CN201763511U - 气流收集装置、风力发动机、风能收集装置及风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种气流收集装置，包括外口大、内口小的气流收集通道，所述气流收集通道的通道壁至少包括活动部分，使其当风力超过预设值时，该活动部分受压释放部分超过预设值时的气流。本实用新型还公开了采用气流收集装置的风力发动机、风能收集装置和风力发电装置，采用本实用新型，能够有效消除台风或强风等强气流对设备的安全性隐患。

Description

气流收集装置、风力发动机、风能收集装置及风力发电装置

技术领域

本实用新型涉及风能的利用，具体地说，涉及一种气流收集装置、风力发动机及风能收集装置。 

背景技术

风能，是一种清洁的能源。在全球石油危机和环境污染越来越严重的大环境下，风能的开发和利用已引起全球性的观注。 

目前，人们一提到利用风能，仍然是传统的思维方式——将风能转换成电能，给人一种风电不可分的感觉。这方面的专利申请很多，目前风电场广泛采用的是类似于三叶片式的风能发电装置，如CN1399068，这类风电装置一般没有专门的气流收集装置，仅仅将叶片直接裸露在自然环境下，风能利用率较低。也有的风能发电装置设置了专门的气流收集装置，如CN201100218等，则又存在难以防止台风或超强风突然来袭时的安全性隐患。但是，如何更好地收集风能以及更有效地利用风能，仍还需要做进一步的改进。 

发明内容

本实用新型的目的之一是提供一种能够有效消除台风或强风等强气流时的安全性隐患的气流收集装置及风力发动机。 

进一步地，本实用新型的目的之二是使收集的气流更集中，使风力发动机更有效地利用收集的气流产生更强的辅助动力。 

进一步地，本实用新型的目的之三是突破传统的思维方式，不需要将风能转换成电能(二次转换)就可以将风能直接存储利用的装置。 

解决上述技术问题的技术方案： 

一种气流收集装置，包括外口大、内口小的气流收集通道，所述气流收集通道的通道壁至少包括活动部分，使其当风力超过预设值时，该活动部分受压释放部分超过预设值时的气流。 

一种风力发动机，包括气流收集装置、至少一个叶轮室、通过动力输出轴装设于所述叶轮室内的至少一个叶轮，所述气流收集装置包括外口大、内口小的气流收集通道，其特征在于：所述气流收集通道的通道壁至少包括活动部分，使其当风力超过预设值时，该活动部分受压释放部分超过预设值时的气流。 

进一步地，所述气流收集通道的活动部分包括多个活动板组成，各活动板受弹性支撑，使其当风力超过预设值时，所述活动板受压产生侧向翻转。 

进一步地，所述气流收集通道包括靠近内口的固定型气流收集通道和靠近外口的活动型收集通道，所述活动型气流收集通道由多个面板围合而成，所述活动型气流收集通道的内端口伸入所述固定型气流收集通道内，每一面板上设有铰接点和支撑点，所述面板通过铰接点与固定型气流收集通道的端部铰接，所述面板通过支撑点受弹性部件支撑，使其当风力超过预设值时，所述面板能发生翻转，使活动型气流收集通道的内端口翻转成为气流收集装置的外口。 

进一步地，在所述气流收集通道内设置有基本呈锥形的导流体，在所述气流收集通道的外侧壳体上固定有风向定位翼，所述气流收集通道与所述导流体之间形成环形气流通道，所述环形气流通道与所述叶轮外周面上对应固定的叶片相通，使得气流通道内收集的环形气流直接作用于所述叶轮外周面上对应固定的叶片上。 

进一步地，所述气流收集通道的活动部分包括多个活动板组成，各活动板受弹性支撑，使其当风力超过预设值时，所述活动板受压产生侧向翻转。 

进一步地，所述气流收集通道包括靠近内口的固定型气流收集通道和靠近外口的活动型收集通道，所述活动型气流收集通道由多个面板围合而成，所述活动型气流收集通道的内端口伸入所述固定型气流收集通道内，每一面板上设有铰接点和支撑点，所述面板通过铰接点与固定型气流收集通道的端部铰接，所述面板通过支撑点受弹性部件支撑，使其当风力超过预设值时，所述面板能发生翻转，使活动型气流收集通道的内端口翻转成为气流收集装置的外口。 

进一步地，在所述气流收集通道内设置有基本呈锥形的导流体，在所述气流收集通道的外侧壳体上固定有风向定位翼，在所述气流收集通道的外侧壳体上固定有风向定位翼，在气流收集通道的下方装设支撑座，气流收集通道通过转轴可转动支撑在支撑座上。 

进一步地，所述至少一个叶轮室为至少两级叶轮室，所述各级叶轮共用动力输出轴装设于各级叶轮室内，从前一级叶轮室流出的气流经气流通道作用于后一级叶轮室内的叶片上。 

一种风能收集装置，包括前述风力发动机、气体压缩装置和储气罐，所述风力发动机输出的动力传动气体压缩装置，所述气体压缩装置产生的压缩气体输入储气罐储存。 

一种风力发电装置，包括前述的风力发动机和发电机，所述风力发动机的动力输出轴连接所述发电机的动力输入轴。 

采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于： 

通过在气流收集通道上设置活动部分，当风力超过预设值时(如台风或强风突然来袭)，活动部分受压，可以及时地从侧壁上释放部分超过预设值时的气流，避免了强气流直接进入发动机时对发动机的破坏性冲击。 

通过在气流收集通道内设置导流体，能够根据需要(改变导流体的大小和形状)，使收集的气流更集中、更具有方向性。特别是，当应用于风力发动机时，可以将气流导流到靠近发动机叶片的端部，产生更大的扭矩输出。另外，将气流导流到靠近风力发动机叶片的端部的另一好处是，避免了气流在靠近叶片中心部位时因气流遇阻所产生的气流紊乱现象。 

通过设置风能收集装置，将风能直接进行存储利用，突破了传统的思维方式，不需要进行二次转换，就可以将风能直接进行存储利用，克服了将风能转换成电能，再将电能转换成其它形式的能量进行利用的二次能量转换损失。 

附图说明

图1为本发明一种风能收集装置的结构示意图。 

图2是图1风能收集装置中的气流收集装置翻转时的结构示意图。 

图3是图2中气流收集装置翻转时的右视图。 

图4是图1风能收集装置中的气流收集装置翻转后的结构示意图。 

图5为本发明另一种风能收集装置的结构示意图。 

图6是图5中气流收集装置的活动部分打开时的结构示意图。 

图7是一种风力发电装置的结构示意图。 

图8是图7中气流收集装置的活动部分打开时的结构示意图。 

具体实施方式

下面通过具体实施方式，结合附图对本发明作进一步详细说明。 

实施例一 

一种风能收集装置，如图1-4所示，包括风力发动机、气体压缩装置12和储气罐13。风力发动机包括气流收集装置和发动机组件。其中： 

气流收集装置包括外口大、内口小的气流收集通道1、导流体2、风向定位翼9和支撑座12。在气流收集通道1内设置导流体2，导流体2固定在靠近内口处的气流收集通道1的中轴线上，导流体2基本呈从内口沿外口方向延伸的锥形体，气流收集通道1与锥形导流体2之间形成环形气流通道3。在气流收集通道1尾部的外侧壳体上固定风向定位翼9。在气流收集通道1的下方装设支撑座12，支撑座16具中空结构，气流收集通道1通过转轴14可转动支撑 在支撑座16上，使其当风向改变时，在风向定位翼9、转轴14和支撑座16的作用下，气流收集通道1的外口始终处于迎风面上。 

气流收集通道1的通道壁包括靠近内口的由多个固定面板23围合而成的固定型气流收集通道和靠近外口的由8个可转动的面板26围合而成的活动型收集通道，活动型气流收集通道的内端口伸入固定型气流收集通道内，每一面板26上设有铰接点24和支撑点25，活动面板26通过铰接点24与固定型气流收集通道的固定面板23端部铰接，活动面板26通过支撑点25受弹性支撑杆22支撑，使其当风力超过预设值时，使得受弹性支撑杆22支撑的活动面板26发生翻转(图2和图3)，使活动型气流收集通道的内端口翻转成为气流收集装置的外口(图4)，此时，由于翻转后的气流收集装置外口的口径变小，从而有效限制了进入发动机组件的气流流量。 

发动机组件包括两级叶轮室(19、5)和两级叶轮(21、8)，叶轮(21、8)共用动力输出轴11装设于各自的叶轮室(19、5)内，在两级叶轮(21、8)径向的外周面上均分固定有两级叶片(4、7)，在叶轮(21、8)的侧面固定有用于将气流引导至外侧周围叶片(4、7)上的导流罩(20、17)，后一级叶轮室5内设置导流体18，在叶轮室5与导流体18之间形成第二级环形气流通道6，从前一级叶轮室21流出的气流经后一级气流通道6作用于后一级叶轮室5内的叶片7上。 

第一级环形气流通道3与叶轮21外周面上对应呈环形设置的叶片4相通，使得气流通道3内收集的环形气流直接作用于叶轮21外周面上对应设置的环形叶片4上，从而驱动第一级叶轮21旋转。第二级环形气流通道6与叶轮8外周面上对应呈环形设置的叶片7相通，使得第二级环形气流通道6内收集的、来自前一级叶轮室21流出的环形气流再一次作用于后一级叶轮8外周面上环形设置的叶片7上，驱动后一级叶轮8旋转产生动力。 

两极叶轮(21、8)产生的动力由动力输出轴11输出接气体压缩装置12，气体压缩装置12产生的压缩气体输入储气罐13储存。 

为便于向外输出动力，设置一对伞齿轮10和传动轴15，传动轴15从支撑座16中穿过。根据需要，两极叶轮(21、8)产生的动力也可以从动力输出轴11经一对伞齿轮10、传动轴15向外传送动力。向外传送的动力可用于带动各种动力机械，如发电机、抽水泵以及各种动力工具等。 

实施例二 

另一种风能收集装置，如图5和图6所示，本实施例除了气流收集通道1的通道壁上的活动部分的结构不同于实施例一外，其它结构与实施例一相同。 

在本实施中，气流收集通道1的通道壁24上设置有可转动面板22和弹性支撑件23，可转动面板22的一端与通道壁24铰接，可转动面板22受弹性支撑件23支撑。当风力不超过预设值时，在弹性支撑件23的弹性力作用下，可转动面板22保持与通道壁24的闭合状态。当风力超过预设值时，在弹性支撑件23的作用下，可转动面板22受压打开，向气流收集通道1外释放部分超过预设值时的气流，有效保护强风气流对发动机组件的损害。当风力回到预设值之下时，在弹性支撑件23的作用下，可转动面板22回到与通道壁24保持闭合的状态，接收所有进入气流收集通道1的气流。 

实施例三 

一种风力发电装置，如图7和图8所示，包括风力发动机和发电机。风力发动机包括气流收集装置和发动机组件。气流收集装置包括外口大、内口小的气流收集通道1、导流体2、风向定位翼9和支撑座12。在本实施例中，发动机组件的结构同实施例一。在气流收集装置中，除了气流收集通道1的通道壁23的活动部分的结构不同于实施例一外，气流收集装置的其它结构与实施例一相同。两极叶轮(21、8)产生的动力由动力输出轴11输出接发电机12。 

在本实施例中，气流收集通道1的通道壁23上设置的活动部分包括可转动面板22、弹性支撑件24、传动杆25、传动支撑杆27和可翻折面板26。可转动面板22与通道壁23铰接，可转动面板22与传动支撑杆27的一端固定连接，传动支撑杆27的另一端铰接传动杆25的一端和弹性支撑件24的一端，传动杆25的另一端铰接支撑可翻折面板26的一端，可翻折面板26的另一端铰接在气流收集通道1的外端口上，弹性支撑件24的另一端铰接支撑在气流收集通道1的外端口上。当风力超过预设值时，可翻折面板26发生翻折(释放部分气流)，经传动杆25和传动支撑杆27带动可转动面板22一起转动，形成外泄气流通道，同时，由转动后的可转动面板22形成新的较小的气流收集通道1′。其中，外泄气流通道释放部分超过预设值时的气流，新的较小的气流收集通道1′有效限制进入发动机组件的气流流量。当风力不超过预设值时，在弹性支撑件24和传动支撑杆25的作用下，可翻折面板26回复到未翻折状态，可转动面板22保持与通道壁23的闭合状态。 

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。 

Claims (10)

1.一种气流收集装置，其特征在于：包括外口大、内口小的气流收集通道，所述气流收集通道的通道壁至少包括活动部分，使其当风力超过预设值时，该活动部分受压释放部分超过预设值时的气流。

2.根据权利要求1所述的气流收集装置，其特征在于：所述气流收集通道的活动部分包括多个活动板组成，各活动板受弹性支撑，使其当风力超过预设值时，所述活动板受压产生侧向翻转。

3.根据权利要求1所述的气流收集装置，其特征在于：所述气流收集通道包括靠近内口的固定型气流收集通道和靠近外口的活动型收集通道，所述活动型气流收集通道由多个面板围合而成，所述活动型气流收集通道的内端口伸入所述固定型气流收集通道内，每一面板上设有铰接点和支撑点，所述面板通过铰接点与固定型气流收集通道的端部铰接，所述面板通过支撑点受弹性部件支撑，使其当风力超过预设值时，所述面板能发生翻转，使活动型气流收集通道的内端口翻转成为气流收集装置的外口。

4.一种风力发动机，包括气流收集装置、至少一个叶轮室、通过动力输出轴装设于所述叶轮室内的至少一个叶轮，所述气流收集装置包括外口大、内口小的气流收集通道，其特征在于：所述气流收集通道的通道壁至少包括活动部分，使其当风力超过预设值时，该活动部分受压释放部分超过预设值时的气流。

5.根据权利要求4所述的风力发动机，其特征在于：所述气流收集通道的活动部分包括多个活动板组成，各活动板受弹性支撑，使其当风力超过预设值时，所述活动板受压产生侧向翻转。

6.根据权利要求4所述的风力发动机，其特征在于：所述气流收集通道包括靠近内口的固定型气流收集通道和靠近外口的活动型收集通道，所述活动型气流收集通道由多个面板围合而成，所述活动型气流收集通道的内端口伸入所述固定型气流收集通道内，每一面板上设有铰接点和支撑点，所述面板通过铰接点与固定型气流收集通道的端部铰接，所述面板通过支撑点受弹性部件支撑，使其当风力超过预设值时，所述面板能发生翻转，使活动型气流收集通道的内端口翻转成为气流收集装置的外口。

7.根据权利要求4所述的风力发动机，其特征在于：在所述气流收集通道内设置有基本呈锥形的导流体，在所述气流收集通道的外侧壳体上固定有风向定位翼，所述气流收集通道与所述导流体之间形成环形气流通道，所述环形气流通道与所述叶轮外周面上对应固定的叶片相通，使得气流通道内收集的环形气流直接作用于所述叶轮外周面上对应固定的叶片上。

8.根据权利要求7所述的风力发动机，其特征在于：所述至少一个叶轮室为至少两级叶轮室，所述各级叶轮共用动力输出轴装设于各级叶轮室内，从前一级叶轮室流出的气流经气流通道作用于后一级叶轮室内的叶片上。

9.一种风能收集装置，包括权利要求4-8任意一项所述的风力发动机、气体压缩装置和储气罐，所述风力发动机输出的动力传动气体压缩装置，所述气体压缩装置产生的压缩气体输入储气罐储存。

10.一种风力发电装置，包括权利要求4-8任意一项所述的风力发动机和发电机，所述风力发动机的动力输出轴连接所述发电机的动力输入轴。

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