專利名稱：特大型垂直軸風力發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及風力發(fā)電技術領域，具體地說是一種能夠帶動多臺發(fā)電機運轉的 特大型垂直軸風力發(fā)電裝置。
技術背景 隨著能源的日益緊張與匱乏，長期以來人們一直都在嘗試開發(fā)利用新的可利用能 源。風能資源因無污染、資源豐富、潛力巨大而引起世界各國的關注并投入巨資進行開發(fā)。 目前，用于風力發(fā)電的裝置主要分兩種類型，一種是水平軸風力發(fā)電裝置，另一種是垂直軸 風力發(fā)電裝置。水平軸風力發(fā)電裝置因能夠充分利用高空的風能，風力轉換效率都比較高 等優(yōu)點而得到了廣泛應用。但是，水平軸風力發(fā)電裝置的葉片比較長，行程空間大，對材料 的強度要求很高，還有偏航、變速箱等附助設施，加上維修不夠方便，這些因素制約了它向 更大發(fā)電量的方向發(fā)展。現(xiàn)有的垂直軸風力發(fā)電裝置，可以有效利用低空風能，無偏航、無 尾翼動力系統(tǒng)，可以接受任何方向的來風。但是這種風力發(fā)電裝置既要承受迎風、背風的 沖擊力，又要承受風向變化及風力大小的沖擊力，這些缺陷使垂直軸風力發(fā)電裝置的風輪 機構容易受損，使用壽命短。目前，無論是水平軸風力發(fā)電裝置，還是垂直軸風力發(fā)電裝 置，由于受到機械等多種因素的影響，最大單機發(fā)電量不超過3000KW，大部分單機發(fā)電量在 500KW-1000KW范圍內。因單機發(fā)電量小，制造成本就比較高，輸送和上網(wǎng)都受到了限制，遠 遠不能適應風能資源開發(fā)利用的需要。
發(fā)明內容為了克服現(xiàn)有風力發(fā)電裝置在結構上存在的不足，本實用新型的目的是提供一種 無偏航、無尾翼、無阻力的特大型垂直軸風力發(fā)電裝置。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是這種特大型垂直軸風力發(fā)電裝置，包括固定在地面上的塔架以及穩(wěn)固塔架的橫 梁，在上下橫梁中心通過上軸承架和下軸承架垂直設置動力旋轉軸，旋轉軸的底端通過大 盤齒輪連接發(fā)電機離合器，發(fā)電機通過電纜與變電室相連接，特征是圍繞旋轉軸設置1 10層多元一體的無阻力風輪機構，每層以旋轉軸為軸心等角度、對稱地設置1 5個由上橫 桿、下橫桿和框架立撐組成的弧形框架，在每個弧形框架內的左右兩翼分別通過上軸、下軸 及葉片軸套安裝1 5個活動風葉，在活動風葉與弧形框架接觸處設有葉片擋塊及葉片開 啟控制機構，弧形框架的外端邊之間由固定桿相連接；發(fā)電機離合器連接發(fā)電量控制調節(jié) 裝置，控制大盤齒輪先后與不同功率的發(fā)電機連接并運轉；所說活動風葉的橫截面為“勺” 形結構，活動風葉距旋轉軸外側的面積大于內側的面積；弧形框架內的活動風葉偏縱向中 心線安裝，葉片軸線的一側長度大于另一側長度；旋轉軸上設有制動限速裝置。本實用新型的有益效果是—是發(fā)電量比較大。由于采用了連接在旋轉軸上的多層、多極一體的無阻力風輪 機構，受風面積比較大。同時在發(fā)電機離合器上連接了發(fā)電量控制調節(jié)裝置，控制大盤齒輪先后與多臺不同功率的發(fā)電機連接并運轉，使一臺風力發(fā)電裝置的發(fā)電總量可達3000KW 以上。二是阻力比較小。由于采用了“勺”形結構的活動葉片，活動風葉偏縱向中心線安 裝，因此葉片的受風面風力利用率高，背風面風的阻力小。特別是在活動風葉與弧形框架接 觸處設有葉片擋塊和葉片開啟控制機構，當活動葉片在接受風力轉動180度后，葉片與弧 形框架固定部位形成一條線時，葉片開啟控制機構使活動葉片自動打開泄風口，將回轉時 的阻力降到最低限度；當弧形框架運轉到可接受風力時，活動葉片又自動回位將泄風口封 閉，完成風力作用在葉片上的推力。依次循環(huán)，保證了風輪機構高效運轉。 三是使用壽命長。風輪機構的框架采用碳鋼材料，活動風葉采用高分子紡織材料， 風輪阻力小，自身重量輕，大大降低了風輪機構易損部件的損耗，保證運行安全穩(wěn)定，維護 簡單方便，使用壽命長。可以在河灘、海岸、山頂?shù)葏^(qū)域安裝使用。
圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是圖1的A-A向剖視結構示意圖；圖3是本實用新型結弧形框架的構示意圖；圖4是圖3的俯視結構示意圖；圖5是本實用新型的活動風葉結構示意圖；圖6是圖5的B-B向橫截面結構示意圖。圖中1.上軸承架，2.旋轉軸，3.弧形框架，4.活動風葉，5.上軸，6.下軸，7.發(fā)電 機離合器，8.發(fā)電量控制調節(jié)裝置，9.發(fā)電機，10.電纜，11.變電室，12.大盤齒輪，13.制 動限速裝置，14.下軸承架，15.風輪機構，16.塔架，17.橫梁，18.固定桿，19.葉片開啟控 制機構，20.上橫桿，21.框架立撐，22.下橫桿，23.葉片擋塊，24.葉片軸套。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1、2、3、4所示，這種特大型垂直軸風力發(fā)電裝置，高度60m，直徑20m，由4根 設置在地面上的鋼筋混凝土材料塔架16以及穩(wěn)固塔架16的橫梁17構成，在上下橫梁17 中心通過上軸承架1和下軸承架14垂直設置直徑260cm、壁厚12mm的動力旋轉軸2，旋轉 軸2的底端通過直徑15m的大盤齒輪12連接3臺發(fā)電機離合器7，功率總量為3210KW，發(fā) 電機9通過電纜10與變電室11相連。旋轉軸2下部的大盤齒輪12上端設有制動限速裝 置13，保證在風力較大的情況下使風輪機構15平穩(wěn)運轉。主要特征是圍繞旋轉軸2設置5層一體的風輪機構15，每層以旋轉軸2為軸心，按 照圓心角120°的角度、對稱地設置3個由上橫桿20、下橫桿22和框架立撐21組成的弧形 框架3，在每個弧形框架3內的左右兩翼分別通過上軸5、下軸6及葉片軸套24安裝3個活 動風葉4，在活動風葉4與弧形框架3接觸處設有葉片擋塊23和葉片開啟控制機構19，弧 形框架3的外端邊之間由固定桿18相連接。發(fā)電量控制調節(jié)裝置8由微機和控制軟件以 及安裝在大盤齒輪12上的轉速傳感器構成，當大盤齒輪12上轉速能夠滿足第一臺發(fā)電機 運轉時，計算機發(fā)出指令，將第一臺1510KW的發(fā)電機離合器與大盤齒輪12連接；當大盤齒輪12繼續(xù)運轉，其轉速能夠滿足第二臺發(fā)電機運轉時，計算機發(fā)出指令，將第二臺IOOOKW 的發(fā)電機離合器與大盤齒輪12連接；最后將第三臺700KW的發(fā)電機離合器與大盤齒輪12 連接。 如圖5、6所示，活動風葉4采用重量比較輕的尼龍或高分子紡織材料制成，同時采 用能夠最大效率地利用風能，減少阻力的橫截面為“勺”形結構。在每個弧形框架3內的一 側均安裝了 3個活動風葉，距旋轉軸2外側的活動風葉4長度為429cm中間的一個長度為 336cm，靠近旋轉軸2內側的活動風葉4長度為192cm，高均為745cm?；⌒慰蚣?內的每一 片活動風葉4，采取偏縱向中心線安裝，葉片軸線的一側長度a大于另一側長度b。
權利要求一種特大型垂直軸風力發(fā)電裝置，包括固定在地面上的塔架(16)以及穩(wěn)固塔架的橫梁(17)，在上下橫梁(17)中心通過上軸承架(1)和下軸承架(14)垂直設置動力旋轉軸(2)，旋轉軸(2)的底端通過大盤齒輪(12)連接發(fā)電機離合器(7)，發(fā)電機(9)通過電纜(10)與變電室(11)相連，其特征在于圍繞旋轉軸(2)設置1～10層多元一體的無阻力風輪機構(15)，每層以旋轉軸(2)為軸心等角度、對稱地設置1～5個由上橫桿(20)、下橫桿(22)和框架立撐(21)組成的弧形框架(3)，在每個弧形框架(3)內的左右兩翼分別通過上軸(5)、下軸(6)及葉片軸套(24)安裝1～5個活動風葉(4)，在活動風葉(4)與弧形框架(3)接觸處設有葉片擋塊(23)及葉片開啟控制機構(19)，弧形框架(3)的外端邊之間由固定桿(18)相連接；發(fā)電機離合器(7)連接發(fā)電量控制調節(jié)裝置(8)。
2.根據(jù)權利要求1所述的特大型垂直軸風力發(fā)電裝置，其特征在于所說活動風葉(4) 橫截面為“勺”形結構。
3.根據(jù)權利要求1所述的特大型垂直軸風力發(fā)電裝置，其特征在于所說活動風葉(4) 距旋轉軸(2)外側的面積大于內側的面積。
4.根據(jù)權利要求1所述的特大型垂直軸風力發(fā)電裝置，其特征在于旋轉軸(2)上設 有制動限速裝置(13)。
5.根據(jù)權利要求1所述的特大型垂直軸風力發(fā)電裝置，其特征在于所說大盤齒輪 (12)連接1 5臺發(fā)電機離合器(7)。
6.根據(jù)權利要求1所述的特大型垂直軸風力發(fā)電裝置，其特征在于弧形框架(3)內 的活動風葉(4)偏縱向中心線安裝，葉片軸線的一側長度大于另一側長度。
專利摘要本實用新型公開了一種特大型垂直軸風力發(fā)電裝置，包括固定在地面上的塔架以及穩(wěn)固塔架的橫梁，在上下橫梁中心通過軸承垂直設置動力旋轉軸，旋轉軸的底端通過大盤齒輪連接發(fā)電機離合器，要點是在旋轉軸設置多層一體的風輪機構及弧形框架，在每個弧形框架內安裝無阻力活動風葉，在活動風葉與弧形框架接觸處設有葉片擋塊及葉片開啟控制機構，發(fā)電機離合器連接發(fā)電量控制調節(jié)裝置。本實用新型發(fā)電量大，發(fā)電總量可達3000kW以上，阻力小，而且自身重量比較輕，運行安全穩(wěn)定，維護簡單方便，使用壽命長，可以在河灘、海岸、山頂?shù)葏^(qū)域安裝使用。
文檔編號F03D3/00GK201610825SQ20102010910
公開日2010年10月20日 申請日期2010年2月5日 優(yōu)先權日2010年2月5日
發(fā)明者王京福 申請人:濟南高新開發(fā)區(qū)中泰環(huán)保技術開發(fā)中心