[发明专利]轮状风叶轮、风力发电装置及人造空气流发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及气流能-机械能-电能转换装置，更具体地说是涉及一种轮状风叶轮和应用有该轮状风叶轮的风力发电装置及人造空气流发电装置。

背景技术

随着人类对电能的需求的日益增大，电能成为人类生产生活活动最主要的动力来源。但是，过度使用燃料制取电能，已使得气候出现异常。长此以往，人类将不得不面对大自然的报复，并将付出越来越惨重的代价。自然界中有许多种已知且取之不尽用之不竭的能源。怎样更简便地、与自然友善亲和地来开发利用这些能源，是人类一直努力的方向。

现有的气流发电，主要采用涡轮发电机组或风力发电机组，但二者均要求气流有较高的流速，否则就会产生推力不够、风电转换效率低甚至无法转换的问题。经过研究分析，本发明人发现：虽然气流对涡轮风叶及风力叶片的叶尾到轴心的作用力一致，但根据杠杆原理，叶尾部分到轴心部分将气流对叶片的冲力转化为推力的效率是递减的。换句话而言，叶片处于离径向轴心的越远处，具有越大的将气流的作用力转换成对动力输出轴的推动力的风力转换效率。

发明内容

本发明的第一目的，即在于提供一种结构简单而气流能-机械能转换效率高的轮状风叶轮。

本发明的第二目的，在于提供一种应该有上述轮状风叶轮的风力发电装置。

本发明的第三目的，在于提供一种人造空气流发电装置。

一、轮状风叶轮

本发明所述的轮状风叶轮，是指轮圈上设有风叶叶片的轮状体，该轮状体及其轮圈的具体形状不限。本发明轮状风叶轮的技术方案：包括有叶片、轮圈、辐条及动力输出轴，所述轮圈通过所述辐条固定在位于轮状风叶轮径向中部的动力输出轴上；所述叶片有多个，均布固定于所述轮圈上；所述轮圈的直径，大于所述叶片的径向长度。所述叶片，可固定于所述轮圈的内周，和/或，外周，和/或，轮圈的其它任一侧面或侧缘上。

所述叶片的形状、大小、安装方向及角度，可依现有技术进行设计及采用。

采用本轮状风叶轮结构，由于所有叶片的受风面均设计处于轮状风叶轮径向离轴心的尽量远处，从而与现有技术相比，可以将气流的作用力转换成对叶片的更大推动力；同时，与现有的叶片安装在轴部相比，由于叶片是安装在轮圈上，轮圈上有更多的安装空间使得便于安装数量更多的叶片，进而可增加叶片的总受风面积，从而，本轮状风叶轮的引入，可使现有的风力发电装置的风力转换效率得到显著提高。

二、风力发电装置

本发明风力发电装置，包括有气流能-机械能转换单元及机械能-电能转换单元，其特别之处在于，所述气流能-机械能转换单元采用为上述方案中所述的轮状风叶轮，所述轮状风叶轮的动力输出轴与所述机械能-电能转换单元相连即可。本风力发电装置的其它部份，可采用现有技术。

三、人造空气流发电系统

本发明人造空气流发电系统，包括有柱筒和将气流能转换为机械能及电能的装置；所述将气流能转换为机械能及电能的装置具有进风口和出风口，该进风口即为本人造空气流发电系统的总进风口；所述柱筒，为处于直立或大致斜立状态的柱状中空筒体，并具有平整光滑或大致平整光滑的内表面；所述柱筒的两端，分别设有进风口和出风口；所述将气流能转换为机械能及电能的装置的出风口，通过连通管道与所述柱筒的进风口相连通；

所述柱筒，为单筒单节形式的单柱筒，或者，是由若干个所述单柱筒串接连通而成的柱筒串；或者，是多个所述单柱筒或柱筒串或由这二者的组合组成的柱筒群；所述柱筒群具有共用的一个或多个最终出风口；所述单柱筒、柱筒串、柱筒群的最终出风口的总截面积，远大于所述系统总进风口的截面积；

在所述柱筒内或者所述连通管道内，设有对被自然抽吸入所述柱筒内的自然温度的空气进行加热和/或冷却的结构单元；

所述将气流能转换为机械能及电能的装置包括有气流能-机械能转换单元及机械能-电能转换单元，所述气流能-机械能转换单元采用上文所述的轮状风叶轮，所述轮状风叶轮的动力输出轴与所述机械能-电能转换单元相连；

所述柱筒最终出风口与系统总进风口之间的垂直高度，为几十米至一百米。

所述对吸入所述柱筒内的空气进行加热的结构单元，可根据实际应用，选择采用阳光采集单元或热交换器单元：

(1)所述阳光采集单元，与其自身所处位置处的柱筒筒体或连通管道可采用一体式结构，其具体结构为：相应部位的柱筒筒体或连通管道采用为具有透光面的棚式或筒状结构；位于所述棚式或筒式的柱筒筒体或连通管道内的、与所述透光面对应的阳光吸收面上，铺装或涂覆有易吸收太阳能的膜片或涂料；