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CN113586343A - 一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置 - Google Patents

一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，且公开了一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，它包括有高大矗立的风筒，所述风筒外围设置有钢管立柱横梁和地下基础加固，所述风筒内设置有多部垂直轴向的叶片风轮，多部风轮由传动轴相串联。该风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，风向舵可以引导喇叭口形集导风装置随着风向的变化而转动，使喇叭口准确的处在迎着来风的风向状态，从而可最大限度的把风力导入到风筒体内，风力通过进风口增强了风筒内部的风力，产生了向上的强大气流，气流自下而上作用到全部叶片风轮上，所有叶片风轮同步转动带动传动轴产生机械能，经过增速箱增速发电机可以正常运转发出电能可以并网供电，实现发电的功能。

Description

一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体为一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置。
背景技术
风能是取之不尽用之不竭的清洁能源，人们利用它来发电，由此生产制造了许多种类的风力发电设备和装置，其中我们最常见到的是一种轮毂上有三个细长叶片的水平轴风力发电装置，它也是目前应用最广泛的一种常规风力发电装置。
但是上述水平轴风力发电装置还存在着许多不尽人意的方面，比如受风力不稳定因素的制约，风速低于每秒三米它就不能正常发电了，稳定性不好，且维修保养很麻烦需登高作业，还有施工安装难度大造价高的问题，可见，我们亟需一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，用于解决上述水平轴风力发电装置这类机型存在的这些问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
为了能够有效的解决以上水平轴风力发电装置这类机型存在的这些问题，本发明提供的是一种风筒式多风轮垂直风力发电装置，它是一种大型的且高效能的，可将风力不稳定因素降至最低，小于每秒三米的风速也能能正常运转发电，维修保养简单方便，施工安装难度低，且造价相对比较低的一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，包括风筒，所述风筒的底端设置有发电机构，所述发电机构的顶端设置有集导风装置。
优选的，所述风筒包括筒体，所述筒体的顶端固定连接有导流罩，所述筒体的外侧设置有钢管立柱，所述钢管立柱的上端与导流罩固定连接，所述钢管立柱的下端固定连接有上部圈梁。
优选的，所述上部圈梁与筒体固定连接，所述上部圈梁的底端固定连接有框架结构柱，所述框架结构柱的另一端固定连接有下部圈梁。
优选的，所述发电机构包括变向器，所述变向器的侧面传动连接有增速箱，所述增速箱的侧面传动连接有发电机。
优选的，所述变向器的顶端传动连接有传动轴，所述传动轴的外表面设置有三叉形支架，所述三叉形支架的外侧端贯穿筒体并与钢管立柱固定连接，所述三叉形支架的顶端固定连接有轴承座，所述轴承座的顶端固定连接有风轮轮毂，所述风轮轮毂的外侧固定安装有风轮叶片。
风轮整体的直径略小于筒体的内部直径，风轮整体转动时不会刮蹭扫膛筒体的内壁，每部叶片风轮都有一个三叉形支架相配套，三叉形支架中心设置有中心圆孔。
优选的，所述集导风装置包括设置于框架结构柱外侧的喇叭口形集导风装置，所述喇叭口形集导风装置的一端两侧均固定安装有风向舵。
风向舵的作用是引导喇叭口形集导风装置随着风向而转动，准确的处在迎着来风的风向状态，从而可最大限度的把风力导入到筒体内，增强风筒内部的风力。
优选的，所述喇叭口形集导风装置的上下两侧均固定安装有联接件，所述联接件的另一端设置有滑轮。
与现有技术相比，本发明提供了一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，具备以下有益效果：
1、该风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，通过设置发电机构与集导风装置，风向舵可以引导喇叭口形集导风装置随着风向的变化而转动，使喇叭口准确的处在迎着来风的风向状态，从而可最大限度的把风力导入到风筒体内，风力通过进风口增强了风筒内部的风力，产生了向上的强大气流，气流自下而上作用到全部叶片风轮上，所有叶片风轮同步转动带动传动轴产生机械能，经过增速箱增速发电机可以正常运转发出电能可以并网供电，实现发电的功能。
2、该风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，比较其他风能发电设备效率有所提高，本装置可常年运转并网发电，本装置的建造高度与直径可根据现有的施工技术能力为限度。本装置维护保养简单。本装置可在戈壁滩，沿海等地域安装。
附图说明
图1为本发明整体外观结构示意图；
图2为本发明部分结构正视剖面示意图；
图3为本发明图2中A处结构的放大示意图；
图4为本发明三叉形支架结构立体示意图；
图5为本发明喇叭口形集导风装置与圈梁结构立体示意图；
图6为本发明喇叭口形集导风装置结构立体示意图；
图7为本发明顶部出风口、三叉形支架、风轮叶片以及导流罩的结构俯视示意图；
图8为本发明风向导向示意图；
图9为本发明风筒框架局部结构立体示意图。
其中：1、风筒；101、筒体；102、导流罩；103、钢管立柱；104、上部圈梁；105、框架结构柱；106、下部圈梁；107、滑道；108、地下基础柱；109、金属横梁；2、发电机构；201、变向器；202、增速箱；203、发电机；204、传动轴；205、三叉形支架；206、轴承座；207、风轮轮毂；208、风轮叶片；3、集导风装置；301、喇叭口形集导风装置；302、风向舵；303、联接件；304、滑轮；4、地面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-9，一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，包括风筒1，风筒1的底端设置有发电机构2，发电机构2的顶端设置有集导风装置3。
本发明依据的理论基础是大自然中的大气压力、风力、通过烟囱效应，多种能量叠加扩大了能量，本发明正是利用扩大了的能量来完成发电作业的。
风筒1包括高大矗立的筒体101，筒体101为正圆形的，从上至下直径相等，它的下部设置有进风口，上部设置有出风口。
为确保本发明装置的安全，它设置有框架结构，它包括设置在地面4以下的基础和地面4上的框架结构以及风筒1的骨架用来加固本发明装置，地下基础是浇筑在地下的六根地下基础柱108，地面4上的框架结构是地下基础柱108的延长部分与上部圈梁104和下部圈梁106的构筑结合体，筒体101的骨架是六根设置在上部圈梁104上以均等的间距包围在筒体101的钢管立柱103，钢管立柱103之间用金属横梁109连接且上下间距适当，如图9所示。
具体的，筒体101的外侧设置有钢管立柱103，钢管立柱103的上端与导流罩102固定连接，钢管立柱103的下端固定连接有上部圈梁104，上部圈梁104与筒体101固定连接，上部圈梁104的底端固定连接有框架结构柱105，框架结构柱105的另一端固定连接有下部圈梁106，下部圈梁106的底端固定安装有地下基础柱108，地下基础柱108设置于发电机构2的外侧。
筒体101它的筒壁是薄板单层的，它的底部设置有喇叭口形的集导风装置3(即进风口)，集导风装置3的喇叭口的上下和左右是向外扩张的，如图5和图6所示，集导风装置3设置在上部圈梁104和下部圈梁106之间。集导风装置3它设置有滑轮304、滑道107和风向舵302，它利用滑轮304和滑道107可以跟随风向作三百六十度的转动，使喇叭口准确处在迎风的方向。
滑道107是设置在上部圈梁104和下部圈梁106周围呈L形的滑道107，上下两道圈梁各设置有一个滑道107，滑轮304以适当的间距均匀的设置在L形的上下两个滑道107上，滑轮304用联接件303与集导风装置3的上下相连接，如图5和图6所示，风向舵302是设置在集导风装置3喇叭口形进风口相背的左右，滑轮304的作用是减少喇叭口形集导风装置301转动时产生的摩擦力，滑轮304用联接件303固定在喇叭口形集导风装置301的上部和下部。
具体的，集导风装置3包括设置于框架结构柱105外侧的喇叭口形集导风装置301，喇叭口形集导风装置301的一端两侧均固定安装有风向舵302，喇叭口形集导风装置301的上下两侧均固定安装有联接件303，联接件303的另一端设置有滑轮304，进风口处上端和下端设置有滑道107。
筒体101上部即为出风口，出风口外围设置有导流罩102，导流罩102是圆圈形状的，斜面迎风角度为三十度，它的作用是将横向吹来的风力导向上方(扬起)，从而减轻风力在出风口产生的涡流，使出风口的气流保持畅通，如图8所示。
具体的，筒体101的顶端固定连接有导流罩102。
筒体101内部从上到下均衡设置有多部垂直轴向的风轮，风轮是由风轮轮毂207和风轮轮毂207上的风轮叶片208所组成，风轮轮毂207中心设置有轴承和轴承座206，风轮直径略小于筒体101内壁，每部叶片风轮都有一个三叉形支架205相配套，三叉形支架205是三块长条形的一端宽一端窄的金属板，三块金属板的宽端立着联接在设置有中心圆孔的圆柱状金属件上，风轮轮毂207与轴承座206设置在三叉形支架205中心圆孔的上面，三叉形支架205的三个叉的三个夹角均为一百二十度，如图4所示，三叉形支架205的三个末端贯穿筒体101与六根钢管立柱103交替连接。
它还设置有传动系统，所述传动系统是由传动轴204从下至上穿过三叉形支架205的中心圆孔与轴承座206串联风筒1内全部风轮单元的风轮轮毂207，并与设置在地面4上的发电系统相连接，发电系统是由变向器201、增速箱202和发电机203组成的，传动轴204通过变向器201与增速箱202一端的输入轴相连接，增速箱202另一端的输出轴与发电机203机轴相连接，风筒1内的所有风轮单元在向上气流的作用下同步运转产生了大功率的机械能扭矩，通过增速箱202的增速带动大功率发电机203发出电能可以并网供电，实现发电的功能。
具体的，发电机构2包括变向器201，变向器201的侧面传动连接有增速箱202，增速箱202的侧面传动连接有发电机203，变向器201的顶端传动连接有传动轴204，传动轴204的外表面设置有三叉形支架205，三叉形支架205的外侧端贯穿筒体101并与钢管立柱103固定连接，三叉形支架205的顶端固定连接有轴承座206，轴承座206的顶端固定连接有风轮轮毂207，风轮轮毂207的外侧固定安装有风轮叶片208。
值得一提的，本装置附图中所显示的单个风轮轮毂207上风轮叶片208的数量为三个，或将增加风轮与风轮轮毂207上的风轮叶片208的数量，不能以三个风轮和三个风轮叶片208为依据制约本装置，发电机构2的设置若筒体101内部空间不足可向筒体101外扩展。本装置的筒体101和喇叭口形集导风装置301可采用金属或复合材料。
在使用时，风向舵302可以引导喇叭口形集导风装置301随着风向的变化而转动，使喇叭口准确的处在迎着来风的风向状态，从而可最大限度的把风力导入到筒体101内，风力通过进风口增强了风筒1内部的风力，产生了向上的强大气流，气流自下而上作用到全部风轮叶片208上，所有风轮叶片208同步转动带动传动轴204产生机械能，经过增速箱202增速发电机203可以正常运转发出电能可以并网供电，实现发电的功能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，包括风筒(1)，其特征在于：所述风筒(1)的底端设置有发电机构(2)，所述发电机构(2)的顶端设置有集导风装置(3)。
2.根据权利要求1所述的一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，其特征在于：所述风筒(1)包括筒体(101)，所述筒体(101)的顶端固定连接有导流罩(102)，所述筒体(101)的外侧设置有钢管立柱(103)，所述钢管立柱(103)的上端与导流罩(102)固定连接，所述钢管立柱(103)的下端固定连接有上部圈梁(104)。
3.根据权利要求2所述的一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，其特征在于：所述上部圈梁(104)与筒体(101)固定连接，所述上部圈梁(104)的底端固定连接有框架结构柱(105)，所述框架结构柱(105)的另一端固定连接有下部圈梁(106)。
4.根据权利要求1所述的一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，其特征在于：所述发电机构(2)包括变向器(201)，所述变向器(201)的侧面传动连接有增速箱(202)，所述增速箱(202)的侧面传动连接有发电机(203)。
5.根据权利要求4所述的一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，其特征在于：所述变向器(201)的顶端传动连接有传动轴(204)，所述传动轴(204)的外表面设置有三叉形支架(205)，所述三叉形支架(205)的外侧端贯穿筒体(101)并与钢管立柱(103)固定连接，所述三叉形支架(205)的顶端固定连接有轴承座(206)，所述轴承座(206)的顶端固定连接有风轮轮毂(207)，所述风轮轮毂(207)的外侧固定安装有风轮叶片(208)。
6.根据权利要求1所述的一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，其特征在于：所述集导风装置(3)包括设置于框架结构柱(105)外侧的喇叭口形集导风装置(301)，所述喇叭口形集导风装置(301)的一端两侧均固定安装有风向舵(302)。
7.根据权利要求6所述的一种风筒式多风轮垂直轴风力发电装置，其特征在于：所述喇叭口形集导风装置(301)的上下两侧均固定安装有联接件(303)，所述联接件(303)的另一端设置有滑轮(304)。
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