申请日：2017-07-13
申请号：201710571309.x
发明名称：压差发电装置
本发明涉及一种利用空气的压强差进行发电的装置。
背景技术：
利用风能吹转扇叶，通过旋转的扇叶带动发电机发电，这种传统的风力发电技术技术成熟且应用广泛。如申请号为201080008030.7的发明专利《风力发电装置》、申请号为201310213028.9的发明专利《风力发电装置及风力发电系统》、申请号为200910161208.0的发明《风力发电机》等，为了跟踪风向，人们还发明了方位跟踪驱动装置，如申请号为01811561.6的发明《风力设备》、申请号为201010236404.2的发明《自动跟踪风向跟踪太阳风光发电系统》。
然而，我们在考察南极的能源利用时发现：南极的风力资源虽然极为丰富，但是科考站内的电能却不是利用风力发电，而是使用柴油发电机发电，在南极科考大力进行、南极旅游不断发展的今天，柴油发电不仅要消耗大量的柴油，而且还污染环境。
我们通常所说的12级台风，风速能达到32.6米／秒，够大的了吧，可在南极，风速常常能达到55.6米／秒，有时甚至达到83.3米／秒，这么丰富的风力资源，为什么不用来发电呢！
我们学生科技活动小组的成员经过研究发现，虽然南极的大风天气很多，风能资源非常丰富，但是，由于现有的风力发电装置基本是由多片扇叶组成，中间有一根中轴，这种结构的风力发电装置在南极使用存在如下无法克服的技术缺陷：当较大的沙、石粒吹打在扇叶的迎风面上时，会造成扇叶的损伤；尤其在寒冷的暴风雪天气里，较大的雪粒高速打击在扇叶的迎风面上，其破碎的冰末会粘附在扇叶的表面，冰末的慢慢堆积冻结，扇叶越来越笨重，就会大大降低扇叶的旋转效率，且慢慢堆积冻结，还会改变扇叶原有的迎风面形状，当扇叶的迎风面不再是倾斜的光滑表面时，风吹在扇叶的迎风面上（实际上是吹在扇叶迎风面冻结的冰层上），扇叶的受力散乱，也会大大降低扇叶的旋转效率，甚至导致扇叶无法正常转动。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种变向式凸翼型发电装置，能够避免暴风将较大的沙、石粒吹打在扇叶的迎风面上损伤扇叶；在寒冷的暴风雪天气里，能够避免较大的雪粒高速打击在扇叶的迎风面上，克服扇叶旋转效率降低、甚至无法正常转动的技术缺陷。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种变向式凸翼型发电装置，包括一空腔体，在该空腔体的中前部设有至少一个竖直通道，在所述竖直通道内设有风力发电装置，所述风力发电装置包括用于驱动该风力发电装置的扇叶，所述扇叶的扇叶转轴之轴心与竖直通道的轴心重合，所述空腔体纵截面的外轮廓为平凸翼型或凹凸翼型。
所述风力发电装置还包括发电机，所述扇叶转轴通过变速器与所述发电机转动连接。
所述风力发电装置通过支撑杆固定于竖直通道内。
所述支撑杆至少有一个为空心结构，所述风力发电装置的输电线和控制线经由该空心结构的支撑杆与竖直通道外部相应的电器部件相连接。
所述空腔体的底面通过支架固定于地面上。
所述空腔体与支架之间通过铰轴可转动连接，支架上设有风向跟踪装置。
与现有技术相比本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，所述空腔体的顶面为上凸的弧面，底面为平面，这种结构的空腔体，当大风从空腔体的左端向右端流动时，根据伯努利原理（即流体的流速越大，其压强越小；流速越小，其压强越大），由于所述空腔体的顶面为上凸的弧面，底面为平面，空腔体下方的流速低于上方的流速，从而使得空腔体下方的压强大于上方的压强，产生了压差，我们在该空腔体的中部设竖直通道，竖直通道下端的压强大于上端的压强，竖直通道内就会产生向上流动的气流，设在竖直通道内的扇叶就会被气流推动而旋转，从而驱动风力发电装置发电，因竖直通道垂直于空腔体的底面，这样的结构使所述发电装置不必直接面对暴风雪，避免暴风将较大的沙、石粒吹打在扇叶的迎风面上损伤扇叶；在寒冷的暴风雪天气里，能够避免较大的雪粒高速打击在扇叶的迎风面上，从而避免积雪在扇叶迎风面上冻结，克服了扇叶旋转效率降低、甚至无法正常转动的技术缺陷。适合在南极极端恶略的环境中使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的a—a向剖视图；
图3是图1的俯视图；
图4是本发明另一种结构的示意图；
图5是4的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清晰，以下结合附图1至5，对本发明进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明的保护范围。
本发明是一种变向式凸翼型发电装置，包括一空腔体1，所述空腔体1的顶面为上凸的弧面2，底面为平面3，在该空腔体1的中部设有至少一个竖直通道4，在所述竖直通道4内设有风力发电装置，所述风力发电装置包括用于驱动该风力发电装置的扇叶5，所述扇叶5的扇叶转轴之轴心与竖直通道4的轴心重合。
作为优选，竖直通道4可以设置多个，每个竖直通道4内均设置风力发电装置。所述风力发电装置还包括发电机6，所述扇叶转轴通过变速器7与所述发电机6转动连接。所述变速器7，可以是减速器，也可以是可控变速机构等等。所述风力发电装置可以通过支撑杆8固定于竖直通道4内，所述支撑杆8至少有一个为空心结构，所述风力发电装置的输电线和控制线经由该空心结构的支撑杆8与竖直通道4外部相应的电器部件相连接，所述外部相应的电器部件，例如控制器，用电器，变压器等等，这些电器部件可以安装在空腔体1的腔体内，也可以安装在地面。在南极，基本都是东南风，可以将空腔体1的左端迎着风向，将空腔体1的底面通过支架固定于地面上；也可以将空腔体1与支架之间通过铰轴可转动连接，支架上设风向跟踪装置，灵活调节跟踪风向，提高发电效率。
本发明的另一种变向式凸翼型发电装置的结构，仅仅是在上述技术方案的基础上，对空腔体的纵截面进行了变化：具体结构包括一空腔体1，述空腔体1纵截面的外轮廓为平凸翼型或凹凸翼型，在该空腔体1的中前部设有至少一个竖直通道4，在所述竖直通道4内设有风力发电装置（参考图4，这种结构，风从左边向右边吹时，竖直通道4内的上下压强差较大，发电效率提高），所述风力发电装置包括用于驱动该风力发电装置的扇叶5，所述扇叶5的扇叶转轴之轴心与竖直通道4的轴心重合。作为优选，竖直通道4可以设置多个，每个竖直通道4内均设置风力发电装置。所述风力发电装置还包括发电机6，所述扇叶转轴通过变速器7与所述发电机6转动连接。所述发电机6通过支撑杆8固定于竖直通道4内。所述支撑杆8至少有一个为空心结构，所述风力发电装置的输电线和控制线经由该空心结构的支撑杆8与竖直通道4外部相应的电器部件相连接。
上述各技术方案中，空腔体1的外壳可以采用不锈钢材料，为了简化，空腔体1外壳的厚度没有画出，竖直通道4的通道壁厚也没有画出。空腔体1的两侧可以是平面结构。在其中的一侧可以开设大门10，供人或货物进出，使空腔体1既能用于发电又能用于居住，而且这种流线型的空腔体1，风阻小，抗风能力强，居住比较安全。