CN219344867U - 一种特大型高效垂直轴式风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种特大型高效垂直轴式风力发电装置，涉及风力发电的技术领域，其包括塔架、垂直轴、风轮和发电机组，所述风轮的外部套设有隔离罩，所述隔离罩迎风面的侧壁开设有进风口，所述进风口的长度小于风轮上相邻两个叶片的间距，所述隔离罩背风面的侧壁开设有出风口。本申请能够减少进入隔离罩的风能的损耗，从而提升风能的利用率。

Description

一种特大型高效垂直轴式风力发电装置

技术领域

本申请涉及风力发电的技术领域，尤其是涉及一种特大型高效垂直轴式风力发电装置。

背景技术

垂直轴风力发电机同水平轴风力发电机一样，都是将风能转换为机械能、再将机械能转换为电能的设备，但垂直轴风力发电机相较于水平轴风力发电机具有效率高、维护简单的特点，其主要是因为垂直轴风力发电机无需设置转向机构，从而不需调节叶片朝向以迎合风向。为了满足发电的需求，现有的垂直轴风力发电机正在逐步走向大型化。

如图1所示，传统的垂直轴风力发电机包括的塔架1、垂直轴2和风轮3，垂直轴2转动安装在塔架1上，风轮3安装设在垂直轴2的顶端，垂直轴2上传动连接有发电机组4。通过水平气流驱使风轮3转动，带动垂直轴2旋转，从而驱使发电机组4进行发电。

针对上述相关技术，发明人认为风轮转动的过程中，由于水平气流同时作用在垂直轴两侧的风轮叶片上，抵消了很大一部分风轮旋转的机械能，从而降低了风能的利用率，使得垂直轴风力发电机的发电效率较低。

实用新型内容

为了提升风能的利用率，本申请提供一种特大型高效垂直轴式风力发电装置。

本申请提供一种特大型高效垂直轴式风力发电装置，采用如下的技术方案：

一种特大型高效垂直轴式风力发电装置，包括塔架、垂直轴、风轮和发电机组，所述风轮的外部套设有隔离罩，所述隔离罩迎风面的侧壁开设有进风口，所述进风口的长度小于风轮上相邻两个叶片的间距，所述隔离罩背风面的侧壁开设有出风口。

通过采用上述技术方案，风轮在转动的过程中，从进风口进入隔离罩的内部的水平气流驱使风轮进行转动，并从出风口排出，从而降低了风轮转动过程中的阻力，减少风轮转动中被抵消的机械能，进而提高风能的利用率。

可选的，所述塔架上固定设置有用于安装隔离罩的安装架，所述安装架的底端固定设置有支撑架，所述支撑架远离安装架的一端与塔架固定连接。

通过采用上述技术方案，安装架通过支撑架固定安装在塔架上，从而能够对隔离罩进行安装，并对隔离罩进行稳定地支撑。

可选的，所述隔离罩呈圆柱筒体结构，所述安装架的顶端开设有用于引导隔离罩进行自转的导向滑槽，所述安装架上还设置有用于驱使隔离罩进行转动的驱动组件。

通过采用上述技术方案，驱动组件能够驱使隔离罩进行自转，从而调整进风口和出风口的方向，使得进风口位于风轮的迎风面上，从而提升风能的利用率。

可选的，所述驱动组件包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴上设置有驱动齿轮，所述隔离罩上固定设置有与驱动齿轮啮合传动的从动齿环。

通过采用上述技术方案，启动驱动电机，通过驱动电机带动驱动齿轮进行转动，从而驱使隔离罩转动。

可选的，所述导向滑槽的内部设置有滚珠，所述隔离罩的底端与滚珠接触配合。

通过采用上述技术方案，设置滚珠能够使得隔离罩的转动更加流畅，并且能够有效降低隔离罩的磨损，提升隔离罩的使用寿命。

可选的，所述塔架上设置有风向风速仪和控制器，所述风向风速仪与控制器电性连接，并且所述驱动电机受控于控制器。

通过采用上述技术方案，风向风速仪检测到的风向和风速信息传递到控制器，并由控制器控制驱动电机进行工作，从而能够自动调节进风口的位置，使得进风口始终位于风轮的迎风面，进而能够进一步提升风能的利用率。

可选的，所述隔离罩于进风口处的外侧壁设置有集风罩。

通过采用上述技术方案，集风罩能够引导水平气流进入进风口，从而有效增加隔离罩的捕风量，进而提升风能的利用率。

可选的，所述安装架与塔架之间固定连接有拉件。

通过采用上述技术方案，设置拉件，能增加安装架与塔架之间的连接强度，从而使得装置整体能够轻松实现大型化。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益效果：

1.通过隔离罩的设置，水平气流从进风口进入隔离罩的内部，并从出风口排出，能够减少进入风轮内部的风能的损耗，从而提升风能的利用率，进而提升装置的发电效率；

2.隔离罩可适应实时的风向进行转动，从而使得进风口始终处于风轮的迎风面，进而能够进一步提升风能的利用率；

3.通过集风罩的设置，集风罩能够增加隔离罩的捕风量，从而能够有效提升风能的利用率。

附图说明

图1是相关技术中垂直轴风力发电机的结构示意图；

图2是本实施例中体现风轮的剖视示意图；

图3是本实施例中风轮的结构示意图；

图4是本实施例中体现隔离罩的结构示意图；

图5是图2中A处的放大示意图。

附图标记说明：1、塔架；2、垂直轴；3、风轮；4、发电机组；5、隔离罩；6、进风口；7、出风口；8、安装架；9、导向滑槽；10、支撑架；11、驱动组件；12、驱动电机；13、驱动齿轮；14、从动齿环；15、滚珠；16、风向风速仪；17、控制器；18、集风罩；19、拉件。

具体实施方式

以下结合附图2-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种特大型高效垂直轴式风力发电装置。参照图2和图3，特大型高效垂直轴式风力发电装置包括塔架1、垂直轴2、风轮3和发电机组4。在本实施例中，塔架1可以采用建筑工地常用的大型塔吊爬升架，也可以采用钢结构的大型的塔楼或者其他抗风能力较强的大型建筑；塔架1通过地基固定安装在地面上。垂直轴2转动安装在塔架1上，风轮3采用现有的由多个竖直设置的叶片形成的风轮3，风轮3固定安装在垂直轴2的顶端，通过水平气流驱使风轮3转动，从而带动垂直轴2进行旋转；发电机组4通过联轴器与垂直轴2连接，从而通过垂直轴2转动驱使发电机组4进行发电。

参照图2和图4，风轮3的外部套设有隔离罩5，在本实施例中，隔离罩5呈圆柱筒体结构，风轮3的边缘与隔离罩5的内侧壁间隙配合。隔离罩5迎风面的侧壁开设有进风口6，并且进风口6的长度小于风轮3上相邻两个叶片边缘的间距；隔离罩5背风面的侧壁开设有出风口7，水平气流从进风口6进入隔离罩5的内部后驱使风轮3转动，最后从出风口7排出隔离罩5。

隔离罩5的外侧壁固定设置有集风罩18，在本实施例中，集风罩18呈向外扩展的喇叭状，并且集风罩18设在进风口6的外部，从而能够引导水平气流进入进风口6，有效提升隔离罩5的捕风量。

参照图2和图5，塔架1上固定设置有用于安装隔离罩5的安装架8，在本实施例中，安装架8为水平放置的圆环板体结构，并且安装架8套设在塔架1的外部。安装架8的底端固定设置有支撑架10，支撑架10为多根倾斜设置的钢制杆体，并且多根钢制杆体沿安装架8的圆周阵列分布；支撑架10远离安装架8的一端与塔架1固定连接，从而能够将安装架8固定在塔架1上，使得安装架8能够对隔离罩5进行稳定地支撑。

安装架8与塔架1之间固定连接有拉件19，拉件19可以采用拉绳、拉杆或者其他能够对安装架8进行斜拉支撑的零部件，从而能够提升的安装架8的支撑强度。

安装架8的顶端开设有用于引导隔离罩5进行自转的导向滑槽9，导向滑槽9为与隔离罩5相匹配的圆环槽，隔离罩5的底端与导向滑槽9滑动配合。导向滑槽9的内部设置有滚珠15，隔离罩5的底端与滚珠15接触配合，隔离罩5转动时，滚珠15能够沿导向滑槽9滚动，从而能够使隔离罩5转动过程更加顺畅，同时减少隔离罩5转动过程中的磨损，提升隔离罩5的使用寿命。

安装架8上还设置有用于驱使隔离罩5进行转动的驱动组件11，驱动组件11的包括驱动电机12，驱动电机12固定设置在安装架8上；驱动电机12的输出轴上固定设置有驱动齿轮13，隔离罩5的侧壁固定设置有与驱动齿轮13啮合传动的从动齿环14，驱动电机12运行时，通过驱动齿轮13带动从动齿环14转动，从而驱使隔离罩5进行自转。

塔架1上还设置有风向风速仪16和控制器17，风向风速仪16与控制器17电性连接，并且驱动电机12受控于控制器17。当风向风速仪16检测到风向发生变化时，能够将实时的风向风速等信息传递到控制器17，并由控制器17发出信号控制驱动电机12运行，从而控制隔离罩5转动，使得出风口7始终朝向迎风面，进而能够有效提升风能的利用率。

此外，申请需要强调的是，上述固定连接的方式可以为焊接、铆接、螺栓连接或者其他可靠性连接的方式进行连接，从而保证两个相互连接的零部件具有良好的稳定性。

本申请实施例一种特大型高效垂直轴式风力发电装置的实施原理为：

使用过程中，水平气流从进风口6进入隔离罩5的内部，水平气流驱使风轮3转动后从出风口7排出，从而带动垂直轴2进行转动，使得发电机组4进行发电；水平气流进入隔离罩5后，远离进风口6一侧的风轮3叶片不会受到水平气流的抵消作用，能够尽可能地将风能转化为风轮3转动的机械能，从而能够有效提升风能的利用率。

当风向变化时，风向风速仪16将信号传递至控制器17，控制器17能够控制驱动电机12运行，从而驱使隔离罩5进行自转，使得进风口6始终朝向迎风面，从而能够尽可能地对风能进行捕捉利用，进而能够进一步提升风能的利用率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种特大型高效垂直轴式风力发电装置，包括塔架（1）、垂直轴（2）、风轮（3）和发电机组（4），其特征在于：所述风轮（3）的外部套设有隔离罩（5），所述隔离罩（5）迎风面的侧壁开设有进风口（6），所述进风口（6）的长度小于风轮（3）上相邻两个叶片的间距，所述隔离罩（5）背风面的侧壁开设有出风口（7）。

2.根据权利要求1所述的一种特大型高效垂直轴式风力发电装置，其特征在于：所述塔架（1）上固定设置有用于安装隔离罩（5）的安装架（8），所述安装架（8）的底端固定设置有支撑架（10），所述支撑架（10）远离安装架（8）的一端与塔架（1）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种特大型高效垂直轴式风力发电装置，其特征在于：所述隔离罩（5）呈圆柱筒体结构，所述安装架（8）的顶端开设有用于引导隔离罩（5）进行自转的导向滑槽（9），所述安装架（8）上还设置有用于驱使隔离罩（5）进行转动的驱动组件（11）。

4.根据权利要求3所述的一种特大型高效垂直轴式风力发电装置，其特征在于：所述驱动组件（11）包括驱动电机（12），所述驱动电机（12）的输出轴上设置有驱动齿轮（13），所述隔离罩（5）上固定设置有与驱动齿轮（13）啮合传动的从动齿环（14）。

5.根据权利要求3所述的一种特大型高效垂直轴式风力发电装置，其特征在于：所述导向滑槽（9）的内部设置有滚珠（15），所述隔离罩（5）的底端与滚珠（15）接触配合。

6.根据权利要求4所述的一种特大型高效垂直轴式风力发电装置，其特征在于：所述塔架（1）上设置有风向风速仪（16）和控制器（17），所述风向风速仪（16）与控制器（17）电性连接，并且所述驱动电机（12）受控于控制器（17）。

7.根据权利要求1所述的一种特大型高效垂直轴式风力发电装置，其特征在于：所述隔离罩（5）于进风口（6）处的外侧壁设置有集风罩（18）。

8.根据权利要求2所述的一种特大型高效垂直轴式风力发电装置，其特征在于：所述安装架（8）与塔架（1）之间固定连接有拉件（19）。

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