[发明专利]涡形塔式垂直轴风轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置，更具体地说它涉及一种将风能转化成机械能的装置。

背景技术

风能是清洁能源，没能充分利用就是严重的浪费，大规模利用风力发电是减少空气污染的有效措施之一。大型水平轴风轮机工艺复杂，造价昂贵，易损坏，一旦损坏维修困难。垂直轴风轮机相比水平轴风轮机不需要调向机构，结构相对简单，但垂直轴风轮机随着高度的增加，稳定性越差，无法建造与水平轴风轮机相比的大型垂直轴风轮机，并且这些无论是水平轴与垂直轴风轮机的转子叶片均暴露在自然环境中，易被日晒、雨雪、冰雹、紊流等因素损害。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足，提供一种将转子及叶片安装在涡形塔式塔架内的一种垂直轴风轮机装置。

本发明的涡形塔式垂直轴风轮机包括塔架和转子两部分，所述塔架为涡形塔式结构；所述转子为垂直轴，转子叶片为弧形板状，或组合成S形双叶片，或三叶片式，或为直板式等其它形式；转子主轴固定轴承设在塔架顶部和底部，或在塔架内部增加；所述转子垂直安装在涡形塔式塔架内部中心。

由于采用上述技术方案，本发明提供的风轮机有这样的有益效果，垂直轴风轮机转子的转动是因为作功面所受的力大于阻力面所受的力，才会转动，但作用在阻力面的风能会消减作功面所作的功，现在这种涡形设计改变了气流方向，将风能基本都作用在作功面上，提高了垂直轴风轮机的功率；塔架在水平方向增加了转子的截风面积，以立体建造单元向上叠加的方式又可不断增加垂直高度，可建造更高的塔架，获得想达到的截风面积，甚至可建成世界最大功率的风轮机；其小型化可用于家庭；塔架可很方便用钢筋混凝土以框架结构建造，环形对称涡形塔式结构坚固，抗风力强，可分割紊流，且可根据需要建造多种形式比例塔架；封闭了顶部的此种结构，可保护内部转子叶片免受日晒、雨雪、冰雹等侵害，也降低了转动的叶片对电磁波的干扰；转子固定轴承安装在塔架顶部和底部，或在塔架内部增加，受力均衡结构合理不易损坏；风机转子为弧形板状或组合成S形双叶片，或三叶片式，叶片与转子主轴用轴承或滑动方式以转速传感器控制的离合器连接，当风速超过风轮机的工作风速范围，或是发电机突然甩掉负荷，导致风轮机超速，可能造成风轮机损坏时，转速传感器使离合器分离，叶片在主轴上获得自由，自动寻找受风最小位置及形态，风轮机也随之停转避险；塔架顶部可建灯塔、信号发射塔、瞭望观景台等。

附图说明

图1.是涡形塔式结构平面示意图；

图2.是塔架一个立体建造单元；

图3.是多个立体建造单元叠加建造方式图；

图4.是S形板状叶片风轮转子图；

图5.是加飞轮的S形板状叶片风轮转子图；

图6.是加飞轮的S形板状叶片风轮转子多层叠加方式图；

图7.8.是涡形塔架其它形式比例结构模式图；

图9.11.塔架与转子叶片安装情况示意图；

图10.12.避险时叶片改变形态停止情况示意图。

图中：1.垂直集风墙 2.水平楼板层

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1.2.3.中，垂直集风墙1以涡形环绕排列，与水平楼板层2结合成立体建造单元，以向上叠加的方式建造塔式塔架。

图4.5.6.中，两个弧形板状叶片可组合成S形叶片，上下加圆片状飞轮，可增强叶片强度并可蓄能，以图6形式叠加可得到易起动，转动更平稳足够高度的转子及叶片。

图7.8.中，本涡形塔架可根据需要制成多种形态及比例。

图9.11.10.12.中，为塔架与转子叶片正常工作情况及避险时叶片改变形态后的情况。