CN113236480A - 一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，包括支架，在所述支架上设有下翅片，在所述引风管与所述下翅片之间的连接处形成旋转集风口；在所述旋转集风口内形成风腔室，在所述风腔室内设有涡轮叶片，所述涡轮叶片通过涡轮轴、联轴器与电机传动连接；其特征在于：在所述引风管上设有翅片层。本发明完全可以在低风速区域进行有效工作，从而解决分布电站的合理安排，达到电网负荷的平衡起到保障和调节作用。本发明可单机或联机并网发电，使用范围广泛，可安装在荒山野岭，及建筑物的屋顶，以及低风缺电地区。

Description

一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置
技术领域
本发明涉及风能发电技术领域，具体是一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置。
背景技术
清洁能源的发展，涉及国家的根本利益，涉及到每个人的身体健康和地球环境。因此各种各样的新能源应运而生，太阳能发电，水能发电，核能发电等等。太阳能发电衰减后硅片的生产和处理，都将对环境带来污染。水能发电筑坝将带来潜在的地质灾害。核能发电核废料处理都将是一种潜在的风险。而目前最主要的发电方式还是以矿物能源为主，以上所述对环境都有极大的伤害。
风能的发电是清洁能源中的一种最有效的方式。目前市场风能发电装置最具代表的是一种大三叶的发电方式。其性能不稳定，发电效率低。
目前市场上运转的大三叶风能发电中是靠风力直接推动叶片，其掠扫面积越来越大，叶片越做越长，但实际风能工作与叶片顶端的面积是很小的一部分。其他的风能从叶片空间中穿越过，没做任何功能。其实际的效率很低。对风速和风向都有极高的要求。其叶片越长造价成本越高，维修安装难度越大。
本发明人就此提出过专利申请，发明名称是一种增压风能发电装置及发电方法，专利号ZL2013107117755，同时在此基础上进行进一步的改进，本案由此而来。
发明内容
本发明的目的就是如何解决提高风能发电装置效率问题,提供一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，解决现有技术中存在的不足之处。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，包括支架，在所述支架上设有风桶，所述风桶顶部连接引风管，在所述引风管与所述风桶之间的连接处形成旋转集风口；在所述旋转集风口内形成风腔室，在所述风腔室内设有涡轮叶片，所述涡轮叶片通过涡轮轴、联轴器与电机传动连接；其特征在于：在所述引风管上设有翅片层。
对本发明做进一步优选，在所述引风管底部、所述涡轮叶片上方中间是风能分配器。
对本发明做进一步优选，所述翅片层包括多层等间隔设置的上翅片，上下相邻上翅片之间形成翅片风口，以及上翅片之间设有多根纵向设置的加强杆，所述上翅片呈喇叭口式风口，使收集的风能通过喇叭口式风口压缩后进入引风管中。
对本发明做进一步优选，所述上翅片喇叭口受风面积大于引风管的截面积。
对本发明做进一步优选，位于顶部的上翅片，其风口为弧形状，并向下倾斜与引风管呈20°-40°夹角，所述上翅片的进风角进行圆润处理，减小风阻系数。
对本发明做进一步优选，所述的上翅片与引风管壁之间呈20度-40度的夹角，经过若干上翅片收集的风能呈20°-40°角压缩后向下快速倾泄，形成倒灌风进入引风管中。
对本发明做进一步优选，所述翅片层中上部的上翅片中间可作若干垂直分割，以减少向其他风口释放风能。
对本发明做进一步优选，所述涡轮叶片安装在风腔室内，且向上延伸至引风管中，工作在引风管内的涡轮叶片不大于整个涡轮叶片三分之一的高度。
对本发明做进一步优选，所述风桶的外围由若干下翅片组成，上下相邻下翅片之间形成翅片风口。
对本发明做进一步优选，所述上、下翅片为弧形状。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
本发明是利用各种高度的风能，收集风量并通过翅片风口对风速进行放大，使低风速放大到高风速进入引风管中，巨大的风量在高风速倒灌下由风能分配器向涡轮叶片的边缘进行压缩运转。
本发明将风腔室涡轮叶片延伸至引风管中，在引风管中工作涡轮叶片在增压压缩的过程中运转，在旋转集风口收集的风能在导板的作用下与引风管中排放出的风能推动风腔室内涡轮叶片向底部释放。
本发明风桶上的下翅片是一向下并能很好的冷却发电机，而引风管上方的上翅片风口具有强烈引风作用，并能有效的放大风速，使引风管中向下的倒灌风就越强烈。流速也越快，通过风能分配器从而使涡轮叶片在引风管中得到增压和压缩的运转能力，而获得更大的功率输出带动发电机运转。
在引风管内工作的涡轮叶片的高度应绝对小于涡轮叶片总高度的1/3，涡轮叶片采用工厂集约优化生产，充分利用数字化激光技术切割，确保每片涡轮叶片相互间平衡一致，现场拼装，支架采用混凝土和结构一起浇铸完成，翅片采取工厂集约化生产，现场拼装，以减少运输成本。
本发明实现风能进入顶部上翅片，首先将收集的风能通过翅片喇叭口效应进行加压和加速后进入引风管中，在向下20°-40°角的作用下风能在引风管中快速向前倾泄，形成强烈的倒灌风，向下倾斜的倒灌风由风能分配器调节压缩引风管中涡轮叶片。风腔室内的涡轮叶片，则由旋转集风口收集的风能直接推动，在微风情况下，顶部的风能进入上层的上翅片后，在上翅片喇叭口效应下，将有效的提高风速，使涡轮叶片正常运转。涡轮叶片分两部分组成，上面部分为压缩部分，其工作于引风管中，涡轮叶片下部分工作于风腔室内。
本发明工作状态如下: 顶部上翅片风口收集的风能通过翅片喇叭口效应倾泄→进入引风管→风能分配器→压缩引风管中涡轮叶片→风腔室中的涡轮叶片由旋转集风口进入的风能和压缩后的风能共同向下推动涡轮叶片。低速的永磁发电机在风腔室底部，由联轴器和涡轮轴连接，发电机采用风冷的方式进行冷却，由于发电机安装底部中心平台上，不受雨水侵蚀，更便于维护。
由上可知，本发明即在引风管的顶部安装有若干层高度的翅片层，每片上翅片呈喇叭口，且上翅片的进风口角度都进行圆润处理，以减少风阻系数。上翅片与引风管之间形成一定的角度，以便于倒灌风快速向下倾泄，并通过上翅片的喇叭口效应提高引风管中的风速，在上翅片的高度和弧宽度全方位拦截顶部的风能全部加压后倾泄进入引风管中，由风能分配器向涡轮叶片的边缘进行压缩。而传统的风能发电都是由风能直接驱动叶片而获得动力。
但是本发明是利用顶部的翅片把空间收集来的风能进行加速后进入引风管中通过风能分配器压缩涡轮叶片边缘，风能分配器调级涡轮发电机的转速，所以本发明它与传统的风能发电有本质上的区别。
本发明风能利用率很高，和传统的大三叶风能发电相比，本发明风能的利用效率是大三叶风能发电装置的数倍效率以上，本发明完全可以在低风速区域进行有效工作，从而解决分布电站的合理安排，达到电网负荷的平衡起到保障和调节作用。本发明可单机或联机并网发电，使用范围广泛，可安装在荒山野岭，及建筑物的屋顶，以及低风缺电地区。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明的示意图。
附图标记说明： 1、上翅片；2、引风管；3、风能分配器；4、旋转集风口；5、风腔室；6、涡轮叶片；7、下翅片；8、发电机；9、支架。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明是一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，包括支架9，在所述支架9上设有风桶，所述风桶顶部连接引风管2，在所述引风管2与所述风桶之间的连接处形成旋转集风口4；在所述旋转集风口4内形成风腔室5，在所述风腔室5内设有涡轮叶片6，所述涡轮叶片6通过涡轮轴、联轴器与电机传动连接；其特征在于：在所述引风管2上设有翅片层。
本发明在所述引风管2底部、所述涡轮叶片6上方中间是风能分配器3。
本发明中所述翅片层包括多层等间隔设置的上翅片1，所述上翅片1为弧形状，上下相邻上翅片1之间形成翅片风口，以及上翅片1之间设有多根纵向设置的加强杆，所述上翅片1呈喇叭口式风口，使收集的风能通过喇叭口式风口压缩后进入引风管2中，所述上翅片1喇叭口受风面积大于引风管2的截面积，位于引风管顶部的上翅片1，其风口为弧形状，并向下倾斜与引风管呈20°-40°夹角，所述上翅片2的进风角进行圆润处理，减小风阻系数。本发明所述的上翅片2与引风管3壁之间呈20度-40度的夹角，优选角度为30度的夹角，经过若干翅片收集的风能呈20°-40°角压缩后向下快速倾泄，形成倒灌风进入引风管中。
本发明所述翅片层中上部的上翅片1中间可作若干垂直分割，以减少向其他风口释放风能。
本发明所述涡轮叶片6安装在风腔室5内，且向上延伸至引风管2中，工作在引风管内的涡轮叶片不大于整个涡轮叶片三分之一的高度。
本发明所述风桶的外围由若干下翅片7组成，上下相邻下翅片7之间形成翅片风口，所述下翅片7为弧形状，本发明风桶上的下翅片7是一向下并能很好的冷却发电机，提高其使用性能。
本发明是利用各种高度的风能，收集风量并通过翅片风口对风速进行放大，使低风速放大到高风速进入引风管中，巨大的风量在高风速倒灌下由风能分配器向涡轮叶片的边缘进行压缩运转。
其中，本发明中引风管2上方的上翅片风口具有强烈引风作用，并能有效的放大风速，使引风管2中向下的倒灌风就越强烈，流速也越快，通过风能分配器3从而使涡轮叶片6在引风管2中得到增压和压缩的运转能力，而获得更大的功率输出带动发电机运转。本发明将风腔室5涡轮叶片6延伸至引风管2中，在引风管2中工作涡轮叶片6在增压压缩的过程中运转，在旋转集风口4收集的风能在导板的作用下与引风管2中排放出的风能推动风腔室内涡轮叶片向底部释放，在引风管2内工作的涡轮叶片6的高度应绝对小于涡轮叶片6总高度的1/3，涡轮叶片6采用工厂集约优化生产，充分利用数字化激光技术切割，确保每片涡轮叶片相互间平衡一致，现场拼装，支架采用混凝土和结构一起浇铸完成，翅片采取工厂集约化生产，现场拼装，以减少运输成本。
原理：本发明实现风能进入引风管2顶部的上层翅片，首先将收集的风能通过上翅片1喇叭口效应进行加压和加速后进入引风管中，在向下30°角的作用下风能在引风管2中快速向前倾泄，形成强烈的倒灌风，向下倾斜的倒灌风由风能分配器3调节压缩引风管中涡轮叶片6，风腔室5内的涡轮叶片6，则由旋转集风口4收集的风能直接推动，在微风情况下，顶部的风能进入上层翅片后，在上翅片喇叭口效应下，将有效的提高风速，使涡轮叶片正常运转。涡轮叶片分两部分组成，上面部分为压缩部分，其工作于引风管中，涡轮叶片下部分工作于风腔室内。
本发明工作状态如下: 顶部上翅片风口收集的风能通过翅片喇叭口效应倾泄→进入引风管→风能分配器→压缩引风管中涡轮叶片→风腔室中的涡轮叶片由旋转集风口进入的风能和压缩后的风能共同向下推动涡轮叶片。本发明采用低速的永磁发电机，其位于在风腔室5底部，由联轴器和涡轮轴连接，发电机采用风冷的方式进行冷却，由于发电机安装底部中心平台上，不受雨水侵蚀，更便于维护。
本发明风能利用率很高，和传统的大三叶风能发电相比，本发明风能的利用效率是大三叶风能发电装置的数倍效率以上，本发明完全可以在低风速区域进行有效工作，从而解决分布电站的合理安排，达到电网负荷的平衡起到保障和调节作用。本发明可单机或联机并网发电，使用范围广泛，可安装在荒山野岭，及建筑物的屋顶，以及低风缺电地区
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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)

1.一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，包括支架，在所述支架上设有下翅片，在所述引风管与所述下翅片之间的连接处形成旋转集风口；在所述旋转集风口内形成风腔室，在所述风腔室内设有涡轮叶片，所述涡轮叶片通过涡轮轴、联轴器与电机传动连接；其特征在于：在所述引风管上设有翅片层。
2.根据权利要求1所述的一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，其特征在于：在所述引风管底部、所述涡轮叶片上方中间是风能分配器。
3.根据权利要求1所述的一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，其特征在于：所述翅片层包括多层等间隔设置的上翅片，上下相邻上翅片之间形成翅片风口，以及上翅片之间设有多根纵向设置的加强杆，所述上翅片呈喇叭口式风口，使收集的风能通过喇叭口式风口压缩后进入引风管中。
4.根据权利要求3所述的一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，其特征在于：所述上翅片喇叭口受风面积大于引风管的截面积。
5.根据权利要求3所述的一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，其特征在于：位于顶部的上翅片，其风口为弧形状，并向下倾斜与引风管呈20°-40°夹角，所述上翅片的进风角进行圆润处理，减小风阻系数。
6.根据权利要求3所述的一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，其特征在于：所述上翅片与引风管壁之间呈20度-40度的夹角，经过若干上翅片收集的风能呈20°-40°角压缩后向下快速倾泄，形成倒灌风进入引风管中。
7.根据权利要求3所述的一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，其特征在于：所述翅片层中上部的上翅片中间可作若干垂直分割，以减少向其他风口释放风能。
8.根据权利要求1所述的一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，其特征在于：所述涡轮叶片安装在风腔室内，且向上延伸至引风管中，工作在引风管内的涡轮叶片不大于整个涡轮叶片三分之一的高度。
9.根据权利要求1所述的一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，其特征在于：所述风桶的外围由若干下翅片组成，上下相邻下翅片之间形成翅片风口。
10.根据权利要求3或9所述的一种利用引风管作增压压缩功能的风能发电装置，其特征在于：所述上、下翅片为弧形状。
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