CN219605463U - 一种垂直轴风机装置及海上风力机塔筒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垂直轴风机装置及海上风力机塔筒，包括环形套筒单元，包括第一半侧组件、设置于第一半侧组件一侧的多组接合组件、与接合组件插接的连接组件，以及与连接组件连接的第二半侧组件；第一半侧组件与第二半侧组件结构相同。本实用新型的有益效果为通过针对已并网的海上风力发电机塔筒，设计一种环形套筒式固定结构。此结构根据锥形段塔筒直径确定结构尺寸，依靠摩擦力与风机塔筒牢固相连，以此避免破坏塔筒结构。此结构同时设置外伸式悬臂杆件，支撑垂直轴风机的荷载，保证全工况下垂直轴风机的稳定运行。

Description

一种垂直轴风机装置及海上风力机塔筒

技术领域

本实用新型涉及海上风能技术领域，特别是一种垂直轴风机装置及海上风力机塔筒。

背景技术

江苏省土地资源宝贵，海上风电在能源局的规划安排下逐年有序开发。截至2021年底，中国的海上风电装机容量为27.46GW。其中，2021年的新增容量16.88GW，占全球新增容量的80％，连续4年在海上风电新增装机容量方面居世界首位。水平轴风机凭借风能利用率高、单机功率大等成熟的技术特点，是大型风电设备的核心使用机型。

现有并网的海上水平轴风力发电机(以5MW功率为例)启动风速约为3m/s，满功率发电的风速约为13m/s,垂直轴风机(以2kW功率为例)启动风速约为2.5m/s，满功率发电的风速约为7m/s。为了能够尽可能的提高风能资源的利用转化效率，补偿海上风电低风速段(3m/s-7m/s)的发电效率，本实用新型提出一种基于海上水平轴风力机塔筒的垂直轴风机结构。基于现有海上风电塔筒支撑结构，实现水平轴风力机与垂直轴风力机耦合发电新业态、新场景，为海上风电降本增效提供重要驱动力，提高海上风电场在新型电力系统中的稳定性。

实用新型内容

本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。

鉴于上述现有技术中存在低风速时发电效率低的问题，提出了一种垂直轴风机装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种垂直轴风机装置，其包括环形套筒单元，包括第一半侧组件、设置于第一半侧组件一侧的多组接合组件、与接合组件插接的连接组件，以及与连接组件连接的第二半侧组件；第一半侧组件与第二半侧组件结构相同。

作为本实用新型垂直轴风机装置的一种优选方案，其中：第一半侧组件包括沿垂直方向间隔设置的三组半环圈、分别与三组半环圈连接的多组加强筋，以及设置于三组半环圈外侧的两组风机件。

作为本实用新型垂直轴风机装置的一种优选方案，其中：风机件包括分别与三组半环圈连接的三组悬挑式横向支撑、分别与三组悬挑式横向支撑连接的三组底座盘、设置于三组底座盘中部的连接杆、间隔设置于底座盘上的多组限位杆、设置于连接杆外侧的多组固定杆组，以及分别与多组固定杆组固定连接的两组扇叶。

作为本实用新型垂直轴风机装置的一种优选方案，其中：接合组件包括与第一半侧组件一侧连接的多组插接块，以及设置于插接块上的第一螺纹口。

作为本实用新型垂直轴风机装置的一种优选方案，其中：连接组件包括设置于第二半侧组件一侧的多组插接口、贯通设置于插接口上的第二螺纹口，以及与第二螺纹口连接的螺栓。

作为本实用新型垂直轴风机装置的一种优选方案，其中：插接块与插接口大小适配。

作为本实用新型垂直轴风机装置的一种优选方案，其中：第一螺纹口和第二螺纹口直径相等。

作为本实用新型垂直轴风机装置的一种优选方案，其中：固定杆组设置为四组。

本实用新型的垂直轴风机装置的有益效果为：基于现有海上风电塔筒支撑结构，实现水平轴风力机与垂直轴风力机耦合发电新业态、新场景，为海上风电降本增效提供重要驱动力，提高海上风电场在新型电力系统中的稳定性。

鉴于目前在现有海上风电支撑结构外部，暂无垂直轴风机设置发电的应用案例的问题，提出了海上风力机塔筒。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供如下技术方案：包括权利要求任一的垂直轴风机装置；以及，机塔筒单元，包括锥形段塔筒，以及设置于锥形段塔筒顶部的风力机架。

作为本实用新型海上风力机塔筒的一种优选方案，其中：环形套筒单元套设于锥形段塔筒上。

本实用新型的海上风力机塔筒有益效果：本实用新型通过针对已并网的海上风力发电机塔筒，设计一种环形套筒式固定结构。此结构根据锥形段塔筒直径确定结构尺寸，依靠摩擦力与风机塔筒牢固相连，以此避免破坏塔筒结构。此结构同时设置外伸式悬臂杆件，支撑垂直轴风机的荷载，保证全工况下垂直轴风机的稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本实用新型中的使用场景示意图。

图2为本实用新型中的环形套筒单元结构示意图。

图3为本实用新型中的环形套筒单元结构拆分示意图。

图4为图3的另一个视角示意图。

图5为本实用新型中的环形套筒单元结构另一半结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1～5，为本实用新型第一个实施例，该实施例提供了一种垂直轴风机装置，其能够在低风速时提高发电效率。

具体的，环形套筒单元100，包括第一半侧组件101、设置于所述第一半侧组件101一侧的多组接合组件102、与所述接合组件102插接的连接组件103，以及与所述连接组件103连接的第二半侧组件104；

所述第一半侧组件101与所述第二半侧组件104结构相同。

进一步的，所述第一半侧组件101包括沿垂直方向间隔设置的三组半环圈101a、分别与三组所述半环圈101a连接的多组加强筋101b，以及设置于三组所述半环圈101a外侧的两组风机件101c。

进一步的，所述风机件101c包括分别与三组所述半环圈101a连接的三组悬挑式横向支撑101c-1、分别与三组所述悬挑式横向支撑101c-1连接的三组底座盘101c-2、设置于三组所述底座盘101c-2中部的连接杆101c-3、间隔设置于所述底座盘101c-2上的多组限位杆101c-4、设置于所述连接杆101c-3外侧的多组固定杆组101c-5，以及分别与多组所述固定杆组101c-5固定连接的两组扇叶101c-6。

进一步的，所述接合组件102包括与所述第一半侧组件101一侧连接的多组插接块102a，以及设置于所述插接块102a上的第一螺纹口102b。

进一步的，所述连接组件103包括设置于所述第二半侧组件104一侧的多组插接口103a、贯通设置于所述插接口103a上的第二螺纹口103b，以及与所述第二螺纹口103b连接的螺栓103c。

较佳的，所述插接块102a与所述插接口103a大小适配。所述第一螺纹口102b和所述第二螺纹口103b直径相等。所述固定杆组101c-5设置为四组。三组半环圈101a内圈设置有摩擦垫，用于提高与接触物之间的摩擦力。

应说明的是，根据锥形段塔筒直径确定环向支撑结构尺寸，环向支撑依靠摩擦力与风机塔筒牢固相连，以此避免破坏塔筒结构。每级环向支撑设置上下两层，上下层通过4根竖向支撑结构相连，以保证环向支撑结构的稳定性。为便于在现有塔筒外壁安装上述结构，每层环向支撑设置两条施工缝，此施工缝可通过螺栓、焊接等方法进行固定连接。

环向与竖向支撑结构设置好之后，在环向支撑结构上设置悬挑式横向支撑，此横向支撑用于连接垂直轴风机底座，承受并传递垂直轴风机自重及风荷载。横向支撑与环向支撑、底座可通过焊接等方式固定相连。上下层垂直轴风机通过几组竖向支撑相连，以此保证风机底盘的稳定性。

此结构可模块化生产、运输，便于在已建成的海上风力机塔筒上施工安装，结构自重小，通过摩擦力与塔筒固定连接，避免破坏塔筒结构。在使用时，只需先将第一半侧组件101的三组半环圈101a内壁与塔筒外侧壁接触，接着将第二半侧组件104与塔筒另一边的外侧壁接触，从而使接合组件102与连接组件103插接配合，此时第一螺纹口102b与第二螺纹口103b位于同一垂直面，工作人员只需依次通过螺栓103c将其拧紧，使环形套筒单元100组装为一个整体并套设在塔筒上即可。垂直轴风力机体型小、重量轻，与水平轴风力机耦合运行，可补偿海上风电在低风速时的发电量，同时借助已有的光电复合海缆控制、输电，可降低方案实施成本，提高电气设备的利用率。

综上，通过针对已并网的海上风力发电机塔筒，设计一种环形套筒式固定结构。此结构根据锥形段塔筒直径确定结构尺寸，依靠摩擦力与风机塔筒牢固相连，以此避免破坏塔筒结构。此结构同时设置外伸式悬臂杆件，支撑垂直轴风机的荷载，保证全工况下垂直轴风机的稳定运行。

实施例2

参照图1，为本实用新型第二个实施例，与第二个实施例不同的是，该实施例还提供了海上风力机塔筒，可将环形套筒单元100安装在海上风力机塔筒上，辅助发电。

具体的，机塔筒单元200，包括锥形段塔筒201，以及设置于所述锥形段塔筒201顶部的风力机架202。

所述环形套筒单元100套设于所述锥形段塔筒201上。

应说明的是，锥形段塔筒201为宽度自下而上逐渐减小的锥形塔筒，风力机架202和锥形段塔筒201为现有技术，机塔筒单元200与环形套筒单元100连接方式为将拆分后的环形套筒单元100环绕至锥形段塔筒201外侧并通过多组螺栓103c将环形套筒单元100组装为一个整体，从而依靠摩擦力套设在锥形段塔筒201外侧。

综上，通过针对已并网的海上风力发电机塔筒，设计一种环形套筒式固定结构。此结构根据锥形段塔筒直径确定结构尺寸，依靠摩擦力与风机塔筒牢固相连，以此避免破坏塔筒结构。此结构同时设置外伸式悬臂杆件，支撑垂直轴风机的荷载，保证全工况下垂直轴风机的稳定运行。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本实用新型的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本实用新型的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本实用新型不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本实用新型的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本实用新型不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种垂直轴风机装置，其特征在于：包括，

环形套筒单元(100)，包括第一半侧组件(101)、设置于所述第一半侧组件(101)一侧的多组接合组件(102)、与所述接合组件(102)插接的连接组件(103)，以及与所述连接组件(103)连接的第二半侧组件(104)；

所述第一半侧组件(101)与所述第二半侧组件(104)结构相同。

2.如权利要求1所述的垂直轴风机装置，其特征在于：所述第一半侧组件(101)包括沿垂直方向间隔设置的三组半环圈(101a)、分别与三组所述半环圈(101a)连接的多组加强筋(101b)，以及设置于三组所述半环圈(101a)外侧的两组风机件(101c)。

3.如权利要求2所述的垂直轴风机装置，其特征在于：所述风机件(101c)包括分别与三组所述半环圈(101a)连接的三组悬挑式横向支撑(101c-1)、分别与三组所述悬挑式横向支撑(101c-1)连接的三组底座盘(101c-2)、设置于三组所述底座盘(101c-2)中部的连接杆(101c-3)、间隔设置于所述底座盘(101c-2)上的多组限位杆(101c-4)、设置于所述连接杆(101c-3)外侧的多组固定杆组(101c-5)，以及分别与多组所述固定杆组(101c-5)固定连接的两组扇叶(101c-6)。

4.如权利要求3所述的垂直轴风机装置，其特征在于：所述接合组件(102)包括与所述第一半侧组件(101)一侧连接的多组插接块(102a)，以及设置于所述插接块(102a)上的第一螺纹口(102b)。

5.如权利要求4所述的垂直轴风机装置，其特征在于：所述连接组件(103)包括设置于所述第二半侧组件(104)一侧的多组插接口(103a)、贯通设置于所述插接口(103a)上的第二螺纹口(103b)，以及与所述第二螺纹口(103b)连接的螺栓(103c)。

6.如权利要求5所述的垂直轴风机装置，其特征在于：所述插接块(102a)与所述插接口(103a)大小适配。

7.如权利要求6所述的垂直轴风机装置，其特征在于：所述第一螺纹口(102b)和所述第二螺纹口(103b)直径相等。

8.如权利要求7所述的垂直轴风机装置，其特征在于：所述固定杆组(101c-5)设置为四组。

9.海上风力机塔筒，其特征在于：包括权利要求1～8任一所述的垂直轴风机装置；以及，

机塔筒单元(200)，包括锥形段塔筒(201)，以及设置于所述锥形段塔筒(201)顶部的风力机架(202)。

10.如权利要求9所述的海上风力机塔筒，其特征在于：所述环形套筒单元(100)套设于所述锥形段塔筒(201)上。