CN203175751U - 风力驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型发明涉及一种风力驱动装置，由基础(10)、塔架(2)、聚风罩(6)、追风机构(1)、泄风阀(12)、风机壳(7)、动力输出轴(9)、轮毂(8)及叶轮(11)，以及导风弯管(5)、回转支撑机构(4)、上部进风管(14)、下部出风管(20)、向下导风管(3)等组成；回转支撑机构的下部通过塔架与基础相连，回转支撑机构通过导风弯管支撑聚风罩，在追风机构的控制下聚风罩转动并始终对着来风方向收集风能；聚风罩收集的风能推动轮毂上的叶轮带着轮毂转动，轮毂带动动力输出轴输出动力。本实用新型将风力驱动装置的主要部件放置在地面，减轻了塔顶旋转部分的重量，降低了制造和安装成本，同时提高了风能利用率，可大幅降低风力发电成本。

Description

风力驱动装置
(一)技术领域 
本实用新型涉及一种风力驱动装置，主要用于风力发电。属于风能利用技术领域。 
(二)背景技术 
目前，风力发电是被广泛利用的清洁能源之一，而风力发电机组的效率最主要取决于风力驱动装置的效率。现有兆瓦级的风力发电机组都采用变桨距(或定桨距)失速型(主动失速型)风力发电机组，它的工作原理主要是利用3只桨叶获取风能，通过减速机带动发电机发电。而根据贝兹(Betz)理论，桨叶从风中获得的能量是有限的，由于尾流损失等因素，这种方式把风能转化为机械能的效率极限为59.6％。加上机械传动的损失和发电机发电效率等因素，现有最先进的变桨距失速型风力发电机组的风能利用率最高只有50％左右，而一般的只有30％-40％左右。因此为了获取兆瓦级的风电，现有风力发电机组的桨叶直径达到80m至120m左右，制造、安装都很复杂。同时，这种风力发电机组的桨叶、减速机和发电机组都安装在100m左右的高塔上，通过偏航机构控制桨叶始终对准来风方向，从而获取最大风能。而这种结构造成上部重量很大，1兆瓦的风力发电机组上部旋转重量达到100吨左右，而5MW的风力发电机组上部旋转重量高达200多吨，这就造成塔架结构庞大，制造安装复杂，发电成本高。 
一种专利号为200510113114.8的《风动机》专利，提供了一种带“聚风罩”的风力驱动装置，通过喇叭形的聚风罩将风能浓缩，进而提高风能转换效率。这种装置虽然能够提高转换效率，但发电机组依然和聚风罩一起安装在塔顶，其总重量更大，应用不便。 
(三)发明内容 
为了克服上述风力驱动装置的缺点，本实用新型提供了一种带有聚风罩、回转支撑机构和向下导风管，以及安装在地面基础上的风机壳、动力输出轴、轮毂及叶轮组成的风力驱动装置。 
本装置只有聚风罩和回转机构的上部分旋转，而风机壳、动力输出轴、轮毂及叶轮等主要部件都安装在地面基础上，从而降低了制造和安装成本，同时大幅提高了风能转换效率。 
本实用新型发明是通过如下方式实现的： 
一种风力驱动装置，由基础、塔架、聚风罩、追风机构、泄风阀、风机壳、动力输出轴、轮毂及叶轮组成，其特征是：聚风罩通过导风弯管与回转支撑机构的上部进风管连接，向下导风管的上部与回转支撑机构的下部出风管连接，回转支撑机构下部通过塔架与基础相连；向下导风管的下部连接风机壳的进风口；聚风罩收集的风能推动轮毂上的叶轮带着轮毂转动， 轮毂带动动力输出轴输出动力。 
所述的一种风力驱动装置，回转支撑机构包括上部环形回转端盖、环形侧板、下部环形回转端盖、上部滚动支撑体、下部滚动支撑体、下部环形固定支撑板、上部进风管、下部出风管组成；上部进风管与上部环形回转端盖固定相连，下部出风管与下部环形固定支撑板固定相连；由上部环形回转端盖、下部环形回转端盖和连接上下环形回转端盖的环形侧板组成的上部回转体通过导风弯管连接和支撑聚风罩；下部出风管既是回转支撑机构的出风管，也是回转支撑机构两组滚动支撑体的内侧受力体；上部回转体通过两组滚动支撑体沿着下部环形固定支撑板转动。 
所述的一种风力驱动装置，连接在回转支撑机构下边的向下导风管垂直安装在基础上的塔座上兼做塔架。 
所述的一种风力驱动装置，在风机壳的出风口再串联安装1至3台风机，在后面串联的风机应与上一级风机出风口的风能相匹配。 
(四)附图说明 
图1是本实用新型的一个实施例。 
图2是本实用新型的另外一个实施例。 
图3是回转支撑机构的实施例。 
图1中：1是追风机构，2是塔架，3是向下导风管，4是回转支撑机构，5是导风弯管，6是聚风罩，7是风机壳，8是轮毂，9是动力输出轴，10是基础，11是叶轮，12是泄风阀。 
图2中：1是追风机构，2.1是塔座，3是向下导风管，4是回转支撑机构，5是导风弯管，6是聚风罩，7是风机壳，8是轮毂，9是动力输出轴，10是基础，11是叶轮，12是泄风阀。 
图3中：13是上部环形回转端盖，14是上部进风管，15是上部滚动支撑体，16是环形侧板，17是下部环形固定支撑板，18是下部滚动支撑体，19是下部环形回转端盖，20是下部出风管。 
(五)具体实施方式 
图1是有塔架的一个实施例。 
聚风罩(6)进口处收集的风能，经过聚风罩(6)后被聚集、浓缩，被聚集、浓缩的高压、高密度的风通过导风弯管(5)进入回转支撑机构(4)的上部进风口(14)，然后通过回转支撑机构(4)的下部出风管(20)进入向下导风管(3)，向下导风管(3)的下部连接着风机壳(7)的进风口，被聚集、浓缩的高压、高密度的风进入风机吹动叶轮(11)，叶轮(11)带动轮毂(8)转动，风能转化为机械能，再由动力输出轴(9)驱动工作装置。 
回转支撑机构(4)固定安装在塔架(2)的顶部，再由塔架(2)连接到地面基础(10) 上。 
回转支撑机构(4)支撑聚风罩(6)并承受聚风罩(6)的重力，同时承受风力造成的水平力和聚风罩(6)及风力共同形成的倾覆力矩。 
图2是无塔架的一个实施例。 
这一实施例是将上述实施例中的向下导风管(3)加强其刚度和强度代替塔架(2)，使其能够承受回转支撑机构(4)上部旋转体带来的重力、水平力以及倾覆力矩，从而简化了风力驱动装置的结构。此时，向下导风管(3)兼做塔架(2)安装在基础(10)上的塔座(2.1)上。由风机壳(7)、叶轮(11)、轮毂(8)、动力输出轴(9)组成的风机和工作装置安装在塔座(2.1)内。 
在上述两个实施例中，聚风罩(6)可以是喇叭形，也可以是圆锥形，或者是方锥形。其形状以风阻小和制造、安装方便为宜。由风机壳(7)、叶轮(11)、轮毂(8)、动力输出轴(9)组成的风机可以是阻力型，也可以是升力型。 
图3是回转支撑机构的实施例。 
上部进风管(14)与上部环形回转端盖(13)固定连接，下部出风管(20)与下部环形固定支撑板(17)固定连接，上部滚动支撑体(15)安装在上部环形回转端盖(3)与下部环形固定支撑板(17)之间，用以承受上部回转体(主要是聚风罩(6)以及导风弯管(5))的重力；环形侧板(16)将上部环形回转端盖(3)和下部环形回转端盖(19)固定连接在一起，下部滚动支撑体(18)安装在下部环形固定支撑板(17)与下部环形回转端盖(19)之间，主要承受上部回转体的倾覆力矩；环形侧板(16)和下部出风管(20)之间组成环形回转空间把两组滚动支撑体(15、18)封闭其中，用以承受聚风罩(6)受到的水平力。 
下部出风管(20)除了作为通风的管道之外，还作为上部滚动支撑体(15)和下部滚动支撑体(18)的内侧受力部件，与环形侧板(16)一起承受水平力。 
与滚动支撑体(15、18)接触的表面应具有足够的强度和耐磨性能，足以承受聚风罩(6)及导风弯管(5)等上部回转部件的重力，以及风力产生的水平力和风力与重力共同产生的倾覆力矩。 
回转支撑机构(4)的下部环形固定支撑板(17)通过塔架(2)，或者经过加强的向下导风管(3)与地面的基础(10)固定连接；回转支撑机构的其它部件(13、14、15、16、18、19)及导风弯管(5)等在追风机构(1)的控制下围绕下部环形固定支撑板(17)旋转，带动聚风罩(6)始终对准来风方向。 
为了进一步提高风能利用效率，在风机壳(7)出风口后面可以再串联1至3台风机，在后面串联的风机应与上一级风机出风口的风能相匹配。 

Claims (4)

1.一种风力驱动装置，由基础(10)、塔架(2)、聚风罩(6)、追风机构(1)、泄风阀(12)、风机壳(7)、动力输出轴(9)、轮毂(8)及叶轮(11)组成，其特征是：聚风罩(6)通过导风弯管(5)与回转支撑机构(4)的上部进风管(14)连接，向下导风管(3)的上部与回转支撑机构(4)的下部出风管(20)连接，回转支撑机构(4)下部通过塔架(2)与基础(10)相连；向下导风管(3)的下部连接风机壳(7)的进风口；聚风罩(6)收集的风能推动轮毂(8)上的叶轮(11)带着轮毂(8)转动，轮毂(8)带动动力输出轴(9)输出动力。 
2.根据权利要求1所述的一种风力驱动装置，其特征是：回转支撑机构(4)包括上部环形回转端盖(13)、环形侧板(16)、下部环形回转端盖(19)、上部滚动支撑体(15)、下部滚动支撑体(18)、下部环形固定支撑板(17)、上部进风管(14)、下部出风管(20)组成；上部进风管(14)与上部环形回转端盖(13)固定相连，下部出风管(20)与下部环形固定支撑板(17)固定相连；由上部环形回转端盖(13)、下部环形回转端盖(19)和连接上下环形回转端盖的环形侧板(16)组成的上部回转体通过导风弯管(5)连接和支撑聚风罩(6)；下部出风管(20)既是回转支撑机构的出风管，也是回转支撑机构(4)滚动支撑体(15、18)的内侧受力体；上部回转体通过两组滚动支撑体(15、18)沿着下部环形固定支撑板(17)转动。 
3.根据权利要求1或根据权利要求2所述的一种风力驱动装置，其特征是：连接在回转支撑机构(4)下边的向下导风管(3)垂直安装在基础(10)上的塔座(2.1)上兼做塔架(2)。 
4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的一种风力驱动装置，其特征是：在风机壳(7)的出风口再串联安装1至3台风机，在后面串联的风机应与上一级风机出风口的风能相匹配。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105020099A (zh) * 2015-07-23 2015-11-04 赵经明 一种自适应风能的发电装置
CN106286124A (zh) * 2015-05-21 2017-01-04 陈云桥 涡轮高效风力发电机
CN107178476A (zh) * 2017-07-25 2017-09-19 丁陶生 人造超级强风发电方法及装置
CN107762734A (zh) * 2017-10-09 2018-03-06 智凌云科技（北京）有限公司 一种风能发电装置及系统

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