專利名稱：大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代使用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大致可分為兩類風(fēng)輪主軸與地面平行的發(fā)電機(jī)組稱為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；風(fēng)輪主軸與地面垂直的發(fā)電機(jī)組稱為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由底座、發(fā)電機(jī)、塔架、風(fēng)輪和傳動(dòng)系統(tǒng)組成。風(fēng)輪的費(fèi)用為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的30％，是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最重要、關(guān)鍵的部件。風(fēng)輪的作用是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，風(fēng)輪的設(shè)計(jì)及風(fēng)輪直徑大小關(guān)系到能量的轉(zhuǎn)換效率、功率及發(fā)電成本。風(fēng)輪材料的物理性能決定了水平軸風(fēng)輪的最大直徑，也決定了風(fēng)力發(fā)電的功率及發(fā)電成本。目前兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)已經(jīng)是國際市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，每一片螺旋槳葉片的長度近百米，已接近極限。要制造更大容量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，必須制造更大直徑的風(fēng)輪，但是風(fēng)輪葉片材料的物理性能已經(jīng)無法滿足設(shè)計(jì)要求。風(fēng)力發(fā)電要取得決定性的發(fā)展，必須解決風(fēng)輪材料物理性對(duì)風(fēng)輪直徑的制約問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種風(fēng)輪葉片的長度與其材料性能基本無關(guān)的大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，這樣可以將風(fēng)輪葉片的長度做的很長，進(jìn)而最大限度的提高風(fēng)能利用率，降低發(fā)電成本。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它有發(fā)電機(jī)、塔架、風(fēng)輪葉片和機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)組成，其特征是風(fēng)輪主軸以垂直地面方向安裝在塔架上，四個(gè)風(fēng)輪葉片裝置呈十字形安裝在風(fēng)輪主軸上；在風(fēng)輪主軸的上端安裝垂吊架，垂吊架與風(fēng)輪上框架之間設(shè)有斜拉索，設(shè)置斜拉索的目的是使風(fēng)輪框架的長度不受其材料物理性的制約，風(fēng)輪葉片框架可以設(shè)計(jì)、制造的非常長，進(jìn)而可以大幅度的提高風(fēng)能利用率，降低發(fā)電成本；相鄰的兩個(gè)風(fēng)輪框架之間設(shè)有連桿，其目的是使風(fēng)輪葉片框架與主軸連接的根部應(yīng)力均勻分布，連桿使四個(gè)風(fēng)輪葉片框架連接成一個(gè)整體，可有效的解決了風(fēng)輪框架振動(dòng)、揮舞等問題；在主軸的底部設(shè)置卸載裝置，使輸出軸不承受軸向力。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，，具有以下效果1、本發(fā)明的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)不受風(fēng)輪材料物理性能的制約，風(fēng)輪葉片的長度可以達(dá)到百米，甚至數(shù)百米，制造成本及重量比水平軸風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)輪低50％，每座風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的風(fēng)能利用率可以提高100％以上。
2、本發(fā)明的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)具有變帆矩控制功能。結(jié)構(gòu)簡單、可靠、自動(dòng)化程度高，通過葉片角度的改變，調(diào)節(jié)相對(duì)氣流連續(xù)的變化，使風(fēng)輪功率輸出達(dá)到希望的范圍。


下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明的主視圖。
圖2是圖1的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
風(fēng)輪主軸19的底部通過法蘭盤20連接副軸21，副軸21上焊接加強(qiáng)板23，加強(qiáng)板23上安裝軸25、軸25上安裝鋼輪24，鋼輪24作用在環(huán)型導(dǎo)軌26上，環(huán)型導(dǎo)軌26安裝、定位在塔架27上。這種設(shè)計(jì)目的是使與風(fēng)輪主軸19連接的所有載荷通過環(huán)型導(dǎo)軌26卸載給塔架27，因此，使輸出軸22不承受軸向力，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，構(gòu)成卸載裝置。輸出軸22通過法蘭盤與風(fēng)輪主軸19連接，輸出軸22通過軸承與塔架27定位，輸出軸22連接增速設(shè)備及發(fā)電機(jī)28。風(fēng)輪主軸19以垂直地面的方向安裝在塔架27上。風(fēng)輪上框架12通過若干個(gè)垂直連接桿13連接風(fēng)輪下框架15，在風(fēng)輪框架內(nèi)縱向安裝若干組柔性百葉片14，構(gòu)成風(fēng)輪葉片裝置，風(fēng)輪葉片裝置呈+字形安裝在風(fēng)輪主軸19上。風(fēng)輪框架上設(shè)置水平、垂直機(jī)械連桿傳動(dòng)裝置。若干組柔性百葉片14兩端的輸出軸9上安裝曲柄10；水平傘齒輪7的輸出軸5上安裝曲柄6；變速電機(jī)、減速機(jī)4的輸出軸2上安裝曲柄3，所有曲柄與連桿11連接，構(gòu)成連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，完成水平、垂直機(jī)械控制傳動(dòng)。工作程序?yàn)樽兯匐姍C(jī)、減速機(jī)的輸出軸2帶動(dòng)曲柄3轉(zhuǎn)動(dòng)，曲柄3帶動(dòng)連桿11，連桿11的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)若干組曲柄做圓周運(yùn)動(dòng)。水平連桿傳動(dòng)帶動(dòng)若干組柔性百葉片做圓周運(yùn)動(dòng)，垂直連桿傳動(dòng)的目的是使若干組柔性百葉片同步做圓周運(yùn)動(dòng)。連桿11的往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)水平傘齒輪7旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)垂直傘齒輪16，垂直傘齒輪16的端面上同樣也安裝曲柄18，曲柄18連接垂直連桿17，連桿17與風(fēng)輪下框架15上的垂直傘齒輪曲柄連接，完成垂直機(jī)械傳動(dòng)。水平、垂直的連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由PLC全程控制系統(tǒng)控制，PLC全程控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)向儀、風(fēng)速儀反饋的信號(hào)決定柔性百葉片14的偏轉(zhuǎn)角度及旋轉(zhuǎn)速度。通常風(fēng)輪連桿框架內(nèi)一側(cè)柔性百葉片的角度垂直于風(fēng)向，與之平行，另一側(cè)的風(fēng)輪連桿框架內(nèi)柔性葉片的角度平行于風(fēng)向，因此，產(chǎn)生最大壓力差，使風(fēng)輪葉片帶動(dòng)風(fēng)輪主軸旋轉(zhuǎn)。PLC全程控制系統(tǒng)通過風(fēng)向儀、風(fēng)速儀反饋相對(duì)氣流連續(xù)變化的信號(hào)，控制、改變風(fēng)輪框架內(nèi)柔性百葉片的角度，使風(fēng)輪功率輸出達(dá)到希望的范圍。
風(fēng)輪主軸19的上端安裝垂吊架1，垂吊架1與風(fēng)輪上框架11之間設(shè)有剛性斜拉索8。目的是使風(fēng)輪框架的長度不受材料機(jī)械性能的制約。在相鄰的風(fēng)輪框架之間設(shè)有剛性連桿31。(參見圖2)目的是使風(fēng)輪框架與風(fēng)輪主軸19連接的根部應(yīng)力，均勻分布。風(fēng)輪連桿框架因此連接成一個(gè)整體，可以有效的解決大型風(fēng)輪葉片在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)、揮舞等問題。
權(quán)利要求
1.一種大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，它有發(fā)電機(jī)、塔架、風(fēng)輪葉片和機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)組成，其特征是風(fēng)輪主軸以垂直地面方向安裝在塔架上，四個(gè)風(fēng)輪葉片裝置呈十字形安裝在風(fēng)輪主軸上；在風(fēng)輪主軸的上端安裝垂吊架，垂吊架與風(fēng)輪上框架之間設(shè)有剛性斜拉索；相鄰的兩個(gè)風(fēng)輪框架之間設(shè)有剛性連桿；在主軸的底部設(shè)置卸載裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征是所說的風(fēng)輪葉片為風(fēng)輪上框架通過若干個(gè)垂直連接桿連接風(fēng)輪下框架，在風(fēng)輪框架內(nèi)縱向安裝若干組柔性百葉片，構(gòu)成風(fēng)輪葉片裝置，風(fēng)輪框架上設(shè)置水平、垂直機(jī)械連桿傳動(dòng)裝置，若干組柔性百葉片兩端的輸出軸上安裝曲柄，水平傘齒輪的輸出軸上安裝曲柄，變速電機(jī)、減速機(jī)的輸出軸上安裝曲柄，所有曲柄與連桿連接，構(gòu)成連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征是所說的卸載裝置是在主軸的底部設(shè)有呈十字分布的加強(qiáng)板，每個(gè)加強(qiáng)板底設(shè)有鋼輪，鋼輪運(yùn)行在環(huán)形軌道上，環(huán)形軌道安裝、定位在塔架上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種風(fēng)輪葉片的長度與其材料性能基本無關(guān)的大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，所要解決的技術(shù)問題是要制造更大容量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，必須制造更大直徑的風(fēng)輪，但目前風(fēng)輪葉片材料的物理性能已經(jīng)無法滿足設(shè)計(jì)要求。本發(fā)明的要點(diǎn)是風(fēng)輪主軸以垂直地面方向安裝在塔架上，四個(gè)風(fēng)輪葉片呈十字形安裝在風(fēng)輪主軸上，每個(gè)風(fēng)輪葉片框架里設(shè)置縱向柔性百葉片；在垂吊架與葉片框架之間設(shè)有斜拉索；在相鄰的兩個(gè)風(fēng)輪葉片之間設(shè)有牽引連桿；卸載裝置安裝在風(fēng)輪主軸的底部。本發(fā)明的積極效果是風(fēng)輪葉片的長度可以達(dá)到百米，甚至數(shù)百米，而不受風(fēng)輪材料物理性能的制約。
文檔編號(hào)F03D11/04GK101089387SQ20061004694
公開日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2006年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月16日
發(fā)明者朱國昌, 蔣玉杰 申請(qǐng)人:朱國昌