CN211258893U - 一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置 - Google Patents

Abstract

一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，涉及狭管聚风发电技术领域，包括基座、固定设置于基座上表面的立柱、以及固定连接于立柱顶端面且与立柱同轴的圆环形平台，所述平台的顶端面设有与平台同轴的圆形滑轨，在平台的上方还设有狭管聚风发电机构，所述的狭管聚风发电机构设有支撑脚，所述的支撑脚固定连接有滑块、并通过滑块与圆形滑轨的轨道滑动连接。本新型可将狭管聚风发电技术推广到中远海应用，利用中远海地区海域开阔、风能充沛的优点，为远海岛礁提供电力；另一方面，本新型还对涵道进行技术改进，使涵道内能形成旋风，将风力发电机组设置于环绕涵道中心的导风台外表面，可使风力发电的效果显著提高。

Description

一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置

技术领域

本新型属于狭管聚风发电技术领域，具体涉及一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置。

背景技术

世界上有广阔的海洋面积，其中我国的海洋面积300万平方公里，我国有着广阔的海洋空间，目前我们对海洋的利用仅仅局限于近海养殖及旅游开发，除去捕捞外对远海的利用几乎为零。

据查阅相关资料，现在的分布式风力发电主要集中在内陆地区，多见于山顶及开阔平原地带，也有部分落址于沿海堤岸，海洋之中风力发电项目很少出现，且由于传统发电机组叶片巨大，从而导致了安装施工难度较大、运行噪音污染严重，甚至对海鸟产生伤害。

狭管聚风风力发电技术是利用峡管效应，在涵道内可形成较大的风能，该技术可以有效避免传统发电机组叶片巨大所带来的问题，且可以实现在风速较低的情况下发电，但该技术还存在着如下缺陷：

1、该技术目前还仅处于近海或内陆的范围内使用，对于中远海的应用还有待探索；

2、狭管聚风装置的大型化还有待开发：众所周知，狭管效应能够有效地加快风速，犹如住宅小区的楼座之间的空隙，在有风时，其风速是其他地方的数倍，在沿海地区，这种现象尤其常见，而楼与楼之间的间距小则十几米，远则几十米，可通常的狭管聚风涵道仅能够容纳单组风力发电机或多组发电机串联，可见将狭管飓风装置大型化具有广阔的空间。

3、现有技术的狭管聚风装置多是风从涵道内直进直出，并多将风力发电机组设置于涵道中心，其所存在的缺陷为：风的进出完全依赖于外界的风力，虽然峡管效应可以加快风速，但涵道本身缺乏进一步聚集风能的能力，另外风力发电机组占据涵道中心，虽然能够利用中心处通过的风能，但另一方面也起到阻碍风进入涵道的作用，二者相抵，使发电效能降低。

针对现有技术的不足，有必要对狭管飓风风力发电系统做出进一步改进。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本新型公开了一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，以解决中远海电力设施不足的现状，可以为远海岛礁提供持续环保的电力供应，相对于现在的大叶片式风力发电机组可以更高效利用风力同时减少对当地环境的影响，并且易于施工、便于维护。

为实现上述目的，本新型的技术方案是：

一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，包括基座、固定设置于基座上表面的立柱、以及固定连接于立柱顶端面且与立柱同轴的圆环形平台，所述平台的顶端面设有与平台同轴的圆形滑轨，在平台的上方还设有狭管聚风发电机构，所述的狭管聚风发电机构设有支撑脚，所述的支撑脚固定连接有滑块、并通过滑块与圆形滑轨的轨道滑动连接。

优选的，所述狭管聚风发电机构包括涵道、导向机构、以及风力发电机组，所述的涵道的一端设有进风口、另一端设有出风口，所述的进风口至出风口之间的涵道的内径渐进收窄，且所述的涵道的轴线与平台的轴线垂直相交，所述的风力发电机组固定设置于涵道的内壁表面，所述风力发电机组的输出轴固定连接有叶轮，所述的叶轮的旋转面与涵道的轴线垂直，所述的导向机构固定连接于涵道朝向出风口一端的外壁表面的上部。

优选的，所述的导向机构包括沿涵道的轴线方向垂直设置于涵道的外壁表面顶部的纵向导风鳍片、以及沿垂直于涵道的轴线方向固定连接于纵向导风鳍片朝向进风口的一端的横向导风鳍片，所述的横向导风鳍片与纵向导风鳍片垂直、且被纵向导风鳍片朝向进风口的端面均分为鳍片A及鳍片B两部分，所述的纵向导风鳍片的高度大于横向导风鳍片的高度。

优选的，所述的横向导风鳍片朝向进风口方向的端面为平面，所述的鳍片A朝向出风口方向的端面为凹面，所述的鳍片B朝向出风口方向的端面为凸面，所述的凹面及凸面的横截面均为弧形结构。

优选的，所述的立柱内还设有容纳腔，所述的容纳腔内设有蓄电装置，所述的风力发电机组的输出电能通过电缆向外输出，所述的电缆沿立柱内的布线管道通过充电控制器与蓄电装置电性连接；所述的平台的中心处的立柱的上端面上还设有集电环，所述的电缆通过集电环旋通。

优选的，所述的涵道的内表面还设有导风台，所述的导风台为条形，且导风台的下表面与涵道内表面固定连接、并从进风口沿着螺旋形轨迹向出风口的方向延伸，所述的导风台朝向进风口方向的端面为向进风口方向倾斜的斜面。

优选的，所述的风力发电机组有若干个、且均匀分布于涵道中部的导风台上表面。

优选的，所述的导风台内还均匀设有若干个旋风导流子涵道，所述的旋风导流子涵道在导风台的倾斜端面上设有入风口、并从入风口向导风台内延伸、并开口于导风台的上表面，所述的旋风导流子涵道位于导风台上表面的开口处固定连接有导风管，所述的导风管的外端口形成排风口，且导风管向出风口方向倾斜，所述的若干个旋风导流子涵道的导风管的导风方向沿螺旋形轨迹向出风口方向延伸、且上述螺旋形轨迹与导风台的螺旋形轨迹的旋转方向相同。

优选的，所述的导风管与导风台的上表面的夹角的度数为0～30度，且导风管的轴线与导风管根部所在的涵道的纵截面的夹角的度数为0～30度。

本新型一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置的有益效果为：

1、本新型可将狭管聚风发电技术推广到中远海应用，利用中远海地区海域开阔、风能充沛的优点，建立大型长涵道狭管聚风发电装置，可以为远海岛礁提供电力；

2、本新型还对涵道进行技术改进，设有2重引导旋风形成的技术结构，即在导风台在涵道内形成第一重旋风的基础上，再通过若干旋风导流子涵道及导风管使涵道内形成第二重旋风，由于2重旋风的旋转推进方向一致，可使涵道内真正形成可供发电的旋风，而现有技术中应用简单的导流板引导旋风形成，其实际使用时，往往无法真正产生足够的旋风，相对于现有技术，本新型有显著的技术进步；

3、本新型大型化后，可将风力发电机组设置于环绕涵道中心的导风台外表面，可使涵道更通畅，利用旋风的引力能够集聚更多风能，使风力发电的效果显著提高。

附图说明

图1：本新型实施例1的立体结构示意图；

图2：本新型的平台顶端的滑块与圆形滑轨的示意图；

图3：本新型的导向机构的俯视图；

图4：本新型实施例2的剖面示意图；

图5：本新型导风台的局部示意图；

图6：本新型的旋风导流子涵道及导风管示意图；

1：基座，2：立柱，3：涵道，301：涵道内表面，4：纵向导风鳍片，5：横向导风鳍片，501：鳍片A，502：鳍片B，6：进风口，7：出风口，8：风力发电机组，9：叶轮，10：支撑脚，11：平台，12：容纳腔，13：蓄电装置，14：集电环，15：圆形滑轨，151：滑块，152：轨道，16：接线管，17：导风台，18：海平面，19：旋风导流子涵道，191：入风口，192：子涵道腔，193：导风管，194：排风口，20：夹角。

具体实施方式

以下所述，仅为本新型的较佳实施例而已，并非用于限定本新型的保护范围，凡在本新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本新型的保护范围之内。

实施例1：

如图1、图2所示，一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，包括基座1、固定设置于基座上表面的立柱2、以及固定连接于立柱顶端面且与立柱同轴的圆环形平台11，所述平台11的顶端面设有与平台同轴的圆形滑轨15，在平台的上方还设有狭管聚风发电机构，所述的狭管聚风发电机构设有支撑脚10，所述的支撑脚10固定连接有滑块151、并通过滑块151与圆形滑轨的轨道152滑动连接；所述的基座1可以设置在远海岛礁、没于海平面18底下的礁盘、及中远海深度适宜的海底，通过在立柱2顶端设置平台11，即可架设大型长涵道狭管聚风发电机构，其可以充分利用中远海海域广阔，风能充分的优势，为远海岛礁提供电力。

如图1所示，所述狭管聚风发电机构包括涵道3、导向机构、以及风力发电机组8，所述的涵道3的一端设有进风口6、另一端设有出风口7，所述的进风口6至出风口7之间的涵道的内径渐进收窄，且所述的涵道3的轴线与平台11的轴线垂直相交，所述的风力发电机组8固定设置于涵道3的内壁表面，所述风力发电机组8的输出轴固定连接有叶轮9，所述的叶轮9的旋转面与涵道3的轴线垂直，所述的导向机构固定连接于涵道3朝向出风口7一端的外壁表面的上部；本新型采用了进风口6大，出风口7小的狭管聚风涵道，在较长的涵道内，可方便设置一个或多个风力发电机组，便于充分利用狭管聚风的风能发电。

如图1、图3所示，所述的导向机构包括沿涵道3的轴线方向垂直设置于涵道3的外壁表面顶部的纵向导风鳍片4、以及沿垂直于涵道3的轴线方向固定连接于纵向导风鳍片4朝向进风口的一端的横向导风鳍片5，所述的横向导风鳍片5与纵向导风鳍片4垂直、且被纵向导风鳍片4朝向进风口的端面均分为鳍片A501及鳍片B502两部分，所述的纵向导风鳍片4的高度大于横向导风鳍片的高度；

如图1、图3所示，所述的横向导风鳍片5朝向进风口6方向的端面为平面，所述的鳍片A501朝向出风口7方向的端面为凹面，所述的鳍片B502朝向出风口7方向的端面为凸面，所述的凹面及凸面的横截面均为弧形结构；

如图1所示，所述的立柱2内还设有容纳腔12，所述的容纳腔12内设有蓄电装置13，所述的风力发电机组8的输出电能通过电缆向外输出，所述的电缆沿立柱2内的布线管道通过充电控制器与蓄电装置13电性连接；所述的平台11的中心处的立柱2的上端面上还设有集电环14，所述的电缆通过集电环14旋通。

对于集电环4的说明：集电环为现有技术，故本新型未做详细介绍，参见网址http://www.pan-link.cn/index.php/newsview-163-1.html所记载的文字内容及图片，可知集电环也叫滑环、导电滑环、称旋转关节、旋转电气接口、工业滑环、集流环、回流环、线圈、换向器、转接器、导电环、电刷，是一种可旋转的特殊型连接器，是专门为旋转体连通、输送能源与信号电气的部件。集电环本身不具备自转功能。集电环由旋转与静止两部分组成，旋转部分连接使用设备的旋转结构并随之运转，称为转子；静止部分连接设备固定的结构，称为定子。由于本新型的狭管聚风发电机构需要在平台上表面随风转动，故将电缆电性连接于转子上，并在定子上将电能输出，即可实现旋通。

如图1、图3所示，本新型的导向机构包括鳍片A501及鳍片B502，当风向从出风口方向向进风口方向吹的时候，由于鳍片A501和鳍片B502表面的形状不同，凹面聚风受力大，凸面使风向偏转受力小，故会快速引导涵道3向侧面朝向风向的方向偏转；当涵道3侧面朝向风向的时候，由于纵向导风鳍片4受力，即可以快速引导涵道向进风口朝向风向的方向旋转，当进风口朝向风向时，由于鳍片A501及鳍片B502的受风面都是平面，且受力面积均衡，再加上纵向导风鳍片4的导风作用，故有利于保持本新型进风口朝向风向。

实施例:2：

本实施例是在实施例1的基础上做出的进一步改进，具体为：

如图4、图5所示，所述的涵道3的内表面还设有导风台17，所述的导风台17为条形，且导风台17的下表面与涵道内表面301固定连接、并从进风口6沿着螺旋形轨迹向出风口7的方向延伸，所述的导风台17朝向进风口6方向的端面为向进风口6方向倾斜的斜面；

如图4所示，所述的风力发电机组8有若干个、且均匀分布于涵道3中部的导风台上表面；

如图6所示，所述的导风台17内还均匀设有若干个旋风导流子涵道19，所述的旋风导流子涵道19在导风台的倾斜端面上设有入风口191、并从入风口191向导风台17内延伸、并开口于导风台的上表面，所述的旋风导流子涵道19位于导风台上表面的开口处固定连接有导风管193，所述的导风管193的外端口形成排风口194，且导风管向出风口方向倾斜，所述的若干个旋风导流子涵道的导风管193的导风方向沿螺旋形轨迹向出风口7方向延伸、且上述螺旋形轨迹与导风台的螺旋形轨迹的旋转方向相同；

如图6所示，所述的导风管193与导风台17的上表面的夹角20的度数为0～30度，且导风管的轴线与导风管根部所在的涵道3的纵截面的夹角的度数为0～30度。

现有技术的狭管聚风装置多是风从涵道内直进直出，并多将风力发电机组设置于涵道中心，其所存在的缺陷为：风的进出完全依赖于外界的风力，虽然狭管效应可以加快风速，但涵道本身缺乏进一步聚集风能的能力，另外风力发电机组占据涵道中心，虽然能够利用中心处通过的风能，但另一方面也起到阻碍风进入涵道的作用，二者相抵，使发电效能降低。

本新型通过设置导风台17、旋风导流子涵道19、及导风管903，可以有效促进涵道3内形成旋风气流，具体的，导风台17可通过其倾斜端面将进入涵道3内的气流引导成螺旋形，再加上排风口904排出的气流会推动涵道3内的气流形成螺旋形形态，在二者合力的作用下，可以使涵道内形成旋风。旋风的中心会产生负压，能够吸引更多的风进入，其利用风能的效率自然提高。由此可见，本新型特殊的涵道结构，可以起到聚集风能的效果，在自然风力的基础上，可以进一步集聚风能。

由于旋风的外周的风力大，中心的风力低，故将若干组风力发电机组8均匀分布于导风台17上表面，即可以充分利用风能，且由于风力发电机组8远离涵道中心，进一步减少了风进入涵道3的阻力，另一方面，均匀分布于导风台17上的风力发电机组的叶片随风旋转又可以进一步助推旋风的形成，因此，即可克服现有狭管聚风发电装置中“将风力发电机置于狭管涵道中心”所引起的挡风的缺陷，同时又使发电的效率大幅度提高。

在本新型的技术方案的基础上，还可以设置避雷针、紧急制动装置等，以对本新型进行进一步完善，但由于上述内容为现有技术的内容，故不做赘述。

Claims (9)

1.一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，其特征在于：包括基座、固定设置于基座上表面的立柱、以及固定连接于立柱顶端面且与立柱同轴的圆环形平台，所述平台的顶端面设有与平台同轴的圆形滑轨，在平台的上方还设有狭管聚风发电机构，所述的狭管聚风发电机构设有支撑脚，所述的支撑脚固定连接有滑块、并通过滑块与圆形滑轨的轨道滑动连接。

2.如权利要求1所述的一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，其特征在于：所述狭管聚风发电机构包括涵道、导向机构、以及风力发电机组，所述的涵道的一端设有进风口、另一端设有出风口，所述的进风口至出风口之间的涵道的内径渐进收窄，且所述的涵道的轴线与平台的轴线垂直相交，所述的风力发电机组固定设置于涵道的内壁表面，所述风力发电机组的输出轴固定连接有叶轮，所述的叶轮的旋转面与涵道的轴线垂直，所述的导向机构固定连接于涵道朝向出风口一端的外壁表面的上部。

3.如权利要求2所述的一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，其特征在于：所述的导向机构包括沿涵道的轴线方向垂直设置于涵道的外壁表面顶部的纵向导风鳍片、以及沿垂直于涵道的轴线方向固定连接于纵向导风鳍片朝向进风口的一端的横向导风鳍片，所述的横向导风鳍片与纵向导风鳍片垂直、且被纵向导风鳍片朝向进风口的端面均分为鳍片A及鳍片B两部分，所述的纵向导风鳍片的高度大于横向导风鳍片的高度。

4.如权利要求3所述的一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，其特征在于：所述的横向导风鳍片朝向进风口方向的端面为平面，所述的鳍片A朝向出风口方向的端面为凹面，所述的鳍片B朝向出风口方向的端面为凸面，所述的凹面及凸面的横截面均为弧形结构。

5.如权利要求2～4任一所述的一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，其特征在于：所述的立柱内还设有容纳腔，所述的容纳腔内设有蓄电装置，所述的风力发电机组的输出电能通过电缆向外输出，所述的电缆沿立柱内的布线管道通过充电控制器与蓄电装置电性连接；所述的平台的中心处的立柱的上端面上还设有集电环，所述的电缆通过集电环旋通。

6.如权利要求2～4任一所述的一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，其特征在于：所述的涵道的内表面还设有导风台，所述的导风台为条形，且导风台的下表面与涵道内表面固定连接、并从进风口沿着螺旋形轨迹向出风口的方向延伸，所述的导风台朝向进风口方向的端面为向进风口方向倾斜的斜面。

7.如权利要求6所述的一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，其特征在于：所述的风力发电机组有若干个、且均匀分布于涵道中部的导风台上表面。

8.如权利要求7所述的一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，其特征在于：所述的导风台内还均匀设有若干个旋风导流子涵道，所述的旋风导流子涵道在导风台的倾斜端面上设有入风口、并从入风口向导风台内延伸、并开口于导风台的上表面，所述的旋风导流子涵道位于导风台上表面的开口处固定连接有导风管，所述的导风管的外端口形成排风口，且导风管向出风口方向倾斜，所述的若干个旋风导流子涵道的导风管的导风方向沿螺旋形轨迹向出风口方向延伸、且上述螺旋形轨迹与导风台的螺旋形轨迹的旋转方向相同。

9.如权利要求8所述的一种海上大型长涵道狭管聚风发电装置，其特征在于：所述的导风管与导风台的上表面的夹角的度数为0～30度，且导风管的轴线与导风管根部所在的涵道的纵截面的夹角的度数为0～30度。

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