CN210799232U - 一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置 - Google Patents

Abstract

一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，属于垂直轴风力机技术领域。垂直轴风力发电机固定在桥梁栏杆外侧，垂直轴风力发电机的扇叶为两个，且均为半圆弧形，两个半圆弧形扇叶一端与垂直轴风力发电机的扇叶轴侧壁固定连接，两个半圆弧形扇叶所述一端相对于扇叶轴对称设置，两个半圆弧形扇叶的凹面有部分重合，两个半圆弧形扇叶中间均开有孔洞，每个半圆弧形扇叶位于孔洞处均设有可转动扇叶，可转动扇叶一端与孔洞的相邻侧边铰接，另一端通过弹簧拉绳与孔洞相邻侧边固定连接，半圆弧形扇叶的回转半径外侧设有集风板，集风板与桥梁主梁固接。本实用新型具有风能收集的作用，并能改善大跨桥梁风环境，收集的风能可供桥上相关设备使用。

Description

一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置

技术领域

本实用新型属于垂直轴风力机技术领域，具体涉及一种改善桥梁主梁风环境的垂直轴风力机装置。

背景技术

桥梁是跨河、跨海、跨江的主要交通输运的枢纽，随着经济社会的发展，客运货运交通需求急剧增长，桥梁的跨度也不断地增长，使得桥梁的风致作用越来越突出。大跨桥梁往往建设在江面、海面上，并且为满足通航的要求，一般桥面距江、海平面有很大距离，桥面高度较高，导致大桥主梁处的风速较大，桥梁表面风场还受桥梁外形的影响，风环境十分复杂。另外由于桥塔及桥面附加结构的加速放大作用，使桥面行车安全和舒适性容易受到侧风的影响。在极端情况影响下，桥上行驶的汽车也许会出现侧翻、侧滑，上下坡道遇强风作用还会出现动力不足或制动失效，严重影响桥面行车安全和正常的运营，导致交通事故的发生。由风的作用引起行车安全事故日益增多，已经对社会经济造成了巨大损失，也引起了人们的广泛关注。因此，如何减小桥梁表面风速，改善桥梁主梁行车安全，制定相应的预防措施，避免或者减轻该类事故的发生具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，当风流经本实用新型的垂直轴风力机装置时，垂直轴风力机装置不仅能够收集风能转化为电能，还可以减弱来流风速。本实用新型利用这一特点，将其以一定展向间隔安装在桥梁主梁上并位于桥梁栏杆外侧，来改善桥梁表面风环境，提高了桥梁主梁行车安全性。

实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，包括垂直轴风力发电机，所述具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置还包括集风板和两个弹簧拉绳；所述垂直轴风力发电机固定在桥梁栏杆的外侧，所述垂直轴风力发电机的扇叶为两个，且均为半圆弧形，两个半圆弧形扇叶的一端通过支撑架与垂直轴风力发电机的扇叶轴侧壁固定连接，所述两个半圆弧形扇叶所述一端相对于所述扇叶轴对称设置，两个半圆弧形扇叶的凹面有部分重合，两个半圆弧形扇叶中间均开有孔洞，每个所述半圆弧形扇叶位于孔洞处均设有可转动扇叶，所述可转动扇叶一端与孔洞的一相邻侧边通过销轴铰接，可转动扇叶另一端通过弹簧拉绳与孔洞的另一相邻侧边固定连接，半圆弧形扇叶的回转半径外侧设有集风板，所述集风板与桥梁主梁固定连接。

本实用新型相对于现有技术的有益效果是：

1、本实用新型的垂直轴风力机装置能减弱来流风速的特点，实现对桥梁主梁风环境的改善，该方法简单、高效，并且可适用于多种桥梁，普适性较好。

2、本实用新型在桥梁行车方向以一定间隔设置，在改善风环境的同时还可收集风能供桥上设备用电所需，大大节约了制造成本、节约了能源。

3、本实用新型的垂直轴风力机装置为带有集风板的阻力型垂直轴风力机装置，并且有可开合的扇叶部分(可转动扇叶)，当半圆弧形扇叶背面迎风时，孔洞范围的可转动扇叶可被风吹开，减小逆力矩，提高功率；反之，孔洞范围的可转动扇叶部分可闭合，提供正力矩，大大提高风能利用率。可全天候多风向收集风能，具有启动性低、风能收集效率高等优点。

综上，本实用新型结构简单、成本低，只需在桥梁主梁的桥梁栏杆的两侧以一定间隔安装即可。

附图说明

图1为本实用新型的一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置安装位置示意图；

图2为一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置的俯视示意图；

图3为半圆弧形扇叶的结构的俯视示意图。

图1中涉及到的部件名称及标号如下：

桥梁栏杆1、一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置2；护栏3、桥梁主梁4。

图2中涉及到的部件名称及标号如下：

集风板5、扇叶轴6、半圆弧形扇叶7、垂直轴风力发电机10、折板11、直板12。

图3中涉及到的部件名称及标号如下：

半圆弧形扇叶7、弹簧拉绳8、可转动扇叶9。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

具体实施方式一：如图1-图3所示，本实施方式披露了一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，包括垂直轴风力发电机10，所述具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置还包括集风板5和两个弹簧拉绳8；所述垂直轴风力发电机10固定在桥梁栏杆1的外侧，所述垂直轴风力发电机10的扇叶为两个，且均为半圆弧形，两个半圆弧形扇叶7的一端通过支撑架与垂直轴风力发电机10的扇叶轴6侧壁固定连接，所述两个半圆弧形扇叶7所述一端相对于所述扇叶轴6对称设置，两个半圆弧形扇叶7的凹面有部分重合，两个半圆弧形扇叶7中间均开有孔洞(孔洞的形状优选为矩形)，每个所述半圆弧形扇叶7位于孔洞处均设有可转动扇叶9，所述可转动扇叶9一端与孔洞的一相邻侧边通过销轴铰接，可转动扇叶9另一端通过弹簧拉绳8与孔洞的另一相邻侧边固定连接(当半圆弧形扇叶背面迎风时，孔洞范围的可转动扇叶9可被风吹开，减小逆力矩，提高功率；反之，孔洞范围的可转动扇叶9部分可闭合，提供正力矩)，半圆弧形扇叶7的回转半径外侧设有集风板5，所述集风板5与桥梁主梁4固定连接。垂直轴风力发电机除两个半圆弧形扇叶7外，均为现有技术。

如图2所示，所述两个半圆弧形扇叶7的旋转半径均为R，R＝0.5m。

如图2所示，所述两个半圆弧形扇叶7的凹面重合部分的间距为e，经试验论证，风机效率最高的间距大小为e＝0.1-0.2R。

如图2所示，所述两个半圆弧形扇叶7内圆面的直径为D，D＝R+1/2e。

如图3所示，所述可转动扇叶9两端至半圆弧形扇叶7中心点之间的夹角为α，孔洞高度不宜过大，否则会导致半圆弧形扇叶7转动部分由于开合引起的振动过大；孔洞高度也不宜过小，否则风能利用率提高效果不显著。考虑到半圆弧形扇叶7开合振动与风能利用率，孔洞高度宜为0.5H，夹角α＝45°。

如图2所示，所述集风板5由折板11和直板12组成，所述折板11由立板及与立板一端固定连接的斜板组成，所述斜板的外端位于所述扇叶轴6的中心线上，所述直板12设置在折板11的后侧，直板12至所述扇叶轴6的中心距以及斜板外端至扇叶轴6的中心距均为h1，h1＝R+e。h1应尽量小，以保证集风板5收集的风能尽量由半圆弧形扇叶7转动吸收。

如图2所示，所述折板11两端的水平间距以及直板12两端之间的距离均为L，L＝0.5R(可保证集风板5能够收集更多的风能，提高风力机效率)，所述斜板与水平面之间的夹角为θ，θ＝30–60°。

如图1所示，所述一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置2的高度为H，所述垂直轴风力机装置具有改善风环境的功能，与桥梁“风障”功能类似，当H＝1.5～2.5m时能够有效减小桥梁表面行车处风速，提高行车安全。

该装置安装方法：

一、本实用新型的垂直轴风力机装置属于带有集风板的阻力型风力机装置，展向安装间距为桥梁主梁4高度的2～5倍；

二、将多个本实用新型的一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置2对称布置在两侧桥梁栏杆1的外侧；

三、本实用新型的一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置2的中心距离桥梁栏杆1的距离为h2，h2＝R+e，参见图1。

本实用新型是一种具有风能收集作用与改善大跨桥梁桥梁风环境的小型垂直轴风力机装置。本实用新型能够收集风能同时还可减弱顺流向风速的作用，只需在桥梁主梁4上的桥梁栏杆1外侧以一定间隔安装即可。与传统风环境改善措施手段相比，垂直轴风力机装置无需在桥梁主梁4上通常布置，安装运营成本低，具有简单高效、普适性较好，同时还可以收集风能供桥上相关设备使用(如，照明设备、桥梁监测传感器等)。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，包括垂直轴风力发电机(10)，其特征在于：所述具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置还包括集风板(5)和两个弹簧拉绳(8)；所述垂直轴风力发电机(10)固定在桥梁栏杆(1)的外侧，所述垂直轴风力发电机(10)的扇叶为两个，且均为半圆弧形，两个半圆弧形扇叶(7)的一端通过支撑架与垂直轴风力发电机(10)的扇叶轴(6)侧壁固定连接，所述两个半圆弧形扇叶(7)所述一端相对于所述扇叶轴(6)对称设置，两个半圆弧形扇叶(7)的凹面有部分重合，两个半圆弧形扇叶(7)中间均开有孔洞，每个所述半圆弧形扇叶(7)位于孔洞处均设有可转动扇叶(9)，所述可转动扇叶(9)一端与孔洞的一相邻侧边通过销轴铰接，可转动扇叶(9)另一端通过弹簧拉绳(8)与孔洞的另一相邻侧边固定连接，半圆弧形扇叶(7)的回转半径外侧设有集风板(5)，所述集风板(5)与桥梁主梁(4)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，其特征在于：所述两个半圆弧形扇叶(7)的旋转半径均为R，R＝0.5m。

3.根据权利要求2所述的一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，其特征在于：所述两个半圆弧形扇叶(7)的凹面重合部分的间距为e，e＝0.1-0.2R。

4.根据权利要求3所述的一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，其特征在于：所述两个半圆弧形扇叶(7)内圆面的直径为D，D＝R+1/2e。

5.根据权利要求1所述的一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，其特征在于：所述可转动扇叶(9)两端至半圆弧形扇叶(7)中心点之间的夹角为α，α＝45°。

6.根据权利要求3所述的一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，其特征在于：所述集风板(5)由折板(11)和直板(12)组成，所述折板(11)由立板及与立板一端固定连接的斜板组成，所述斜板的外端位于所述扇叶轴(6)的中心线上，所述直板(12)设置在折板(11)的后侧，直板(12)至所述扇叶轴(6)的中心距以及斜板外端至扇叶轴(6)的中心距均为h1，h1＝R+e。

7.根据权利要求6所述的一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，其特征在于：所述折板(11)两端的水平间距以及直板(12)两端之间的距离均为L，L＝0.5R，所述斜板与水平面之间的夹角为θ，θ＝30–60°。

8.根据权利要求1所述的一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，其特征在于：所述一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置(2)的高度为H，H＝1.5～2.5m。

9.根据权利要求8所述的一种具有改善桥梁风环境功能的新型垂直轴风力机装置，其特征在于：所述孔洞高度为0.5H。

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