渦能風力發電機組的製作方法

2023-10-09 09:34:04 1

本實用新型涉及發電技術領域，特別是涉及一種渦能風力發電機組。

背景技術：

風力發電機是將風能轉換為機械功,機械功帶動轉子旋轉，最終輸出交流電的電力設備。風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。依據目前的風力發電機技術，大約是每秒三公尺的風速才可以開始發電。現有技術的風力發電機普遍存在風能利用率不高的問題，而且對風速要求高，必須達到一定的風速才能啟動工作。

公開號為CN 2802113Y的中國實用新型專利公開了一種渦旋式風力發電機，其包括發電機體和數個風力驅動組件,該風力驅動組件包括轉軸和導流裝置，該轉軸按垂直方向與該導流裝置相連,該轉軸上固定有空氣動力葉片組,且與轉軸的主軸之間有相對空隙,該導流裝置的葉片組呈渦流式形狀,且該導流裝置的葉片組的方向和轉軸上的空氣動力葉片組的方向處於相對位置,該轉軸的主軸和所述發電機體的機械軸相連,其中,該數個風力驅動組件均為圓柱體形狀並以各個轉軸共軸且可拆卸的方式相連接,且該轉軸的主軸上均安裝有螺旋推動裝置。採用該種結構的渦旋式風力發電機，可以最大限度的利用風力發電，提高風力利用率。但該技術方案仍然受到風向及風速的影響，特別是在剛啟動時，對風速要求高，由於該渦旋式風力放電機的轉軸長且質量大，假若風風速較低，轉軸難以啟動旋轉更難以發電，而且導流裝置的進風對風向也有要求。

因此，針對現有技術中的存在問題，亟需提供一種對啟動風速要求低、適用於任何風向以及發電效率高的風力發電技術顯得尤為重要。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於避免現有技術中的不足之處而提供一種對啟動風速要求低、適用於任何風向、風電效率高及應用範圍廣的風力發電機組。

本實用新型的目的通過以下技術方案實現：

渦能風力發電機組，包括有發電機、風輪、集風裝置、噴射器、太陽能板、蓄電池及控制器，

太陽能板安裝於集風裝置的頂部，太陽能板與蓄電池電連接，蓄電池向控制器供電；

風輪位於集風裝置的內部，且風輪的轉軸與發電機的輸入軸驅動連接；

噴射器設置有入口裝置、管體、電動球閥以及噴射頭，入口裝置設置於與管體的一端，噴射頭設置於管體的另一端，電動球閥位於入口裝置與噴射頭之間並與控制器電連接；噴射頭包括有外管和內管，外管的內壁設有螺旋葉片，內管的外壁設有螺旋葉片，內管置於外管的內部，並且外管自進口往出口方向直徑逐漸縮小，內管與外管之間形成逐漸縮窄的螺旋通道；

集風裝置設置為中空的圓柱形，噴射器的數目設置為多個，噴射器均勻布置於集風裝置且多個噴射器的噴射頭朝向風輪。

優選的，內管的內部中空且內壁設置有螺旋紋。

優選的，噴射頭還包括有出流嘴，出流嘴裝設於外管的出流口；出流嘴的內部設置有多個阻流凸點，多個阻流凸點呈螺旋狀設置。

優選的，入口裝置包括有入口外殼和進風逆止閥，入口外殼設置為漏鬥狀並且朝外的一端開口大於朝內的一端開口，進風逆止閥安裝於入口外殼靠近管體的一端；入口外殼的朝外的一端開口設置有隔網。

優選的，電動球閥的前後方分別設置有電熱絲，電熱絲與控制器電連接。

優選的，風輪有轉軸和多片葉片組成，轉軸的中軸線與葉片的中軸線相平行，葉片的一側邊與位於中心的轉軸固接，多片葉片圍繞轉軸圓周分布；葉片呈曲面狀，噴射頭朝向葉片的凹面。

更優選的，噴射頭向下傾斜，並且噴射頭與集風裝置的夾角為40°~60°。

優選的，集風裝置的出口風設置於集風裝置的底部並連接有排風器，排風器的排風管道設置有排風逆止閥，排風逆止閥由控制器控制開關，排風逆止閥的外側設置有隔網。

優選的，還設置有支撐裝置，支撐裝置包括有中心支柱和加強裝置，加強裝置通過連接件與中心支柱固接。

優選的，還包括用於檢測風速的傳感器，傳感器與控制器電連接。

優選的，所述隔網安裝有振動器，所述振動器與所述控制器電連接

本實用新型的有益效果：

本實用新型的渦能風力發電機組將集風裝置設置為中空的圓柱形，多個噴射器均勻設置於集風裝置，噴射器的入口裝置露出空氣中，故本實用新型的渦能發電機組能從各個方向接收風，克服現有技術的風力發電機對風向要求的問題。噴射頭的內管與外管之間形成螺旋通道，所述外管自進口往出口方向直徑逐漸縮小而內管的直徑基本不變，此結構使得氣流通道從進口到出口的逐漸螺旋縮窄，由於氣流通道的空間逐漸變小，氣流的速度增加，又由於氣流出口一端的速度比氣流進口的速度快很多，氣流出口一端的壓強小於氣流進口一端的壓強，從而使氣流自動從外面流入，故本渦能風力發電機組對啟動時的風速要求很低，可適用於低風速甚至無風的環境中進行風力發電。電動球閥其中一個作用是進行流量調整，由控制器控制實現智能化流量發電。在室外無風的環境基本沒有，只是風速較低現有技術的風力發電機不能適用，而本實用新型的渦能風力發電機組即使處於風速低至1.5m/s時也能高效發電。當風速基本為零時，本實用新型的電動球閥還具有引動氣流的作用，安裝在噴射器管體的電動球閥開啟時，球體狀的旋塞體旋轉使得管體內的氣流從進口往出口流動，由於安裝在管體出口一端的噴射頭具有將氣流的流速及動能擴大增加的作用，從而引得噴射器外的氣流源源不斷地從入口裝置流入管體，而流入的氣流經噴射器的噴射頭形成高速及高能量的氣流，出口噴射的氣流的速度及動能比進口流入的氣流的速度及動能擴大了好幾倍設置幾十倍，此經速度及動能擴大後的氣流噴向風輪，使風輪快速轉動，風輪帶動發電機的輸入軸轉動，從而使風能轉變成電能輸給電網或者儲存，此結構的風力發電效率非常高。因此，與現有技術相比，本實用新型具有以下主要優點：

（1）對於啟動風速要求低，可應用於低風速甚至無風環境；

（2）對外界的風向要求低；

（3）風力發電效率高；

（4）應用範圍廣。

附圖說明

利用附圖對本實用新型做進一步說明，但附圖中的內容不構成對本實用新型的任何限制。

圖1是本實用新型的渦能風力發電機組的一個實施例的結構示意圖。

圖2是本實用新型的渦能風力發電機組的一個實施例的集風裝置、風輪與噴射頭的示意圖。

圖3是本實用新型的渦能風力發電機組的一個實施例的集風裝置、風輪與噴射頭的俯視角度示意圖。

圖4是本實用新型的渦能風力發電機組的一個實施例的噴射器結構示意圖。

圖5是本實用新型的渦能風力發電機組的一個實施例的噴射頭內部示意圖。

圖6是本實用新型的渦能風力發電機組的一個實施例的噴射頭外管示意圖。

圖7是本實用新型的渦能風力發電機組的一個實施例的噴射頭內管示意圖。

圖8是本實用新型的渦能風力發電機組的一個實施例的噴射頭出流嘴示意圖。

圖9是本實用新型的渦能風力發電機組的一個實施例的入口裝置示意圖。

圖10是本實用新型的渦能風力發電機組的一個實施例的排風器示意圖。

在圖1至圖10中包括有：

1風輪、1-1葉片、1-2轉軸、2集風裝置

3噴射器、3-1噴射頭、3-2入口裝置、3-3管體、3-4電動球閥、3-5電熱絲、3-6進風逆止閥、

3-01外管、3-02外管的螺旋葉片、3-03內管、3-04內管的螺旋葉片、3-05固定件、3-06出流嘴、3-07阻流凸點、3-08入口裝置的隔網、

4太陽能板、5排風器、5-1排風逆止閥、5-2排風器的隔網、

6-1中心支柱、6-2加強裝置、6-3連接件。

具體實施方式

結合以下實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例1

參見圖1至圖10，本實施例的渦能風力發電機組包括有發電機（圖中未顯示）、風輪1、集風裝置2、噴射器3、太陽能板4、蓄電池（圖中未顯示）、控制器（圖中未顯示）以及用於檢測風速的傳感器（圖中未顯示），傳感器與控制器電連接，太陽能板4安裝於集風裝置2的頂部，太陽能板4與蓄電池電連接，蓄電池向控制器供電。其中，集風裝置2設置為中空的圓柱形，風輪1位於集風裝置2的內部，風輪1的轉軸1-2與發電機的輸入軸驅動連接。噴射器3的數目設置為多個，噴射器3均勻布置於集風裝置2且多個噴射器3的噴射頭3-1朝向風輪1，噴射器3沿集風裝置2均勻分布可迎接四面八方的風，不受風向的影響。伸出集風裝置2內壁的噴射頭3-1向下傾斜並且噴射頭3-1與集風裝置2的夾角為40°~60°，此傾斜角度可使氣流利用氣體重力及旋風式方向更猛地噴向風輪1。風輪1有轉軸1-2和多片葉片1-1組成，轉軸1-2的中軸線與葉片1-1的中軸線相平行，葉片1-1的一側邊與位於中心的轉軸1-2固接，多片葉片1-1圍繞轉軸1-2圓周分布，並且葉片1-1呈曲面狀，噴射頭3-1朝向葉片1-1的凹面，將葉片1-1的迎風面設置為凹面是為了更好地受力轉動。

上述的噴射器3設置有入口裝置3-2、管體3-3、電動球閥3-4以及噴射頭3-1，入口裝置3-2設置於與管體3-3的一端，噴射頭3-1設置於管體3-3的另一端，電動球閥3-4位於入口裝置3-2與噴射頭3-1之間並與控制器電連接，電動球閥3-4的前後方分別設置有電熱絲3-5，電熱絲3-5與控制器電連接，當處理寒冷或者異常潮溼的環境時，加熱絲開始工作加熱升溫或者乾燥，防止電動球閥3-4因寒冷不能使用或者因潮溼而腐蝕損害。其中，噴射器3的入口裝置3-2包括有入口外殼和進風逆止閥3-6，入口外殼設置為漏鬥狀並且朝外的一端開口大於朝內的一端開口以便於氣流進入，同時外殼內部靠近管體3-3的一端安裝有進風逆止閥3-6可使氣流只進不出，有效防止氣流外洩確保氣流順著管體3-3運動，入口外殼的朝外的一端開口設置有隔網3-08以防止異物進入損害噴射器3，隔網3-08上安裝有振動器，振動器與控制器電連接，當隔網3-08集塵需要清理時，控制器指令振動器開啟，通過振動將隔網3-08上的塵埃等振落。

噴射頭3-1包括有外管3-01、內管3-03和出流嘴3-06，外管3-01的內壁設有螺旋葉片3-02，內管3-03的外壁設有螺旋葉片3-04，內管3-03置於外管3-01的內部並通過固定件3-05固定。外管3-01自進口往出口方向直徑逐漸縮小，內管3-03與外管3-01之間形成逐漸縮窄的螺旋通道，出流嘴3-06裝設於外管3-01的出流口，氣流經過噴射頭3-1形成渦流旋風，更進入設備是的風速相比增加了好幾倍，在加上螺旋通道逐漸縮窄，氣流的速度又提升好幾倍，出流嘴3-06的內部設置有多個阻流凸點3-07利用阻流來增加風速，多個阻流凸點3-07呈螺旋狀設置，將風速再次提高，從而使最終從出流嘴3-06噴出的氣流的風速比初始進入設備時提高了好幾倍甚至幾十倍，此風速的氣流具有巨大的動能，當噴向風輪1時可以高效轉化為機械能再轉化成電能，發電效率高。在本實施例中，內管3-03的內部中空且內壁設置有螺旋紋，如此設置，噴射頭3-1形成了雙涵道，內管3-03與外管3-01之間形成的螺旋通道為氣流高速的外涵道，而內管3-03的內部形成氣流速度相對外涵道氣流速度較低的內涵道。外涵道的氣流流速快，噴出出流嘴3-06的時候，外涵道流出的螺旋氣流形成中心旋流負壓區域，受到該負壓區域的負壓吸引，內涵道區域的氣流加快向負壓區流入匯合形成能量更大的氣流噴向風輪1。

集風裝置2的出口風設置於集風裝置2的底部並連接有排風器5，排風器5的排風管道設置有排風逆止閥5-1，排風逆止閥5-1由控制器控制開關，排風逆止閥5-1使氣流單向流出，使得從噴射器3的入口裝置3-2到排風器5之間形成一條單向的氣流通道，約束氣流運動方向，有利於提升氣流的流速從而有利於提高風能轉化為電能的轉化率。同時，排風逆止閥5-1的外側設置有隔網5-2以防止異物進入，隔網5-2上安裝有振動器，振動器與控制器電連接，當隔網5-2集塵需要清理時，控制器指令振動器開啟，通過振動將隔網3-08上的塵埃等振落。當電動球閥3關閉後，沒有氣流進入，而由於排風逆止閥5-1的氣流流向設置為氣流只出不進，故沒有氣流進入集風裝置2內，因此關閉電動球閥3後，集風裝置2中氣流不流動，風輪1停止轉動，與風輪的轉軸驅動連接的發電機也停止運行，因而電動球閥3與排風逆止閥5-1也形成本實施例的渦能風力發電機組的剎車系統，當需要停止渦能風力發電機組的運作時，例如對設備進行檢修，只要關閉電動球閥即可，相比其他類型的剎車系統，結構簡單、操作方便、價格更低廉。

本實施例的渦能風力發電機組還設置有支撐裝置，支撐裝置包括有中心支柱6-1和加強裝置6-2，加強裝置通過連接件6-3與中心支柱6-1固接，此結構具有三角形的穩定性，更加牢固，抗風效果好。

本實用新型的渦能風力發電機組的工作過程及原理如下：

空中的氣體在不停運動形成風，風從噴射器3的入口裝置3-2單向進入經過噴射頭3-1的螺旋通道約束形成高速流動的渦旋狀氣流從噴射頭3-1噴向風輪1，風輪1帶動發電機的輸入軸轉動，機械能轉化為電能。集風裝置2頂部的太陽能板4將太陽能轉化為電能存儲至蓄電池，蓄電池向控制器、電動球閥3-4、電熱絲3-5、進風逆止閥3-6、排風逆止閥5-1及傳感器等供電，控制器按照預設的程序控制電動球閥3-4、電熱絲3-5、進風逆止閥3-6、排風逆止閥5-1及傳感器工作，實現智能化發電。

最後應當說明的是，以上實施例僅用於說明本實用新型的技術方案說明而非對權利要求保護範圍的限制。本領域的普通技術人員參照較佳實施例應當理解，並可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，但屬於本實用新型技術方案的實質相同和保護範圍。