CN109915313A - 一种文丘里式微风、中风发电机 - Google Patents

Abstract

一种涉及风力发电设备领域的文丘里式微风、中风发电机，包含聚风罩、风轮、机舱、塔架和用于调节风轮转向的调向器，聚风罩包含收缩部，调向器包含调向轴；风轮设于收缩部的尾端附近，且风轮通过转轴与机舱中的传动装置对应连接；收缩部主要由第一扩口框、第一收口框和若干棱杆对应连接形成棱台结构，收缩部外侧对应棱台的每个侧面均铺设有聚风板，且每个聚风板的外端分别与对应的第一扩口框的边杆可转动连接，每个聚风板上分别设有用于收紧聚风板贴合棱台侧面的弹性收缩装置；该微风、中风发电机在达到微风、中风发电效果的同时，能够扩大工作风速的范围区间，降低风速过大时对发电机的损坏几率，提高风能的利用效率。

Description

一种文丘里式微风、中风发电机

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域，尤其是涉及一种文丘里式微风、中风发电机。

背景技术

由于风能是一种清洁无公害的可再生能源，再加上一些地区电力输送困难，风力发电在我国得到大力的推广；风力发电机一般有风轮、发电装置、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成；公知的，当风速达到风力发电机工作风速的下限值时，风力发电机开始工作，当风速达到风力发电机工作风速的上限值时，为了防止风轮转速超过设计转速，一般会设置限速安全机构对转轴进行限速或刹车；因为风力发电受风速的限制较大，国内一般把风力发电机组建立在年平均风速为6m/s的高风速地区，即使如此，一年也大概只有60～120天的时间能够达到风力发电机的工作风速，更何况一些风速在3～5m/s的低风速区，风速小且不稳定，只能使用中小型风力发电机组，甚至不能使用风力发电，对风能的利用率较低；

公告号为CN202215426U的一项中国实用新型专利，公开了一种带渐扩式聚风罩的风力发电机组，将风轮设置于聚风罩的出口通道中，聚风罩的作用在于压缩通道内的气流，以提高通道内的风速，从而达到使风力发电机能够在低风速区工作的目的；相对于同样的传统风力发电机来说，其设置聚风罩的缺点在于，只是调低了风力发电机工作风速的区间，也即同时调低了工作风速的上限值和下限值，虽然能够改变风速，使得微风或低风时也能达到该风力发电机工作风速的下限值，但也容易将瞬时的高风速，甚至对于同等条件的传统风力发电机来说正常的风速，改变为危险风速，使得这部分的风能得不到利用，甚至会使发电机因为风压过大导致发电设备无法控制或者损坏；

公告号为CN107387317A的一项中国发明专利，公开了一种用于狭管聚风发电***的可调控阻尼装置，通过在狭管的入风口正面增设可开合的百叶窗结构，达到当风速过大时，关闭百叶窗，保护发电机的目的，但其风能利用率同样不高，且百叶窗关闭时，其迎风面太大，容易受风压损坏。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种文丘里式微风、中风发电机，在达到微风、中风发电效果的同时，能够扩大工作风速的范围区间，降低风速过大时对发电机的损坏几率，提高风能的利用效率。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种文丘里式微风、中风发电机，包含聚风罩、风轮、机舱、塔架和用于调节转向的调向器，所述聚风罩包含收缩部，所述调向器包含调向轴；所述风轮设于收缩部的尾端附近，且风轮通过转轴与机舱中的传动装置对应连接，所述机舱或者聚风罩通过拉杆或者直接与调向轴的顶端连接，所述调向轴的底端安装于塔架上；所述收缩部主要由第一扩口框、第一收口框和若干棱杆对应连接形成棱台结构，所述收缩部外侧对应棱台的每个侧面均铺设有聚风板，且每个聚风板的外端分别与对应的第一扩口框的边杆可转动连接，每个聚风板上分别设有用于收紧聚风板贴合棱台侧面的弹性收缩装置。

进一步，所述聚风罩包含与收缩部尾端对应连通的套管支撑部，所述风轮设于套管支撑部中，所述套管支撑部外侧面一周铺设有挡风板。

进一步，所述套管支撑部包含第二收口框，该第二收口框与第一收口框通过若干横杆对应连接形成套管支撑部的棱柱型框架结构；所述套管支撑部外侧对应棱柱的每个侧面均设有挡风板；所述聚风罩包含扩散部，所述扩散部包含第二扩口框，所述第二扩口框与第二收口框相互对应的两边杆之间均设有与聚风板形状相同的扩风板；所述聚风板的内端与对应挡风板靠近第一收口框的一端可转动连接，挡风板靠近第二收口框的一端与对应的扩风板内端可转动连接，扩风板的外端与对应的第二扩口框边杆可转动连接。

进一步，所述聚风罩包含扩散部，所述扩散部包含第二扩口框，所述第二扩口框与第一收口框相互对应的两边杆之间均设有与聚风板形状相同的扩风板；所述聚风板的内端与对应的扩风板内端可转动连接，扩风板的外端与对应的第二扩口框边杆可转动连接。

进一步，所述聚风板外端向外延伸设有延边板，所述相邻两延边板之间设有挡风角块。

进一步，所述收缩装置设为弹性元件或者电动推杆。

进一步，所述收缩装置的一端与聚风板内端的内板面对应连接，收缩装置的另一端与对应的棱杆杆身对应连接。

进一步，所述收缩部为至少四棱的棱台结构。

进一步，所述第一扩口框和第一收口框的面积比值为2～20。

进一步，所述聚风罩的尾端设有尾翼。

进一步，所述机舱内设有与风轮对应连接的发电机和限速安全机构。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明公开的文丘里式微风、中风发电机，通过将聚风板的一端与聚风罩收缩部的扩口框边杆可转动连接，使得收缩部的聚风板在受到风压时能够向外转动展开，同时在聚风板上设置可调节的弹性收缩装置，如弹簧等，能够根据风压控制聚风板的展开程度，使得该聚风板能够在风力较大时展开释放风压，在风力较小时自动收紧贴合于收缩部的外侧，起到聚风的效果；本发明相对于同等条件带有传统聚风罩的风力发电机来说，不仅具有降低风机启动风速，微风发电，自动跟踪风向，以及提高风能利用率的效果，而且在风速超过带有传统聚风罩的风力发电机的工作风速上限值时，能够通过展开聚风板，消除聚风效果，使得风力发电机在强风下能够继续工作，从而扩大了风力发电机工作风速的范围区间，降低风速过大时对发电机的损坏几率，更加有效的提高了风能的利用效率。

附图说明

图1是发明的示意图；

图2是图1的左视示意图；

图3是图1中聚风罩闭合状态的立体结构示意图；

图4是图1中聚风罩展开状态的立体结构示意图；

图5是发明的第二种结构示意图；

图6是图5中聚风罩闭合状态的立体结构示意图；

图7是图5中聚风罩展开状态的立体结构示意图；

图8是发明的第三种结构示意图；

图9是图8中聚风罩闭合状态的立体结构示意图；

图10是图8中聚风罩展开状态的立体结构示意图；

图11是发明的第四种结构示意图；

图12是发明的第五种结构示意图。

图中：1、风轮；2、机舱；3、调向轴；4、塔架；5、收缩装置；6、拉杆；7、收缩部；8、套管支撑部；9、扩散部；10、挡风角块；701、第一扩口框；702、棱杆；703、聚风板；704、第一收口框；801、挡风板；802、横杆；803、第二收口框；901、扩风板；902、第二扩口框；7031、延边板。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进，本发明并不局限于下面的实施例：

实施例1：

结合附图1-4所述的文丘里式微风、中风发电机，包含聚风罩、风轮1、机舱2、塔架4和用于调节转向的调向器，聚风罩包含收缩部7，调向器包含调向轴3；风轮1设于收缩部7的尾端附近，且风轮1通过转轴与机舱2中的传动装置对应连接，根据需要，机舱2内设有与风轮1对应连接的发电机和限速安全机构，此外，发电机也能够设置在机舱外，利用传动装置接收风轮1产生的机械能；机舱2或者聚风罩通过拉杆6或者直接与调向轴3的顶端连接，调向轴3的底端安装于塔架4上；根据需要，风轮1能够设于收缩部7尾端的内侧或者外侧，机舱2的底部通过拉杆6与聚风罩的框架结构连接固定，聚风罩的棱杆702与调向轴3连接固定，且保证不影响聚风板703的展开和闭合，从而使得风轮1、机舱2以及聚风罩能够随着调向轴3同时同步转动；此外，该调向轴3能够根据调向器接收的风向信号，在电机的带动下自动转向，也能够根据需要，将调向轴3的支撑点设于聚风罩的前端，使得聚风罩的尾端根据风向能够自动转向，保证聚风罩的开口始终为迎风面，更或者在聚风罩的尾端设置尾翼，使得该微风、中风发电机在风力带动下转向，节省能源消耗；

收缩部7主要由第一扩口框701、第一收口框704和若干棱杆702对应连接形成棱台结构，根据需要，收缩部7为至少四棱的棱台结构，能够根据需要设置为四棱台、八棱台、十六棱台、或者三十二棱台结构等，当第一扩口框701的边数足够多时，能将第一扩口框701直接设为圆形结构，当棱台的截面形状越趋向于圆形，压缩后的风压越稳定，同时收缩部7各个侧面面积越小，越有利于各个部件的制作以及安装；此外，收缩部7设为正棱台结构，正棱台结构能够保证气流被收缩增压后，从各部吹向风轮1的风压能够相对稳定，降低风轮1的损耗；此外，第一扩口框701和第一收口框704的面积比值为2～20，通过该风力发电机设置地区风速的实际情况，改变比值，设置不同的聚风效果；收缩部7外侧对应棱台的每个侧面均铺设有聚风板703，且每个聚风板703的外端分别与对应的第一扩口框701的边杆可转动连接，使得收缩部的聚风板在受到风压时能够向外转动展开，每个聚风板703的内端板面分别设有用于收紧聚风板703贴合正棱台侧面的弹性收缩装置5，能够根据风压控制聚风板的展开程度，使得该聚风板能够在风力较大时展开释放风压，在风力较小时收紧贴合于收缩部的外侧，起到聚风罩聚风的效果；

根据需要，可转动连接设置为通过合页铰接，或者采用柔性物件，如短绳连接等，或者聚风板703的内端设有通孔并套接在第一扩口框701的边杆杆身；边杆是指所有扩口框和收口框每个边的组成部分；根据需要，收缩装置5设为弹性元件，此弹性元件能够设置为弹簧等，根据预设的需要聚风板703展开时所受的风力，选择合适规格的弹簧，能够根据风压控制聚风板703的展开程度，使得该聚风板703能够在风力较大时展开释放风压，在风力较小时收紧贴合于收缩部7的外侧，起到聚风的效果，或者该收缩装置5设为电动推杆，通过接收风速大小的信号，来改变电动推杆的伸缩程度；根据需要，收缩装置5的一端与聚风板703内端的内板面对应连接，收缩装置5的另一端与对应的棱杆702杆身中部对应连接，优选的，收缩装置5在聚风板703两侧对称设置，保证聚风板703受力平衡；此外，该收缩装置5的两端分别与相互对应的聚风板703内板面连接，或者收缩装置5一端与聚风板703内端的内板面对应连接，收缩装置5的另一端与对应的第一扩口框701的边杆杆身对应连接，同样能够达到效果；更或者，当可转动连接设置为通过合页铰接时，将弹簧两端直接设于合页的两页片之间，通过风力和弹簧控制合页开合，从而控制聚风板703开合。

实施例2：

结合附图5-7所述的文丘里式微风、中风发电机，与实施例1的不同之处在于，聚风罩包含与收缩部7尾端对应连通的套管支撑部8，风轮1设于套管支撑部8中，套管支撑部8外侧面一周铺设有挡风板801，这样设置，能够起到更好的聚风效果，提高风能的利用效率；此外，套管支撑部8的底部挡风板801板面设有对应调向轴3穿过的开孔，调向轴3顶端与机舱2底部连接，调向轴3轴身与套管支撑部8通过拉杆6固定连接，保证整个结构连接牢固；根据需要，该套管支撑部8能够设置为圆筒结构或者方形框架结构。

实施例3：

结合附图8-10所述的文丘里式微风、中风发电机，与实施例2的不同之处在于，套管支撑部8包含第二收口框803，该第二收口框803与第一收口框704通过若干横杆802对应连接形成套管支撑部8的棱柱型框架结构；套管支撑部8外侧对应棱柱的每个侧面均设有挡风板801；聚风罩包含扩散部9，扩散部9包含第二扩口框902，第二扩口框902与第二收口框803相互对应的两边杆之间均设有与聚风板703形状相同的扩风板901；聚风板703的内端与对应挡风板801靠近第一收口框704的一端可转动连接，挡风板801靠近第二收口框803的一端与对应的扩风板901内端可转动连接，扩风板901的外端与对应的第二扩口框902边杆可转动连接；该扩散部9能够平衡聚风罩进风口和出风口的风压，提高风能的利用效率，同时能够平衡聚风罩的结构，防止聚风罩头部过重，导致调向轴3受力不均，此外，当聚风板703开合时，挡风板801和扩风板901能够通过可转动连接的方式联动开合，在不影响聚风板703聚风、散风效果的同时，也能够减少收缩装置5的设置数量，也即只要有至少一块聚风板703展开或者合闭，就能够带动其它聚风板703，以及挡风板801和扩风板901的开合，降低了设置收缩装置5的成本；优选的，拉杆6远离调向轴3的一端穿过开孔连接于套管支撑部8的框架结构上，且连接处靠近收缩部7，使得该聚风罩能够不利用额外的尾翼，通过自身侧部的迎风面就能够实现转向。

实施例4：

结合附图11所述的文丘里式微风、中风发电机，与实施例1的不同之处在于，聚风罩包含扩散部9，扩散部9包含第二扩口框902，第二扩口框902与第一收口框704相互对应的两边杆之间均设有与聚风板703形状相同的扩风板901；聚风板703的内端与对应的扩风板901内端可转动连接，扩风板901的外端与对应的第二扩口框902边杆可转动连接；当聚风板703开合时，扩风板901能够通过可转动连接的方式联动开合，能够减少收缩装置5的设置数量，也即只要有至少一块聚风板703展开或者合闭，就能够带动其它聚风板703，以及扩风板901的开合，降低了设置收缩装置5的成本。

实施例5：

结合附图12所述的文丘里式微风、中风发电机，与实施例1的不同之处在于，聚风板703外端向外延伸设有延边板7031，该延边板7031的长度小于聚风板703外端边长，保证当聚风板703展开时，相邻两延边板7031之间互不阻碍，在不增大聚风罩框架结构的同时，设置延边板7031能够扩大聚风效果，提高风能利用率，但当聚风板703在闭合状态时，相邻两延边板7031之间必然会产生缺口释放风压，因此，在相邻两延边板7031之间设有挡风角块10，该挡风角块10不影响延边板7031的转动，在聚风板703在闭合时，贴合延边板7031的侧边，起到聚风的效果。

本发明未详述部分为现有技术。

Claims (10)

1.一种文丘里式微风、中风发电机，包含聚风罩、风轮（1）、机舱（2）、塔架（4）和用于调节转向的调向器，所述聚风罩包含收缩部（7），所述调向器包含调向轴（3）；所述风轮（1）设于收缩部（7）的尾端附近，且风轮（1）通过转轴与机舱（2）中的传动装置对应连接，所述机舱（2）或者聚风罩通过拉杆（6）或者直接与调向轴（3）的顶端连接，所述调向轴（3）的底端安装于塔架（4）上，其特征在于：所述收缩部（7）主要由第一扩口框（701）、第一收口框（704）和若干棱杆（702）对应连接形成棱台结构，所述收缩部（7）外侧对应棱台的每个侧面均铺设有聚风板（703），且每个聚风板（703）的外端分别与对应的第一扩口框（701）的边杆可转动连接，每个聚风板（703）上分别设有用于收紧聚风板（703）贴合棱台侧面的弹性收缩装置（5）。

2.根据权利要求1所述的文丘里式微风、中风发电机，其特征是：所述聚风罩包含与收缩部（7）尾端对应连通的套管支撑部（8），所述风轮（1）设于套管支撑部（8）中，所述套管支撑部（8）外侧面一周铺设有挡风板（801）。

3.根据权利要求2所述的文丘里式微风、中风发电机，其特征是：所述套管支撑部（8）包含第二收口框（803），该第二收口框（803）与第一收口框（704）通过若干横杆（802）对应连接形成套管支撑部（8）的棱柱型框架结构；所述套管支撑部（8）外侧对应棱柱的每个侧面均设有挡风板（801）；所述聚风罩包含扩散部（9），所述扩散部（9）包含第二扩口框（902），所述第二扩口框（902）与第二收口框（803）相互对应的两边杆之间均设有与聚风板（703）形状相同的扩风板（901）；所述聚风板（703）的内端与对应挡风板（801）靠近第一收口框（704）的一端可转动连接，挡风板（801）靠近第二收口框（803）的一端与对应的扩风板（901）内端可转动连接，扩风板（901）的外端与对应的第二扩口框（902）边杆可转动连接。

4.根据权利要求1所述的文丘里式微风、中风发电机，其特征是：所述聚风罩包含扩散部（9），所述扩散部（9）包含第二扩口框（902），所述第二扩口框（902）与第一收口框（704）相互对应的两边杆之间均设有与聚风板（703）形状相同的扩风板（901）；所述聚风板（703）的内端与对应的扩风板（901）内端可转动连接，扩风板（901）的外端与对应的第二扩口框（902）边杆可转动连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的文丘里式微风、中风发电机，其特征是：所述聚风板（703）外端向外延伸设有延边板（7031），所述相邻两延边板（7031）之间设有挡风角块（10）。

6.根据权利要求1所述的文丘里式微风、中风发电机，其特征是：所述收缩装置（5）设为弹性元件或者电动推杆。

7.根据权利要求1所述的文丘里式微风、中风发电机，其特征是：所述收缩装置（5）的一端与聚风板（703）内端的内板面对应连接，收缩装置（5）的另一端与对应的棱杆（702）杆身对应连接。

8.根据权利要求1所述的文丘里式微风、中风发电机，其特征是：所述收缩部（7）为至少四棱的棱台结构。

9.根据权利要求1所述的文丘里式微风、中风发电机，其特征是：所述第一扩口框（701）和第一收口框（704）的面积比值为2～20。

10.根据权利要求1所述的文丘里式微风、中风发电机，其特征是：所述聚风罩的尾端设有尾翼。