚风器，其特征在于：包括聚风器本体、钢卡箍、支撑底板、固定螺栓、支撑柱、加强肋板和底座，底座和支撑柱的底端固定连接、并通过加强肋板进行加强固定，支撑柱的顶端和支撑底板固定连接、并通过加强肋板进行加强固定，若干钢卡箍套于聚风器本体外部，固定螺栓依次贯穿钢卡箍和支撑底板后和与之配合的螺帽连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
其一：聚风器可用于现有风力发电厂的技术改造，采用聚风器本体替代风车来驱动发电机发电，可以简化风力发电场中风力发电装置的安装，无需安装50m长度的风车叶片，大大降低了安装成本。
其二：聚风器采用常规材料，制造成本低，可广泛用于高层建筑或农村居民楼屋顶的风力发电，利用高处自然风进行发电，有效利用率了高楼楼顶的空间，聚风器发电可以连接电网，产生的盈利用于高楼的物业费等，或是为高楼直接提供电能，直接产生收益，或是将农房屋顶空间进行利用，为农民增加收入。
其三：聚风器可用于行进中的轮船使用，代替现有的采用燃油发电为轮船供电，具有良好的发展前景，在轮船行进中，利用高速行进中产生的风和海上自然风的共同作用驱动聚风器的运转，为轮船上的设施提供电源，代替了燃油发电，达到减少油耗，节约成本的效果。
其四：本发明涉及到的技术目前市场上还是一片空白，风叶轮装置的顶端设计以及采用21片叶片的设计都是全新的，且用21片圆斜钢板和倾斜角度为38.2°都是本技术在实验中获得的数据，最有利于聚风；在圆斜钢板的作用下，风力集中在大圆柱环内壁与小圆柱环外壁之间流动，达到了强风劲力的效果；压缩出风口面积为进风口面积的十分之二，使出风口风力增大；改变了风力的方向，向右转38.2度角后，风力更大，风向与风叶片形成了最大的受冲击力；本设计使得风叶的转速比自然风的转速可提高三倍以上，在风叶片带动发动机后，发电能力可提高三倍以上。
其五：在圆锥筒的作用下，风力压缩聚集在大圆柱环内壁与小圆柱环外壁之间，通过圆斜钢板将自然风均分为21份，自然风通过聚风和均分后，达到对风叶轮装置均匀吹风，进而使得发电机发电较为恒定，减少变流器的使用。自然风直接作用于风叶轮装置的风叶片上，作用位置集中于风叶轮装置的最大半径处，因此风叶轮装置力矩大，扭转力大。最终促成使用聚风器比不使用聚风器可增大发电量三倍以上。
附图说明
图1为本发明应用于风力发电厂装备改装的示意图；
图2为本发明应用于高层建筑或农村居民楼屋顶时的示意图；
图3为本发明应用于行进中的轮船发电的示意图；
图4为本发明中聚风器本体的示意图；
图5为本发明中大圆柱环的示意图；
图6为本发明中小圆柱环、圆锥桶和圆斜钢板组装示意图；
图7为本发明中小圆柱环和圆斜钢板组装示意图；
图8为本发明中圆锥桶的示意图；
图9为本发明中风叶轮装置的结构示意图；
图中：1、大圆柱环；2、小圆柱环；3、风叶轮装置；3-1、大不锈钢圈；3-2、实心钢管；3-3、风叶片；3-4、套管；4、圆斜钢板；5、圆锥桶；6、聚风器本体；7、钢卡箍；8、支撑底板；9、固定螺栓；10、支撑柱；11、加强肋板；12、底座；13、机架；14、螺栓孔；15、轮船。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1，如图1所示，本实施例是聚风器应用于风力发电厂改装进行发电的情况，一种聚风器，包括聚风器本体6、钢卡箍7、支撑底板8、固定螺栓9、支撑柱10、加强肋板11和底座12，底座12和支撑柱10的底端固定连接、并通过加强肋板11进行加强固定，使用时，底座12通过螺栓固定于发电厂的硬质地面或水泥墩上。支撑柱10的顶端和支撑底板8固定连接、并通过加强肋板进行加强固定，若干钢卡箍7套于聚风器本体6外部，固定螺栓9依次贯穿钢卡箍7和支撑底板8后和与之配合的螺帽连接。
如图4-9所示，所述聚风器本体6主要由大圆柱环1、小圆柱环2、圆斜钢板4和圆锥桶5四大部件组成，小圆柱环2的进风口端与圆锥桶5的大端口焊接于一体，小圆柱环2与圆斜钢板4焊接后，小圆柱环2和圆锥桶5整体套入大圆柱环1内，大圆柱环1内壁通过圆斜钢板4与小圆柱环2外壁焊接在一起，做成一个整体聚风器。
本实施例中聚风器还包括有风叶轮装置3，发电机固定安装在小圆柱环2里面，发电机中间的转轴和风叶轮装置3的中心固定连接(现有技术)，风叶轮装置3内置在小圆柱环2和大圆柱环1的顶端或是内置在小圆柱环2和大圆柱环1的出风口端，风叶轮装置3与小圆柱环2和大圆柱环1顶端凸出20-80mm。
本实施例中风叶轮装置3主要由大不锈钢圈3-1、三根实心钢管3-2和风叶片3-3组成，大不锈钢圈3-1中间设有三根等分大不锈钢圈3-2的实心钢管，等分角度为120°，三根实心钢管3-2中心处接套管3-4，套管3-4和发电机中间的转轴固定连接，其中大不锈钢圈3-1外置有21片风叶片3-3。
本实施例中优选大圆柱环1长度为30m，直径为15m。
本实施例中优选小圆柱环2长度为15m，直径为13.8m。
本实施例中优选圆锥桶5高度为15m，大端口内径为13.88m，外径为13.95m，大端口为出风口端，圆锥为进风口端。
本实施例中21片圆斜钢板4焊接在小圆柱环2的外壁上，圆斜钢板4从小圆柱环2进风端口等分21份，圆斜钢板4从进风端口到出风端口焊接在小圆柱环2上的倾斜角度为38.2°。
本实施例中所述小圆柱环2焊接圆斜钢板4后外径为14.9m。
上述尺寸仅仅是本发明在具体实验过程中的一个参考数值，具体尺寸根据需求设定。
本实施例中所述整个聚风器采用不锈钢板及玻璃钢材质制造，其中风叶片3-3采用玻璃钢制造。
需要说明的是，本实施例为聚风器应用于现有风力发电厂发电装置的改装，采用聚风器本体6替代风车来驱动发电机发电，可以简化风力发电场中风力发电装置的安装，无需安装50m长度的风车叶片，大大降低了安装成本。聚风器本体6工作时，自然风通过进风口端吹向大圆柱环1内，在圆锥筒5的作用下，风力压缩聚集在大圆柱环1内壁与小圆柱环2外壁之间，在圆斜钢板4的作用下，风的方向向右旋转38.2°，改变风向后，达到风力强劲，吹风角度对准风叶片3-3顶角形成76.4度角运行；风叶片3-3设置在扁钢形成的大不锈钢圈3-1上，在大不锈钢圈3-1中等分焊接21片风叶片3-3，风叶片3-3的形状是短狐形状，风向对准弧形风叶片3-3内壁中间成76.4度角切换吹风，使得在风叶片3-3作用下的转速比自然风作用下的转速提高三倍以上。此外，在圆锥筒5的作用下，风力压缩聚集在大圆柱环1内壁与小圆柱环2外壁之间，通过圆斜钢板4将自然风均分为21份，自然风通过聚风和均分后，达到对风叶轮装置3均匀吹风，进而使得发电机发电较为恒定，减少变流器的使用。自然风直接作用于风叶轮装置3的风叶片3-3上，作用位置集中于风叶轮装置3的最大半径处，因此风叶轮装置3力矩大，扭转力大。最终促成使用聚风器比不使用聚风器可增大发电量3倍以上。
实施例2，如图2所示，本实施例是聚风器应用于高层房屋建筑屋顶或农村居民楼进行风力发电，一种聚风器，包括聚风器本体6、钢卡箍7、支撑底板8、固定螺栓9和机架13，机架13顶部和支撑底板8固定连接，机架13底部设有若干螺栓孔14，固定于房屋建筑顶部的螺栓贯穿螺栓孔14和机架13固定连接，若干钢卡箍7套于聚风器本体6外部，固定螺栓9依次贯穿钢卡箍7和支撑底板8后和与之配合的螺帽连接。
如图4-9所示，所述聚风器本体，主要由大圆柱环1、小圆柱环2、圆锥桶5和圆斜钢板4结构四大部件组成，小圆柱环2的进风口端与圆锥桶5的大端口焊接于一体，小圆柱环2与圆斜钢板4焊接后，小圆柱环2和圆锥桶5整体套入大圆柱环1内，大圆柱环1内壁通过圆斜钢板4与小圆柱环2外壁焊接在一起，做成一个整体聚风器。
本实施例中聚风器还包括有风叶轮装置3，发电机固定安装在小圆柱环2里面，发电机中间的转轴和风叶轮装置3的中心固定连接(现有技术)，风叶轮装置3内置在小圆柱环2和大圆柱环1的顶端或是内置在小圆柱环2和大圆柱环1的出风口端，风叶轮装置3与小圆柱环2和大圆柱环1顶端凸出2-20mm。
本实施例中风叶轮装置3主要由大不锈钢圈3-1、三根实心钢管3-2和风叶片3-3组成，大不锈钢圈3-1中间设有三根等分大不锈钢圈3-2的实心钢管，等分角度为120°，三根实心钢管3-2中心处接套管3-4，套管3-4和发电机中间的转轴固定连接，其中大不锈钢圈3-1外置有21片风叶片3-3。
本实施例中优选大圆柱环1长度为3000mm，直径为1500mm。
本实施例中优选小圆柱环2长度为1500mm，直径为1380mm。
本实施例中优选圆锥桶5高度为1500mm，大端口内径为1388.76mm，外径为1395.36mm，大端口为出风口端，圆锥为进风口端。
本实施例中21片圆斜钢板4焊接在小圆柱环2的外壁上，圆斜钢板4从小圆柱环2进风端口等分21份，圆斜钢板4从进风端口到出风端口焊接在小圆柱环2上的倾斜角度为38.2°。
本实施例中所述小圆柱环2焊接圆斜钢板4后外径为1490mm。
上述尺寸仅仅是本发明在具体实验过程中的一个参考数值，具体尺寸根据需求设定。
本实施例中所述整个聚风器采用不锈钢板及玻璃钢材质制造，其中风叶片3-3采用玻璃钢制造。
需要说明的是，本实施例为聚风器用于高层建筑或农村居民楼屋顶的风力发电，利用高处自然风进行发电，有效利用率了高楼楼顶的空间，聚风器发电可以连接电网，产生的盈利用于高楼的物业费等，或是为高楼直接提供电能，直接产生收益。聚风器本体6工作时，自然风通过进风口端吹向大圆柱环1内，在圆锥筒5的作用下，风力压缩聚集在大圆柱环1内壁与小圆柱环2外壁之间，在圆斜钢板4的作用下，风的方向向右旋转38.2°，改变风向后，达到风力强劲，吹风角度对准风叶片3-3顶角形成76.4度角运行；风叶片3-3设置在扁钢形成的大不锈钢圈3-1上，在大不锈钢圈3-1中等分焊接21片风叶片3-3，风叶片3-3的形状是短狐形状，风向对准弧形风叶片3-3内壁中间成76.4度角切换吹风，使得在风叶片3-3作用下的转速比自然风作用下的转速提高三倍以上。此外，在圆锥筒5的作用下，风力压缩聚集在大圆柱环1内壁与小圆柱环2外壁之间，通过圆斜钢板4将自然风均分为21份，自然风通过聚风和均分后，达到对风叶轮装置3均匀吹风，进而使得发电机发电较为恒定，减少变流器的使用。自然风直接作用于风叶轮装置3的风叶片3-3上，作用位置集中于风叶轮装置3的最大半径处，因此风叶轮装置3力矩大，扭转力大。最终促成使用聚风器比不使用聚风器可增大发电量3倍以上。
实施例3，如图2-7和图9所示，本实施例是聚风器应用于行进中的轮船上的发，一种聚风器，包括聚风器本体6、钢卡箍7、支撑底板8和轮船15，若干钢卡箍7套于聚风器本体6外部，固定螺栓9依次贯穿钢卡箍7和支撑底板8后和轮船15顶部固定连接。
如图4-9所示，所述聚风器本体，主要由大圆柱环1、小圆柱环2、圆锥桶5和圆斜钢板4结构四大部件组成，小圆柱环2的进风口端与圆锥桶5的大端口焊接于一体，小圆柱环2与圆斜钢板4焊接后，小圆柱环2和圆锥桶5整体套入大圆柱环1内，大圆柱环1内壁通过圆斜钢板4与小圆柱环2外壁焊接在一起，做成一个整体聚风器。
本实施例中聚风器还包括有风叶轮装置3，发电机固定安装在小圆柱环2里面，发电机中间的转轴和风叶轮装置3的中心固定连接(现有技术)，风叶轮装置3内置在小圆柱环2和大圆柱环1的顶端或是内置在小圆柱环2和大圆柱环1的出风口端，风叶轮装置3与小圆柱环2和大圆柱环1顶端凸出80-100mm。
本实施例中风叶轮装置3主要由大不锈钢圈3-1、三根实心钢管3-2和风叶片3-3组成，大不锈钢圈3-1中间设有三根等分大不锈钢圈3-2的实心钢管，等分角度为120°，三根实心钢管3-2中心处接套管3-4，套管3-4和发电机中间的转轴固定连接，其中大不锈钢圈3-1外置有21片风叶片3-3。
本实施例中优选大圆柱环1长度为50m，直径为10m。
本实施例中优选小圆柱环2长度为30m，直径为8m。
本实施例中优选圆锥桶5高度为20m，大端口内径为9.5m，外径为10m，大端口为出风口端，圆锥为进风口端。
本实施例中21片圆斜钢板4焊接在小圆柱环2的外壁上，圆斜钢板4从小圆柱环2进风端口等分21份，圆斜钢板4从进风端口到出风端口焊接在小圆柱环2上的倾斜角度为38.2°。
本实施例中所述小圆柱环2焊接圆斜钢板4后外径为9.8m。
上述尺寸仅仅是本发明在具体实验过程中的一个参考数值，具体尺寸根据需求设定。
本实施例中所述整个聚风器采用不锈钢板及玻璃钢材质制造，其中风叶片3-3采用玻璃钢制造。
需要说明的是；本实施例为聚风器安装于轮船上的发电，在轮船行进中，利用高速行进中产生的风和海上自然风的共同作用驱动聚风器的运转，为轮船上的设施提供电源，代替了燃油发电，达到减少油耗，节约成本的效果。聚风器本体6工作时，行进中产生的风和海上自然风通过进风口端吹向大圆柱环1内，在圆锥筒5的作用下，风力压缩聚集在大圆柱环1内壁与小圆柱环2外壁之间，在圆斜钢板4的作用下，风的方向向右旋转38.2°，改变风向后，达到风力强劲，吹风角度对准风叶片3-3顶角形成76.4度角运行；风叶片3-3设置在扁钢形成的大不锈钢圈3-1上，在大不锈钢圈3-1中等分焊接21片风叶片3-3，风叶片3-3的形状是短狐形状，风向对准弧形风叶片3-3内壁中间成76.4度角切换吹风，使得在风叶片3-3作用下的转速比自然风作用下的转速提高三倍以上。此外，在圆锥筒5的作用下，风力压缩聚集在大圆柱环1内壁与小圆柱环2外壁之间，通过圆斜钢板4将自然风均分为21份，自然风通过聚风和均分后，达到对风叶轮装置3均匀吹风，进而使得发电机发电较为恒定，减少变流器的使用。自然风直接作用于风叶轮装置3的风叶片3-3上，作用位置集中于风叶轮装置3的最大半径处，因此风叶轮装置3力矩大，扭转力大。最终促成使用聚风器比不使用聚风器可增大发电量3倍以上。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (7)
1.一种聚风器，其特征在于：聚风器本体主要由大圆柱环、小圆柱环、圆斜钢板和圆锥桶四大部件组成，小圆柱环的进风口端与圆锥桶的大端口焊接于一体，小圆柱环与圆斜钢板焊接后，小圆柱环和圆锥桶整体套入大圆柱环内，大圆柱环内壁通过圆斜钢板与小圆柱环外壁焊接在一起，做成一个整体聚风器。
2.根据权利要求1所述的一种聚风器，其特征在于：还包括有风叶轮装置和发电机，其中发电机固定安装在小圆柱环里面，发电机中间的转轴和风叶轮装置的中心固定连接，风叶轮装置内置在小圆柱环和大圆柱环的顶端或是内置在小圆柱环和大圆柱环的出风口端，风叶轮装置与小圆柱环和大圆柱环顶端凸出20-80mm。
3.根据权利要求2所述的一种聚风器，其特征在于：风叶轮装置主要由大不锈钢圈、三根实心钢管和风叶片组成，大不锈钢圈中间设有三根等分大不锈钢圈的实心钢管，等分角度为120°，三根实心钢管中心处接套管，套管和发电机中间的转轴固定连接，其中大不锈钢圈外置有21片风叶片。
4.根据权利要求1所述的一种聚风器，其特征在于：所述圆锥桶大端口为出风口端，圆锥端为进风口端。
5.根据权利要求1所述的一种聚风器，其特征在于：21片圆斜钢板焊接在小圆柱环的外壁上，圆斜钢板从小圆柱环进风端口等分21份，圆斜钢板从进风端口到出风端口焊接在小圆柱环上的倾斜角度为38.2°。
6.根据权利要求1所述的一种聚风器，其特征在于：聚风器本体采用不锈钢板及玻璃钢材质制造，其中风叶片采用玻璃钢制造。
7.一种根据权利要求1所述的应用于风力发电厂改装的聚风器，其特征在于：包括聚风器本体、钢卡箍、支撑底板、固定螺栓、支撑柱、加强肋板和底座，底座和支撑柱的底端固定连接、并通过加强肋板进行加强固定，支撑柱的顶端和支撑底板固定连接、并通过加强肋板进行加强固定，若干钢卡箍套于聚风器本体外部，固定螺栓依次贯穿钢卡箍和支撑底板后和与之配合的螺帽连接。
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