CN215927652U - 一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置，设于地铁隧道的顶壁上，沿整流器的轴线方向转动连接有转动轴，且转动轴的周向上传动连接有位于整流器和固定盖两者之间的涡轮扇叶，在气流通过涵道时，以带动涡轮扇叶转动并产生机械能，转动轴反向延伸直至穿过固定盖，且其末端连接有直流电机，以将涡轮扇叶的机械能进行回收并产生电能。该风能收集转换装置可以有效解决隧道中风能流失问题。体积小，转换效率高，适合于地铁、隧道等轴向较长而截面积较小的空间。该风能收集转换装置是一套独立系统，具有能量转换功能，风能通过初段整流栅和涡轮风扇转换成机械能，输出轴连接发电机将机械能转换成电能。

Description

一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置

技术领域

本实用新型涉及能源与环境工程领域，特别涉及一种基于涡轮涵道式的隧道风能收集转换装置。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风力发电机技术，大约是每秒三公尺的微风速度(微风的程度)，便可以开始发电。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。

在现有的风能转换装置，多为开放式采用风车叶片式结构，体积过于庞大，不利于应对强风，转换效率低，不利于用在隧道、地铁等轴向较长而截面积较小的环境。而在隧道、地铁等环境中车流量大、车速快、流体流速大，更易于风能收集和转换，但目前风能转换装置并未涉及到隧道空间领域等。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置，解决了隧道空间领域中风能转换的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置，设于地铁隧道的顶壁上，包括沿前后布置且中部呈直径依次减小结构的转换机构，其前、后两侧均向外延伸并形成两阶梯安装台，两阶梯安装台上依次设有沿竖直方向布置的第一固定机构和第二固定机构；

所述转换机构包括相对布置的第一外壳和第二外壳，所述第一外壳与所述第二外壳的后侧通过固定盖相连接且两者之间形成涵道，所述涵道靠近所述转换机构前侧的阶梯安装台处卡接有整流器，沿所述整流器的轴线方向转动连接有转动轴，且所述转动轴的周向上传动连接有位于所述整流器和所述固定盖两者之间的涡轮扇叶，在气流通过所述涵道时，以带动所述涡轮扇叶转动并产生机械能，所述转动轴反向延伸直至穿过所述固定盖，且其末端连接有直流发电机，以将所述涡轮扇叶的机械能进行回收并产生电能。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述第一外壳、所述第二外壳以及所述固定盖均通过螺丝两两相连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述转动轴通过轴承座与所述固定盖相固定。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述第一固定机构与所述转换机构之间设有第一海绵垫圈，所述第一固定机构包括与地铁隧道顶壁相固定的第一固定组件、与所述第一固定组件相对布置的第一环扣组件以及位于所述第一固定组件和所述第一环扣组件左、右侧的第一螺栓，所述第一螺栓的底部旋合有与所述第一环扣组件相抵触的第一锁紧部。

作为本实用新型的一种优选技术方案，沿所述第一固定组件的前、后两侧均向外延伸并形成第一延伸部，所述第一固定组件的底部开设有用于容纳所述第一螺栓头部的第一容纳槽，所述第一螺栓的周向上同轴套设有第一弹簧，所述第一弹簧的上、下两端面分别与所述第一固定组件和所述第一环扣组件相抵触。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述第二固定机构与所述转换机构之间设有第二海绵垫圈，所述第二固定机构包括与所述第一固定组件顶面相平齐的第二固定组件、与所述第二固定组件相对布置的第二环扣组件以及位于所述第二固定组件和所述第二环扣组件左、右侧的第二螺栓，所述第二螺栓的底部旋合有与所述第二环扣组件相抵触的第二锁紧部。

作为本实用新型的一种优选技术方案，沿所述第二固定组件的前、后两侧均向外延伸并形成第二延伸部，所述第二固定组件的底部开设有用于容纳所述第二螺栓头部的第二容纳槽，所述第二螺栓的周向上同轴套设有第二弹簧，所述第二弹簧的上、下两端面分别与所述第二固定组件和所述第二环扣组件相抵触。

与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

本实用新型是一种基于涡轮涵道式的隧道风能收集转换装置，该风能收集转换装置可以有效解决隧道中风能流失问题。体积小，转换效率高，适合于地铁、隧道等轴向较长而截面积较小的空间。目前市面上并未出现相关适用于该环境的风能转换装置。该风能收集转换装置是一套独立系统，具有能量转换功能，风能通过初段整流栅和涡轮风扇转换成机械能，输出轴连接发电机将机械能转换成电能。并且该装置能有效应对强风带来的结构破坏问题。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的整体结构拆分图；

图3是本实用新型的转化机构结构示意图；

图中：1、转换机构；11、第一外壳；12、第二外壳；13、整流器；14、转动轴；15、涡轮扇叶；16、固定盖；2、第一固定机构；21、第一固定组件；211、第一延伸部；212、第一容纳槽；22、第一环扣组件；23、第一螺栓；24、第一弹簧；25、第一锁紧部；3、第二固定机构；31、第二固定组件；311、第二延伸部；312、第二容纳槽；32、第二环扣组件；33、第二螺栓；34、第二弹簧；35、第二锁紧部；4、轴承座；5、第一海绵垫圈；6、第二海绵垫圈。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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。

实施例1

如图1-3所示，本实用新型提供一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置，设于地铁隧道的顶壁上，包括沿前后布置且中部呈直径依次减小结构的转换机构1，其前、后两侧均向外延伸并形成两阶梯安装台，两阶梯安装台上依次设有沿竖直方向布置的第一固定机构2和第二固定机构3；

转换机构1包括相对布置的第一外壳11和第二外壳12，第一外壳11与第二外壳12的后侧通过固定盖16相连接且两者之间形成涵道，涵道靠近转换机构1前侧的阶梯安装台处卡接有整流器13，沿整流器13的轴线方向转动连接有转动轴14，且转动轴14的周向上传动连接有位于整流器13和固定盖16两者之间的涡轮扇叶15，在气流通过涵道时，以带动涡轮扇叶15转动并产生机械能，转动轴14反向延伸直至穿过固定盖16，且其末端连接有直流发电机，以将涡轮扇叶15的机械能进行回收并产生电能。

在地铁通过时，在隧道中将产生较大的紊流，在紊流通过该隧道风能收集转换装置前侧的整流器13时，整流器13将紊流转化为较为稳定的层流，较为稳定的层流在通过涡轮扇叶15时，涡轮扇叶15将在层流的推动作用下进行转动，而涡轮扇叶15开始转动时，将带动着转动轴14开始转动，在转动轴14的末端连接直流电机(利用磁生电的原理，使得涡轮扇叶15产生的机械能转化为直流发电机的电能并进行存储)。

进一步的，第一外壳11、第二外壳12以及固定盖16均通过螺丝两两相连接。

第一外壳11和第二外壳12之间通过螺丝相固定，在第一外壳11和第二外壳12的后端与固定盖16亦可通过螺丝相固定。

转动轴14通过轴承座4与固定盖16相固定。

转动轴14与轴承座4的轴承内圈转动相连，使得转动轴14在转动过程中的稳定性得到提升。

第一固定机构2与转换机构1之间设有第一海绵垫圈5，第一固定机构2包括与地铁隧道顶壁相固定的第一固定组件21、与第一固定组件21相对布置的第一环扣组件22以及位于第一固定组件21和第一环扣组件22左、右侧的第一螺栓23，第一螺栓23的底部旋合有与第一环扣组件22相抵触的第一锁紧部25。

第一固定组件21与第一环扣组件22通过第一螺栓23相连接，并完成对转换机构1的安装限位。

沿第一固定组件21的前、后两侧均向外延伸并形成第一延伸部211，第一固定组件21的底部开设有用于容纳第一螺栓23头部的第一容纳槽212，第一螺栓23的周向上同轴套设有第一弹簧24，第一弹簧24的上、下两端面分别与第一固定组件21和第一环扣组件22相抵触。

首先将第一螺栓23沿第一容纳槽212的开口方向插入，再将第一环扣组件22沿着竖直方向插入相应位置后，通过第一螺栓23端部旋合第一锁紧部25，最终完成第一固定组件21和第一环扣组件22的安装(第二固定机构3与第一固定机构2的结构相同仅尺寸不同)。

第二固定机构3与转换机构1之间设有第二海绵垫圈6，第二固定机构3包括与第一固定组件21顶面相平齐的第二固定组件31、与第二固定组件31相对布置的第二环扣组件32以及位于第二固定组件31和第二环扣组件32左、右侧的第二螺栓33，第二螺栓33的底部旋合有与第二环扣组件32相抵触的第二锁紧部35。

沿第二固定组件31的前、后两侧均向外延伸并形成第二延伸部311，第二固定组件31的底部开设有用于容纳第二螺栓33头部的第二容纳槽312，第二螺栓33的周向上同轴套设有第二弹簧34，第二弹簧34的上、下两端面分别与第二固定组件31和第二环扣组件32相抵触。

具体的，该风能收集转换装置的具体使用方式：将该风能收集转换装置安装在隧道的顶壁上，当地铁驶过时，在隧道中将产生较多的紊流，在整流器13的作用下将紊流变为层流，在层流的流通下使得涡轮扇叶15开始转动，涡轮扇叶15将带动着转动轴14开始转动，与转动轴14相连的直流电机在转动轴14的转动作用下，可将涡轮扇叶15产生的机械能最终转化为直流电机的电能进行隧道风能的能量回收。

该风能收集转换装置可以有效解决隧道中风能流失问题。体积小，转换效率高，适合于地铁、隧道等轴向较长而截面积较小的空间。目前市面上并未出现相关适用于该环境的风能转换装置。该风能收集转换装置是一套独立系统，具有能量转换功能，风能通过初段整流栅和涡轮风扇转换成机械能，输出轴连接发电机将机械能转换成电能。并且该装置能有效应对强风带来的结构破坏问题。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置，设于地铁隧道的顶壁，其特征在于：包括沿前后布置且中部呈直径依次减小结构的转换机构(1)，其前、后两侧均向外延伸并形成两阶梯安装台，两阶梯安装台上依次设有沿竖直方向布置的第一固定机构(2)和第二固定机构(3)；

所述转换机构(1)包括相对布置的第一外壳(11)和第二外壳(12)，所述第一外壳(11)与所述第二外壳(12)的后侧通过固定盖(16)相连接且两者之间形成涵道，所述涵道靠近所述转换机构(1)前侧的阶梯安装台处卡接有整流器(13)，沿所述整流器(13)的轴线方向转动连接有转动轴(14)，且所述转动轴(14)的周向上传动连接有位于所述整流器(13)和所述固定盖(16)两者之间的涡轮扇叶(15)，在气流通过所述涵道时，以带动所述涡轮扇叶(15)转动并产生机械能，所述转动轴(14)反向延伸直至穿过所述固定盖(16)，且其末端连接有直流发电机，以将所述涡轮扇叶(15)的机械能进行回收并产生电能。

2.根据权利要求1所述的一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置，其特征在于：所述第一外壳(11)、所述第二外壳(12)以及所述固定盖(16)均通过螺丝两两相连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置，其特征在于：所述转动轴(14)通过轴承座(4)与所述固定盖(16)相固定。

4.根据权利要求1所述的一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置，其特征在于：所述第一固定机构(2)与所述转换机构(1)之间设有第一海绵垫圈(5)，所述第一固定机构(2)包括与地铁隧道顶壁相固定的第一固定组件(21)、与所述第一固定组件(21)相对布置的第一环扣组件(22)以及位于所述第一固定组件(21)和所述第一环扣组件(22)左、右侧的第一螺栓(23)，所述第一螺栓(23)的底部旋合有与所述第一环扣组件(22)相抵触的第一锁紧部(25)。

5.根据权利要求4所述的一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置，其特征在于：沿所述第一固定组件(21)的前、后两侧均向外延伸并形成第一延伸部(211)，所述第一固定组件(21)的底部开设有用于容纳所述第一螺栓(23)头部的第一容纳槽(212)，所述第一螺栓(23)的周向上同轴套设有第一弹簧(24)，所述第一弹簧(24)的上、下两端面分别与所述第一固定组件(21)和所述第一环扣组件(22)相抵触。

6.根据权利要求4所述的一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置，其特征在于：所述第二固定机构(3)与所述转换机构(1)之间设有第二海绵垫圈(6)，所述第二固定机构(3)包括与所述第一固定组件(21)顶面相平齐的第二固定组件(31)、与所述第二固定组件(31)相对布置的第二环扣组件(32)以及位于所述第二固定组件(31)和所述第二环扣组件(32)左、右侧的第二螺栓(33)，所述第二螺栓(33)的底部旋合有与所述第二环扣组件(32)相抵触的第二锁紧部(35)。

7.根据权利要求6所述的一种基于涡轮涵道式的地铁隧道风能收集转换装置，其特征在于：沿所述第二固定组件(31)的前、后两侧均向外延伸并形成第二延伸部(311)，所述第二固定组件(31)的底部开设有用于容纳所述第二螺栓(33)头部的第二容纳槽(312)，所述第二螺栓(33)的周向上同轴套设有第二弹簧(34)，所述第二弹簧(34)的上、下两端面分别与所述第二固定组件(31)和所述第二环扣组件(32)相抵触。

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