CN111456905A - 一种密闭塔式抽吸风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种密闭塔式抽吸风力发电机组，包括底座、设在底座上的分片、套设在分片上的外筒体、连接外筒体的外筒帽、设在外筒帽上端的多级的发电单体；发电单体包括法兰盘，与法兰盘连接的支撑杆、设在支撑杆上的发电模组，发电模组包括发电机、增速机、转盆、设在转盆外沿的叶片转盘，支撑杆通过发电机、增速机与转盆的底面中心连接；转盆的底面中心与外沿之间设有多个拉杆，拉杆上设有拉杆环绕叶片；多级的发电单体中最下侧与外筒帽连接的为第一发电单体，第一发电单体的转盆远离支撑杆的底面上设有锥头；有益效果为：其一，密闭通道高空抽吸蓄积能量，其二，体积调节收集能量，其三，多级的发电单体实现发电的叠加输出，提升了发电量。

Description

一种密闭塔式抽吸风力发电机组
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域,尤其应用是应用在管内或者筒内的发电装置，特别是指一种密闭塔式抽吸风力发电机组。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成；风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。
为提高风力发电效率，现有技术中出现了空气力学塔式风力发电系统，申请公布号为CN101328863A的发明专利公开了这种空气力学塔式风力发电系统，巧妙的通过设置在导风管中部的引风器结构将外界的气流导向导风管内吹动风轮的转动，进而让发电设备最大限度的利用风力资源，大幅度提高风力发电系统的经济性，有效地利用风能进行发电，大大增加发电设备的发电效率。但是在此前的现有技术“空气力学塔式风力发电系统”中，不存在气体的调和利用，不存在高空管口抽吸气流，不能让气流或风力真正起到“四两拨千斤”作用。
为了提高空间利用率及微风发电效率，申请公布号为101358582A公开了一种导风塔式风力发电机，在一台风力发电机上采用了多台轮毂电机组成发电机组，充分利用垂直空间，与其它垂直轴发电机相比，提高了发电能力，减少了占用空间水平，引入了导风护照，增强了风叶的正向风力，同时减少了反向风力，提高了风力利用率，增强了微风发电效率。此发电机一定程度提高了风力的利用效率，但是仍然不存在气体或风力的调和利用，这样对于提高风力或者气流利用效率是有限的。
发明内容
本发明的目的，通过对气流或风力的调和利用，解决现有技术风力发电装置对气流或风力利用效率低的技术问题，得到了风能利用效率极高的风力发电装置。
本发明的技术方案是这样实现的：一种密闭塔式抽吸风力发电机组，包括底座、设在底座上的分片、套设在分片上的外筒体、连接外筒体的外筒帽、设在外筒帽上端的多级的发电单体；发电单体包括法兰盘，与法兰盘连接的支撑杆、设在支撑杆上的发电模组，发电模组包括发电机、增速机、转盆、设在转盆外沿的叶片转盘，支撑杆通过发电机、增速机与转盆的底面中心连接；转盆的底面中心与外沿之间设有多个拉杆，拉杆上设有拉杆环绕叶片；多级的发电单体中最下侧与外筒帽连接的为第一发电单体，第一发电单体的转盆远离支撑杆的底面上设有锥头；所述第一发电单体的转盆外侧设有内风筒，内风筒通过管道与底座贯通连接，此管道可以作为气流进入通道；分片、套设在分片上的外筒体将进入的气流分割聚集，气流从分片与外筒体之间的间隙进入。
优选的，所述多级的发电单体大小、形状、结构相同，实现多级发电，提升能量利用效率。
优选的，所述外筒体、外筒帽、多级的发电单体的法兰盘自下而上组成密闭的通道，能够实现管道的抽吸作用，增大进入的气流的流速。
优选的，所述最上端一级的发电单体顶端设有防水檐，防水檐通过顶盖支柱与顶端的顶盖连接，防止进水，提高使用寿命。
优选的，所述叶片转盘包括外环、内环、设在内环与外环之间的转盘叶片，叶片转盘是推动发电机发电的动力装置。
优选的，轴向上所述外筒帽与内风筒存在第一间隙，此第一间隙与叶片转盘相通，此种设计通过体积变化调节气流流速，带动叶片转盘相通更快速旋转。
优选的，所述外筒帽与内风筒通过角铁连接。
优选的，所述内环与外环之间的转盘叶片上设有分风装置，提高气流利用率，叶片转盘转的更快。
优选的，所述内风筒与第一发电单体的转盆之间设有第二间隙，此第二间隙与叶片转盘相通，这是气流的第二种进入方式。
优选的，所述管道内设有风机，起到启动叶片转盘转动作用。
原理说明，第一，宝塔对气流或风力(以下描述中简称气流)的抽吸是此装置发电功能实现的关键，外筒体、外筒帽、多级的发电单体的法兰盘自下而上组成密闭的通道，风力自下端分片与外筒体之间进入后只能从防水檐与顶盖之间空隙流出，并且密闭的通道在高空的出口对下端形成抽吸，增加了气流势能，这是根本性的气流加速；第二，将外筒帽截面作为参考，叶片转盘设在整个圆形平面的外围且宽度有限(即面积有限)，气流从外筒体左侧进入后，外筒帽与内风筒之间间隙呈环状且从左向右逐渐变小(按照图中方向从左向右为气流流经风向)，气流流经上述间隙时速度加强数倍，此处与“根本性的气流加速”结合，加速后的气流推动叶片转盘转动，快速流动气流的势能转换为叶片转盘动能，这是物理原理的气流加速；第三，此时，由于叶片转盘与增速机的转轴通过转盆连接，叶片转盘通过杠杆原理将转动扭矩施加到增速机的转轴转轴上，实现了力的数倍放大，带动增速机、发电机快速旋转，实现发电，这是第二次物理原理实现了发电机快速转动；第四，内管式风力发电装置工作时，转盆内会形成空内压，所以引入了拉杆和环绕叶片，拉杆其一起到了固定支撑作用，整个发电模组运行起来更加平稳，其二，拉杆上的环绕叶片在随着转盆转动过程中搅动气流前移，消除空内压，为后续气体流动形成助力；第三，多级加强进一步提升气流能量利用效率，紧接着上一步，前移的气流会冲击到转盆斜面上，在阻力较小的情况下(因为是斜面)实现了气流沿着转盆与内风筒间隙继续向前流动，且沿着风流方向转盆与内风筒之间的间隙变小，再次提高风的流速，推动下一级发电单体继续发电，依次类推，相同原理，布置多级的发电单体发出更多的电。
本发明的有益效果简单并不完全的概括为：其一，密闭通道高空抽吸蓄积能量，外筒体、外筒帽、多级的发电单体的法兰盘自下而上组成密闭的通道，对下方进入的气流起到抽吸作用，利于气流自下而上流动；其二，体积调节收集能量，初始进入外筒体中气流流速慢但是体积大，随着外筒帽与内风筒之间环状间隙逐渐变小，同样体积的气流在较小的间隙内流出，流速加快，加快流速后的气流推动叶片转盘转动转换为叶片转盘的动能；其三，杠杆原理提升发电机转速，发电模组结构设计使得叶片转盘对增速机实现杠杆推动，提升了发电机转速，发出更多电；其四，拉杆环绕叶片的设计有效的消除了转盆在转动过程中产生的空内压，为后续气体调配提供基础；其五，多级的发电单体实现发电的叠加输出，提升了发电量，低一级别的叶片转盘、低一级别的转盆内侧的拉杆环绕叶片与高一级别的转盆外侧配合作用，拉杆环绕叶片消除空内压，促进气流流经叶片转盘后再次发散，气流沿着高一级别的转盆斜面继续向前流动，继续提速，以此类推实现多级的气流调配，提升气流能量利用率。有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用将会产生良好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明一种密闭塔式抽吸风力发电机组的整体结构示意图；
图2为本发明一种密闭塔式抽吸风力发电机组的正视图；
图3为本发明一种密闭塔式抽吸风力发电机组水平图；
图4为图3中本发明一种密闭塔式抽吸风力发电机组A-A向剖视图。
图5为图4中第一发电单体A1位置的局部放大纵向剖视图。
图6为图5中第一发电单体左视图。
其中，1.外筒体，2.外筒帽，A.发电单体，A1.第一发电单体，B.顶盖,3.法兰盘，4.支撑杆，5.发电模组，51.发电机，52.增速机，53.转盆，54.叶片转盘，54a.外环，54b.内环，54c.转盘叶片，54d.分风装置，55.拉杆，56.拉杆环绕叶片，6.内风筒，7.锥头，81.底座，82.分片，9.防水檐，10.顶盖支柱，11.管道，12.风机。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实例和附图对本发明一种密闭塔式抽吸风力发电机组作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1至图6所示，一种密闭塔式抽吸风力发电机组，包括底座81、设在底座81上的分片82、套设在分片82上的外筒体1、连接外筒体1的外筒帽2、设在外筒帽2上端的多级的发电单体A；发电单体A包括法兰盘3，与法兰盘3连接的支撑杆4、设在支撑杆4上的发电模组5，发电模组5包括发电机51、增速机52、转盆53、设在转盆53外沿的叶片转盘54，支撑杆4通过发电机51、增速机52与转盆53的底面中心连接；转盆53的底面中心与外沿之间设有多个拉杆55，拉杆55上设有拉杆环绕叶片56；多级的发电单体A中最下侧与外筒帽2连接的为第一发电单体A1，第一发电单体A1的转盆54远离支撑杆4的底面上设有锥头7；所述第一发电单体A1的转盆54外侧设有内风筒6，内风筒6通过管道11与底座81贯通连接；所述多级的发电单体A大小、形状、结构相同；所述外筒体1、外筒帽2、多级的发电单体A的法兰盘3自下而上组成密闭的通道；所述最上端一级的发电单体A顶端设有防水檐9，防水檐9通过顶盖支柱10与顶端的顶盖B连接；所述叶片转盘54包括外环54a、内环54b、设在内环54b与外环54a之间的转盘叶片54c；轴向上所述外筒帽2与内风筒6存在第一间隙，此第一间隙与叶片转盘54相通；所述外筒帽2与内风筒6通过角铁连接；所述内环54b与外环54a之间的转盘叶片54c上设有分风装置54d；所述内风筒6与第一发电单体A1的转盆54之间设有第二间隙，此第二间隙与叶片转盘54相通；所述管道11内设有风机12。
原理说明，第一，宝塔对气流或风力(以下描述中简称气流)的抽吸是此装置发电功能实现的关键，外筒体1、外筒帽2、多级的发电单体A的法兰盘3自下而上组成密闭的通道，风力自下端分片82与外筒体1之间进入后只能从防水檐与顶盖之间空隙流出，并且密闭的通道在高空的出口对下端形成抽吸，增加了气流势能，这是根本性的气流加速；第二，将外筒帽2截面作为参考，叶片转盘54设在整个圆形平面的外围且宽度有限(即面积有限)，气流从外筒体1左侧进入后，外筒帽2与内风筒6之间间隙呈环状且从左向右逐渐变小(按照图中方向从左向右为气流流经风向)，气流流经上述间隙时速度加强数倍，此处与“根本性的气流加速”结合，加速后的气流推动叶片转盘54转动，快速流动气流的势能转换为叶片转盘54动能，这是物理原理的气流加速；第三，此时，由于叶片转盘54与增速机52的转轴通过转盆53连接，叶片转盘54通过杠杆原理将转动扭矩施加到增速机52的转轴转轴上，实现了力的数倍放大，带动增速机52、发电机51快速旋转，实现发电，这是第二次物理原理实现了发电机51快速转动；第四，内管式风力发电装置工作时，转盆内会形成空内压，所以引入了拉杆55和环绕叶片56，拉杆55其一起到了固定支撑作用，整个发电模组5运行起来更加平稳，其二，拉杆55上的环绕叶片56在随着转盆53转动过程中搅动气流前移，消除空内压，为后续气体流动形成助力；第三，多级加强进一步提升气流能量利用效率，紧接着上一步，前移的气流会冲击到转盆53斜面上，在阻力较小的情况下(因为是斜面)实现了气流沿着转盆53与内风筒6间隙继续向前流动，且沿着风流方向转盆53与内风筒6之间的间隙变小，再次提高风的流速，推动下一级发电单体A继续发电，依次类推，相同原理，布置多级的发电单体A发出更多的电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种密闭塔式抽吸风力发电机组，其特征在于，包括底座(81)、设在底座(81)上的分片(82)、套设在分片(82)上的外筒体(1)、连接外筒体(1)的外筒帽(2)、设在外筒帽(2)上端的多级的发电单体(A)；
发电单体(A)包括法兰盘(3)，与法兰盘(3)连接的支撑杆(4)、设在支撑杆(4)上的发电模组(5)，发电模组(5)包括发电机(51)、增速机(52)、转盆(53)、设在转盆(53)外沿的叶片转盘(54)，支撑杆(4)通过发电机(51)、增速机(52)与转盆(53)的底面中心连接；
转盆(53)的底面中心与外沿之间设有多个拉杆(55)，拉杆(55)上设有拉杆环绕叶片(56)；
多级的发电单体(A)中最下侧与外筒帽(2)连接的为第一发电单体(A1)，第一发电单体(A1)的转盆(54)远离支撑杆(4)的底面上设有锥头(7)；所述第一发电单体(A1)的转盆(54)外侧设有内风筒(6)，内风筒(6)通过管道(11)与底座(81)贯通连接。
2.根据权利要求1所述的一种密闭塔式抽吸风力发电机组，其特征在于，所述多级的发电单体(A)大小、形状、结构相同。
3.根据权利要求2所述的一种密闭塔式抽吸风力发电机组，其特征在于，所述外筒体(1)、外筒帽(2)、多级的发电单体(A)的法兰盘(3)自下而上组成密闭的通道。
4.根据权利要求3所述的一种密闭塔式抽吸风力发电机组，其特征在于，所述最上端一级的发电单体(A)顶端设有防水檐(9)，防水檐(9)通过顶盖支柱(10)与顶端的顶盖(B)连接。
5.根据权利要求4所述的一种密闭塔式抽吸风力发电机组，其特征在于，所述叶片转盘(54)包括外环(54a)、内环(54b)、设在内环(54b)与外环(54a)之间的转盘叶片(54c)。
6.根据权利要求5所述的一种密闭塔式抽吸风力发电机组，其特征在于，轴向上所述外筒帽(2)与内风筒(6)存在第一间隙，此第一间隙与叶片转盘(54)相通。
7.根据权利要求6所述的一种密闭塔式抽吸风力发电机组，其特征在于，所述外筒帽(2)与内风筒(6)通过角铁连接。
8.根据权利要求7所述的一种密闭塔式抽吸风力发电机组，其特征在于，所述内环(54b)与外环(54a)之间的转盘叶片(54c)上设有分风装置(54d)。
9.根据权利要求8所述的一种密闭塔式抽吸风力发电机组，其特征在于，所述内风筒(6)与第一发电单体(A1)的转盆(54)之间设有第二间隙，此第二间隙与叶片转盘(54)相通。
10.根据权利要求1至9任一项所述的一种密闭塔式抽吸风力发电机组，其特征在于，所述管道(11)内设有风机(12)。
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