一种用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置的制作方法

本技术涉及风力发电，具体涉及一种用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置。

背景技术：

1、事实证明陀螺转动竖轴式风力发电机一但通过瞬时电流启动旋转起来，其转动轴底端钢球与底板、转动轴与圆柱形滚动轴承的摩阻力非常小，具体请参见专利公告号为cn213392495u的一种陀螺转动竖轴式风力发电机以及公开号为cn114412701a的一种具有上下双发电机的陀螺式风力发电装置；同时，由于采用了并排联合的圆弧形挡导风板，其叶片和转饼与空气的阻力及转子的电磁感应产生的负力矩也是非常小的，具体请参见专利公告号为cn211692709u的多层圆弧形遮挡竖轴式风力发电机。而本申请的发明人经过研究发现，现有陀螺转动竖轴式风力发电机虽然转速越快，摩阻力越小，但是空气对叶片的阻力及转子的电磁感应力产生的负转矩会增大，因此在风速较小(ⅰ～ⅲ级)时，启动后的风力发电机会慢慢地减速，随之摩阻力也会慢慢地增大，且当风力不足以维持转动所需力矩时，风力发电机甚至会停止转动，因而亟需对这一问题进行解决。

技术实现思路

1、针对现有陀螺转动竖轴式风力发电机存在空气对叶片的阻力及转子的电磁感应力产生的负转矩会增大，在风速较小时启动后的风力发电机会慢慢地减速，随之摩阻力也会慢慢地增大，且当风力不足以维持转动所需力矩时，风力发电机甚至会停止转动的技术问题，本实用新型提供一种用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置，该装置针对风速较小情况下发电机组启动旋转起来后，适时地通过安装在圆环形钢构架上带有喷水或喷气功能的立柱钢管喷头及时地喷出高速水流或气流，以适当的角度冲击作用在转动叶片上，推动叶片加速旋转，维持陀螺转动竖轴式风力发电机转速不低于预设的临界值(vc)，从而避免启动后的风力发电机停止转动。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

3、一种用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置，包括风力发电机组及具有挡导风板和喷水或喷气功能的圆环形钢构架，所述风力发电机组包括多台并排设置的陀螺转动竖轴式风力发电机，每台陀螺转动竖轴式风力发电机包括固定设置于地面的发电机支柱，所述发电机支柱顶部固定有发电机底座，所述发电机底座上固定安装有发电机，所述发电机的转动轴上固定连接有陀螺转饼，所述陀螺转饼的周边均匀固定连接有多个叶片；所述圆环形钢构架设置在每台陀螺转动竖轴式风力发电机的外围，所述圆环形钢构架包括竖直均匀固定于地面呈圆形分布的多根立柱钢管，所述多根立柱钢管的顶端封闭，所述多根立柱钢管的管壁上固定连接有上圆环形导轨和下圆环形导轨，所述上圆环形导轨和下圆环形导轨上设有槽口相对的导槽，所述上圆环形导轨和下圆环形导轨的导槽内设有可移动的弧形挡风板，所述弧形挡风板尾端延伸形成有背离上下圆环形导轨的曲面导风板，所述立柱钢管包括带喷头立柱钢管和无喷头立柱钢管，所述带喷头立柱钢管和无喷头立柱钢管间隔交替布置，每个所述带喷头立柱钢管上的喷头与该立柱钢管内部连通，并朝向发电机叶片旋转经过的前方第一个叶片的切线方向，所述喷头的出口端设有水压或气压自动开关门，所述带喷头立柱钢管的底部连接有给水或给气管道，所述给水或给气管道的进口与外部水源或气源连接。

4、与现有技术相比，本实用新型提供的用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置，一是采用带有弧形挡板和曲面导风板的并排联合的陀螺转动竖轴式风力发电机组方式，由此可以充分地获取风能，最大限度地减小风的反向负力矩作用，也便于给水或给气管道同时与多台圆环形钢架构的带有喷水或喷气功能的立柱钢管并联连接，由此不仅节约了给水或给气管道成本，而且能使对称的一对喷头的水压或气压和冲击力大小相等方向相反，形成转动力矩，减小冲击产生的风机抖动和损伤叶片；二是并排联合发电机组方式可以充分提高风能和陀螺进动性的利用效率，降低单位发电量成本即度电成本，增加年均总发电量；三是喷出的水流通过预设的地面排水沟和汇水池可重复使用；四是喷出的水流或气流有利于发电机的散热降温；五是带喷头的立柱钢管既是喷水或喷气管道，又是钢构架立柱，上下圆环形导轨既是弧形挡风板的导轨，又是钢构架的水平连接构件，因而减少了制造成本；六是便于建造安装和运维管理；七是有利于使用寿命周期(发电机30年，钢构架80年)后的回收利用。

5、进一步，所述陀螺转饼的周边均匀固定连接有3～5个叶片，对应所述立柱钢管包括四根带喷头立柱钢管和四根无喷头立柱钢管。

6、进一步，所述喷头包括锥形喷体和圆管形喷嘴，所述锥形喷体的一端与带喷头立柱钢管连接，所述锥形喷体的另一端与圆管形喷嘴一体成型连接，所述锥形喷体的锥面角为10～45°，所述圆管形喷嘴的水平仰角为5～20°。

7、进一步，所述圆管形喷嘴的管径为1～10cm，长度为3～15cm，所述圆形喷嘴与叶片的间距为5～20cm。

8、进一步，所述水压或气压自动开关门为铰接合页板。

9、进一步，所述带喷头立柱钢管的下部设有开关阀，可用人工智能进行程序化自动控制。

10、进一步，所述给水或给气管道的进口处设有给水增压的加压泵或增压器，或者设有给气增压的空压机或鼓风机。

技术特征：

1.一种用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置，其特征在于，包括风力发电机组及具有挡导风板和喷水或喷气功能的圆环形钢构架，所述风力发电机组包括多台并排设置的陀螺转动竖轴式风力发电机，每台陀螺转动竖轴式风力发电机包括固定设置于地面的发电机支柱，所述发电机支柱顶部固定有发电机底座，所述发电机底座上固定安装有发电机，所述发电机的转动轴上固定连接有陀螺转饼，所述陀螺转饼的周边均匀固定连接有多个叶片；所述圆环形钢构架设置在每台陀螺转动竖轴式风力发电机的外围，所述圆环形钢构架包括竖直均匀固定于地面呈圆形分布的多根立柱钢管，所述多根立柱钢管的顶端封闭，所述多根立柱钢管的管壁上固定连接有上圆环形导轨和下圆环形导轨，所述上圆环形导轨和下圆环形导轨上设有槽口相对的导槽，所述上圆环形导轨和下圆环形导轨的导槽内设有可移动的弧形挡风板，所述弧形挡风板尾端延伸形成有背离上下圆环形导轨的曲面导风板，所述立柱钢管包括带喷头立柱钢管和无喷头立柱钢管，所述带喷头立柱钢管和无喷头立柱钢管间隔交替布置，每个所述带喷头立柱钢管上的喷头与该立柱钢管内部连通，并朝向发电机叶片旋转经过的前方第一个叶片的切线方向，所述喷头的出口端设有水压或气压自动开关门，所述带喷头立柱钢管的底部连接有给水或给气管道，所述给水或给气管道的进口与外部水源或气源连接。

2.根据权利要求1所述的用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置，其特征在于，所述陀螺转饼的周边均匀固定连接有3～5个叶片，对应所述立柱钢管包括四根带喷头立柱钢管和四根无喷头立柱钢管。

3.根据权利要求1所述的用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置，其特征在于，所述喷头包括锥形喷体和圆管形喷嘴，所述锥形喷体的一端与带喷头立柱钢管连接，所述锥形喷体的另一端与圆管形喷嘴一体成型连接，所述锥形喷体的锥面角为10～45°，所述圆管形喷嘴的水平仰角为5～20°。

4.根据权利要求3所述的用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置，其特征在于，所述圆管形喷嘴的管径为1～10cm，长度为3～15cm，所述圆管形喷嘴与叶片的间距为5～20cm。

5.根据权利要求1所述的用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置，其特征在于，所述水压或气压自动开关门为铰接合页板。

6.根据权利要求1所述的用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置，其特征在于，所述带喷头立柱钢管的下部设有开关阀。

7.根据权利要求1所述的用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置，其特征在于，所述给水或给气管道的进口处设有给水增压的加压泵或增压器，或者设有给气增压的空压机或鼓风机。

技术总结
本技术提供一种用喷水或喷气来加速的并排联合竖轴式风力发电装置，包括风力发电机组及圆环形钢构架，发电机组构架中并排设置的每台竖轴式风力发电机包括固定于地面的发电机支柱，发电机支柱顶部依次固定有发电机底座和发电机，与发电机转动轴连接的陀螺转饼周边均匀固定有多个叶片，圆环形钢构架包括均匀固定于地面的多根立柱钢管，立柱钢管壁上连接有上下圆环形导轨，上下圆环形导轨的导槽内设有可移动挡导风板，带喷头立柱钢管上的喷头朝向发电机叶片旋转经过的切线方向，带喷头立柱钢管底部连接有给水或给气管道。本申请通过喷头间歇式瞬时喷出高速水流或气流冲击作用在转动叶片上来推动叶片加速旋转，以保持风力发电机的快速转动。

技术研发人员：袁杰
受保护的技术使用者：袁杰
技术研发日：20221212
技术公布日：2024/1/12