專利名稱：：具有梯形撞塊的風(fēng)筒式風(fēng)力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電裝置，具體為一種風(fēng)力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
：風(fēng)是我們?nèi)粘Ｉ钪凶钍煜さ淖匀滑F(xiàn)象，地球上的風(fēng)是太陽輻射造成地球表面大氣層受熱不均，引起大氣壓力分布不均。在不均壓力作用下，空氣沿水平方向運(yùn)動(dòng)就形成風(fēng)，空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能，就是風(fēng)能。風(fēng)能是一種最具活力的可再生能源，因此也可以說風(fēng)能是一種取之不盡，用之不竭的能源。而石油、煤、天然氣等礦物燃料能源，在運(yùn)用過程中，會(huì)排放出二氧化碳，二氧化硫，氮氧化物，一氧化碳，粉塵等等，造成溫室效應(yīng)，酸雨等現(xiàn)象，嚴(yán)重污染環(huán)境和破壞生態(tài)平衡，這使得南北二極地的冰蓋面積縮小，西藏高原的雪山融雪地域增大，極地上空臭氧層被破壞的面積在擴(kuò)大，這些都給我們敲響了警鐘，人們必須盡快地利用可再生的風(fēng)能、太陽能、海浪能量等，減少使用石油、煤、天然氣等不可再生的化石能源，而且化石能源的可開采數(shù)量已很有限，對人類的生存、發(fā)展和能源需求提出了嚴(yán)重的危機(jī)警告。經(jīng)過實(shí)地調(diào)查和技術(shù)資料的探究，了解到，我們國家的風(fēng)能資源很豐富，可開發(fā)的裝機(jī)容量約2.5億千瓦，居世界首位，但我們國家實(shí)際風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量僅占全國電力裝機(jī)的0.11%，風(fēng)力發(fā)電發(fā)展?jié)摿薮?。目前?yīng)用比較廣泛的風(fēng)能發(fā)電裝置，為三葉式的采風(fēng)形式居多，但隨著發(fā)電裝置的發(fā)電容量不斷增加，三葉式風(fēng)機(jī)的葉片直徑必須做得很大，以擴(kuò)大采風(fēng)面積，來增加發(fā)電量，據(jù)資料測算，如果要做3兆瓦的風(fēng)能發(fā)電機(jī)，則它的風(fēng)葉直徑要達(dá)100米，目的是增大葉尖周速，連風(fēng)機(jī)安裝支承塔架，其高度已相近于"美國華盛頓紀(jì)念塔"的高度，即總高度150米。這顯然是不能實(shí)施的方案。目前的風(fēng)能發(fā)電裝置，如三葉式，雙葉式，單葉式在特別強(qiáng)的大風(fēng)情況下，葉片容易被折斷，在風(fēng)速特別弱的微風(fēng)時(shí)，由于風(fēng)葉的自重量和傳動(dòng)系統(tǒng)的摩擦系數(shù)阻力，葉片就轉(zhuǎn)不動(dòng)，處于靜止?fàn)顟B(tài)，在氣溫-20Gc時(shí)，會(huì)有葉片脆化，斷裂等故障發(fā)生。目前的風(fēng)能發(fā)電裝置，對風(fēng)向的跟蹤技術(shù)較復(fù)雜，但是風(fēng)的方向是多變的，有時(shí)是旋轉(zhuǎn)的。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有梯形撞塊的風(fēng)筒式風(fēng)力發(fā)電裝置，可以很好地收集很弱的風(fēng)中之能量，自動(dòng)跟蹤風(fēng)向的裝置簡單，耗能少，甚至不耗能。本實(shí)用新型所提供的具有梯形撞塊的風(fēng)筒式風(fēng)力發(fā)電裝置，可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，具有梯形撞塊的風(fēng)筒式風(fēng)力發(fā)電裝置具有集風(fēng)裝置、轉(zhuǎn)輪、發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)向裝置、蓄電池，轉(zhuǎn)向裝置具有轉(zhuǎn)盤，其特征在于，集風(fēng)裝置為大喇叭形的集流式風(fēng)筒，集流式風(fēng)筒固定在轉(zhuǎn)盤上；集流式風(fēng)筒的小口端裝有驅(qū)動(dòng)集流式風(fēng)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)向標(biāo)。所述轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)軸連接桁架，桁架上方具有支撐面，支撐面上具有滾道，轉(zhuǎn)盤上具有與支撐面上的滾道對應(yīng)的滾道；兩滾道間裝有滾珠。所述支撐面-,lj邊緣上方裝有限制集流式風(fēng)筒旋轉(zhuǎn)超過一周的梯形撞塊，梯形撞塊的短邊朝向支撐面中部。集流式風(fēng)筒的出風(fēng)口，為矩形。轉(zhuǎn)輪為橫向的多葉片葉輪。風(fēng)向標(biāo)是尾舵式，其有效面積大于風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口面積。風(fēng)向標(biāo)固定安裝在集流式風(fēng)筒出風(fēng)口尾部，向后延伸，并可方便拆裝。第一，具有梯形撞塊的風(fēng)筒式風(fēng)力發(fā)電裝置的集流式風(fēng)筒，是采用一個(gè)大喇叭樣式的圓筒，擴(kuò)大進(jìn)風(fēng)口對風(fēng)的收集面積，大幅提高出風(fēng)口處的風(fēng)速，不僅能解決風(fēng)弱時(shí)不能發(fā)電的問題，而且在多種情況下都能應(yīng)用。本風(fēng)力發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)容量為500瓦，經(jīng)過計(jì)算可見，本實(shí)用新型的風(fēng)筒式發(fā)電機(jī)，已把風(fēng)速提高11.29倍。上式中，J^是進(jìn)風(fēng)口半徑0.75米的(m2)B—為出風(fēng)口矩形的長邊0.5mC一為出風(fēng)口矩形的寬邊0.25mn—利用系數(shù)為80%設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)速為4m/s，即V產(chǎn)4m/s出風(fēng)口的風(fēng)速等于進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)速乘以提高風(fēng)速倍數(shù)，即出風(fēng)口的風(fēng)速V2=4m/sX11.29=45.19m/s在單位時(shí)間內(nèi)流過垂直于風(fēng)速截面積A(m"的風(fēng)能風(fēng)能co-l/2pV3A上式中p-為空氣密度kg/m3V-為風(fēng)速m/sA-為截面積單位m2"-風(fēng)能單位為kg、m2、s-3(即W)從上述風(fēng)能公式W=l/2pv3A可以看出，增加風(fēng)輪掃掠面積A和提高來流風(fēng)速V都可增大所獲的風(fēng)能。把上式風(fēng)能公式，除以相應(yīng)的面積A，便得到風(fēng)能密度公式，它是氣流在單位時(shí)間內(nèi)垂直通過單位截面積的風(fēng)能。A空氣密度p是氣壓，氣溫和溫度的函數(shù)，不同地區(qū)的空氣密度都不相同，可查表得知p的數(shù)值。海拔高度與大氣壓、大氣密度關(guān)系[大氣溫度15QC=288k]<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本項(xiàng)目風(fēng)筒出風(fēng)口的風(fēng)能為W=l/2pV3A=1/2x1.224x45.193x3.14x(0.52—0.452)xl/5=1685.59W上式中p——以上海為例，大氣密度取1.224V——為經(jīng)風(fēng)筒集流提速后，出風(fēng)口風(fēng)速A——為風(fēng)輪掃掠面積，本項(xiàng)目采用橫流式多葉片葉輪，風(fēng)輪掃掠面積為圓環(huán)，外圓半徑0.5m，內(nèi)圓半徑O.45m,風(fēng)吹在風(fēng)輪上的面積為整個(gè)圓環(huán)的1/5無論從上述風(fēng)能計(jì)算公式W=l/2pV3A還是風(fēng)能密度，計(jì)算公式W=l/2pV3中可看到，因VS的緣故，即在風(fēng)速上有少量的增加會(huì)導(dǎo)致在風(fēng)能上有大量的增加，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的風(fēng)筒集風(fēng)的方法增大風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口面積，縮小出風(fēng)口面積，從而加大風(fēng)速提高倍數(shù)，也就是提高了出風(fēng)口風(fēng)速，即達(dá)到了放大風(fēng)速的關(guān)鍵目的。第二，采用喇叭形式的集流式風(fēng)筒，它的出風(fēng)口，做成矩形并縮小出風(fēng)口的有效面積，以便出風(fēng)口的風(fēng)速提高，及風(fēng)能的充分利用，去吹動(dòng)橫流式多葉片葉輪。該葉輪的摩擦系數(shù)小，自重量輕，使用壽命長，以此設(shè)計(jì)來克服三葉式風(fēng)能機(jī)葉片易被強(qiáng)風(fēng)折斷而不能發(fā)電的問題，本實(shí)用新型的橫流式多葉片葉輪，這也決定了風(fēng)筒出風(fēng)口為矩形，以達(dá)到完全匹配從而使風(fēng)能充分利用的目的，此風(fēng)力機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向垂直。由于出風(fēng)口面積的縮小，通過計(jì)算可知，風(fēng)能密度是評定風(fēng)能發(fā)電機(jī)做功能力的關(guān)鍵參數(shù)，風(fēng)速V2越高，風(fēng)能發(fā)電機(jī)可能提取的風(fēng)能越大，且成三次方的關(guān)系。為了在風(fēng)速較低時(shí)進(jìn)一步增大風(fēng)流密度，在集流式風(fēng)筒中后部設(shè)置可以改變出風(fēng)口大小的導(dǎo)流裝置。本實(shí)用新型能有效地提高橫流式多葉片葉輪的轉(zhuǎn)速，以此提高發(fā)電量，提高經(jīng)濟(jì)效益。第三，采用風(fēng)向標(biāo)自動(dòng)導(dǎo)向的方法，風(fēng)向標(biāo)固定安裝在集流式風(fēng)筒出風(fēng)口尾部向后延伸的尾舵，尾舵有效面積大于風(fēng)筒進(jìn)風(fēng)口面積。風(fēng)向標(biāo)由尾部向后延伸鋼管，并在機(jī)架平臺上豎立一根高1.5m的方鋼，該方鋼頂部由鋼絲繩牽引在延伸鋼管的五分之四的位置。更有利于可轉(zhuǎn)動(dòng)盤被風(fēng)向標(biāo)帶動(dòng)，使進(jìn)風(fēng)口始終都能跟蹤、對準(zhǔn)進(jìn)風(fēng)方向，從而提高風(fēng)能發(fā)電裝置的風(fēng)能利用率和提高發(fā)電效率，以此替代目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)復(fù)雜的跟風(fēng)裝置，節(jié)省風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的成本和維修費(fèi)用。第四，梯形狀塊限制集流式風(fēng)筒的旋轉(zhuǎn)范圍在345度內(nèi)，以此解決風(fēng)力發(fā)電裝置存在的發(fā)電機(jī)的連接電線被多次同方向轉(zhuǎn)動(dòng)而繞斷電線的問題。可大大減少對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的維修工作量，降低了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行成本。在固定支撐面的上設(shè)置的梯形撞塊兩側(cè)的被撞擊面上設(shè)置20mm厚的緩沖橡膠。有益效果本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于，運(yùn)用風(fēng)筒提高風(fēng)能發(fā)電的效率；運(yùn)用風(fēng)向標(biāo)及橫流式多葉片葉輪提高風(fēng)能的利用率；縮小風(fēng)能發(fā)電裝置的體積；尾舵容易拆卸及安裝方便整臺風(fēng)筒式發(fā)電裝置搬遷和組裝，減小風(fēng)能發(fā)電裝置的，維護(hù)工作量；降低風(fēng)能發(fā)電裝置的造價(jià)。轉(zhuǎn)盤和桁架間裝有滾珠，可以減小摩擦力，有利于靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。采用梯形撞塊解決風(fēng)力發(fā)電裝置存在的發(fā)電機(jī)的連接電線被多次同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)而繞斷電線的問題。如此，可大大減少對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的維修工作量，降低了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行成本。圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。具體實(shí)施方式為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。具有梯形撞塊的風(fēng)筒式風(fēng)力發(fā)電裝置具有集風(fēng)裝置、轉(zhuǎn)輪、發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)向裝置、蓄電池，集風(fēng)裝置為大喇叭形的集流式風(fēng)筒l，集流式風(fēng)筒l固定在可轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤5上；集流式風(fēng)筒l的小口端裝有風(fēng)向標(biāo)2。集流式風(fēng)筒1的出風(fēng)口3，為矩形。轉(zhuǎn)輪為橫向的多葉片葉輪4。風(fēng)向標(biāo)2固定安裝在集流式風(fēng)筒出風(fēng)口，尾部后的延伸處。轉(zhuǎn)盤5通過轉(zhuǎn)軸連接桁架6，桁架6上方具有支撐面7，支撐面7上具有滾道，轉(zhuǎn)盤5上具有與支撐面上的滾道對應(yīng)的滾道；兩滾道間裝有滾珠8。支撐面7上裝有梯形狀塊9，梯形狀塊9較短的底邊朝向支撐面7的中心位置o梯形狀塊9限制集流式風(fēng)筒的旋轉(zhuǎn)范圍在345度內(nèi)，以此解決風(fēng)力發(fā)電裝置存在的發(fā)電機(jī)的連接電線被多次同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)而繞斷電線的問題?？纱蟠鬁p少對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的維修工作量，降低了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行成本。在固定支撐面的上設(shè)覽的梯形撞塊兩側(cè)的被撞擊面.匕設(shè)置20mm厚的緩沖橡膠。一、喇叭式集流式風(fēng)筒l，用鋁合金材料制造，取其密度小，價(jià)格低廉的特性，并在風(fēng)筒內(nèi)外涂上防腐蝕涂料，以提高使用壽命。二、為匹配橫流式多葉片葉輪4，出風(fēng)口3做成矩形，以使出風(fēng)口3的風(fēng)能得以充分利用。又因?yàn)閹缀螆D形中，圓的面積最大，所以進(jìn)風(fēng)口做成圓形，以擴(kuò)大進(jìn)風(fēng)口對風(fēng)能的收集面積。用縮小出風(fēng)口3的面積，來提高風(fēng)速，即提高了風(fēng)能發(fā)電裝置的發(fā)電效率，提高電能的輸出量。此舉尤如水輪發(fā)電機(jī)，利用水庫蓄水，提高水位差，從而提高了水對水輪發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力，又尤如晶體三極管，利用在基極輸入一個(gè)小的電信號，就能在發(fā)射極至集電極之間產(chǎn)生一個(gè)大于基極輸入信號的幾十倍至幾百倍的電信號，達(dá)到信號的放大作用，本實(shí)用新型的集流式風(fēng)筒也是基于以上思路，集流式風(fēng)筒對風(fēng)速有放大作用。眾所周知，如果喇叭式集流式風(fēng)筒的進(jìn)風(fēng)口收集進(jìn)的風(fēng)力動(dòng)能全部被轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)葉輪葉片所吸收，那么橫流式風(fēng)輪后面的空氣就不動(dòng)了，然而空氣不可能完全停止，所以風(fēng)力機(jī)的效率總是小于1的。橫流式風(fēng)輪從風(fēng)筒中吸收的功率可以用下面的公式計(jì)算P=l/2CpApV3上式中P—為風(fēng)輪輸出的功率Cp—為風(fēng)輪的功率系數(shù)Cp.max=0.593A—為風(fēng)輪掃掠面積R—為風(fēng)輪半徑V—為風(fēng)速p—為空氣密度上式可見風(fēng)輪的輸出功率和風(fēng)速的立方成正比和空氣密度及風(fēng)輪掃掠面積成正比，因此橫流式多葉片葉輪4的直徑設(shè)計(jì)為50cm。三、采用橫流式多葉片葉輪4能減輕葉輪的自重量和減小葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的摩擦系數(shù)，且橫流式多葉片葉輪4堅(jiān)固，不易被折斷。葉輪采用不銹鋼薄板制造，8轉(zhuǎn)軸部分用軸承軸瓦封閉式潤滑，出軸通過聯(lián)軸器，連接升速變速箱及永磁直流發(fā)電機(jī)，由于橫流式多葉片葉輪4本身轉(zhuǎn)速已很高，所以升速變速箱的升速范圍會(huì)較小，減少了齒輪傳動(dòng)的級數(shù)，從而降低了系統(tǒng)的摩擦系數(shù)，降低了升速變速箱的體積、重量和制造成本。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。權(quán)利要求1、具有梯形撞塊的風(fēng)筒式風(fēng)力發(fā)電裝置具有集風(fēng)裝置、轉(zhuǎn)輪、發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)向裝置、蓄電池，轉(zhuǎn)向裝置具有轉(zhuǎn)盤，其特征在于，集風(fēng)裝置為大喇叭形的集流式風(fēng)筒，集流式風(fēng)筒固定在轉(zhuǎn)盤上；集流式風(fēng)筒的小口端裝有驅(qū)動(dòng)集流式風(fēng)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)向標(biāo)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有梯形撞塊的風(fēng)筒式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)盤通過轉(zhuǎn)軸連接桁架，桁架上方具有支撐面，支撐面上具有滾道，轉(zhuǎn)盤上具有與支撐面上的滾道對應(yīng)的滾道；兩滾道間裝有滾珠。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有梯形撞塊的風(fēng)筒式風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于，所述支撐面一側(cè)邊緣上方裝有限制集流式風(fēng)筒旋轉(zhuǎn)超過一周的梯形撞塊，梯形撞塊的短邊朝向支撐面中部。專利摘要具有梯形撞塊的風(fēng)筒式風(fēng)力發(fā)電裝置涉及一種發(fā)電裝置，具體為一種風(fēng)力發(fā)電裝置。本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于，運(yùn)用風(fēng)筒提高風(fēng)能發(fā)電的效率；運(yùn)用風(fēng)向標(biāo)及橫流式多葉片葉輪提高風(fēng)能的利用率；縮小風(fēng)能發(fā)電裝置的體積；風(fēng)向標(biāo)容易拆卸及安裝方便整臺風(fēng)筒式發(fā)電裝置搬遷和組裝，減小風(fēng)能發(fā)電裝置的，維護(hù)工作量；降低風(fēng)能發(fā)電裝置的造價(jià)。轉(zhuǎn)盤和桁架間裝有滾珠，可以減小摩擦力，有利于靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。采用梯形撞塊解決風(fēng)力發(fā)電裝置存在的發(fā)電機(jī)的連接電線被多次同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)而繞斷電線的問題。如此，可大大減少對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的維修工作量，降低了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行成本。文檔編號F03D9/00GK201241795SQ20082005744公開日2009年5月20日申請日期2008年4月18日優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日發(fā)明者鄧蓓佳申請人:上海市格致中學(xué)