专利名称：框架式多级风轮机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电设备，尤其涉及一种框架式多级风轮机。
背景技术：
随着社会的发展和人们经济生活水平的提高，对能源的需求越来越大，能源短缺的现象日益加剧，迫切需要全人类来共同解决。风力发电作为一种经济、环保的能源已引起人们的高度关注。目前，国际上风力发电多采用三叶片螺旋桨式发电机，最先进的风力发电机为最大直径92米，装机容量2750KW。我国具有丰富的风力资源，但风力发电的能力落后于国外，原来多般是依赖于进口，成本极高。近年来是引进技术合资生产，可是单机容量也只有600KW，综合经济效益较低，成本较高。我国是一个能耗大国，如何提升风力发电的能力是我们急需解决的问题。
实用新型内容本实用新型目的是为了解决现有风力发电综合经济效益较低，成本较高的问题，提出一种单机容量大、效率高、成本低的框架式多级风轮机。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是构造一种框架式多级风轮机，包括支撑架、设于支撑架上的风轮组，该风轮组由多级不同直径的框架式风轮同轴线依次安装构成，每一风轮与一齿轮箱的连接，通过该齿轮箱中的一竖直轴将各风轮的绕水平轴线的转动转换成绕垂直轴线的转动，并向所述支撑架的底部传送；所述的支撑架设于一“+”形承载转动架之上，该承载转动架通过一回转装置设于一与地基相连的环形稳定框之上；所述承载转动架的主承载架的一端设有一发电机，该发电机的轴与一指向承载转动架中心的水平轴连接，该水平轴通过一对锥形齿轮与所述齿轮箱中向下设置的竖直轴连接。
本实用新型采用框架式多级风轮结构，可根据需要选择风轮的级数，框架式设计可以减轻重量，叶片的局部安装和可转动能够高效地利用风力。经模拟实验，最大风轮直径300米，采用5级风轮，单机发电容量可达3万多千瓦，综合经济效益远远高于国外的风力发电机。本实用新型具有如下优点1、单机容量大、效率高、成本低；2、对高空风能利用率高；3、结构简单，材料来源方便，可全部国产化；4、风轮的框架受力在周边，惯性好，电压稳定；5、每级周边30米内、外径的线速度差别小，捕捉风能强；6、叶片上安装调节装置，即能捕风又能防风，生产安全；7、安装风向指令装置，控制风轮的自动转向；8、可按需要选择风轮的级数。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，其中
图1是本实用新型较佳实施例的正面结构示意图；图2是本实用新型较佳实施例的侧面结构示意图；图3是本实用新型较佳实施例支撑架的侧面结构示意图；图4是本实用新型较佳实施例风轮的结构示意图；图5是本实用新型较佳实施例齿轮箱的结构示意图；图6是本实用新型较佳实施例承载转动架的结构示意图；图7是本实用新型较佳实施例回转装置的结构示意图。
具体实施方式
图1、图2示出了本实用新型较佳实施例的基本结构，一种框架式多级风轮机，包括由顺序排列的顶力架1、承载架2和拉力架3组成的支撑架(请参阅图3)、水平架设于支撑架顶部的风轮组，该风轮组由五级不同直径的框架式风轮4、5、6、7、8同轴线依次安装。一级风轮4半径30米、二级风轮5半径60米、三级风轮6半径90米、四级风轮7半径120米、五级风轮8半径150米，每级的半径差为30米，风轮级数和直径也可以根据需要选取。一级风轮4沿径向设有叶片29，其余各级风轮5、6、7、8的直径后一级比前一级按一定比例增大，后级风轮与前级风轮直径差的环形区域内设有叶片29，而各级风轮叶片的轴向重叠区域没有设置叶片。这样风轮的框架重力在周边，惯性好，电压稳定；每级周边30米内、外径的线速度差别小，捕捉风能强。每一风轮与一架设于承载架2上的齿轮箱9连接，通过该齿轮箱中的一竖直轴10将各风轮的绕水平轴线的转动转换成绕垂直轴线的转动，并向承载架2的底部传送。此例中，一级、二级和三级风轮4、5、6为前置迎风风轮，即设于齿轮箱的右侧，四级、五级风轮7、8为后置迎风风轮，即设于齿轮箱的左侧。
如图4所示，风轮5包括环形设置的主力框架30和付力框架31、径向均布的稳定架32和三层叶片框架33。稳定架的数量可以根据风轮的大小选取。叶片29约10米长、约2米宽，通过转轴径向安装于叶片框架上，即叶片可绕径向轴线转动。叶片可以采用质量轻的材料制作，如塑材或合金铝材。叶片29的背风面设有与其连接的环形连杆34，每一稳定架32上对应每层叶片框架33设有可带动环形连杆34转动的液压调节装置35，即通过环形连杆34的转动带动叶片绕其轴转动。该液压调速装置受一中央控制器控制，根据不同的风力，可调节叶片迎风面的大小或迎风方向。例如，风力强劲时，转动叶片，减小迎风面，以便安全生产；调节四级和五级风轮7、8叶片的迎风方向，使后置的风轮7、8与前置的风轮4、5、6，转动方向相反，以便协调进入齿轮箱9的转动方向。所述支撑架迎风面(右面)的上部还设有迎风指令装置36(如图2所示)。
如图5所示，齿轮箱9包括两根左右水平设置的同轴线的传动轴16、17，两传动轴背对的一端穿出齿轮箱9通过轴承架分别架设于顶力架1和拉力架3上，两传动轴相对的一端通过锥形齿轮组18、19、20与所述的竖直轴10连接。左右两传动轴17、16上向两侧依次固定连接有原速级齿轮21、22、活动叠套于右传动轴16上的二、三级齿轮套23、24和左传动轴17上的四、五级齿轮套26、25，各级齿轮套穿出齿轮箱9。风轮组中的一级风轮4与左侧传动轴16固定连接，其余的各级风轮5、6、7、8分别与各级齿轮套23、24、25、26对应固定连接。各级齿轮套23、24、25、26通过根据转速协调而配置的齿轮组27、28(配置齿轮的传动比)分别与原速级齿轮21、22连接。即二级、三级齿轮套23、24对于右转轴16可以相对转动，二级、三级风轮5、6的转动通过齿轮组27变速协调后传给原速级齿轮22；同理四级、五级齿轮套26、25对于左转轴17也可以相对转动，四级、五级风轮7、8的转动通过齿轮组28变速协调后传给原速级齿轮21。从而使得左右两传动轴17、16的转速相同，但转向相反(因为可以调节风轮叶片的迎风方向，使得前置风轮和后置风轮的转向相反)。最后将通过锥形齿轮组18、19、20转动传给所述的竖直轴10。
如图2、图6所示，顶力架1、承载架2和拉力架3横向依次架设于“+”形承载转动架11的主承载架13之上，该承载转动架通过回转装置设于一环形混凝土稳定框12之上，稳定框12通过环形设置的支撑桩40与地基相连。上述的回转装置包括一环形转动轮轨道37，该轨道37箍紧于环形稳定框12的外缘。回转装置还包括安装在主承载架13迎风面一端(右端)上的驱动轮组38，该组驱动轮分别夹持于转动轮轨道37上下两表面，以防风轮机的倾翻；承载转动架11其余各端设置驱动轮组39而是垫在承载转动架11和转动轮轨道37之间(如图7所示)。每一驱动轮与一驱动电机连接，驱动电机可接收迎风指令装置36发出的指令，即根据不同的风向，迎风指令装置36发出指令驱动承载转动架11转动，以便风轮组正对风向，从而高效捕捉风力。所述主承载架13上还装有径向平衡轮，一组平衡轮44设于主承载架13迎风端的转动轮轨道37的外缘处，另一组平衡轮45设于主承载架另一端的环形混凝土稳定框12的内缘处(如图7所示)。平衡轮44、45相对于环形混凝土稳定框12和转动轮轨道37的内、外缘滚动，以防止风轮机的径向移动。所述承载转动架11的主承载架13的迎风端设有发电机14，该发电机的轴与一指向承载转动架11中心的水平轴15连接，该水平轴通过一对锥形齿轮与所述齿轮箱9中向下设置的竖直轴10连接。由上述可知，风轮组的转动通过齿轮箱9的变速协调传给竖直轴10，该竖直轴又通过一对锥形齿轮将转动传给水平轴15，通过水平轴15带动发电机发电。在承载转动架11中心的竖直轴10外设有导电环46，以便承载转动架11转动时，还可保证电力的向外输送。
为安全起见，可以在风轮组的迎风面设置拉力绳41，在主承载架13的发电机一端设置平衡码42，以防风轮机倾翻(如图2所示)。还可以在支撑架上分别对应各级风轮4、5、6、7、8的主力框架30处设置制动装置(图中未示出)，以便应付不测。为加强风轮的强度，对于较大直径的风轮还可以设置加强绳43(如图4所示)。
权利要求1.一种框架式多级风轮机，包括支撑架、设于支撑架上的风轮组，其特征在于，所述的风轮组由多级不同直径的框架式风轮(4、5、6、7、8)同轴线依次安装构成，每一风轮与一齿轮箱(9)的连接，通过该齿轮箱中的一竖直轴(10)将各风轮的绕水平轴线的转动转换成绕垂直轴线的转动，并向所述支撑架的底部传送；所述的支撑架设于一“+”形承载转动架(11)之上，该承载转动架通过一回转装置设于一与地基相连的环形稳定框(12)之上；所述承载转动架(11)的主承载架(13)的一端设有一发电机(14)，该发电机的轴与一指向承载转动架(11)中心的水平轴(15)连接，该水平轴通过一对锥形齿轮与所述齿轮箱(9)中向下设置的竖直轴(10)连接。
2.如权利要求1所述的风轮机，其特征在于，所述的齿轮箱(9)包括两根水平设置的同轴线的传动轴(16、17)，两传动轴背对的一端穿出齿轮箱(9)架设于所述的支撑架上，两传动轴相对的一端通过锥形齿轮组(18、19、20)与所述的竖直轴(10)连接；所述两传动轴(16、17)上向两侧依次连接有原速级齿轮(21、22)、活动叠套于传动轴上的各级齿轮套(23、24、25、26)，各级齿轮套穿出所述齿轮箱(9)；所述风轮组中的一级风轮(4)与一传动轴(16)连接，其余的各级风轮(5、6、7、8)分别与各级齿轮套(23、24、25、26)对应连接；所述的各级齿轮套(23、24、25、26)通过根据转速协调而配置的齿轮组(27、28)分别与所述的原速级齿轮(21、22)连接。
3.如权利要求2所述的风轮机，其特征在于，所述的风轮组的一级风轮(4)沿径向设有叶片(29)，其余各级风轮(5、6、7、8)的直径，后一级比前一级按一定比例增大，后级风轮与前级风轮直径差的环形区域内设有叶片(29)。
4.如权利要求3所述的风轮机，其特征在于，所述风轮(5)包括环形设置的主力框架(30)和付力框架(31)、径向分布的稳定架(32)和多层叶片框架(33)；所述的叶片(29)径向设于叶片框架上，并可绕径向轴线转动，叶片的背风面设有与其连接的环形连杆(34)，所述的稳定架(32)上设有可带动环形连杆(34)转动的液压调节装置(35)。
5.如权利要求4所述的风轮机，其特征在于，所述的支撑架包括顺序排列的顶力架(1)、承载架(2)和拉力架(3)，所述风轮组的迎风面设有迎风指令装置(36)。
6.如权利要求5所述的风轮机，其特征在于，所述的回转装置包括一箍紧于所述环形稳定框(12)外缘的环形转动轮轨道(37)、安装在所述承载转动架(11)的主承载架(13)迎风面一端上的驱动轮组(38)，该组驱动轮分别夹持于转动轮轨道(37)上下两表面，承载转动架(11)其余各端设置驱动轮(39)垫在所述转动轮轨道(37)的上表面，每一驱动轮与一可接收所述迎风指令装置(36)发出的指令的驱动电机连接，所述主承载架(13)上还装有径向平衡轮，一组平衡轮(44)设于所述主承载架(13)迎风面一端的转动轮轨道(37)的外缘处，另一组平衡轮45设于主承载架另一端环形稳定框(12)的内缘处。
7.如权利要求6所述的风轮机，其特征在于，所述的支撑架上分别对应各级风轮(4、5、6、7、8)的主力框架(30)处设有制动装置。
专利摘要一种用于风力发电的框架式多级风轮机，包括支撑架、设于支撑架上的风轮组。风轮组由多级不同直径的框架式风轮同轴线依次安装构成，每一风轮与一齿轮箱的连接，通过该齿轮箱中的一竖直轴将各风轮的绕水平轴线的转动转换成绕垂直轴线的转动，并向支撑架的底部传送；支撑架设于一承载转动架之上，该承载转动架通过一回转装置设于一与地基相连的环形稳定框之上；所述承载转动架的主承载架的一端设有一发电机，该发电机的轴与一指向承载转动架中心的水平轴连接，该水平轴通过一对锥形齿轮与齿轮箱中向下设置的竖直轴连接。该设备的单机容量大、效率高、成本低，并可全部国产化，是一种综合效益好的发电设备。
文档编号F03D1/00GK2802116SQ20052006116
公开日2006年8月2日 申请日期2005年7月3日 优先权日2005年7月3日
发明者谢振才 申请人:谢振才