专利名称：发电机用五角桁架和由其组成的发电设备用结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种支撑用于发电设备的涡轮的桁架和由其形成的发电设备用结构， 尤其是具有五角形形状的上下两个框架由多个腹杆连在一起形成桁架结构，从而能够稳固地支撑带有垂直旋转轴的涡轮，并容易建立大规模发电设备用结构。
背景技术：
随着产业的发展和人口的增加导致石油、煤炭、天然气等资源逐渐枯竭，作为替代能源对使用风力生产电力的风力发电装置的各种研究正活跃开展。图1是普通的风力发电装置。常用的风力发电装置由，带有利用风力产生旋转力的多个叶片的涡轮(10)、通过涡轮(10)的旋转生产电力的发电机00)和支撑涡轮(10)和发电机00)的支撑装置(30)组成。为了使所述风力发电装置稳定地发电，需要把涡轮置于靠近定常流的高度。但是，为了把涡轮置于所需的高度，不仅需要很高的支撑装置，还需要把支撑装置稳定地固定在地面的具有充分的刚性的固定结构，因此需要花费非常高的安装费用，而且还容易被强风破损、涡轮和发电机以及主要零部件的维修也存在很多困难。此外，因涡轮自身的结构最低风速达到5 6米/秒以上才能稳定地进行发电，而且还需要根据风向调整涡轮的方向，因此在风速比较低、风向经常变化的地形不能取得满意的发电效率。在刮台风或突然刮狂风时，为了防止零部件受损，还要停止涡轮的运转。针对上述问题，出现了在风压低、风向变化多的地形也能稳定发电的垂直轴风力发电装置。图2是垂直轴风力发电装置的结构图。所述垂直轴风力发电装置把涡轮(10)安装在垂直设在支撑装置(30)内的旋转轴上，因此涡轮的旋转不受风向的影响，所以在风向变化多的地形也能稳定地进行发电。但是，为了使垂直安装的涡轮稳定地旋转，需要利用支撑装置支撑涡轮的上端和下端，所以不仅支撑装置的结构变复杂，还为了使支撑装置保持充分的刚性，需要很多材料和更大的安装空间。针对上述问题，本申请人曾通过注册专利公报第0744992号(申请专利号码 10-2006-0057486)提出了具有新的结构的支撑装置。图3是发布在注册专利公报第0744992号上的支撑装置的斜视图。所述支撑装置由，具有平面三角形形状的上支撑部和在上支撑部的正下方 (41)具有平面倒三角形形状的下支撑部0 以及连接上支撑部Gl)和下支撑部G2)的多个腹杆^幻组成。所述腹杆把一个支撑部的每一个端点与另一个支撑部的两个端点相连接，形成六个具有三角形桁架结构的侧面。上述支撑装置具有非常简单的结构，可以利用最少的材料提供稳固而空间使用率高的支撑装置。并且，可以把多个支撑装置叠层或连成有规律的排列结构，从而易于建造风力发电园区。但是，因上述支撑装置的上支撑部和下支撑部具有三角形形状，在需要维修和更换安装在支撑装置内的涡轮时，要把整个支撑装置拆卸，而这些问题在由多个支撑装置组成的叠层结构会引起更严重的问题。既，当叠层的几个支撑装置中位于下端的支撑装置内的涡轮受损而需要更换时， 要把叠在安装该涡轮的支撑装置上的所有支撑装置全部拆卸才能进行更换，因此要花费很多费用、时间和人力。此外，以叠层上述支撑装置的方式组成发电设备时，为了防止叠层的支撑装置被强风或突然刮起的狂风刮倒，位于最下面的支撑装置需要以非常大的刚度固定在地面，所以地基基础工程需要花费很多费用。
发明内容
要解决的课题本发明以解决上述问题作为出发点，目的在于提供在一种发电机用五角桁架和由其组成的发电设备用结构。所述桁架利用桁架结构形成支撑装置，从而能够稳固地支撑涡轮，并能够易于对安装在内部的涡轮进行维修或更换。本发明提供的发电机用五角桁架和由其组成的发电设备用结构还容易建造大规模发电园区。课题解决手段为了解决上述课题，本发明提供的发电机用五角桁架，其特征在于由在利用流体所具有的能量产生用于发电的动力的涡轮的上、下端支撑涡轮进行旋转的上、下支撑部和连接上、下支撑部的多个腹杆组成。所述腹杆把一个支撑部的每一个端点与另一个支撑部的两个端点相连接，形成多个具有三角形桁架结构的侧面。所述上支撑部和下支撑部具有平面正五边形形状，正五边形的五条边分别是上两个侧边(与底边不相接的两个边)、下两个侧边(与底边相接的两个边)、底边。下支撑部的上两个侧边位于上支撑部底边的正下方，下支撑部的底边位于上支撑部上两个侧边的正下方，上支撑部的任何一条边与处于对角方向的下支撑部的一条边保持平衡状态。因此，在维修或更换润轮时，拆除连在正五边形任何一条边的腹杆，组成五边形的五条边中另外三条边被剩余的腹杆所支撑，所以整体结构不会崩跨。同时，所述上支撑部的重心最好位于所述下支撑部重心的正上方。本发明提供的由五角桁架组成的发电设备用结构，其特征在于由多个五角桁架组合而成。所述五角桁架由在涡轮的上、下端支撑涡轮进行旋转的上、下支撑部和连接上、 下支撑部的多个腹杆组成。所述上、下支撑部具有平面正五边形形状，正五边形的五条边分别是上两个侧边(与底边不相接的两个边)、下两个侧边(与底边相接的两个边)、底边，下支撑部的上两个侧边位于上支撑部底边的正下方，下支撑部的底边位于上支撑部上两个侧边的正下方。所述腹杆把一个支撑部的每一个端点与另一个支撑部的两个端点相连接。所述发电设备用结构以位于最顶端的一个五角桁架为中心在其下方每层布置五个五角桁架， 新布置的五个五角桁架以顶端的五角桁架为中心与五边形的各顶点处于同一条直线上。各五角桁架相互支撑、形成金字塔结构。
同时，在连接上述五角桁架时，对上下相邻的两个五角桁架，位于上面的五角桁架下支撑部的一条边最好与下面的五角桁架上支撑部的一条边相结合在一起或共用一条边。同时，在连接相邻的两个五角桁架时，最好利用连接两个五角桁架的支架形成三角形桁架结构。效果本发明提供的发电机用五角桁架和由其组成的发电设备用结构，可以利用桁架结构稳固地支撑涡轮。并且，在维修或更换涡轮时，拆除连在下支撑部任何一条边的腹杆，因上支撑部的三条边被剩余的腹杆所支撑，所以整体结构不会崩跨，从而更加容易对涡轮进行维修和更换。此外，在组合多个桁架建造大规模发电园区时，各个桁架相互连在一起、相互支撑，所以无需进行复杂的地基基础工程，从而更加容易建造大规模发电园区。
图1是普通的风力发电装置的侧面图。
图2是垂直轴风力发电装置的结构斜视图。
图3是发布在注册专利公报第0744992号上的支撑装置的斜视图。
图4是本发明具体实施例的五角桁架的斜视图。
图5是图4的正面图。
图6是图4的平面图。
图7是图4的底面图。
图8是表示腹杆和紧固件的连接结构的斜视图。
图9是在本发明所提供的五角桁架内部安装风力发电机用涡轮的斜视图。
图10是由本发明提供的桁架组成的发电设备用结构的斜视图。
图11是图10的平面图。
图12是图10的正面图。
图13是表示图10中两个相邻桁架的连接状态的斜视图。
具体实施例方式最佳实施形态本发明的发电机的涡轮用五角桁架用以达到上述目标并解决上述问题。每个发电机用五角桁架由在利用流体所具有的能量产生用于发电的动力的涡轮的上端和下端分别支撑涡轮进行旋转的上支撑部和下支撑部以及连接上支撑部和下支撑部的多个腹杆组成。 所述腹杆把一个支撑部的每一个端点与另一个支撑部的两个端点相连接，形成多个具有三角形桁架结构的侧面。所述上支撑部具有平面正五边形形状，正五边形的五条边分别是上两个侧边、下两个侧边和底边。所述下支撑部具有平面正五边形形状，正五边形的五条边分别是上两个侧边、下两个侧边、底边。下支撑部的上两个侧边位于上支撑部底边的正下方， 下支撑部的底边位于上支撑部上两个侧边的正下方，上支撑部的任何一条边与处于对角方向的下支撑部的一条边保持平衡状态。因此，在维修或更换涡轮时，拆除连在正五边形任何一条边的腹杆，组成五边形的五条边中另外三条边被剩余的腹杆所支撑，所以整体结构不会崩跨。本发明发电设备用结构由多个五角桁架组合而成。所述五角桁架由在涡轮的上端和下端支撑涡轮进行旋转的上支撑部和下支撑部以及连接上支撑部和下支撑部的多个腹杆组成。所述上支撑部具有平面正五边形形状，正五边形的五条边分别是上两个侧边、下两个侧边和底边。所述下支撑部也具有平面正五边形形状，正五边形的五条边分别是上两个侧边、下两个侧边、底边。下支撑部的上两个侧边位于上支撑部底边的正下方，下支撑部的底边位于上支撑部上两个侧边的正下方。所述腹杆把一个支撑部的每一个端点与另一个支撑部的两个端点相连接。发电设备用结构以位于最顶端的一个五角桁架为中心在其下方每层布置五个五角桁架，新布置的五个五角桁架以顶端的五角桁架为中心与五边形的各顶点处于同一条直线上。各五角桁架相互支撑、形成金字塔结构。实施形态下面参照附图详细说明本发明。图4是本发明具体实施例的五角桁架的斜视图，图5是图4的正面图，图6是图4 的平面图，图7是图4的底面图。在本发明具体实施例中的发电机用五角桁架由上支撑部(110)、下支撑部(120) 和多个腹杆(130)组成，因把桁架结构用于支撑发电机用涡轮，具有简单而稳固的支撑结构，容易对安装在五角桁架内的涡轮进行维修和更换，还容易建造大规模发电园区。所述上支撑部(110)位于涡轮的上端，支撑涡轮的上端进行旋转。上支撑部 (110)具有平面五边形形状，五边形的五条边分别是上两个侧边(IlOaUlOb)、下两个侧边 (IlOcUlOd)和底边(IlOe)，五边形最好是各边的长度相同的正五边形。同时，在上支撑部(110)的内部有用于稳固结构的加固件(111)和用于支撑涡轮的旋转轴的轴承座(112)，加固件(111)和轴承座(11 不受特定结构的限制，可以根据设计人的需要设计成多样的结构和形状，在此省略具体说明。所述下支撑部(120)位于涡轮的下端，支撑涡轮的下端进行旋转。下支撑部(120) 位于上支撑部(Iio)的正下方。与上支撑部(110) —样，下支撑部(120)也具有平面五边形形状，五边形的五条边分别是上两个侧边(120a、120b)、下两个侧边(120c、120d)和底边 (120e)。在下支撑部(110)的内部也带有加固件(121)和轴承座(122)。同时，虽然所述下支撑部(120)与上支撑部(110) —样具有平面正五边形形状，但与形成上支撑部(111)的五边形具有倒五边形形状。更加具体来说，下支撑部(120)的上两个侧边(120a、120b)位于上支撑部(110)底边(IlOe)的正下方，下支撑部(120)的底边 (120e)位于上支撑部(110)上两个侧边(IlOaUlOb)的正下方。在这样的结构下，上支撑部(110)的任何一条边与处于对角方向的下支撑部(120)的一条边始终保持平衡状态。因此，需要对安装在五角桁架内侧的涡轮(300)进行维修或更换时，只需拆除连在下支撑部 (120)任何一条边的腹杆。此时，因剩余的腹杆支撑上支撑部(110)的三条边，所以整体结构不会崩跨。尤其是，对于将在后面所述的由本发明的五角桁架组成的结构，当需要对安装在某一个五角桁架内的涡轮进行维修时，上述结构在拆除部分腹杆后也能保持稳固的结构， 因此在大规模发电园区也能容易进行维修。同时，上支撑部(110)的重心最好位于下支撑部(120)重心的正上方。这会使上支撑部(110)和下支撑部(120)分别支撑涡轮旋转轴的上端和下端进行旋转，从而使上支撑部(110)和下支撑部(120)的重心位于同一垂直线上，提高结构稳定性。所述多个腹杆(130)连接上支撑部(110)和下支撑部(120)的各端点形成把涡轮围在内部的结构。这些腹杆(130)由管或条构成，在连接上支撑部(110)和下支撑部(120) 各端点时，把一个支撑部的每一个端点与另一个支撑部的两个端点相连接。上述腹杆(130)把一个支撑部的一个端点与另一个支撑部的两个端点相连接形成三角形桁架结构，若用多个腹杆(130)把具有五边形形状的上支撑部(110)和下支撑部 (120)按上述方式相连，则会形成具有三角形桁架结构的10个侧面。这些三角形桁架结构能够适当分散承重形成稳定的结构，因此可以稳固地支撑利用流体的压力产生用于发电的动力的涡轮。同时，形成上支撑部(110)的上弦杆和形成下支撑部(120)的下弦杆以及腹杆
(130)通过接头相连在一起。因除了特殊情况以外组成上支撑部(110)和下支撑部(120) 的弦杆与接头无需拆卸和组装，所以可以通过焊接进行连接。但是，腹杆和接头最好能够拆卸和组装。图8是表示腹杆和紧固件的连接结构的斜视图。所述接头(150)安装在连接上支撑部(110)和腹杆(130)的部位以及连接下支撑部(120)和腹杆(130)的部位，为了容易拆卸和组装腹杆(130)，另使用紧固件(160)与腹杆(130)连接。更加具体来说，有连接接头(150)和紧固件(160)的短杆(151)，短杆的表面有用于固定紧固件(160)的沟槽(152)。在腹杆(130)的末端也有固定紧固件(160)的沟槽
(131)。同时，所述紧固件(160)用两个半法兰(161、162)包住短杆(151)和腹杆(130) 后使用螺钉和螺母固定，使接头(150)和紧固件(160)连接在一起。两个半法兰(161、162) 的内侧有与短杆(151)和腹杆(130)的沟槽(152、131)相扣的凸圈(163)。若使用上述结构连接接头(150)和腹杆(130)，则需要维修和更换涡轮时，管理人员可以轻易拆卸腹杆(130)。同时，上述腹杆(130)和接头(150)的连接结构只是可拆卸和组装腹杆(130)和接头(150)的结构的具体实施例之一。本发明不会局限于这一实施例中的结构，可以利用其他结构的接头使腹杆(130)和接头(150)具有可拆卸和组装的结构。图9是在本发明所提供的五角桁架内部安装风力发电机用涡轮的斜视图。如图所示，在本发明所提供的五角桁架内部安装用于风力发电的涡轮(300)，上支撑部(110)支撑涡轮(300)的旋转轴(210)上端部分、下支撑部(120)支撑涡轮(300)的旋转轴(210)下端部分进行旋转。所述旋转轴与没有画在图上的发电机连在一起，把在涡轮(300)旋转时产生的动力传到发电机。如图所示的本发明提供的五角桁架不仅可以单独使用支撑一个涡轮，也可以组成建造大规模风力发电园区的结构。图10是由本发明提供的桁架组成的发电设备用结构的斜视图，图11是图10的平面图，图12是图10的正面图，图13是表示图10中两个相邻桁架的连接状态的斜视图。在下面说明本发明提供的发电设备用结构时，将把位于金字塔结构顶端的一个五角桁架记为100，把位于顶端五角桁架(100)下方的其他五角桁架记为10(Τ。本发明提供的发电设备用结构Q00)由多个五角桁架相连接在一起组成金字塔形状。以位于最顶端的一个五角桁架(100)为中心在其下方每层布置五个五角桁架 (100、)，新布置的五个五角桁架(IO(T)以顶端的五角桁架(100)为中心与五边形的各顶点处于同一条直线(L)上。各五角桁架相互支撑、形成金字塔结构。同时，在连接五角桁架时，对于上下相邻的两个五角桁架(100、10(T)，位于上面的五角桁架(100)下支撑部(120)的一条边与下面的五角桁架(IO(T)上支撑部(Il(T)的一条边相结合在一起或共用一条边，最好两个五角桁架(100、10(Τ)共用位于上面的五角桁架(100)下支撑部(120)的一条边和位于下面的五角桁架(IO(T)上支撑部(Il(T)的一条边。在图13中显示了这种结构。对具有上述结构的发电设备用结构Q00)的制作过程简单说明如下。在地面上按照设计以指定的间隔安装五个五角桁架，在安装的五个五角桁架的上面各自再安装一个五角桁架。此时，安装在地面上的五个五角桁架上分别连有一个五角桁架，而且新安装的五个五角桁架也朝着金字塔的顶点方向布置。按上述方法在每层安装五个新的五角桁架形成金字塔结构，直到在金字塔结构的顶端安装一个五角桁架来完成具有金字塔结构的发电设备用结构(200)。同时，在已安装的五角桁架(IO(T)上安装新的五角桁架(100)时，可以把另外组装完的五角桁架(100)安装在已安装的五角桁架(IO(T)上，也可以在已安装的五角桁架 (IO(T)上一步一步组装下支撑部(120)、腹杆(130)以及上支撑部(110)来安装新的五角桁架(100)。为了使两个相邻的五角桁架(100、11(Τ)稳固连接在一起，最好利用另外的支架 (140)连接两个五角桁架(100、11(Τ)。此时，可以利用支架(140)形成三角形桁架结构，从而只用最少的材料形成稳定的结构。通过上述方法完成的发电设备用结构(200)，以顶端五角桁架(100)的五边形的中心为中心多个五角桁架(IO(T)与五边形的各顶点处于同一条直线上，形成金字塔结构。同时，形成上述发电设备用结构Q00)的每一个五角桁架内装有利用流体所具有的能量产生用于发电的动力的涡轮，通过把每一个涡轮产生的动力传达到同一个发动机或在每一个涡轮连接一个发电机来进行发电。如上所述，本发明提供的发电设备用结构Q00)由多个五角桁架相互连在一起、 相互支撑，所以无需进行复杂的地基基础工程。本发明不会局限于上述具体实施例。该发明所属技术领域中具有通常知识者根据本发明的目的和技术思想进行修改或变型，均属于本发明的保护范围。产业上的利用可能性随着产业的发展和人口的增加导致石油、煤炭、天然气等资源逐渐枯竭。而本发明藉由将发电机用五角桁架结构体使用于风力发电装置，可作为替代能源的一环。
权利要求
1.一种发电机用五角桁架，其特征在于由在利用流体所具有的能量产生用于发电的动力的涡轮(300)的上端和下端分别支撑涡轮(300)进行旋转的上支撑部(110)和下支撑部(120)以及连接上支撑部(110)和下支撑部(120)的多个腹杆(130)组成；所述腹杆 (130)把一个支撑部的每一个端点与另一个支撑部的两个端点相连接，形成多个具有三角形桁架结构的侧面；所述上支撑部(110)具有平面正五边形形状，正五边形的五条边分别是上两个侧边 (IlOaUlOb)、下两个侧边(IlOcUlOd)和底边(IlOe)；所述下支撑部(120)具有平面正五边形形状，正五边形的五条边分别是上两个侧边(120a、120b)、下两个侧边(120c、120d)、底边(120e)；下支撑部(120)的上两个侧边 (120a、120b)位于上支撑部(110)底边(IlOe)的正下方，下支撑部(120)的底边(120e)位于上支撑部(110)上两个侧边(IlOaUlOb)的正下方，上支撑部(110)的任何一条边与处于对角方向的下支撑部(120)的一条边保持平衡状态；因此，在维修或更换涡轮时，拆除连在正五边形任何一条边的腹杆，组成五边形的五条边中另外三条边被剩余的腹杆所支撑， 所以整体结构不会崩跨。
2.根据权利要求1所述的发电机用五角桁架，其特征在于所述上支撑部(110)的重心位于下支撑部(120)重心的正上方。
3.—种由五角桁架组成的发电设备用结构，其特征在于由多个五角桁架组合而成； 所述五角桁架由在涡轮(300)的上端和下端支撑涡轮(300)进行旋转的上支撑部(110) 和下支撑部(120)以及连接上支撑部(110)和下支撑部(120)的多个腹杆(130)组成；所述上支撑部(110)具有平面正五边形形状，正五边形的五条边分别是上两个侧边(110a、 110b)、下两个侧边(IlOcUlOd)和底边(IlOe)；所述下支撑部(120)也具有平面正五边形形状，正五边形的五条边分别是上两个侧边(120a、120b)、下两个侧边(120c、120d)、底边 (120e)，下支撑部(120)的上两个侧边(120a、120b)位于上支撑部(110)底边(IlOe)的正下方，下支撑部(120)的底边(120e)位于上支撑部(110)上两个侧边(IlOaUlOb)的正下方；所述腹杆(130)把一个支撑部的每一个端点与另一个支撑部的两个端点相连接；发电设备用结构以位于最顶端的一个五角桁架(100)为中心在其下方每层布置五个五角桁架(100、)，新布置的五个五角桁架以顶端的五角桁架为中心与五边形的各顶点处于同一条直线(L)上；各五角桁架相互支撑、形成金字塔结构。
4.根据权利要求3所述的由五角桁架组成的发电设备用结构，其特征在于在连接上述五角桁架时，对上下相邻的两个五角桁架，位于上面的五角桁架(100)下支撑部(120)的一条边与下面的五角桁架(Il(T)上支撑部(Il(T)的一条边相结合在一起或共用一条边。
5.根据权利要求3或4所述的由五角桁架组成的发电设备用结构，其特征在于在连接相邻的两个五角桁架时，利用连接两个五角桁架的支架(140)形成三角形桁架结构。
全文摘要
本发明涉及一种发电机用五角桁架和由其组成的发电设备用结构，目的在于提供一种利用桁架形成支撑装置，从而能够稳固地支撑涡轮，并能够易于对安装在内部的涡轮进行维修或更换的发电机用五角桁架和由其组成的发电设备用结构。本发明提供的发电机用五角桁架和由其组成的发电设备用结构，其特征在于桁架由在涡轮的上、下端支撑涡轮进行旋转的上、下支撑部和连接上、下支撑部的多个腹杆组成。所述腹杆把一个支撑部的每一个端点与另一个支撑部的两个端点相连接，形成多个具有三角形桁架结构的侧面。所述上支撑部和下支撑部具有平面正五边形形状，正五边形的五条边分别是上两个侧边(与底边不相接的两个边)、下两个侧边(与底边相接的两个边)、底边。下支撑部的上两个侧边位于上支撑部底边的正下方，下支撑部的底边位于上支撑部上两个侧边的正下方，上支撑部的任何一条边与处于对角方向的下支撑部的一条边保持平衡状态。
文档编号F03D3/00GK102325993SQ200980145792
公开日2012年1月18日 申请日期2009年11月12日 优先权日2008年11月17日
发明者柳炳守, 柳荣实 申请人:柳炳守, 柳荣实