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CN101852181B - 一种多个伞型风力装置驱动的转盘式风力发电系统 - Google Patents

一种多个伞型风力装置驱动的转盘式风力发电系统 Download PDF

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CN101852181B CN201010119281A CN201010119281A CN101852181B CN 101852181 B CN101852181 B CN 101852181B CN 201010119281 A CN201010119281 A CN 201010119281A CN 201010119281 A CN201010119281 A CN 201010119281A CN 101852181 B CN101852181 B CN 101852181B
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张建军
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Guangdong High-Altitude Wind Power Technology Ltd.
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Abstract

本发明公开了一种多个伞型风力装置驱动的转盘式大功率风力发电系统，其包括至少一个伞型风力装置、转盘、发电机、力传动齿轮和固定架，转盘是一个大直径平面齿轮结构，转盘中心和发电机转轴连接，转盘外圈的平面齿轮和力传动齿轮配合；与转盘配合的所有力传动齿轮的驱动方向一致；力传动齿轮放置于固定架上，力传动齿轮包括齿轮、转轴和单向离合器，伞型风力装置的做功绳绕在力传动齿轮转轴上，单向离合器传动方向为力传动齿轮的驱动方向；固定架内有一电动机，做功绳上升到最高点时，电动机启动并带动力传动齿轮的转轴反向转动。其可以使多个伞梯风力系统作用于同一转盘，从而组成一个转盘式特大功率风力发电系统。

Description

一种多个伞型风力装置驱动的转盘式风力发电系统
技术领域
本发明涉及一种多个伞型风力装置驱动的转盘式风力发电系统，尤其涉及一种利用风能做功，由升力导引体导引的伞来产生拉力的发电系统。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风很早就被人们利用——主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们感兴趣的是如何利用风来发电。
我们把风的动能转变成机械能，来提升重物或再把机械能转化为电能，这就是风力发电。
发明人之前提出的《一种伞型风力系统》及《一种大功率伞型风力发电系统》能提供较大功率的风力发电方案。
伞梯风力系统是把高空风能转换成巨大拉力的风能收集利用系统。它的工作原理已在其他的专利申请中详细描述，在此只作简单的介绍(图一)。它由一个导引风筝和上下排列的多个伞组成，象一把伞梯挂在空中。组成伞梯的伞按其作用分平衡伞(也称承力伞)和做功伞两种。平衡伞一直处于打开状态并固定于系统绳上。做功伞能开能合，并在系统绳的某一区间内上下滑动。伞打开时受风压作用向上运动并产生巨大拉力。伞闭合时可以用很小的能量使其下降回复原位。一个伞梯风力系统可以有一把以上的平衡伞及一把以上的做功伞。有了平衡伞，做功伞的面积可以很大，从而产生巨大拉力。做功伞的拉力是由独立于系统系绳的做功绳传送至地面，做功绳的上端与做功伞相连，下端和发电机转轴或其它传力机构相连。系统绳一般固定于地面物体上，它可能随风向摇摆，但不会上下收放。
把一个伞梯风力系统和地面的发电设备相连可组成一个完整的发电系统。不过，尽管其发电功率可比常规低空风力单机系统大很多倍，但也毕竟有限。发明人之前提出的《一种伞型风力系统》及《-种大功率伞型风力发电系统》能提供较大功率的风力发电方案。
发明内容
本发明提供一种能更好、更有效的利用风能，成本较低的特大功率的风力发电系统。其是使多个伞梯风力系统作用于同一转盘，从而组成一个转盘式特大功率风力发电系统。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种多个伞型风力装置驱动的转盘式风力发电系统，其包括至少一个伞型风力装置、转盘、发电机、力传动齿轮和固定架，所述伞型风力装置包括轨道绳、做功绳、升力导引体和至少一组伞梯，所述转盘是一个大直径平面齿轮结构，所述转盘中心和所述发电机转轴连接，所述转盘外圈的平面齿轮和所述力传动齿轮配合；与所述转盘配合的所有所述力传动齿轮的驱动方向一致；
所述力传动齿轮放置于所述固定架上，所述力传动齿轮包括齿轮、转轴和单向离合器，所述伞型风力装置的做功绳绕在所述力传动齿轮转轴上，所述单向离合器传动方向为所述力传动齿轮的驱动方向；
所述固定架内有一电动机，所述做功绳上升到最高点时，所述电动机启动并带动所述力传动齿轮的转轴反向转动。
所述伞型风力装置、所述力传动齿轮和所述固定架一一对应。
所述伞型风力装置的每个做功伞的周期起始点均匀错开。
所述固定架上有做功绳定向架，其在所述传动齿轮的转轴上方有一圆孔，所述做功绳穿过该孔。
所述伞型风力装置包括轨道绳、做功绳、升力导引体和至少一组伞梯，
所述轨道绳的一端穿过伞梯系住所述升力导引体，另一端紧固于地面重物；
所述伞梯包括承力伞和做功伞，
所述承力伞至少有三根细绳，每一根细绳的一端系住伞的边沿，另一端的细绳紧固于所述轨道绳；
所述做功伞至少有三根细绳，每一根细绳的一端系住伞的边沿，另一端的细绳紧固于同一个轨道绳滑块上，
每一个所述做功伞在轨道绳上都有上档块及下档块，其运动轨道在上档块与下档块之间；
所述的承力伞和做功伞都与其相邻的伞之间保持有距离；所述升力导引体与其相邻的承力伞之间也保持有距离；
所述做功伞在所述轨道绳上下滑动，所述做功伞连有做功绳，所述做功绳一端紧固连接做功伞，另一端连接所述力传动齿轮，拉动所述转盘及发电装置做机械运动。
附图说明
本发明包括如下附图：
图1为伞型风力装置原理示意图；
图2为本发明实施例示意图。
其中：11.系统绳、12.导引风筝、13.平衡伞、14.做功伞、15.做功绳、21.转盘、22.发电机、23.力传动齿轮、24.固定架、25.做功绳、26.做功绳定向架。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：
如图所示，本实施例是本发明的一种最简化的表现，用来说明原理。
图2是本发明的一个简单示意图，它是由四个伞梯风力系统联合驱动的转盘式风力发电系统。图中并没有显示空中的四个伞梯风力系统，而是简单地用四根做功绳25来表示其联合驱动转盘的原理。
如图2所示，转盘21是一个大直径平面齿轮结构，其中心和发电机22的转轴相连，其外圈的平面齿轮和四个力传动齿轮23相互配合。当伞梯风力系统的做功伞上升从而通过做功绳产生巨大的向上拉力时，该拉力通过力传动齿轮23作用于转盘21上，驱动转盘21转动并带动发电机22的转轴转动从而发电。显而易见，四个力传动齿轮23的驱动方向要一致。另外，因为一个伞梯风力系统的做功伞其做功是周期性的，一个周期内会有一定的时间比例(比如10％)不做功，为了使转盘转动尽可能平稳，每个做功伞的周期起始点应该相互错开，最好均匀错开。
力传动齿轮23放置于固定架24上。力传动齿轮23主要由齿轮和转轴组成。做功绳绕在力传动齿轮转轴上，做功绳上升时转轴正向转动，做功绳回收时转轴反向转动。力传动齿轮23还有一单向离合机构或机制(图中未显示)，它让齿轮在其转轴反向转动时跟着转盘空转而不受其转轴的影响。这样的转轴离合机构或机制在力传动领域已是很成熟的技术，在此不再赘述。另外，每个固定架24内有一电动机(图中未显示)用来回收做功绳。当做功绳上升到其设计的最高点时，做功伞在其上挡块的作用下将自动闭合，这时启动电动机只需很小的能量就可带动力传动齿轮23的转轴反向转动从而周期性地回收做功绳。
做功绳定向架26是用来固定做功绳的方向而设计的，其上方有一圆孔，做功绳25穿过该孔，这样作用于力传动齿轮23之转轴的拉力永远垂直向上，而不会受风向的变化而变化。
显然，转盘21的直径可以很大，可以配置很多的伞梯风力系统。如果一个伞梯风力系统能产生一万千瓦的电能，那么一个由三十个伞梯风力系统驱动的转盘式风力发电系统就可产生将近三十万千瓦的电能。
转盘式风力发电系统另一个显著特点是其发电连续且平稳，并且伞梯风力系统的数量越多其输出将越平稳。另外，因为配置有很多个伞梯风力系统，个别伞梯风力系统的维修和更换不会对整个系统的运转产生很大的影响。
如图1的伞梯风力装置，其中：
系统绳11，也称轨道绳，固定于地面物体上。
导引风筝12，或气球，或滑翔伞等，提供系统最初升力。要求在一定风速下能在空中飞翔。
平衡伞13，可以不止一把，提供系统升力并保持系统平衡。
做功伞14，在A区间内上下滑动，上升时伞打开产生拉力并通过做功绳15传递拉力，下降时伞闭合回复到初始最低位置。
做功绳15，与地面力传动机构相连，传递做功伞14产生的拉力用于发电。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (4)

1.一种多个伞型风力装置驱动的转盘式风力发电系统，其特征在于：其包括至少一个伞型风力装置、转盘、发电机、力传动齿轮和固定架，所述伞型风力装置包括轨道绳、做功绳、升力导引体和至少一组伞梯，所述轨道绳的一端穿过伞梯系住所述升力导引体，另一端紧固于地面重物；
所述伞梯包括承力伞和做功伞，
所述承力伞至少有三根细绳，每一根细绳的一端系住伞的边沿，另一端的细绳紧固于所述轨道绳；
所述做功伞至少有三根细绳，每一根细绳的一端系住伞的边沿，另一端的细绳紧固于同一个轨道绳滑块上，
每一个所述做功伞在轨道绳上都有上档块及下档块，其运动轨道在上档块与下档块之间；
所述的承力伞和做功伞都与其相邻的伞之间保持有距离；所述升力导引体与其相邻的承力伞之间也保持有距离；
所述做功伞在所述轨道绳上下滑动，所述做功伞连有做功绳，所述做功绳一端紧固连接做功伞，另一端连接所述力传动齿轮，拉动所述转盘及发电装置做机械运动。
所述转盘是一个大直径平面齿轮结构，所述转盘中心和所述发电机转轴连接，所述转盘外圈的平面齿轮和所述力传动齿轮配合；与所述转盘配合的所有所述力传动齿轮的驱动方向一致；
所述力传动齿轮放置于所述固定架上，所述力传动齿轮包括齿轮、转轴和单向离合器，所述伞型风力装置的做功绳绕在所述力传动齿轮转轴上，所述单向离合器传动方向为所述力传动齿轮的驱动方向；
所述固定架内有一电动机，所述做功绳上升到最高点时，所述电动机启动并带动所述力传动齿轮的转轴反向转动。
2.根据权利要求1所述的一种多个伞型风力装置驱动的转盘式风力发电系统，其特征在于：所述伞型风力装置、所述力传动齿轮和所述固定架一一对应。
3.根据权利要求1所述的一种多个伞型风力装置驱动的转盘式风力发电系统，其特征在于：所述伞型风力装置的每个做功伞的周期起始点均匀错开。
4.根据权利要求1所述的一种多个伞型风力装置驱动的转盘式风力发电系统，其特征在于：所述固定架上有做功绳定向架，其在所述传动齿轮的转轴上方有一圆孔，所述做功绳穿过该孔。
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