[发明专利]利用浮力型风轮或叶片的风力机及形成方法

说明书

技术领域

本发明属于风能利用技术领域，尤其是适用于风力机械及风力发电技术领域。

背景技术

从发改委、能源局网站获悉，两部委联合下发了《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》，其中指出，重点开展10MW级及以上风电机组，以及100米级及以上风电叶片等方面研发与攻关。2020年目标。形成200~300米高空风力发电成套技术。掌握自主知识产权的10MW级以下大型风电机组及关键部件的设计制造技术，形成国际竞争力;突破近海风电场设计和建设成套关键技术，形成海上风电工程技术标准。

发明内容

本发明的目的就是为了开发10MW级及以上风电机组，以及100米级及以上风电叶片，形成200~300米高空风力发电成套技术，以及特别适用于海上风力发电的关键技术。

本发明的目的是为了提供一种浮力型风力机风轮或叶片，当所述风轮或叶片，旋转到上半圈时位置时，轮或叶片与轴之间的距离增长；当所述风轮或叶片，旋转到下半圈时位置时，使风轮或叶片与轴之间的距离缩短；这样就可以使得在利用高空200-300米风能资源时，塔杆不用增高，还可以提高效率。

风力机通常包括具有至少一个转子叶片和联轴器的转子以及机舱，所述联轴器在水平轴风力机中也叫做轮毂；在垂直轴风机中也可以叶片通过连杆直接和轴相连。

本发明提供了一种利用浮力型风轮或叶片的风力机，所述利用浮力型风轮或叶片的风力机，包括发电机系统、风轮轴、风轮或叶片壳体，其特征是，在所述风轮或叶片壳体的内部或外部，安装或设置有密闭空间装置；在所述密闭空间装置内盛有密度小于空气的气体，或在所述密闭空间装置内是稀薄气体；所述稀薄气体，是用真空泵抽出一部分空气，是密度小于空气的空气；在所述风轮或叶片的内部或外部，安装有滑动连杆；所述滑动连杆与轴或联轴器相连接；所述密闭空间装置产生向上的浮力；所述浮力大于风轮或叶片和滑动连杆及密闭空间装置的总重量以及叶片旋转到下半圈时所产生的离心力之和，当所述风轮或叶片，旋转到下半圈时位置时，风轮或叶片在浮力的作用下，通过滑动连杆向上位移，使风轮或叶片与轴之间的距离自动缩短或叶片长度自动缩短；当所述风轮或叶片，旋转到上半圈时位置时，风轮或叶片在浮力的作用下，通过滑动连杆向上位移，使风轮或叶片与轴之间的距离自动增长或叶片长度自动增长。

优选的，所述滑动连杆可以是一根连杆，可以与轴或联轴器产生相对位移。在所述滑动连杆与轴或联轴器之间，安装有控制位移装置，当叶片增长或收缩到设计位置时，可以自动固定。

优选的，所述滑动连杆可以分为两部分，采用套筒式结构，下部分固定在轴或联轴器上，上部分可以与下部分自由伸缩；上部分与叶片相连；在两部分连杆内，安装有控制位移装置，当叶片增长或收缩到设计位置时，可以自动固定。

本发明中，当风轮或叶片转动到低于轴的位置，为下半圈位置；当风轮或叶片转动到高于轴的位置，为上半圈位置。

所述密度小于空气的气体，是指所有相对分子量小于29的气体的密度,都小于空气的密度，例如, 氢气、氦气、氖气、氮气、一氧化碳、甲烷,氟化氢、乙炔等。

优选的，所述密闭空间装置内盛有氢气或氦气或氖气或氮气或所述气体的任意比例混合体。

最优选的是使用氦气。但为了降低成本，也可以使用氢气和氮气或氢气和氦气的混合气体，这样既可以克服单独使用氢气容易引爆的缺点，还可以降低成本，也可以达到我们的使用目的。

所述风轮或叶片壳体可以采用任意材料，包括柔性材料或硬质材料。

所述密闭空间装置可以采用任意材料，包括软性材料或硬质材料。

在风轮或叶片的外部使用密闭空间装置时，所述密闭空间装置可以使用双层结构，壳体使用硬质材料，内层使用软性材料。

当所述密闭空间装置采用软性材料时，例如，采用橡胶类膜材料或塑料类膜材料时，须在其内部充入密度小于空气的气体，例如氦气或氢气与氮气的混合体；橡胶类膜材料或塑料类膜材料体积便会膨胀，然后密封。所述密闭空间装置在空气中产生向上的浮力，所述浮力就会抵消或部分抵消风轮或叶片向下的重力，从而降低风轮或叶片的重量，当所述密闭空间装置体积足够大时，其所产生的浮力大于风轮或叶片向下的重力时，所述风轮或叶片的重量即为零或负值。

当所述密闭空间装置采用硬质材料时，其有两种选择，即可以采用在其内部充入密度小于空气的气体产生浮力，也可以将其内部空间内的空气抽出，形成稀薄气体，也可以产生向上的浮力，所述浮力就会抵消或部分抵消风轮或叶片向下的重力，从而降低风轮或叶片的重量。