CN104948388B - 涡轮式风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种涡轮式风力发电装置，包括：发电机、第一固定架、第二固定架和多个风叶；发电机设置在第一固定架的下部，第一固定架上竖直地设置有传动杆，且传动杆与第一固定架转动连接；传动杆的下端与发电机连接；第二固定架套设在传动杆上，且第二固定架位于第一固定架上方；多个风叶，以传动杆为中心，依次围设在第二固定架上；多个风叶用于接收自然风和垂直气流，以带动发电机发电。将多个长条状的风叶以传动杆为中心依次围设在第二固定架上，这样，多个风叶即可接受垂直气流，也可以接受自然风，从而能够利用来自多种风向的风力，进而扩大了安装和使用范围，适用范围广。

Description

涡轮式风力发电装置

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种涡轮式风力发电装置。

背景技术

随着科学技术不断的发展，电能已经是人类生产和生活中必不可少能源之一。现有的发电方式有火力发电、水利发电、风力发电和太阳能发电等等。其中，风力发电是利用自然界中的风力带动风力转动，进而将风能转化成机械能的装置。

相关技术中的风力发电机包括立柱、三叶风轮、转动机构和发电机，立柱的下端固定在地表面上，立柱内设置有发电机；立柱的上端设置有转动机构；三叶风轮设置在转动机构上，且与发电机传动连接。

但是，相关技术中的风力发电机，只能安装在风力较大的环境中，而且三叶风轮只能利用水平方向的风力，故而，安装和使用都受到限制，适用范围窄。

发明内容

本发明的目的在于提供涡轮式风力发电装置，以解决现有技术中存在的安装和使用都受到限制，适用范围窄的技术问题。

本发明提供的一种涡轮式风力发电装置，包括：发电机、第一固定架、第二固定架和多个风叶；发电机设置在第一固定架的下部，第一固定架上竖直地设置有传动杆，且传动杆与第一固定架转动连接；传动杆的下端与发电机连接；第二固定架套设在传动杆上，且第二固定架位于第一固定架上方；多个风叶，以传动杆为中心，依次围设在第二固定架上；多个风叶用于；以带动发电机发电。

进一步地，每个风叶均包括吸风导风部；吸风导风部包括连接板和吸风导风板；连接板和吸风导风板均呈长条状；连接板一条长边沿上，沿该长边沿延伸的方向，设置有吸风导风板，且吸风导风板的长度延伸方向与连接板的长度延伸方向一致，吸风导风板与连接板之间呈锐角；连接板远离吸风导风板的一面与第二固定架连接。

进一步地，风叶还包括吸风换气板；吸风换气板呈长方形，吸风换气板的下端与连接板的上端连接，吸风换气板朝连接板远离吸风导风板的一面扭转，形成弧形板状；吸风导风板远离连接板的边沿与相对应的吸风换气板的长边沿呈弧形过渡连接，且吸风换气板的该条长边沿的弧度小于其另一条长边沿的弧度；传动杆的上端转动连接顶板，且顶板与传动杆垂直；吸风换气板的上端与顶板的边沿连接，相邻的两个吸风换气板之间具有缝隙。

进一步地，第一固定架的下端设置有底座，底座包括支杆以及维护板，维护板形成了上下端开口的中空壳体，，维护板通过支杆与第一固定架连接；发电机设置在中空壳体内；中空壳体下端为垂直气流导入口。

进一步地，垂直气流导入口上设置有空气过滤网。

进一步地，传动杆与第一固定架通过轴承转动连接。

进一步地，多个风叶以传动杆为圆心呈圆形分布。

进一步地，维护板上还设置有检修口，检修口的边沿上转动连接门板，门板用于覆盖检修口。

进一步地，传动杆与顶板通过轴承转动连接。

进一步地，吸风导风板呈三角形，且吸风导风板从下至上呈渐缩状；连接板从上之下呈渐缩状。

本发明提供的涡轮式风力发电装置，在第一固定架上设置有传动杆。将第二固定架套设在传动杆上，使得第二固定架与传动杆固定。从而得第二固定架通过传动杆与第一固定架相对转动。将多个长条状的风叶以传动杆为中心依次围设在第二固定架上，这样，多个风叶即可接受垂直气流，也可以接受自然风，从而能够利用来自多种风向的风力，进而扩大了安装和使用范围，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的涡轮式风力发电装置的立体图；

图2为图1所示的涡轮式风力发电装置的剖视图；

图3为图1所示的涡轮式风力发电装置的俯视图；

图4为本发明实施例听过的涡轮式风力发电装置的风叶的结构示意图；

图5为图2所示的涡轮式风力发电装置的A-A面剖视图；

图6为图2所示的涡轮式风力发电装置的B-B面剖视图；

图7为图2所示的涡轮式风力发电装置的C-C面剖视图。

附图标记：

1-风叶； 2-第一固定架； 3-第二固定架；

4-发电机； 5-传动杆； 6-自然风推力；

7-涡旋风推力； 11-吸风导风部； 12-吸风换气板；

111-连接板； 112-吸风导风板； 121-缝隙；

21-轴承固定架； 22-空气过滤网； 23-支杆；

24-围板； 221-垂直气流导入口； 222-发电机固定架；

241-检修口 31-上风叶固定架； 32-下风叶固定架；

33-支撑杆； 34-环形固定部； 51-顶板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的涡轮式风力发电装置的立体图；图2为图1所示的涡轮式风力发电装置的剖视图。如图1和图2所示，本实施例提供的一种涡轮式风力发电装置4，包括：发电机4、第一固定架2、第二固定架3和多个风叶1；发电机4设置在第一固定架2的下部，第一固定架2上竖直地设置有传动杆5，且传动杆5与第一固定架2转动连接；传动杆5的下端与发电机4连接；第二固定架3套设在传动杆5上，且第二固定架3位于第一固定架2上方；多个风叶1，以传动杆5为中心，依次围设在第二固定架3上；多个风叶1用于自然风和垂直气流，以带动发电机4发电。

图5为图2所示的涡轮式风力发电装置的A-A面剖视图；图6为图2所示的涡轮式风力发电装置的B-B面剖视图；图7为图2所示的涡轮式风力发电装置的C-C面剖视图，如图5-7所示，其中，第一固定架2和第二固定架3的结构形式可以为多种，例如：第一固定架2可以为发电机固定架、轴承固定架21和多个支杆23；发电机固定架包括三个第一连接杆和一个固定部，三个第一连接杆的一端以固定部为中心均匀围设在固定部上，每个第一连接杆上远离固定部的一端均设置有一个支杆23，且支杆23与第一连接杆垂直；轴承固定架21包括三个第二连杆和一个轴承，三个第二连接杆的一端以轴承为中心均为围设在轴承上。将发电机4设置在发电机固定架222上，这样，传动杆5穿设在轴承内，并与轴承的内圈固定。传动杆5的下端与发电机4的动力输入轴传动连接。

第二固定架3可以包括上风叶固定架31、下风叶固定架32、环形固定部34和支撑杆33，上风叶固定架31和下枫叶固定架均包括多个第三连接杆和一个连接固定部，多个第三连接杆的一端以连接固定部为中心均匀围设在连接固定部上；上风叶固定架31的尺寸大于下固定架的尺寸，每个支撑杆33的一端与一个上风叶固定架31的第三连接杆连接，另一端与相对应的下风叶固定架32的第三连接杆连接。环形固定部34套设在上风叶固定架31的多个第三连接杆上，多个风叶1与环形固定部34固定连接。

多个风叶1围成的截面形状也可以为多种，例如：正方形、长方形或者椭圆形等等。

风叶1的形成也可以为多种，例如：长方形、机翼形或者曲线形等等。

风叶1的材质也可以为多种，例如：不锈钢、塑料或者碳纤维等等。

发电机4与传动杆5之间的连接方式也可以为多种，例如：发电机4的动力输入管可以与传动杆5固定连接，也可以通过齿轮传动连接，还可以通过皮带轮转动连接等等。

当然，发电机4的个数也可以为多个，传动杆5可以通过太阳齿轮和行星齿轮与多个发电机4传动连接。

本实施例提供的涡轮式风力发电装置4，在第一固定架2上设置有传动杆5。将第二固定架3套设在传动杆5上，使得第二固定架3与传动杆5固定。从而得第二固定架3通过传动杆5与第一固定架2相对转动。将多个长条状的风叶1以传动杆5为中心依次围设在第二固定架3上，这样，多个风叶1即可接受垂直气流，也可以接受自然风，从而能够利用来自多种风向的风力，进而扩大了安装和使用范围，适用范围广。

图4为本发明实施例听过的涡轮式风力发电装置的风叶的结构示意图。如图2和图4所示，在上述实施例的基础上，进一步地，每个风叶1均包括吸风导风部11；吸风导风部11包括连接板111和吸风导风板112；连接板111和吸风导风板112均呈长条状；连接板111一条长边沿上，沿该长边沿延伸的方向，设置有吸风导风板112，且吸风导风板112的长度延伸方向与连接板111的长度延伸方向一致，吸风导风板112与连接板111之间呈锐角；连接板111远离吸风导风板112的一面与第二固定架3连接。

当使用者在使用本实施例中的涡轮式风力发电装置4时，由于吸风导风板112与连接板111呈锐角，从而使得吸风导风板112可以吸收多种方向的自然风，从而推动吸风导风板112，进而通过第二固定架3带动传动杆5转动，进而带动发电机4发电。

本实施例中涡轮式风力发电装置4与现有技术中的风力发电机4相比，其结构简单，重量轻，易于安装维修和保养，运行的噪音低。

图3为图1所示的涡轮式风力发电装置的俯视图。如图2、图3和图4所示，在上述实施例的基础上，进一步地，风叶1还包括吸风换气板12；吸风换气板12呈长方形，吸风换气板12的下端与连接板111的上端连接，吸风换气板12朝连接板111远离吸风导风板112的一面扭转，形成弧形板状；吸风导风板112远离连接板111的边沿与相对应的吸风换气板12的长边沿呈弧形过渡连接，且吸风换气板12的该条长边沿的弧度小于其另一条长边沿的弧度；传动杆5的上端转动连接顶板51，且顶板51与传动杆5垂直；吸风换气板12的上端与顶板51的边沿连接，相邻的两个吸风换气板12之间具有缝隙121。

当使用者在使用本实施例中的涡轮式风力发电装置4时，由于吸风导风板112远离连接板111的边沿与相对应的吸风换气板12的长边沿呈弧形过渡连接，且吸风换气板12的该条长边沿的弧度小于其另一条长边沿的弧度，吸风换气板12的上端与顶板51的边沿连接，相邻的两个吸风换气板12之间具有缝隙121，从而使得吸风导风板12也可以吸收多种方向的自然风和吸风导风板112导入的自然风，从而通过第二固定架3带动传动杆5转动，进而带动发电机4发电。

在使用本实施例中的涡轮式风力发电装置4时，可以将涡轮式风力发电装置4安装在能够产生垂直气流的环境中，例如：冶炼、锻造、铸造或者焊接等高温作业的车间，炎热地区的降温农作物种植棚，大型家畜养殖场通风口，中高层建筑物中的通风天井，人流密集空间的通风口，车流密集而拥堵的公路区域或者温泉群等等能够产生垂直气流位置上。

上述能够产生垂直气流的环境的原理：在一个相对密闭的室内空间里，当室内有热源或通过某种渠道引入外部热量时，在此室内空间里将形成热气流，根据热上冷下的气流原理，热气流都将积聚在空间的最顶部并试图继续往上流动，但因被空间的封闭顶板挡住，上升的热气流将对空间的封闭顶板生成热气压，此时如果在封闭顶板上开一个面积较小的气流口，室内的热气流将集中到此气流口并通过此气流口放空，且室外的冷气流也将通过此气流口流入室内，此时，在此气流口的位置将形成垂直气流；室内外温差越大，垂直气流强度越大。

当垂直气流通过垂直气流导入口221流入由多个风叶1围成的半封闭空间时，垂直气流与通过风叶1的吸风换气板12流入的自然风会聚在此空间，来之于不同方向的带有不同温度的气流会聚在一起时，将在会聚空间形成涡旋气流；而且因垂直气流是热气形成的，所以当垂直气流流入多个风叶1围成的半封闭空间时，此空间内的温度高于外部空间温度，两个空间之间将形成温差，根据空气热对流原理，多个风叶1围成的半封闭空间内的涡旋气流通过相邻的两个吸风换气板12之间的缝隙121与外部空间进行空气热对流时对吸风换气板12产生推力，从而带动第二固定架3转动，进而形成对风叶1的二次推力，大幅度提高风能转化成机械能的效率。

在本实施例中，风叶1可以吸收来自全方位的自然风，还通过由多个风叶1形成的半封闭空间和相邻的两个吸风换气板12之间的缝隙121，利用空气热对流原理也吸收垂直气流，对涡轮式风力发电装置4产生二次推动作用，与同类型风力发电机4相比可提高20％以上的发电效率。如图2所示，在上述实施例的基础上，进一步地，第一固定架2的下端设置有底座，底座包括支杆23以及维护板24，维护板24形成了上下端开口的中空壳体，维护板24通过支杆23与第一固定架2连接；发电机4设置在中空壳体内；中空壳体下端为垂直气流导入口221。

其中，垂直气流导入口221上设置有空气过滤网22。

当使用者在使用本实施例中的涡轮式风力发电装置4时，垂直气流会通过垂直气流导入口221进入至多个风叶1围成的半封闭的空间内，并在顶板51的抵挡下从相邻的两个吸风换气板12之间的缝隙121中流出，从而使得空气经过空气过滤网22进行过滤，对室内空间进行通风换气的同时使得空气得到了净化。

在本实施例中，通过在垂直气流导入口221设置了空气过滤网22，在涡轮式风力发电装置4发电的过程中，还能够对室内进行通风换气的同时净化室内的空气，增加了涡轮式风力发电装置4的使用功能。

如图2所示，在上述实施例的基础上，进一步地，传动杆5与第一固定架2通过轴承转动连接。

进一步地，传动杆5与顶板51通过轴承转动连接。

如图2所示，在本实施例中，传动杆5分别通过轴承与第一固定架2和顶板51转动连接，可以减少传动杆5在转动的过程中与第一固定架2和顶板51之间的摩擦，不仅提高了风能转化成电能的效率，同时，提高了涡轮式风力发电装置4的使用寿命。

如图1、图3、图5和图6所示，在上述实施例的基础上，进一步地，多个风叶1以传动杆5为圆心呈圆形分布。

其中，吸风导风板112呈三角形，且吸风导风板112从下至上呈渐缩状；连接板111从上之下呈渐缩状。

在本实施例中，多个风叶1以传动杆5为圆心呈圆形分布，并且吸风导风板112呈三角形，且三角形从下至上呈渐缩状，而连接板111则是从上之下呈渐缩状，这样，多个风叶1围成了一个圆柱状，使得涡轮式风力发电装置4能够吸收来自于各个方向的自然风，进一步地减少自然环境对涡轮式风力发电装置4的影响，可广泛应用于各种环境下。并且，与同类型风力发电机4相比，可减少风轮直径及高度，节约制作成本。

如图1所示，在上述实施例的基础上，进一步地，维护板24上还设置有检修口241，检修口的边沿上转动连接门板，门板用于覆盖检修口。

在本实施例中，在围板24设置有检修口241，便于使用者维修涡轮式风力发电装置4。

上述各个实施例中的涡轮式风力发电装置，将多个长条状的风叶1以传动杆5为中心依次围设在第二固定架3上形成了涡轮型半封闭空间，这样，多个风叶1即可接受垂直气流，也可以接受来自于全方位的自然风，并将垂直气流和来自于全方位的自然风集中到由多个风叶1围成的半封闭空间生成涡旋气流，实现涡轮增压效果，从而能够利用来自多种风向的风力，提高风能利用率的同时给设备增添了通风换气功能，进而扩大了安装和使用范围，适用范围广。

涡轮式发电装置对于开发利用低能量热能提供了有力的技术支持，对再生能源的循环利用意义重大。而且，在炎热地区建造生态家禽养殖场及农作物种植降温棚，在棚室的顶部设置有排风口，并将涡轮式风力发电装置安装在排风口出，这样在棚室内温度上升后，会在屋顶的排风口处生成强劲的垂直气流，不仅可以对棚室内改善棚室内的空气，还能够进行发电，意义重大。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种涡轮式风力发电装置，其特征在于，包括：发电机、第一固定架、第二固定架和多个风叶；

所述发电机设置在所述第一固定架的下部，所述第一固定架上竖直地设置有传动杆，且所述传动杆与所述第一固定架转动连接；所述传动杆的下端与所述发电机连接；

所述第二固定架套设在所述传动杆上，且所述第二固定架位于所述第一固定架上方；多个所述风叶，以所述传动杆为中心，依次围设在所述第二固定架上；多个所述风叶用于接收自然风和垂直气流，以带动所述发电机发电；

每个所述风叶均包括吸风导风部；所述吸风导风部包括连接板和吸风导风板；所述连接板和所述吸风导风板均呈长条状；所述连接板一条长边沿上，沿该长边沿延伸的方向，设置有所述吸风导风板，且所述吸风导风板的长度延伸方向与所述连接板的长度延伸方向一致，所述吸风导风板与所述连接板之间呈锐角；所述连接板远离所述吸风导风板的一面与所述第二固定架连接；所述风叶还包括吸风换气板；

所述吸风换气板呈长方形，所述吸风换气板的下端与所述连接板的上端连接，所述吸风换气板朝所述连接板远离所述吸风导风板的一面扭转，形成弧形板状；所述吸风导风板远离所述连接板的边沿与相对应的所述吸风换气板的长边沿呈弧形过渡连接，且所述吸风换气板的该条长边沿的弧度小于其另一条长边沿的弧度；

所述传动杆的上端转动连接顶板，且所述顶板与所述传动杆垂直；所述吸风换气板的上端与所述顶板的边沿连接，相邻的两个所述吸风换气板之间具有缝隙；所述第一固定架的下端设置有底座，所述底座包括支杆以及维护板，所述维护板形成了上下端开口的中空壳体，所述维护板通过所述支杆与所述第一固定架连接；所述发电机设置在所述中空壳体内；所述中空壳体下端为垂直气流导入口。

2.根据权利要求1所述的涡轮式风力发电装置，其特征在于，所述垂直气流导入口上设置有空气过滤网。

3.根据权利要求1或者2所述的涡轮式风力发电装置，其特征在于，所述传动杆与所述第一固定架通过轴承转动连接。

4.根据权利要求1或者2所述的涡轮式风力发电装置，其特征在于，多个所述风叶以所述传动杆为圆心呈圆形分布。

5.根据权利要求1或者2所述的涡轮式风力发电装置，其特征在于，所述维护板上还设置有检修口，所述检修口的边沿上转动连接门板，所述门板用于覆盖所述检修口。

6.根据权利要求1或者2所述的涡轮式风力发电装置，其特征在于，所述传动杆与所述顶板通过轴承转动连接。

7.根据权利要求1或者2所述的涡轮式风力发电装置，其特征在于，所述吸风导风板呈三角形，且所述吸风导风板从下至上呈渐缩状；所述连接板从上至 下呈渐缩状。