CN201407128Y - 大规模风能收集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大规模风能收集装置，解决了现有技术中风力机利用风能效率低，发电机电压和功率不稳定，抵御风灾能力弱等问题。本实用新型的风能收集装置不同于传统水平轴与垂直轴风力机的风力发电方式。其基本思路是利用固定在链条上的叶片带动链轮转动，改变了传统风力机围绕一根轴转动的情况，创造性的将链轮与链条技术与风车技术相结合，使叶片的运动轨迹变成圆弧加直线的环状路径，从而大大提高了风力利用能力。本实用新型利用风能效率高，可在低风速和低风能密度地区使用进行风力发电，发电机发电时电压和功率稳定，有较好的抵御风灾的能力。

Description

大规模风能收集装置

技术领域

本实用新型收集一种能量收集装置，特别是设计一种大规模收集风能的装置。

背景技术

风能是地球上储存最为丰富的能源之一。由于它是一种可再生的清洁能源，在环境气候日益恶化的今天，越来越受到人们的关注。风能的利用方式有很多，风能提水，风能磨面等等，其中利用最为广泛的是风能发电。风力发电的设备是风力机。根据发电机的轴与地面的关系，风力机可分为水平轴风力机(如三叶式)和垂直轴风力机(如H型)。按照对风能的利用方式又分为升力型与阻力型。目前市场上最为流行的是水平轴风力发电机。此机型具有很多优点，但由于其自身结构的特殊性，又有不少的缺点。该机组投入大量资金研制的三叶片风轮与风能的实际有效接触面积过小，降低了对风能的转换率，也正是这个原因，该种机型只能在风能密度中等以上的地区使用。在风速较小的地方难以启动，尤其是大功率机组对微风更是难以利用，这便造成了设备的闲置。由于水平三叶式风力机是靠风力流经其叶片时产生的升力推动发电机工作的，并且其叶片做得越来越大因此叶片对材料的要求也越来越高。这也是该种风力发电机价格一直居高不下的原因之一。此外，这种机型的转动惯量小，不能消除阵风对机组的影响，造成电压和功率的不稳定。并且，该机组没有多级发电机系统，造成大功率发小电的现象。还有，该机组的防风灾的能力较弱。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：1、现有技术的风力收集装置叶片挡风面积较小，导致风能转换效率低，且只能在风力密集的地方使用，；2、发电机电压与功率不稳定、3、现有技术的风力收集装置造价昂贵，抵御风灾能力弱。

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：

本发明提出了一种不同于传统水平轴与垂直轴风力机的风力发电方式。其基本思路是利用固定在链条上的叶片带动链轮转动，改变了传统风力机围绕一根轴转动的情况，创造性的将链轮与链条技术与风车技术相结合，使叶片的运动轨迹变成圆弧加直线的环状路径，从而大大提高了风力机的出力能力。

一种大规模风能收集装置，包括塔筒1、中心横梁3、铁轨5、链轮9、链条10、链轮轴19、其特征在于：还包括滑动装置11、叶柄23、限位块29、叶片32、齿轮箱20、传动轴21、发电机组22组成，塔筒1的上部用中心横梁3撑起两根铁轨5，铁轨5两端每端都设有两个同轴链轮9，铁轨5两端链轮9用链条10相连，链条10上有限位块29，链轮轴19穿过两个同轴链轮9和两个铁轨5的一端进行安装，链轮轴19上有一个齿轮箱20，齿轮箱20依次与传动轴21、发电机组22相连，在铁轨5两端分别设置滑动装置11，叶柄23安装在滑动装置11上，叶片32安装在叶柄23上。

前述的大规模风能收集装置，其特征在于：塔筒1的外侧设有两根横梁2，塔筒1内部有转动装置4；两根铁轨5用若干横梁6连接加强，横梁6的两端用钢索7相连，并通过钢索8与塔筒1顶部相连。

前述的大规模风能收集装置，其特征在于：链轮9的质量与半径很大，且其最高点略高于塔筒1的顶部。

前述的大规模风能收集装置，其特征在于：滑动装置11包括座体31、若干轮子12、轮子13、向外伸缩板14、液压装置15、齿轮条16、叶柄安装孔18、电动机17和30；座体31底部两侧分别设有若干轮子12，座体31中部的外侧有一个轮子13与轨铁5相接触；在轮子13的外侧有一个向外伸缩板14，向外伸缩板14的下方有一个液压装置15，向外伸缩板14有一凹槽，凹槽内部设置齿轮条16，齿轮条16旁安装可控制齿轮条16上下移动的电动机17，齿轮条16的上端是一个叶柄安装孔18，叶柄安装孔18内安装叶柄23，叶柄安装孔18下面安装控制叶柄23转动的电动机30。

前述的大规模风能收集装置，其特征在于：叶片32由若干挡风帆26、若干支撑杆28、升降机27组成。支撑杆28支撑挡风帆26，升降机27连接在支撑杆28上。

前述的大规模风能收集装置，其特征在于：叶柄23的中部有一个缺口，并通过套筒24相连，套筒24旁连接一个液压装置25。

前述的大规模风能收集装置，其特征在于：所述的叶片32面积较大，并且其上部的面积小于下部的面积。

前述的大规模风能收集装置，其特征在于：发电机组22由多台不同功率的发电机组成。

本实用新型的有益效果是：

1、由于本实用新型叶片挡风面积大，可以在低风速时和低风能密度地区使用。

2、由于本实用新型发电机组是由多台不同功率的发电机组成，可以调节其输出功率，提高风能利用率。

3、由于本实用新型是钢铁结构且加工容易，生产成本低。

4、由于本实用新型链轮的转动惯量大，可以消除阵风对发电机电压与功率的影响，且由于链轮的半径大，因此刹车装置可以做得很简单。

5、当出现大风灾时，可以通过转动叶片，使其与风向平行，从而减小风灾对机组的影响。

附图说明

图1是本实用新型风能收集装置的主视图；

图2是本实用新型风能收集装置的俯视图；

图3是本实用新型滑动装置的主视图；

图4是本实用新型滑动装置的右视图；

图5是本实用新型叶柄与叶片的机构示意图。

具体实施方式

图1是本实用新型风能收集装置的主视图；图2是本实用新型风能收集装置的俯视图；图3是本实用新型滑动装置的主视图；图4是本实用新型滑动装置的右视图；图5是本实用新型叶柄与叶片的机构示意图。

下面结合附图对本实用新型做进一补的描述

本实用新型的大规模风能收集装置，塔筒1外侧设有两根横梁2，塔筒1有转动装置4，可通过转动装置4转动塔筒1所支撑的整个结构，这样可使叶片32与风向垂直，提高风能的利用效率。塔筒1上部用中心横梁3支撑起两根铁轨5，铁轨5断面为“工”字型的铁轨，铁轨的两端是半圆形，半圆形的圆心与链轮9的圆心在同一条直线上。为了加强两铁轨5的强度，在铁轨中间有若干对称分布的横梁6，横梁6的两端用钢索7连接，再通过钢索8与塔筒1的顶部连接，这样，不仅增强了铁轨5的强度，还提高了整体的稳定性。铁轨5的两端的每端都有两个巨大的同轴链轮9，链轮9的最高点比塔筒1的顶端高，从而防止机械运动过程中叶柄23与钢索8相碰撞。铁轨5两端的链轮9用链条10相连，链条10上有限位块29，在铁轨5上有滑动装置11.滑动装置11的结构如图3和4所示。滑动装置11的座体31底部两侧分别有若干轮子12，座体31中部的外侧有一个轮子13与轨铁5的下端接触，这些轮子都像汽车的轮子具有减震装置。在轮子13的外侧有一个向外伸缩板14，向外伸缩板的下方有一个液压装置15，用此装置来实现向外伸缩板14的推出与拉进的动作。向外伸缩板14有一凹槽，凹槽内部设置很长的齿轮条16，与齿轮条16连接着的电动机17可以实现齿轮条16的上下移动。齿轮条16的上端是一个叶柄安装孔18，叶柄安装孔18内安装叶柄23，叶柄安装孔18下面是有一电动机30用来控制叶柄23的转动，叶柄23通过限位块29带动链条10转动。链轮轴19穿过两个同轴链轮9和两个铁轨5的一端进行安装，在链轮轴19的中部有一个齿轮箱20，与齿轮箱20相连的是传动轴21.发电机组22与传动轴21相连。发电机组22是由若干个不同功率的发电机组成，通过调节其中每个发电机与传动轴21的连接或断开状态，来调节发电机组的输出功率，以达到最大程度利用风能的目的。叶柄23的结构如图5所示其中部有一个缺口，通过一个套筒24相连，套筒24由一个液压装置25控制，以实现其向左或向右移动的目的。叶片32安装在叶柄23上，其结构如图5所示，它是由若干挡风帆26、若干支撑杆28、升降机27组成。挡风帆26由支撑杆28支撑，由于它是一个长方形，所以其制作简单，可以做得很大，一般为20000平方米而且还可以根据实际情况加大。升降机27连接在叶柄杆28上，升降机27可以带动叶片外端的部分挡风帆26自由的升降，通过透过多余的风来保持叶片的平衡。并且叶片32下部的面积要大于上部的，这是因为高空的风能资源要大于低空的，通过加大叶片下部的面积来保持叶片的受力平衡。其中，升降机27，液压装置25，电动机17都是由在塔筒内部的中央控制器控制。

叶片32受到风力的作用，带动链条10移动，链条10带动链轮9转动，链轮9带动链轮轴19转动，再通过齿轮箱20与传动轴21从而带动发电机组22，产生电能。叶片32分布在叶柄23的两端外侧，叶柄23中间部分没有叶片，叶片的位置始终关于塔筒1对称，并且一个在上，一个在下，在上面的叶片32与风向相垂直，起挡风作用，因为叶片很大，下面的叶片使其与地面相平行放置。

下面结合附图对本实用新型的运动方式进行进一步的描述：叶柄23a在铁轨最右边，叶柄23b在铁轨最左边，当风从右边吹来时，这时两叶柄作相向运动，叶柄23a连接的在上的叶片与风向垂直，而叶柄23b连接的在下的叶片与地面平行，为了防止两叶片相互碰撞，需要通过齿轮条16将在下的叶片降低，当两叶片错开后，再提升齿轮条16将在下的叶片拉高。因为齿轮条比较大，当两个齿轮条16靠得较近时，需通过液压装置15将向外伸缩板14向外推开，这样就可以避免两个齿轮条16之间相互碰撞。当叶柄23b运动到中间，靠近塔筒1时，液压装置25将叶柄23b上的套筒24拉开，叶柄23b分开的两部分由塔筒1上的两根横梁2分别支撑，当通过塔筒1通过叶柄的缺口后，再将套筒推回原来的位置。当叶柄23a运动到铁轨到最左边时，叶柄23b也运动到铁轨最右边，这时，叶柄23a的叶片在电动机30的作用下变成水平，同时，电动机17转动，将齿轮条16降下，使叶柄23a到达离地面很近的地方。同时转动叶柄23b，使其叶片变成垂直状态，同时，齿轮条上升。这样链条10就经过了半个周期，依照其前述方法，当叶柄23a又运动铁轨最右边，叶柄23b又运动到铁轨最左边，就完成一个周期的循环。

当风灾发生通过电动机30转动叶柄23，使两个叶片32都与地面相平行，停止本风能收集装置的运行，这样可有效的抵御风灾。

Claims (8)

1、一种大规模风能收集装置，包括塔筒(1)、中心横梁(3)、铁轨(5)、链轮(9)、链条(10)、链轮轴(19)、其特征在于：还包括滑动装置(11)、叶柄(23)、限位块(29)、叶片(32)、齿轮箱(20)、传动轴(21)、发电机组(22)组成，塔筒(1)的上部用中心横梁(3)撑起两根铁轨(5)，铁轨(5)两端每端都设有两个同轴链轮(9)，铁轨(5)两端链轮(9)用链条(10)相连，链条(10)上有限位块(29)，链轮轴(19)穿过两个同轴链轮(9)和两个铁轨(5)的一端进行安装，链轮轴(19)上有一个齿轮箱(20)，齿轮箱(20)依次与传动轴(21)、发电机组(22)相连，在铁轨(5)两端分别设置滑动装置(11)，叶柄(23)安装在滑动装置(11)上，叶片(32)安装在叶柄(23)上。

2、根据权利要求1所述的大规模风能收集装置，其特征在于：塔筒(1)的外侧设有两根横梁(2)，塔筒(1)内部有转动装置(4)；两根铁轨(5)用若干横梁(6)连接加强，横梁(6)的两端用钢索(7)相连，并通过钢索(8)与塔筒(1)顶部相连。

3、根据权利要求1所述的大规模风能收集装置，其特征在于：链轮(9)的质量与半径很大，且其最高点略高于塔筒(1)的顶部。

4、根据权利要求1或2或3所述的大规模风能收集装置，其特征在于：滑动装置(11)包括座体(31)、若干轮子(12)、轮子(13)、向外伸缩板(14)、液压装置(15)、齿轮条(16)、叶柄安装孔(18)、电动机(17)和(30)；座体(31)底部两侧分别设有若干轮子(12)，座体(31)中部的外侧有一个轮子(13)与轨铁(5)相接触；在轮子(13)的外侧有一个向外伸缩板(14)，向外伸缩板(14)的下方有一个液压装置(15)，向外伸缩板(14)有一凹槽，凹槽内部设置齿轮条(16)，齿轮条(16)旁安装可控制齿轮条(16)上下移动的电动机(17)，齿轮条(16)的上端是一个叶柄安装孔(18)，叶柄安装孔(18)内安装叶柄(23)，叶柄安装孔(18)下面安装控制叶柄(23)转动的电动机(30)。

5、根据权利要求4所述的大规模风能收集装置，其特征在于：叶片(32)由若干挡风帆(26)、若干支撑杆(28)、升降机(27)组成。支撑杆(28)支撑挡风帆(26)，升降机(27)连接在支撑杆(28)上。

6、根据权利要求5所述的大规模风能收集装置，其特征在于：叶柄(23)的中部有一个缺口，并通过套筒(24)相连，套筒(24)旁连接一个液压装置(25)。

7、根据权利要求6所述的大规模风能收集装置，其特征在于：所述的叶片(32)面积较大，并且其上部的面积小于下部的面积。

8、根据权利要求7所述的大规模风能收集装置，其特征在于：发电机组(22)由多台不同功率的发电机组成。

Images