CN114856943A - 一种风力发电机组机舱散热循环通风系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种风力发电机组机舱散热循环通风系统，其涉及风力发电领域，旨在解决风力发电机组运转时间过长密闭机舱容易因为积热导致风力发电机组损毁的问题，其技术方案要点是包括风轮、发电机和铁塔，风轮转动连接发电机设置，发电机外缘包裹设置有机舱，机舱内部开设有供发电机固定放置的安装空腔，铁塔定位设置，铁塔末端与机舱外壁固定连接设置，机舱外侧壁延伸设置有若干散热鳍片，散热鳍片沿机舱长度方向设置，机舱外壁开设有若干连通安装空腔的散热孔，达到了方便排出机舱内部的热空气，有效缓解机舱内部积热的同时，增大了机舱与外界空气的接触面积，提高机舱的热交换效率从而有效降低机舱温度。

Description

一种风力发电机组机舱散热循环通风系统

技术领域

本申请涉及风力发电机组技术领域，特别涉及一种风力发电机组机舱散热循环通风系统。

背景技术

目前新能源技术发展十分迅猛，其中，把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电，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，依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电，风力发电作为一种清洁能源正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，风是一种潜力很大的新能源，有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍，目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一，因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。

现有的风力发电所需要的装置，称作风力发电机组，这种风力发电机组，大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分，(大型风力发电站基本上没有尾舵，一般只有小型(包括家用型)才会拥有尾舵)，风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成，当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动，桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造，(现在还有一些垂直风轮，s型旋转叶片等，其作用也与常规螺旋桨型叶片相同)，由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上，齿轮变速箱和发电机外缘包裹设置有机舱，机舱可有效保护齿轮变速箱和发电机防止外界损坏，为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵，铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架，它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度，铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内，发电机的作用，是把由风轮得到的恒定转速，通过升速传递给发电机构均匀运转，因而把机械能转变为电能。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：发电机在风力发电过程中转速较高会持续产生热量，而密闭的机舱散热效果不理想，很容易在机舱内部堆积热量导致局部温度迅速升高，温度持续升高将会大大提高发生火灾损毁设备的概率，不利于设备的稳定运行。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种风力发电机组机舱散热循环通风系统。有利于方便排出机舱内部的热空气，有效缓解机舱内部积热的同时，增大了机舱与外界空气的接触面积，提高机舱的热交换效率从而有效降低机舱温度。

本申请提供的一种风力发电机组机舱散热循环通风系统，包括：

风轮、发电机和铁塔，所述风轮转动连接发电机设置，所述发电机外缘包裹设置有机舱，所述机舱内部开设有供发电机固定放置的安装空腔，所述铁塔定位设置，所述铁塔末端与机舱外壁固定连接设置，所述机舱外侧壁延伸设置有若干散热鳍片，所述散热鳍片沿机舱长度方向设置，所述机舱外壁开设有若干连通安装空腔的散热孔。

通过采用上述技术方案，散热孔保证散热空腔与外界保持连通方便排出机舱内部的热空气，有效缓解机舱内部积热的情况，散热鳍片与机舱外壁固定连接设置增大了机舱与外界空气的接触面积，提高机舱的热交换效率从而有效降低机舱温度。

进一步地，所述散热鳍片远离机舱的一端倾斜升高设置。

通过采用上述技术方案，散热鳍片靠近机舱的根部温度较高，冷空气在散热鳍片根部位置会受热膨胀导致密度降低，随后沿重力方向朝上流动，倾斜升高设置的散热鳍片结构可以保证热空气无阻碍上升流动，冷空气顺势流入填充，保证散热鳍片根部持续接触冷空气，避免发生局部热空气积聚的情况从而提高散热鳍片的散热效率。

进一步地，所述机舱沿长度方向两端的外侧壁延伸设置有挡水板，所述挡水板贴合散热鳍片设置，所述挡水板、散热鳍片和机舱配合形成蓄水槽。

通过采用上述技术方案，蓄水槽在水流流经机舱外壁时可以积聚液态水，使机舱外壁和散热鳍片持续与液态水接触，液态水通过蒸发作用吸收大量热量有效降低机舱的温度。

进一步地，所述发电机贴合外壁包裹设置有弹性导热垫，所述弹性导热垫贴合安装空腔内壁设置。

通过采用上述技术方案，弹性导热垫可以有效填充安装空腔内壁与发电机外壁之间的缝隙，保证发电机的热量可以通过弹性导热垫均匀快速地传递到机舱舱体上，方便后续改进机舱进行散热。

进一步地，所述散热鳍片内部设置有中空的热交换腔，所述热交换腔部分填充设置有冷却液。

通过采用上述技术方案，在重力作用下冷却液处于散热鳍片根部，机舱温度上升导致散热鳍片温度上升时，冷却液受热汽化带走大量热量，汽化的冷却液会上升接触散热鳍片远离机舱的一端，通过热交换作用将携带的热量传递给周围空气，随之液化形成液滴在重力作用下流向散热鳍片根部随后进行下一轮热循环。

进一步地，所述冷却液为液氨。

通过采用上述技术方案，液氨作为一种极易受热汽化的介质，可以有效保证冷却液热循环的速率。

进一步地，所述机舱沿重力方向的顶壁开设有引水槽，所述引水槽底壁固定设置有持续溢出水流的喷水头，所述引水槽槽口对准蓄水槽设置。

通过采用上述技术方案，喷水头可以保证有源源不断的水流流经机舱外壁带走大量积热，有效降低机舱温度，同时引水槽还可以使蓄水槽保持良好的水位从而保证机舱长时间工作也可以保持正常工作温度。

进一步地，所述蓄水槽槽口盖合设置有防蒸板，所述防蒸板贯穿设置有若干通孔。

通过采用上述技术方案，防蒸板可以有效降低吸热汽化后的水蒸气流失速率，节约用水。

进一步地，所述散热鳍片上下叠加排布，所述散热鳍片沿重力方向从上至下延伸长度逐渐增加，所述散热鳍片远离机舱外壁的一面开设有连通蓄水槽的溢水孔。

通过采用上述技术方案，方便水流自上至下逐步稳定填满所有蓄水槽，散热鳍片可以保持最大的散热速率，保证发电机组持续稳定运行。

进一步地，

综上所述，本申请的有益技术效果为：

1、采用了散热鳍片，从而产生提高机舱与外界热交换速率降低机舱温度的效果；

2、采用了热交换腔与液氨，从而产生通过内部热循环提高散热鳍片散热速率的效果；

3、采用了喷水头和蓄水槽，从而产生通过液态水蒸发吸热降低机舱温度的效果。

附图说明

图1为本申请实施例一种风力发电机组机舱散热循环通风系统的整体结构示意图；

图2为本申请实施例一种风力发电机组机舱散热循环通风系统的整体结构剖面示意图；

图3为本申请实施例一种风力发电机组机舱散热循环通风系统的整体结构爆炸示意图；

图4为图3中A部结构的放大示意图；

图5为本申请实施例一种风力发电机组机舱散热循环通风系统的整体结构后视剖面示意图；

图6为图5中B部结构的放大示意图。

图中：1、风轮；2、铁塔；3、发电机；31、弹性导热垫；4、机舱；41、散热孔；42、挡水板；43、蓄水槽；5、散热鳍片；51、溢水孔；6、喷水头；61、引水槽；7、防蒸板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意味着与该实施例结合描述的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的用语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定都指同一实施例，但可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，能够以任何适当的方式组合各特定特征、结构或特性，如从本公开对本领域的普通技术人员显而易见的那样。

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本申请提供的一种风力发电机组机舱散热循环通风系统，包括风轮1、发电机3和铁塔2，风轮1转动连接发电机3设置，发电机3外缘包裹设置有机舱4，机舱4内部开设有供发电机3固定放置的安装空腔，铁塔2定位设置，铁塔2末端与机舱4外壁固定连接设置，其特征在于：机舱4外侧壁延伸设置有若干散热鳍片5，散热鳍片5沿机舱4长度方向设置，机舱4外壁开设有若干连通安装空腔的散热孔41，散热鳍片5靠近机舱4的根部温度较高，冷空气在散热鳍片5根部位置会受热膨胀导致密度降低，随后沿重力方向朝上流动，倾斜升高设置的散热鳍片5结构可以保证热空气无阻碍上升流动，冷空气顺势流入填充，保证散热鳍片5根部持续接触冷空气，避免发生局部热空气积聚的情况从而提高散热鳍片5的散热效率，发电机贴合外壁包裹设置有弹性导热垫31，弹性导热垫31贴合安装空腔内壁设置，弹性导热垫31可以有效填充安装空腔内壁与发电机外壁之间的缝隙，保证发电机的热量可以通过弹性导热垫31均匀快速地传递到机舱4舱体上，方便后续改进机舱4进行散热。

参照图3、图4、图5和图6，散热鳍片5远离机舱4的一端倾斜升高设置，散热鳍片5靠近机舱4的根部温度较高，冷空气在散热鳍片5根部位置会受热膨胀导致密度降低，随后沿重力方向朝上流动，倾斜升高设置的散热鳍片5结构可以保证热空气无阻碍上升流动，冷空气顺势流入填充，保证散热鳍片5根部持续接触冷空气，避免发生局部热空气积聚的情况从而提高散热鳍片5的散热效率，机舱4沿长度方向两端的外侧壁延伸设置有挡水板42，挡水板42贴合散热鳍片5设置，挡水板42、散热鳍片5和机舱4配合形成蓄水槽43，机舱4沿重力方向的顶壁开设有引水槽61，引水槽61底壁固定设置有持续溢出水流的喷水头6，引水槽61槽口对准蓄水槽43设置，蓄水槽43在水流流经机舱4外壁时可以积聚液态水，使机舱4外壁和散热鳍片5持续与液态水接触，液态水通过蒸发作用吸收大量热量有效降低机舱4的温度，喷水头6可以保证有源源不断的水流流经机舱4外壁带走大量积热，有效降低机舱4温度，同时引水槽61还可以使蓄水槽43保持良好的水位从而保证机舱4长时间工作也可以保持正常工作温度，蓄水槽43槽口盖合设置有防蒸板7，防蒸板7贯穿设置有若干通孔，防蒸板7可以有效降低吸热汽化后的水蒸气流失速率，节约用水，散热鳍片5上下叠加排布，散热鳍片5沿重力方向从上至下延伸长度逐渐增加，散热鳍片5远离机舱4外壁的一面开设有连通蓄水槽43的溢水孔51，方便水流自上至下逐步有序填满所有蓄水槽43，散热鳍片5可以保持最大的散热速率，保证发电机3组持续稳定运行。

参照图6，散热鳍片5内部设置有中空的热交换腔，热交换腔部分填充设置有冷却液，冷却液为液氨，在重力作用下冷却液处于散热鳍片5根部，机舱4温度上升导致散热鳍片5温度上升时，冷却液受热汽化带走大量热量，汽化的冷却液会上升接触散热鳍片5远离机舱4的一端，通过热交换作用将携带的热量传递给周围空气，随之液化形成液滴在重力作用下流向散热鳍片5根部随后进行下一轮热循环。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请的构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本申请的保护范畴。

Claims (9)

1.一种风力发电机组机舱散热循环通风系统，包括风轮(1)、发电机(3)和铁塔(2)，所述风轮(1)转动连接发电机(3)设置，所述发电机(3)外缘包裹设置有机舱(4)，所述机舱(4)内部开设有供发电机(3)固定放置的安装空腔，所述铁塔(2)定位设置，所述铁塔(2)末端与机舱(4)外壁固定连接设置，其特征在于：所述机舱(4)外侧壁延伸设置有若干散热鳍片(5)，所述散热鳍片(5)沿机舱(4)长度方向设置，所述机舱(4)外壁开设有若干连通安装空腔的散热孔(41)。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机组机舱散热循环通风系统，其特征在于：所述散热鳍片(5)远离机舱(4)的一端倾斜升高设置。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电机组机舱散热循环通风系统，其特征在于：所述机舱(4)沿长度方向两端的外侧壁延伸设置有挡水板(42)，所述挡水板(42)贴合散热鳍片(5)设置，所述挡水板(42)、散热鳍片(5)和机舱(4)配合形成蓄水槽(43)。

4.根据权利要求1所述的一种风力发电机组机舱散热循环通风系统，其特征在于：所述发电机贴合外壁包裹设置有弹性导热垫(31)，所述弹性导热垫(31)贴合安装空腔内壁设置。

5.根据权利要求2所述的一种风力发电机组机舱散热循环通风系统，其特征在于：所述散热鳍片(5)内部设置有中空的热交换腔，所述热交换腔部分填充设置有冷却液。

6.根据权利要求5所述的一种风力发电机组机舱散热循环通风系统，其特征在于：所述冷却液为液氨。

7.根据权利要求3所述的一种风力发电机组机舱散热循环通风系统，其特征在于：所述机舱(4)沿重力方向的顶壁开设有引水槽(61)，所述引水槽(61)底壁固定设置有持续溢出水流的喷水头(6)，所述引水槽(61)槽口对准蓄水槽(43)设置。

8.根据权利要求7所述的一种风力发电机组机舱散热循环通风系统，其特征在于：所述蓄水槽(43)槽口盖合设置有防蒸板(7)，所述防蒸板(7)贯穿设置有若干通孔。

9.根据权利要求7所述的一种风力发电机组机舱散热循环通风系统，其特征在于：所述散热鳍片(5)上下叠加排布，所述散热鳍片(5)沿重力方向从上至下延伸长度逐渐增加，所述散热鳍片(5)远离机舱(4)外壁的一面开设有连通蓄水槽(43)的溢水孔(51)。

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