专利名称：带集流罩及自动泄流窗门的风力发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带集流罩及自动泄流窗门的风力发电装置。
背景技术：
目前，公知的风力发电装置无论是水平轴的还是竖直轴的，都是由自然风直接吹 动浆叶或风轮，为了能接收更大的风能，必需将浆叶或风轮作得很大，即便如此所能直接获 得的转速都非常低，因此必需附加增速机构，其结果是装置庞大，增加耗能，增大成本。如果 能在较小的浆叶及风轮尺寸下获得较高转速，又能获得很大面积的风能，则最有效的方法 就是增加一个风能接收的集流罩，它结构简单，能将一个很大面积的来风加速，并推动涡轮 或风轮，从而获得涡轮或风轮轴较高的转速，这样就可以直接推动发电机轴转动。这是本申 请人的申请号200920128770. 9的“带集流罩的风力发电装置”。该装置的缺点是集流罩无 法抵抗超强风对装置的威胁，因此有必要在此基础上增设自动泄流窗门；同时对于水平轴 风力发电装置，为了增强涡轮的效率，有必要增设中心整流罩，将风能集中到较大半径的涡 轮叶片上。这就是本实用新型发明的目的。它无疑具有很多优越性。(也是上述专利技术 的另案申请。)
发明内容为了克服现有的风力发电装置的上述缺点，本实用新型提供一种带集流罩及自动 泄流窗门的风力发电装置，它在风力发电机的前端集流罩上设有环形分布的数列自动泄流 窗门，窗门的结构方式有两种第一种是在钢板类材料的集流罩上，由剪切三方，形成不完 整的矩形(或梯形、或圆形)的、其前部与罩相连的窗门，形成如片弹簧状；第二种泄流窗门 是在集流罩上切出一定形状(如矩形、或梯形、或圆形)的窗孔，再安装上一定厚度的塑料 片或橡胶片，形成片状弹簧的自动泄流窗门。在迎面风压作用下，片状弹簧发生弯曲变形， 形成一条缝隙，用以平衡集流罩内外的风压差，并泄掉多余的风量。例如要泄掉十二级以上 的强台风，风速应为32. 7m/s，风压为0. 67kn/m2,当集流罩钢板厚度为2mm时，矩形泄流窗 大致为40X170mm ；视功率和集流罩大小，泄流窗门应有二列以上；所述的数列自动泄流窗 门，是指从来风方向看，根据功率的大小、集流罩的大小和安全性要求的不同，泄流窗门致 少应为一列以上，也能设计为十列以上，其目的是要自动平衡集流罩内外的压力差，并自动 泄掉超强风的多余风量，防止发电机超速运转。同时为了增强水平轴风力发电装置的发电 能力，在集流罩的中心增加一个中心整流罩，将来风集中到较大半径的涡轮叶片处，用以产 生较大的涡轮力矩。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是在风力发电机的前端固定一个 很大的集流罩，在水平轴的发电机装置的集流罩中心处设有一个中心整流罩，集流罩和中 心整流罩都靠对称分布的支撑幅条支撑在发电机的外壳上，它们将自然来风聚集和加速， 并推动涡轮或风轮，由涡轮或风轮轴直接带动发电机轴，实现风力发电。为了避免超强风对 集流罩及装置的破坏，在集流罩上开设了数列自动泄流窗门，当风力超强时，窗门在迎风阻
3力和弹性力共同作用下自动弯曲，形成一定的缝隙，平衡集流罩内外的压力差，并自动泄掉 多余的风量，以降低集入的风量，同时减小超强风的迎面阻力，保证集流罩的强度与安全。本装置的具体结构特征是在发电机壳体上借助对称性支撑幅条固定一个很大 的、结构简单的喇叭式的集流罩，依靠集流罩将自然来风聚集和加速，对于水平轴风力发电 装置增设中心整流罩，将中心部来风导流入半径较大的涡轮叶片处，再推动涡轮或风轮，使 涡轮或风轮轴获得较一般浆叶轴或风轮轴更高的转速，由此能够直接带动发电机轴转动发 电。为了避免超强风对集流罩的破坏，在集流罩上开设了数列自动泄流窗门，窗门的结构方 式有两种，其一是在钢板材料类的集流罩上直接剪切三方，留出一部份相连，形成片弹簧状 的窗门；其二是在集流罩上开出一定形状的孔，然后安装与孔形一致的塑料或橡胶的片弹 簧。当风压太高时，窗门在迎风阻力和弹性力共同作用下自动弯曲，形成一定的缝隙，用以 平衡集流罩内外的压力差，并泄掉多余的风量，从而确保集流罩的安全运行。本实用新型的有益效果是集流罩能安全接收比浆叶和风轮更大面积、更多的风 能，并使其加速，从而推动涡轮或风轮高速转动，风能利用率高，不用增速机构，结构简单， 造价低。可广泛应用于各种规格的风力发电装置中。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的水平轴的带集流罩及自动泄流窗门与中心整流罩的风力发 电装置的结构原理图。图2是本实用新型的竖直轴的带集流罩及自动泄流窗门的风力发电装置的结构 原理图。图3是图2从尾部看，并拆掉尾舵后的视图。主要标记风轮工作半轮是偏置的，风 向转轴和集流罩对称，与发电机轴线偏置。图中1.集流罩，2.涡轮或风轮，3.发电机，4.风向转轴，5中心整流罩，6.自动泄 流窗门，7.集流罩支撑幅条。图中自动泄流窗门均以二列为例，并且均为第一种方式的自动泄流窗门，窗门大 小为了明显进行了放大，并未按实际尺寸画图。
具体实施方式
在
图1中，呈喇叭形的集流罩(1)靠对称分布的集流罩支撑幅条(7)支撑在发电 机(3)的壳体上，中心整流罩(5)同样支撑在发电机(3)的壳体上，自动泄流窗门(6)对称 呈数列分布在集流罩(1)上，涡轮或风轮(2)与发电机(3)的轴同轴安装，并一齐旋转，集 流罩(1)、中心整流罩(5)、发电机(3)外壳和尾舵构成整体绕风向转轴(4)的轴线转动，只 有水平轴的风力发电装置设置中心整流罩。所述的呈数列分布是指，自动泄流窗门的列数 应在一列以上，每列窗门的数目和间距，根据功率和集流罩的大小由设计确定。在图2所示实施例中，由于是竖直轴的风力发电装置，经喇叭形集流罩(1)壁面加 速的自然风进入风轮(2)中，推动风轮转动，风轮轴与发电机(3)的轴直联，从而带动发电 机转子发电。由于是风轮，集流罩(1)导入的风口是偏置的，其集流罩出口竖向对称线与风 向转轴(4)的轴线一致，风流只进入风轮(2)作功的半轮一边。从而可以全部利用迎面的来风。实施例中的集流罩可以随来风转动。集流罩上开有两列自动泄流窗门以为示意，为 了简单，同样可以用弹簧钢板制作集流罩，这样自动泄流窗门(6)就是在集流罩上切出的 一定形状的相连弹簧片，图中是长方形，也可以是别的梯形或圆形，当迎风阻力大于弹簧片 的抗弯弹性力，弹簧片将被弯曲，从而泄掉多余的风量。这样结构很简单、实用。本实用新型的特征是集流罩上沿周边分布有数列矩形，或梯形，或圆形的自动泄 流窗门，本实施例中均以二列为例。窗门的结构有两种，第一种是在钢板材料类的集流罩 上，由剪切三方形成不完整的矩形(或梯形、或圆形)的、其前部与罩相连的、形状呈片弹簧 状的窗门，第二种是在集流罩上切出一定形状(如矩形、或梯形、或圆形)的窗孔，再安装上 一定厚度的、形状与窗孔相同的塑料片或橡胶片，构成片弹簧的自动泄流窗门。片弹簧紧靠 在窗口上，所形成的局部缝隙，用以平衡窗门内外流动压力差，弹性力的大小可以根据风力 强度设计。当风量超过所设计的额定风量以上，窗门会在迎风阻力和片弹簧力共同作用下 弯曲出一定缝隙，以自动平衡集流罩内外压力差，并泄掉多余的风量。本专利实施例中的开窗方式，以第一种方式最简单、制作较方便，为最优。在本专利的实施例基础上，不排除还有很多方便可行的自动泄流窗门结构可能更 为实用。
权利要求一种带集流罩及自动泄流窗门的风力发电装置，其特征是呈喇叭形的集流罩(1)靠对称分布的集流罩支撑幅条(7)支撑在发电机(3)的壳体上，中心整流罩(5)同样支撑在发电机(3)的壳体上，自动泄流窗门(6)对称呈数列分布在集流罩(1)上，涡轮或风轮(2)与发电机(3)的轴同轴安装，并一齐旋转，集流罩(1)、中心整流罩(5)、发电机(3)外壳和尾舵构成整体绕风向转轴(4)的轴线转动，只在水平轴的风力发电装置设置中心整流罩。
2.根据权利要求1所述的带集流罩及自动泄流窗门的风力发电装置，其特征在于集 流罩上沿周边分布有数列矩形，或梯形，或圆形的自动泄流窗门，窗门的结构之一是，在钢 板材料类的集流罩上，由剪切三方形成不完整的矩形或梯形、或圆形的、其前部与罩相连 的、形状呈片弹簧状的窗门。
3.根据权利要求1所述的带集流罩及自动泄流窗门的风力发电装置，其特征在于集 流罩上沿周边分布有数列矩形，或梯形，或圆形的自动泄流窗门，窗门的结构之二是，在集 流罩上切出一定形状，如矩形、或梯形、或圆形的窗孔，再安装上一定厚度的、形状与窗孔相 同的塑料片或橡胶片，构成片弹簧的自动泄流窗门。专利摘要一种带集流罩及自动泄流窗门的风力发电装置，它在风力发电机的前端固定了一个很大的结构简单的喇叭式的集流罩，在水平轴的发电装置上设有中心整流罩，在集流罩上开设了数列自动泄流窗门，窗门的结构有两类其一类是在钢板材料类的集流罩上，由剪切三方，形成如片弹簧状的窗门，第二类是在集流罩上切出一定形状的窗孔，再安装上一定厚度的塑料片或橡胶片，形成片弹簧窗门；当风力太强时，窗门在迎风阻力和弹性力共同作用下弯曲，形成一定的缝隙，平衡集流罩内外压差，并泄掉多余的风量。其优点是，集流罩能安全接收比浆叶和风轮更大面积、更多的风能，并使其加速，从而推动涡轮或风轮高速转动，风能利用率高，不用增速机构，结构简单，造价低。可广泛应用于各种规格的风力发电装置中。
文档编号F03D1/00GK201739088SQ20102023145
公开日2011年2月9日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者罗星健 申请人:罗星健