CN113153626A - 聚风双轮同步式风力发电风机 - Google Patents

聚风双轮同步式风力发电风机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电风机装置(图8)，它属于轮式机械类。其解决了现有风力发电风能利风率低，风叶制造技术难度大，成本太高，没有自动防护功能等缺陷。它主要包括活页式聚风板及板窗，装有同步齿轮的双轮风叶组，机体，支架，底座或塔杆，地锚等。活页聚风板用于汇聚和泄放风气流，同步双轮风叶组将风气流动力传给发电机发电，机体用于风气流导流和固定风叶组，支架将机体固着在底座或塔杆上，地锚用于稳固塔杆。本发明主要用于风力发电。

Description

聚风双轮同步式风力发电风机
技术领域：
本发明涉及一种新型风力发电轮式机械装置
背景技术：
传统风力发电风机风能利用率低，风叶过大，制造技术难度大，造价高不利于推广，风 速过大时不能自我防护，靠外加设备，不仅增加成本，还有安全隐患。
发明内容：
为解决风能利用率低，风叶过大制造投术难度大成本高，存在安全隐患等问题，本发明 提供了一种聚风双轮同步式风力发电风机。
当前传统风力发电机由巨大的风叶和巨型支拄构成，依靠风叶曲面风气流分力推动发电。 风能利用率低，寻风转向要增加风向感应器及驱动电机实现，这增加了成本；风速过大时靠 另外设备调整风叶角度的来防止风损，一旦此设备出现故障，风机可能受损，存在安全隐患。 风叶巨大，建造技术要求高，要专业工厂生产制造，且成本大，一般工厂不能生产制造，运 输安装成本也高，不利于推广。本发明的聚风双轮同步风力发电风机，自动寻风转向不需要 另加设备，聚风板的独特设计，风速小时聚风，提高风能利用率，风速过大时泄风，自动保 护风机，无安全隐患。同步双轮设计能便本风机与传统风机在输出功率相同条件下，风叶长 度大大减小，且形状材质无严格要求，提高风能利用率，易于建造，普通机械制造工厂都可 建造生产，且成本较低利于推广。风机安装在塔杆类支柱顶部的，由于风叶不像传统风机风 叶那么长，可以设置地锚稳固如图3所示，减少基础建筑挆资。整体结构原理模型如图1 所示。
聚风板结构部分：见图1和图5，当风气流从聚风板框进入风机，通过图中聚风板1、2、 3、4围成的聚风斗，聚合后吹向风叶轮12的左半边；通过聚风板5、6、7、8围成的聚风 斗聚合后，吹向风叶轮13的右半边，同步齿轮16分别固定在风叶轮轴14、15上，两风叶 轮通过同步齿轮保障风叶等速合力运转发电，而风叶运转的逆风面，在没有聚风机4，5情 况下是风叶运转发电的阻力面，吹向此区域的风气流，被聚风板4，5屏蔽导流聚合成有用 动力风气流吹向风叶发电。
泄风结构机制：8块话页聚风板通过弹簧轴11安装在聚风板框架10上，并且聚风板板而 上装有同样功能的话页弹簧轴聚风板窗9，当风速过大时，装在聚风板1，2，3，6，7，8上的活页弹簧轴板窗弹力较小的先被吹开泄风，风速再大时聚风板1，2，3，6，7，8和聚 风板4，5上的板窗，因轴弹力不等被依次吹开泄风，风速特大时包括轴弹力最大的聚风板 4，5全部被吹开泄风，从而在不影响风叶运转发电的情况下，保护风机免受风损。
双轮同步风叶组部分：如图1，图6，由风叶12，13，风叶轴14，15，同步齿轮16构 成，通过轴承30固定在机体上下面18，19上，风叶组有两种结构方式，如图2图4所示， 图2A图4A风叶组轴距略大于风叶运转半径，风叶运转时呈″齿合”状态，风叶以齿合要求， 每轮风叶个数可设计成2个，3个，4个，形状可做成平面或曲面。这种结构的优点是聚风 板4，5可节省面积，缺点是风叶形状和个数因齿合需要受限。图2，图4B，风叶组轴距略 大于风叶运转直径，聚风板4，5面积较大，优点是风叶形状个数可自由设计，能做得更坚 固更高效利用风能。发电机可连接任一风叶轴发电。可根据实际需要选择其中一种。
机体部分：见图1，图7由平面板17，18，19，20，和曲面板21，22，构成相对密封 的空间，上面有4个轴承座用于安装风叶轮组，起导流增风压增风效作用。曲面板曲度是风 叶运转时，风叶外端形成的弧度，大小是相临两风叶外端连线与风向平行时相交于曲面上切 割的最小面积。
寻风转向部分：当风从任一方向吹向风机由底座(包括平台29，中心柱23，轨道28，主柱 转向轴承24)与支架系统(包括轨道轮27，支架腿26，支架25，)构成寻风转向结构，由偏心 原理实现自动寻风转向功能。节省传统风机另装风向感应器及驱动电机等设备成本。在将风 车安装塔杆类顶端时‘如图3所示，则增加支撑1和主轴转向轴承7替代图1中的底座及其 它转向机构实现寻风转向。因风叶不同于传统风机的风叶可设置地锚3加固，减小基础建筑 挆资。
附图说明：
图1为本发明风机整体结构示意图，标记1.聚风板1，2.聚风板2，3.聚风板3，4.聚风板4，5.聚风板5，6.聚风板6，7.聚风板7，8.聚风板8，9.聚风板窗(同形状8个)， 10.聚风板框架(24条边)，11.聚风板弹簧轴(同形状8个)，12.四叶风叶轮左轮风叶，13.四 叶风叶轮右轮风叶，14.左风叶轮轴，15.右风叶轮轴，16.同步齿轮(2个)，17.机体上面， 18.机体下面，19.机体左面，20.机体右面，21.机体左曲面，22.机体右曲面，23.主轴 柱，24.主轴柱轴承，25.支架，26.支架腿(同形状2个)，27.支架腿轮(同形状2个)，28. 轨道，29.底座平台，30.风叶轴轴承(同形状4个)。
图2是两种四叶平面风叶组聚风原理截面图，其中图2A为风叶齿合状态图(风叶轴距略 大于风叶运转半径)，图2B为风叶不齿合紧邻状态(风叶轴距略大于风叶运行直径)。箭头为 风气流方向，标号2.聚风板2，4.聚风板4，5.聚风板5，7.聚风板7，12.风叶轮左轮风叶，13.风叶轮右轮风叶，14.左风叶轮轴，15.右风叶轮轴。
图4是曲面三叶齿合风叶组和多叶不齿合风叶组聚风原理截面图，标号4，5，2，7为聚风板，12.左风叶轮风叶，13.右风叶轮风叶，14.左风叶轮轴，15.右风叶轮轴，其中 箭头方向为风气流方向，图4A为曲面三叶齿合状态图，图4B为曲面多叶不齿合状图。
图3为风机置于塔杆类支承物顶端示意图，标号1.外加稳固支撑，2.风机支架，3.地 锚线，4.主轴柱，5.6.主轴转向轴承，7.外加支撑转向轴承，8.塔杆。
图5为聚风板结构部分及其在风机的位置图，标号1.2.3.4.5.6.7.8.为聚风板，9.聚 风板窗(同形状8个)，10聚风板框架(共24条边构成)，11.聚风板弹簧轴(同形状8个)，12. 聚风板在本发明风机的位置。
图6为风叶组和同步齿轮及其在风机的位置图，标号1.同步齿轮组在风机的位置，2.风 叶组在风机的位置，12.四叶风叶组左风叶，13.四叶风叶组右风叶，14.左风叶轮轴，15. 右风叶轮轴，16.同步齿轮，30.风叶轴轴承(同形状4个)。
图7为机体部分结构及其在风机的位置，标号1.机体在风机的位置17.机体上面板， 18.机体下面板，19.机体左面板，20.机体右面板，21.机体左曲面板，22.机体右曲面板。
图8为本发明风机简介图，本图定为本发明说明书摘要附图，标号1.聚风板，2.风叶 组，3.机体，4.同步齿轮，5.聚风板窗，6.支架，7.塔杆，8.地锚，9.底座。
具体实施方式：以上说明都是以结构原理模型为对象，在实际建设中可根据地理，经济 等条件因地制宜调整设计和建造。
本发明设计方案，与现有技术相比，可以达到以下技术效果：
1，提高单位面积的风能利用率
2，有自动保护功能，防止风速过大损坏设备的效果更好
3，风叶制造技术及材料要求不严格，普通机械制造工厂可生产
4，同输出功率的风机，建造成本较低，易于推广。

Claims (7)

1.一种聚风双轮同步发电风机，包括活页式聚风板及板窗，装有同步齿轮的双轮风叶组，机体，支架，底座(或塔杆、地锚)等，其特征在于活页聚风板和聚风板上装有话页聚风板窗，活页聚风板通过聚风板框架连接内装同步齿轮的风叶组的机体，通过支架固着在圆形轨道底座上或塔杆主轴柱上，地锚稳固塔杆，构成高效利用风能、自动防风损，制造成本低，易于制造和推广的风机装置。
2.根据权利要求1所述的风机，其特征在于8块聚风板成梯形，梯形长底边装有弹簧轴成话页式，固定在聚风板框架上，在弹力作用下围成两个并联的斗形聚风板框，聚风板和风向成45度角。
3.根据权利要求2所述的聚风板，其特征在于板面上装有弹簧轴活页聚风板窗，弹簧弹力和板窗面积大小不等，与聚风板共同组成多级次阶梯泄风机制。
4.根据权利要求1所述的风机，其特征在于装有同步齿轮(或其它同步设备)的风叶组，两组风叶各参数相同，两风叶组以风叶轴距不等可做成两种：一种轴距略大于风叶运转半经，风叶运转成齿合状；另一种轴距略大于风叶运转直径，风叶运转不齿合，风叶形状个数自由设计。
5.根据权利要求1所述的风机，其机体特征在于进风口与聚风板框架连接，内装风叶组，由4块平面板和两块曲面板构成固定在支架上，曲面板的曲度是风叶运转时形成的弧度，大小是：通过两相邻风叶最外端画一直线与风向平行，其外侧一平行线，正好与曲面板的出风口外边界相交。
6.根据权利要求1所述的风机，其特征在于底座是以中心柱为圆心，以支架转向轮轨道为圆周固定在工作平台上，通过与轨道适配的转向轮和转向主柱轴承与支架联接，为坚固用钢结构建造。
7.根据权利要求6所述的风机底座安装在工作平台上，当风机安装在塔杆类顶端时，其特征在于用另加风机支撑架和主柱转向轴承替代转向底座机构，并增设地锚稳固整个装置。
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