專利名稱：兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，尤其涉及一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換
>J-U裝直。
背景技術(shù)：
目前，我國的大部分大型風(fēng)力發(fā)電裝置為水平軸風(fēng)力發(fā)電裝置，這樣的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片設(shè)計目前普遍采用的是動量一葉素理論，但是由于葉素理論忽略了各葉素之間的流動干擾，同時在應(yīng)用葉素理論設(shè)計葉片時都忽略了翼型的阻力，這種簡化處理不可避免的造成了結(jié)果的不準(zhǔn)確性，這種簡化對葉片外形設(shè)計的影響較小，但是對風(fēng)輪的風(fēng)能利用率影響很大，這樣實(shí)際的風(fēng)能利用率比理論的風(fēng)能的利用率要小的多。此外，水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片在旋轉(zhuǎn)一周的過程中，受慣性力和重力的綜合作用，慣性力的方向是隨時變化的，而重力的方向始終不變，這樣葉片所受的就是一個交變載荷，這對于葉片的疲勞強(qiáng)度是非常不利，另外，水平軸的發(fā)電機(jī)都置于幾十米的高空，這給發(fā)電機(jī)的安裝和維護(hù)檢修帶來了很多的不便。同時對環(huán)境也存在著一定的影響，水平軸風(fēng)輪的尖速比一般在5-7左右，在這樣的高速下葉片切割氣流將產(chǎn)生很大的氣動噪音。同時水平軸風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)片體積很大，需要較大的風(fēng)速才能使其主軸旋轉(zhuǎn)，風(fēng)能的利用率較低，做功效率不高，且安裝地區(qū)受到限制，只能安裝在我國的沿海和沙漠地區(qū)，而不適合在居住人口較多的內(nèi)陸地區(qū)安裝。由于較大的體積和安裝地理位置的限制，則使其投資建設(shè)成本較高，安裝維修不便。而已存在的垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)片和風(fēng)輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計不夠完善，對風(fēng)能的利用率不高，且發(fā)電量受限，不能實(shí)現(xiàn)大功率發(fā)電，而且以上各種形式的風(fēng)力發(fā)電裝置受風(fēng)向的影響比較大，不能適任意方向。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種風(fēng)能利用率高、維修方便的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，包括底座，底座上連接有外圍塔架，其特征是底座上方設(shè)計有風(fēng)輪機(jī)構(gòu)，風(fēng)輪機(jī)構(gòu)包括垂直旋轉(zhuǎn)軸，垂直旋轉(zhuǎn)軸的下部連接有水平方向的齒盤，垂直旋轉(zhuǎn)軸的下部和上部分別通過復(fù)合雙軌滾珠軸承與底座相連接，垂直旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)計有固定座，固定座上連接有葉片支架，葉片支架上套有擋風(fēng)葉片。此結(jié)構(gòu)中，底座上設(shè)計有發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)上連接有齒輪，齒輪與齒盤相嚙合，此結(jié)構(gòu)中，擋風(fēng)葉片包括葉片本體，葉片本體的兩側(cè)設(shè)計有弧形側(cè)葉片，葉片本體的上端設(shè)計有固定套。此結(jié)構(gòu)中，葉片支架固定連接有限位彈簧，限位彈簧與擋風(fēng)葉片相對應(yīng)，限位彈簧上設(shè)計有彈簧支架，彈簧支架與限位彈簧為一整體，彈簧支架位于擋風(fēng)葉片后方。此結(jié)構(gòu)中，葉片支架上設(shè)計有支架凸起，限位彈簧位于支架凸起之間。、[0009]此結(jié)構(gòu)中，固定座上開有螺孔，葉片支架的兩端帶有螺紋，葉片支架與固定座螺紋連接。[0010]此結(jié)構(gòu)中，葉片支架為多層，下層的葉片支架位于上層擋風(fēng)葉片的后方。此結(jié)構(gòu)中，葉片支架的自由端連接有限位螺母。此結(jié)構(gòu)中，葉片支架的自由端與垂直旋轉(zhuǎn)軸之間連接有斜拉線，所述葉片本體、弧形側(cè)葉片和固定套為一整體。此結(jié)構(gòu)中，復(fù)合雙軌滾珠軸承包括軸承，軸承內(nèi)套有復(fù)合軸承內(nèi)套,軸承與復(fù)合軸承內(nèi)套之間裝有滾珠座，滾珠座內(nèi)裝有滾珠。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)效果在于由于本實(shí)用新型這種結(jié)構(gòu)，所以本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下I.發(fā)電量大，本風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的換能裝置的發(fā)電機(jī)通過一個齒輪與齒盤直接嚙合，傳動比較大，在微風(fēng)、弱風(fēng)的程度下就能使垂直旋轉(zhuǎn)軸獲得很大的扭矩，單機(jī)容量可達(dá)到3-10兆瓦，可以使多個發(fā)電機(jī)同時發(fā)電。2.做功效率高，受風(fēng)側(cè)迎風(fēng)面擋風(fēng)葉片受力大，逆風(fēng)側(cè)背風(fēng)擋風(fēng)葉片幾乎無阻力，使得風(fēng)的利用率大大提聞。3.風(fēng)輪機(jī)構(gòu)也具有合理的設(shè)計，上下層葉片支架相互交錯成最佳角度，使擋風(fēng)葉片的受力面積得到了最大限度的利用，從而提高了風(fēng)的利用率。4.該裝置對風(fēng)向沒有要求，適應(yīng)任意風(fēng)向，便于普及。5.與水平軸風(fēng)力發(fā)電裝置相比，其尖速比小，幾乎無噪音。6.本裝置的擋風(fēng)葉片可以鉸接在兩種不同類型的支架上，適應(yīng)不同地區(qū)不同風(fēng)能的要求，無地域的局限性。7.與同類風(fēng)力發(fā)電裝置相比，本裝置建設(shè)投資小，發(fā)電成本低，運(yùn)營時間和使用壽命長，安裝維修方便，適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的俯視圖；圖4為圖I中擋風(fēng)葉片、限位彈簧、彈簧支架和葉片支架連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖I中擋風(fēng)葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為圖I中擋風(fēng)葉片的使用狀態(tài)參考圖；圖7為圖I中復(fù)合雙軌滾珠軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中1、限位螺母；2、垂直旋轉(zhuǎn)軸；3、固定座；4、葉片支架；5、擋風(fēng)葉片；6、外圍塔架；7、齒盤；8、底座；9、復(fù)合雙軌滾珠軸承；10、發(fā)電機(jī)；11、齒輪；12、限位彈簧；13、支架凸起；14、固定套；15、葉片本體；16、弧形側(cè)葉片；17、彈簧支架；18、軸承；19、滾珠；20、復(fù)合軸承內(nèi)套。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明[0031]本實(shí)用新型如圖1、2、3、4、5、6、7所示，一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，包括底座8，底座8上連接有外圍塔架6，其特征是底座8上方設(shè)計有風(fēng)輪機(jī)構(gòu)，風(fēng)輪機(jī)構(gòu)包括垂直旋轉(zhuǎn)軸2，垂直旋轉(zhuǎn)軸2的下部連接有水平方向的齒盤7，垂直旋轉(zhuǎn)軸2的下部和上部分別通過復(fù)合雙軌滾珠軸承9與底座8相連接，垂直旋轉(zhuǎn)軸2上設(shè)計有固定座3，固定座3上連接有葉片支架4，葉片支架4上套有擋風(fēng)葉片5，在本實(shí)施例中，底座8上設(shè)計有發(fā)電機(jī)10，發(fā)電機(jī)10上連接有齒輪11，齒輪11與齒盤7相嚙合齒輪與齒盤間的傳動比大，齒盤周圍可以嚙合多個連接發(fā)電機(jī)的齒輪，上層和下層的葉片支架相互交錯最佳的角度，使風(fēng)能的利用率大大提高。在本實(shí)施例中，擋風(fēng)葉片5包括葉片本體15，葉片本體15的兩側(cè)設(shè)計有弧形側(cè)葉片16，葉片本體15的上端設(shè)計有固定套14，這種結(jié)構(gòu)增大了風(fēng)對擋風(fēng)葉片 的作用力，增大了垂直方向的扭矩，使垂直旋轉(zhuǎn)軸更容易啟動旋轉(zhuǎn)。在本實(shí)施例中，葉片支架4固定連接有限位彈簧12，限位彈簧12與擋風(fēng)葉片5相對應(yīng)，限位彈簧12上設(shè)計有彈簧支架17，彈簧支架17與限位彈簧12為一整體，彈簧支架17位于擋風(fēng)葉片5后方。在本實(shí)施例中，葉片支架4上設(shè)計有支架凸起13，限位彈簧12位于支架凸起13之間。使用本實(shí)用新型時，可以根據(jù)地理環(huán)境的不同，選擇不同彈性系數(shù)的限位彈簧12，來適應(yīng)不同的風(fēng)速。擋風(fēng)葉片下部無限位桿，可以翻轉(zhuǎn)五級風(fēng)以下時只能單向翻轉(zhuǎn)，超過五級風(fēng)時雙向翻轉(zhuǎn)。當(dāng)擋風(fēng)葉片受到微風(fēng)的作用時，由于彈簧的彈力此時的彈力大于風(fēng)對葉片的作用力使迎風(fēng)面葉片保持豎直，背風(fēng)側(cè)葉片受到風(fēng)的作用被抬起，推動垂直旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)微風(fēng)就能發(fā)電的目的。當(dāng)受到強(qiáng)風(fēng)此時的風(fēng)速在五級以上的作用時，其對擋風(fēng)葉片的作用力大于彈簧對葉片的彈力，此時彈簧失去作用，使葉片沿著風(fēng)向被抬起，釋放部分風(fēng)能，使旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速不至于過大，防止強(qiáng)風(fēng)對風(fēng)輪機(jī)構(gòu)及下部發(fā)電機(jī)造成損害。同時每個擋風(fēng)葉片相互獨(dú)立，不受其他擋風(fēng)葉片損壞后的影響，方便維修。在本實(shí)施例中，固定座3上開有螺孔，葉片支架4的兩端帶有螺紋，葉片支架4與固定座3螺紋連接，連接方便；在本實(shí)施例中，葉片支架4為多層，下層的葉片支架4位于上層擋風(fēng)葉片5的后方。在本實(shí)施例中，葉片支架4的自由端連接有限位螺母1，固定牢靠。在本實(shí)施例中，葉片支架4的自由端與垂直旋轉(zhuǎn)軸2之間連接有斜拉線，提高本實(shí)用新型的穩(wěn)固性和支撐力，所述葉片本體15、弧形側(cè)葉片16和固定套14為一整體，整個裝置牢固。在本實(shí)施例中，復(fù)合雙軌滾珠軸承9包括軸承18，軸承18內(nèi)套有復(fù)合軸承內(nèi)套20，軸承18與復(fù)合軸承內(nèi)套20之間裝有滾珠座，滾珠座內(nèi)裝有滾珠19，利用復(fù)合雙軌滾珠軸承9能夠進(jìn)一步減少阻力，本裝置更容易啟動，增加了風(fēng)輪機(jī)構(gòu)啟動的靈敏性，效率高，發(fā)熱量少，可以減少潤滑油的消耗，維護(hù)方便。使用本實(shí)用新型時，下層的葉片支架4即可以作為上層的擋風(fēng)葉片5的限位桿，當(dāng)受風(fēng)側(cè)的迎風(fēng)面葉片受到風(fēng)的作用力時，此時限位桿與擋風(fēng)葉片接觸，擋風(fēng)葉片順風(fēng)的方向翻轉(zhuǎn)，推動旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而使下部的齒盤帶動發(fā)電機(jī)工作，逆風(fēng)側(cè)的背風(fēng)面擋風(fēng)葉片受到風(fēng)的作用力被釋放掉背風(fēng)面基本上無阻力，同時弧形的葉片垂直安裝在支架上，與已現(xiàn)有的橫放的弧形葉片裝置相比，在雪天不會造成大雪的堆積，對支架造成破壞，不受惡劣天氣的影響，此時風(fēng)輪結(jié)構(gòu)受到力偶作用，產(chǎn)生圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)的力矩，在微風(fēng)、弱風(fēng)的程度下就能通過旋轉(zhuǎn)軸下端的大齒輪帶動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，發(fā)出兆瓦級的電量。本實(shí)用新型可以在很小的風(fēng)速下使旋轉(zhuǎn)軸獲得很大的轉(zhuǎn)矩，可以同時使用多個發(fā)電機(jī)工作進(jìn)行發(fā)電，且單機(jī)容量可達(dá)到3-10兆瓦。使用本實(shí)用新型時，可以根據(jù)不同地區(qū)發(fā)電量的需求和風(fēng)速的要求，可以垂直串聯(lián)安裝多組風(fēng)輪機(jī)構(gòu)，也可以水平并聯(lián)多組風(fēng)輪機(jī)構(gòu)，達(dá)到對電量的需求，最大限度的利用風(fēng)能。葉片支架的上層和下層相互交錯最佳角度，這樣的設(shè)計相對增加了風(fēng)的方向與受風(fēng)側(cè)的迎風(fēng)面葉片垂直接觸的時間，風(fēng)對葉片連續(xù)性做功，使迎風(fēng)面葉片的受力面積達(dá)到最大，風(fēng)推動風(fēng)葉做連續(xù)性旋轉(zhuǎn)，與同等產(chǎn)品相比本裝置大大的提高了風(fēng)的利用率，實(shí)現(xiàn)了微風(fēng)就能發(fā)電的目的。本實(shí)用新型的每個層面中 有三個擋風(fēng)支架相互夾角120度，且上下層支架相互交錯最佳角度。
權(quán)利要求1.一種兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，包括底座(8)，底座(8)上連接有外圍塔架(6)，其特征是底座(8)上方設(shè)計有風(fēng)輪機(jī)構(gòu)，風(fēng)輪機(jī)構(gòu)包括垂直旋轉(zhuǎn)軸(2)，垂直旋轉(zhuǎn)軸(2)的下部連接有水平方向的齒盤(7)，垂直旋轉(zhuǎn)軸(2)的下部和上部分別通過復(fù)合雙軌滾珠軸承(9 )與底座(8 )相連接，垂直旋轉(zhuǎn)軸(2 )上設(shè)計有固定座(3 )，固定座(3 )上連接有葉片支架(4)，葉片支架(4)上套有擋風(fēng)葉片(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的底座(8)上設(shè)計有發(fā)電機(jī)(10)，發(fā)電機(jī)(10)上連接有齒輪(11)，齒輪(11)與齒盤(7)相嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的擋風(fēng)葉片(5)包括葉片本體(15)，葉片本體(15)的兩側(cè)設(shè)計有弧形側(cè)葉片(16)，葉片本體(15)的上端設(shè)計有固定套(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的葉 片支架(4)固定連接有限位彈簧(12)，限位彈簧(12)與擋風(fēng)葉片(5)相對應(yīng)，限位彈簧(12)上設(shè)計有彈簧支架(17)，彈簧支架(17)與限位彈簧(12)為一整體，彈簧支架(17)位于擋風(fēng)葉片(5)后方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的葉片支架(4)上設(shè)計有支架凸起(13)，限位彈簧(12)位于支架凸起(13)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的固定座(3 )上開有螺孔，葉片支架(4)的兩端帶有螺紋，葉片支架(4)與固定座(3 )螺紋連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的葉片支架(4)為多層，下層的葉片支架(4)位于上層擋風(fēng)葉片(5)的后方。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的葉片支架(4)的自由端連接有限位螺母(I)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的葉片支架(4)的自由端與垂直旋轉(zhuǎn)軸(2)之間連接有斜拉線，所述葉片本體(15)、弧形側(cè)葉片(16)和固定套(14)為一整體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的復(fù)合雙軌滾珠軸承(9 )包括軸承(18 )，軸承(18 )內(nèi)套有復(fù)合軸承內(nèi)套(20 )，軸承(18 )與復(fù)合軸承內(nèi)套(20 )之間裝有滾珠座，滾珠座內(nèi)裝有滾珠(19 )。
專利摘要一種風(fēng)能利用率高、維修方便的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置，包括底座，底座上連接有外圍塔架，底座上方設(shè)計有風(fēng)輪機(jī)構(gòu)，風(fēng)輪機(jī)構(gòu)包括垂直旋轉(zhuǎn)軸，垂直旋轉(zhuǎn)軸的下部連接有水平方向的齒盤，垂直旋轉(zhuǎn)軸的下部和上部分別通過復(fù)合雙軌滾珠軸承與底座相連接，垂直旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)計有固定座，固定座上連接有葉片支架，葉片支架上套有擋風(fēng)葉片。
文檔編號F03D3/06GK202381255SQ20112057277
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者馮廣磊, 劉傳義, 劉全芝, 吳剛, 吳長友, 楊道彤, 王艷妮 申請人:楊道彤