CN204493083U - 一种大功率水平轴的聚能风力机 - Google Patents

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李小华
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Abstract

本实用新型涉及一种大功率水平轴聚能风力机，它主要由机架、机舱、圆形轨道、风轮叶片、安全阀、聚风罩组成，机架为圆形钢质结构，固定在坚固的地基上；机舱安装在机架上，在机舱上有风向控制的自动调向装置使其在机架上可以随风向的改变而偏转，让聚风罩出口始终正对着风轮叶片，在机舱中还安装有齿轮升速箱，发电机，联轴器等设备；风轮叶片设有三个叶片，安装在机舱的头部；圆形轨道通过支架固定安装在地面上，聚风罩通过滚轮安装在一个圆形轨道上，在聚风罩上设有风向控制的自动调向装置使其随风向改变而旋转，让聚风罩进口始终正对着风向。本实用新型结构简单，便于模块化制作安装，风机工作时间长、风能利用率高。

Description

一种大功率水平轴的聚能风力机
技术领域
本实用新型涉及一种大功率水平轴聚能风力机，属于风力发电装置领域。
背景技术
目前人们普遍使用的风力发电装置，都是利用风能转换成电能。然而我国的风能分布不均，风速要受到地形，高度等的影响。风能的能量密度很低，风轮直径一般都很大；风向、风速不稳定，而且，风速过高时，又因安全考虑需要关闭风力发电机，因而不能利用。以致风力发电机工作时间受限，一般年利用小时仅2000～3O00h左右，远低于水电；风力发电机主要是水平轴式，风轮垂直安装.而且直径很大，叶片很长，因此需要安装在很高的尖塔架上。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种大功率水平轴聚能风力机，结构简单，风能利用率高，在风速过高时在不关闭发电机的情况下保护风轮的装置。
本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型一种大功率水平轴聚能风力机，主要由机架、机舱、圆形轨道、风轮叶片、安全阀、聚风罩组成，机架为圆形钢质结构，固定在坚固的地基上；机舱安装在机架上，在机舱上有风向控制的自动调向装置使其在机架上可以随风向的改变而偏转，让聚风罩出口始终正对着风轮叶片，在机舱中还安装有齿轮升速箱，发电机，联轴器等设备；风轮叶片设有三个叶片，安装在机舱的头部；圆形轨道通过支架固定安装在地面上，且轨道的直径要大于叶片的扫略面积；聚风罩通过滚轮安装在一个圆形轨道上，在聚风罩上设有风向控制的自动调向装置使其随风向改变而旋转，让聚风罩进口始终正对着风向。
自然界中的风通过聚风罩的进口收集，在其出口处增强风速，使叶片吸收的风能大大提高。所述聚风罩出口始终正对着风轮叶片，叶片转轴通过联轴器与齿轮升速箱的轴相连，齿轮升速箱再与发电机相连，从而实现大功率水平轴风能发电。
聚风罩通过滚轮安装在与叶片中心呈同一水平面内的圆形导轨上，导轨通过支架固定安装在地面上，且导轨直径要大于风轮叶片所扫略的面积。当风向改变时，安装在聚风罩和机舱上的自动调向装置使得聚风罩和风轮机一起转转，这样可以保证聚风罩进口始终正对着风向，聚风罩出口始终正对着叶片。
聚风罩进风部分设置成圆锥体，出风部分设置成圆柱体。由于聚风罩的进、出口的风能流量应相等，当进风口的面积是出风口的面积二倍时，则聚风罩出口的风速是进口风速的二倍。风力发电机的功率与聚风罩出口风速的三次方成正比，当风速提高一倍时，则功率相应提高八倍。在聚风罩的出口附近对称设置两个安全通道，在通道上各安装一个安全阀。在风轮机正常工作的情况下安全阀是关闭的，但当风速过高，大于风轮机设计的最大风速时，安全阀会自动打开，安全通道打开，这样使得一部分风能从安全通道流走，从而使聚风罩出口风速降低并小于设计的最大风速，起到保护风轮的作用。这样即使在风速过高时风轮机不会关闭，照样正常持续运行，从而使得风机效率提高。
本实用新型具有如下优点：
1、当风速过高时，聚风罩上面的安全阀打开，降低聚风罩出口的风速，从而达到保护风轮机的作用。这样风轮机即使在风速过大时也不会关闭暂停，仍然可以持续地正常运行，从而可以大大提高风轮机的效率，增强发电能力；2、当风向改变时，聚风罩和风轮机都能同时的偏转，使聚风罩进口始终正对着风向，聚风罩出口始终正对着叶片，即使在风速过低时，也可以通过聚风罩增加出口风速，提高风能的利用率和风轮机的功率。该装置结构简单，便于模块化制作安装、风机工作时间长。3、结构简单，风能利用率高。
附图说明
图1为本实用新型一种大功率水平轴聚能风力机的安装示意图。
图2为本实用新型的聚风罩示意图。
图中：1.机架，2.机舱，3.圆形导轨，4.风轮叶片，5.安全阀，6.聚风罩，7.圆柱体，8.圆锥体。
具体实施方式
本实用新型一种大功率水平轴聚能风力机，主要由机架1，机舱2，圆形轨道3，风轮叶片4，安全阀5，聚风罩6组成。机架1为圆形钢质结构，固定在坚固的地基上；机舱2安装在机架1上，在机舱2上有风向控制的自动调向装置使其在机架1上可以随风向的改变而偏转，让聚风罩6出口始终正对着风轮叶片4，在机舱2中还安装有齿轮升速箱，发电机，联轴器等设备；风轮叶片4设有三个叶片，安装在机舱2的头部；圆形轨道3通过支架固定安装在地面上，且轨道的直径要大于叶片的扫略面积；聚风罩6通过滚轮安装在一个圆形轨道上，在聚风罩6上设有风向控制的自动调向装置使其随风向改变而旋转。
聚风罩6进风部分设置成圆锥体8，出风部分设置成圆柱体7。让聚风罩6进口始终正对着风向。由于聚风罩6进出口的流量应相等，当聚风罩6的进出口面积比为2:1时，则聚风罩6的进出口风速之比为1:2，风机的发电功率与聚风罩6出口风速的三次方成正比，所以当风速提高一倍时，功率会提高八倍。在聚风罩6的出口附近设有两个对称的安全通道，通道上各安装有安全阀5，并给安全阀5设定有一定的压力；在聚风罩6的出口风速不高时，风轮机正常运行时，安全阀5是关闭的，只有当聚风罩6出口风速大于风轮机设定的最大风速时，安全阀5才会打开，使一部分风能从两个安全通道流走，这样就能降低聚风罩6出口的风速，从而保护风轮机，即使在风速过大时，风轮机也不会关闭暂停，仍然可以持续的运行工作，从而提高风轮机效率，增强发电能力。

Claims (2)

1.一种大功率水平轴聚能风力机，主要由机架(1)，机舱(2)2，圆形轨道(3)，风轮叶片(4)，安全阀(5)，聚风罩(6)组成，其特征在于：所述机架(1)为圆形钢质结构，固定在坚固的地基上；机舱(2)安装在机架(1)上，在机舱(2)上有风向控制的自动调向装置使其在机架(1)上可以随风向的改变而偏转，让聚风罩(6)出口始终正对着风轮叶片(4)，风轮叶片(4)设有三个叶片，安装在机舱(2)的头部；圆形轨道(3)通过支架固定安装在地面上；聚风罩(6)通过滚轮安装在一个圆形轨道上，在聚风罩(6)上设有风向控制的自动调向装置使其随风向改变而旋转。
2.根据权利要求1所述的一种大功率水平轴聚能风力机，其特征在于：聚风罩(6)进风部分设置成圆锥体(8)，出风部分设置成圆柱体(7)；在聚风罩的出口附近设有两个对称的安全通道，通道上各安装有安全阀(5)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105257480A (zh) * 2015-11-16 2016-01-20 武汉理工大学 一种追踪聚风的风力发电装置
CN108799004A (zh) * 2018-06-19 2018-11-13 许昌学院 复合型风力发电装置
CN109667716A (zh) * 2018-11-23 2019-04-23 黄伟彬 一种基于弹簧特性来调节风口风量风速的风力发电机

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