0)共同构成的；所述发电机(20)上设有电压表(21)和电流表
[22];所述塔式储气罐(10)为圆柱形罐体，且塔式储气罐的下接盘通过地脚螺栓(23)固定在底面上。
[0023]本技术方案的特点包括如下方面；一.选用折叠楓叶机构来替代普通风叶，进一步减小风阻；二.通过补气装置将空气变成压缩空气压入储存灌内，从而实现推动汽轮机高速旋转带动发电机发电；三.采用塔式储气罐，储存能量延长汽轮机的工作时间，提高风能的利用率；四.汽轮机使用单叶片直吹式汽轮机，单叶片直吹式汽轮机与普通汽轮机不同，它采用单叶片直吹结构，结构简单，节省能源，扭矩大，转速高；五.发电机采用风能汽轮发电机，其发出电是标准三相正弦交流电，不用任何变电转换过程可直接使用和并网。
[0024]在本技术方案中，使用折叠风叶机构，主要目的是消除垂直轴风力机的风轮旋转时逆风周期中风的阻力。(风吹进风叶碰到的阻力简称风阻)。折叠风叶机构的两片叶大小不同，内片叶比外片叶长一些，风叶旋转到离开逆风周期时，风吹动较长的风叶，较长的叶片自然会绕轴旋转，风叶轴的两齿轮带动另测小叶片同时打开风叶。由于张开的力小，为了避免叶片张开不到位，可在较长的叶片转轴上设置盘簧，有盘簧辅助较长的叶片辅助张开。风叶在旋转到逆风周期前时靠交流电动机通过螺杆推动限位架来使得风叶关闭，缩小风叶背面的面积，整体风叶形体基本成流线形阻力系数小于0.2，达到减小逆风阻力的最佳效果，此结构减小了阻力增加动力。由于风叶关闭时盘簧发生性变，所以当交流电动机驱动限位架后移放开风叶时，风叶会在风力和盘簧的双重作用下张开，从而有效规避风阻，降低风阻系数。由原来风叶圆弧凸面阻力系数0.5减小到0.2，减少了逆风周期风阻的损耗，风轮的动力可提高30%，风能的利用率达到80%以上。为了更好的降低自力系数，折叠风叶机构调速可采用电动控制方法，通过交流电动机和螺杆的配合来驱动限位架移动，进而控制风叶张开和闭合动作。风叶张开程度可控制受风面积的大小，风叶张开大一些折叠风叶机构转速就会快一点，张开小一点折叠风叶机构转速就慢一点，在不同强度的风吹下达到调速效果。风叶动作由交流电动机控制的，从而可根据实际需要使折叠风叶机构实现无级变速，可提尚风能的利用率15_20%。
[0025]在本技术方案中，补气装置将折叠风叶机构大扭矩动力通过曲轴和曲轴轮毂传递给空气压缩缸，从而带动空气压缩缸的连杆活塞做往复运动，活塞向前推进压缩空气达到规定压力时排气单向阀打开，将压缩空气挤出气缸传递给塔式储气罐。补气装置的特点是在风轮低转速几转/分情况下都能把空气收集起来达到规定气压后集中使用。塔式储气罐内压缩空气达到0.2MPa时压缩空气通过管道进入稳压罐，然后进入流速控制阀形成稳定的高压气流，最后进入汽轮机推动转子高速旋转。
[0026]在本技术方案中，汽轮机采用单叶片直吹式汽轮机。其原因是常规式普通的汽轮机是利用大口径、大流量气流的汽轮机，不适合风速风压不稳定的地区。而单叶片直吹式汽轮机在几转的情况下0.1MPa时可排出4.1m3 /h的压缩空气，所述单叶片直吹式汽轮机能带动1kw的三相交流同步发电机，发出标准电压400V、电流18.1A、50HZ正弦交流电能直接使用，它能带动3台3kw电动机同时工作。适合农村家庭用电烧水做饭、取暖，农田提水浇田灌溉。牧民铡草、粉碎饲料等。汽轮机不需要发电时，还可以做其它动力直接使用。
[0027]在本技术方案中，采用塔身式储气罐来储存风能，可有效延长汽轮机的工作时间，大约IMPa/lm3的压缩空气带动1kw的发电机能延长I小时正常工作，1m3的储气罐能延长发电机10小时工作，如果多做几个储气罐，大风天储存大量的压缩空气，无风天可连续发电，经济合算的，提高了风能的利用率。
[0028]在本技术方案中，发电机具有高转速、转速平稳等优点，可适应标准三相交流同步普通发电机，价格是低速永磁交流风电机的1/10，高速交流发电机扭矩小，转速高，适用压缩空气汽轮机匹配动力。发电成本降低，大小型风力发电机都能发出标准的正弦交流电，电压400V、频率50HZ的交流电，完全不需要变电转换等复杂过程，发出的电能直接使用和并网。整体比老式风力机变频和新型风能汽轮发电相比节省成本十分之一。
[0029]上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种垂直轴风能汽轮发电机，其特征在于，该发电机包括塔式储气罐(10)，所述塔式储气罐顶端安装有补气装置，所述补气装置上安装有折叠风叶机构(I )，所述储气筒下部连接有压缩空气供气发电装置。2.根据权利要求1所述的垂直轴风能汽轮发电机，其特征在于，所述塔式储气罐(10)是由上罐体(24)、下罐体(25)、连接上罐体和下罐体的中间接盘(26)、位于上罐体一端的上接盘(27)和位于下罐体一端的下接盘(28)共同构成的。3.根据权利要求2所述的垂直轴风能汽轮发电机，其特征在于，所述上罐体(24)的侧表面上设有进气接头(39 )。4.根据权利要求2所述的垂直轴风能汽轮发电机，其特征在于，所述下罐体(25)的侧表面上设有压力表接头(29)、安全阀接头(30)和排气口接头(31)，所述压力表接头上安装有压力表(11)，所述安全阀接头上安装有安全阀(12)，所述排气口接头处连接压缩空气供气发电装置。5.根据权利要求1所述的垂直轴风能汽轮发电机，其特征在于，所述补气装置是由固定安装在塔式储气罐上接盘上的支架(32)、安装在支架上端的叶轮轮毂(3)、用于固定叶轮轮毂的轮毂锁帽(2 )、安装在支架内的曲轴(6 )、安装在支架内并在曲轴驱动下转动的曲轴轮毂(7)、固定在支架内的四个气缸固定套(9)以及安装在气缸固定套内且活塞杆与曲轴轮毂连接的四个空气压缩缸(8)共同构成的，所述叶轮轮毂内安装有折叠风叶机构，所述折叠风叶机构与曲轴传动连接，所述空气压缩缸的气体出口通过高压软管(5)与上罐体上的进气接头连接。6.根据权利要求5所述的垂直轴风能汽轮发电机，其特征在于，所述叶轮轮毂(3)内设有用于导电的转动接线盘(4)。7.根据权利要求1所述的垂直轴风能汽轮发电机，其特征在于，所述折叠风叶机构(I)是由转动轴(33)、套装在转动轴上的转动架(34)以及安装在转动架上的多个折叠叶片共同构成的，所述折叠叶片是由通过转轴安装在支杆上的内叶片(35)、外叶片(36)、安装在交流电动机上推动内叶片和外叶片闭合的限位架(38)、安装在支杆上通过螺杆驱动限位架移动的交流电动机(37)共同构成的，所述电动机通过转动接线盘与电源电性连接，所述内叶片的转轴上盘有辅助其张开的盘簧，所述内叶片的转轴和外叶片的转轴上都设有轮齿，且两个转轴上的轮齿相互咬合。8.根据权利要求1所述的垂直轴风能汽轮发电机，其特征在于，所述压缩空气供气发电装置是由安装在排气口接头处的截止阀(13)、通过管道(14)与截止阀连接的稳压罐(15)、通过管道(14)与稳压罐连接的流速控制阀(17)、与流速控制阀通过管道(14)连接汽轮机(18)以及通过连接套(19)与汽轮机机械连接的发电机(20)共同构成的。9.根据权利要求8所述的垂直轴风能汽轮发电机，其特征在于，所述发电机(20)上设有电压表(21)和电流表(22)。10.根据权利要求2所述的垂直轴风能汽轮发电机，其特征在于，所述塔式储气罐(10)为圆柱形罐体，且塔式储气罐的下接盘通过地脚螺栓(23)固定在底面上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种垂直轴风能汽轮发电机，该发电机包括塔式储气罐，所述塔式储气罐顶端安装有补气装置，所述补气装置上安装有折叠风叶机构，所述储气筒下部连接有压缩空气供气发电装置。本实用新型的有益效果是，结构设计合理，能源利用率高。
【IPC分类】F03D9/00, F03D3/06, F03D11/00
【公开号】CN204677369
【申请号】CN201520323859
【发明人】刘让栋
【申请人】刘让栋
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月20日