大功率高抗風風電帆輪組的製作方法

2023-06-07 20:08:31 1

專利名稱：大功率高抗風風電帆輪組的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種風電設備。其功能是轉換自然風能為發電機提供動力。
背景技術：
市場上已有的發電風車，其共性的結構是在一根截面相對小的高杆頂端設置風輪，風輪的迎風角度固定。因而使它抗強風能力差、容易損毀；難以大型化、功率小；製造工藝難、成本高；能量轉化率低，特別是在風速較小的情況下更是難以發揮作用，故普及難度大
實用新型內容
本實用新型的發明目的是在強風中不易損毀，功率大而成本低，不但可以利用較小風流，而且還可以提高其能量轉化率，從而達到容易普及的目的。技術方案是設置一根強度較高的豎直軸，上下分別通過軸承與兩個固定外套相聯、定位。在豎直軸上等角度放射狀的固聯4 8個『田』字形框架，每個框架都分別與豎直軸處在同一空間平面內。框架可以是田字形、目字形或直角梯形，也可以是前三種形狀的混合。在框架的每個矩形框孔遠離豎直軸的一豎直邊上、分別對應設置可以自由轉動開閉的獨扇帆門。框孔和帆門的結構關係就像一般住房的門框和獨扇門一樣。帆門的轉軸也可以設置在帆門中間稍偏遠豎直軸的位置。帆門的上下尺寸稍小於、而左右稍大於框孔，可以在框孔中自由轉動180度。我們把上述整體裝置稱作帆輪。以帆輪的轉向為參考向，帆門都位於框架的同一側面。帆輪在風力作用下轉動，半邊順風半邊逆風。轉到順風邊帆門關閉壓貼框架，風對之產生動力矩；轉到逆風邊帆門被風吹開並保持和風向平行，僅能產生很小的阻力矩。為了大功率和模塊化，我們把上述4N副帆輪固定在同一 N層塔架上，N = I、2、3…。塔架是由N+1副正方形鋼框按一定的間距、相互平行的被4根鋼柱串聯而成，其固定點在各框邊的中點，形成N層塔架，其外形包絡線呈正四稜柱形。每4副帆輪分別裝聯在相鄰上下兩方框的4個角的頂點，總共N層。相鄰上下兩帆輪的豎直軸活動聯接、一體化輸出動力。發電機設置在塔架下中心的地面上，通過傳動接受4N副帆輪的動力。有益效果採用上述設計方案的帆輪組，不但結構和製造工藝簡單，成本低廉，能量轉化率高，而且抗風能力強，容易實現大功率，為風電的發展和普及創造條件。

圖I是帆輪的結構示意圖；[0015]圖2是帆輪的俯視圖；圖3是塔架的結構示意圖；圖4是本實用新型的俯視圖。其中1、豎直軸；2、固定套；3、框架；4、帆門；5、連接板；6、鋼框；7、鋼柱。
具體實施方式
如圖I所示，設置一根有較高強度和剛度的豎直軸(I)，其上下兩端分別通過軸承與兩個固定套(2)相聯。固定套通過連接板(5)與塔架相聯、定位、固定。在豎直軸(I)上等角度放射狀的固聯4 8個有較高強度的「田」字形框架(3)，每個框架(3)都分別與豎直軸(I)處在同一空間平面內。組成框架的條形材的橫截面呈流 線型。框架(3)也可以是「目」字形或直角梯形，也可以是前三種形狀的混合。以下以「田」字形框架為例說明。在框架(3)的每個矩形框孔遠離豎直軸I的豎直邊上、分別對應設置可以繞豎直邊自由轉動開閉的獨扇帆門(4)。帆門的橫向尺寸略大於框孔，可以壓貼框架，用輕且強度高的材料如玻璃鋼製作。如圖2，以帆輪的轉向為參考向，各扇帆門(4)都分別位於所在框架(3)的同一前側面(也可以位於同一後側面)。如圖2，當某一方向的風、例如西風吹來時，(俯視，以與豎直軸I交叉的東西向空間直線為界)將會使位於南向半邊的帆門被風吹閉，使帆門面與風或垂直或成不同的角度，對帆輪產生較大的逆時針力矩。位於北向半邊的帆門被風吹開，並保持與風向平行，故僅能產生很小的順時針的阻力矩。帆輪得到的合力矩將是逆時針向，而且持續不斷，向外提供動力。為了大功率和模塊化，我們把上述4N副帆輪固定在同一 N層塔架上，N= 1、2、3…。如圖3，塔架是由N+1副正方形鋼框(6)按一定的間距、相互平行的被4根鋼柱(7)串聯而成，其固定點在各框邊的中點，形成N層塔架，其外形包絡線呈正四稜柱形。如圖4，每4副帆輪分別裝聯在相鄰上下兩鋼框的4個角的頂點，總共N層。為了加強塔架的強度和剛度，在不影響帆輪轉動的情況下，塔架內儘可能的採取三角形結構。相鄰上下兩帆輪的豎直軸(I)相互活動聯接、一體化輸出動力。把四根鋼柱(7)的下端固定在地面下的水泥塔基上。發電機設置在塔架內的地面上，通過傳動接受4N副帆輪的動力。本實用新型具高抗風能力的原因有三其I、例如在西風的情況下，如圖4、左邊兩組帆輪及塔架的重力形成抗西風力矩；其2、四根鋼柱(7)相距較遠、即阻力臂長，故可產生更大的抗風力矩(風力矩產生使塔架傾倒的作用)；3、強風時，斷開發電機的輸出電路使其空轉，或使發電機和本實用新型間的離合器脫離，使帆輪空轉。帆門4隨風快速空轉,風對本實用新型將不會產生大的破壞及傾倒力矩。另外、為了進一步的增大抗風能力，可在鋼柱7的頂端向地斜拉鋼繩。
權利要求1.一種大功率高抗風風電帆輪組是由塔架和帆輪組成，其特徵是塔架呈N層，N= I、2、3、…，是由N+1副正方形鋼框(6)按一定的間距、相互平行的被4根鋼柱(7)串聯而成，其固定點在各框邊的中點，帆輪是由4 8個框架(3)等角度放射狀的固聯在一根可以轉動的豎直軸(I)上，框架被隔離成多個矩形框孔，每個框孔遠離豎直軸(I)的豎直邊上、分別對應設置可以繞豎直邊自由轉動開閉的獨扇帆門(4)，帆門的橫向尺寸略大於框孔，可以壓貼框架，以帆輪的轉向為參考向，帆門(4)均位於框架(3)的同一側面，框架(3)是田字形、目字形或直角梯形，也可以是前三種形狀的混合。
2.根據權利要求I所述的大功率高抗風風電帆輪組，其特徵是每4副帆輪分別裝聯在塔架上下相鄰兩鋼框￠)的4個角的頂點，形成N層，上下相鄰帆輪豎直軸(I)相互活動聯接。
專利摘要本實用新型涉及的是一種風電設備大功率高抗風風電帆輪組。其特徵是把4組豎直軸帆輪設置在同一固定塔架的四周。其中，塔架是由多個正方形鋼框按一定間隔、相互平行的被4根鋼柱串聯，其連接固定點分別在鋼框各邊的中點。帆輪的結構是在一根豎直軸上等角度放射狀的設置6個左右的田字形框架，在每個框架上分別設置、根據需要自動調整迎風角的帆門，能最大程度的增大動力矩減小阻力矩。
文檔編號F03D3/06GK202596975SQ20112051673
公開日2012年12月12日 申請日期2011年11月22日 優先權日2011年11月22日
發明者馬躍鋒 申請人:馬躍鋒