一种便捷高效的风力发电装置

技术领域

本发明涉及发电装置技术领域，具体涉及一种便捷高效的风力发电装置。

背景技术

目前电力作为人类生活的主要能源来源，其电力主要采用水力、化石燃料、风力作为电力的原始能源，其中水力或风能作为清洁能源，在全世界范围内都得到了大力的提倡。水力发电受限于水力资源的地域不均分布、季节气候等因素，其应用领域受到很大的限制。而风力资源在地球上十分丰富，其受地域、季节气候影响相比于水力资源小得多，目前很多国家都在其境内设置风力发电机，风力发电具有环境污染小、环保性能好、全天候能源利用等优点，具有广阔的市场前景。

目前，风力发电装置主要采用的是风力机将风力气流转换成机械能，再通过发电机将机械能转换成电能。现有的大型风力发电机在安装布置受地域限制，一般选择在荒漠、风口山头等风能较大的地域进行布置，然而现有的大型风力发电机机舱位于风塔上端，由于机舱结构复杂、体积大、重量大，在风机吊装过程中对工程设备要求高，整体风力发电装置对安装地基要求高；发电风机为调节迎风面需要配合设置结构复杂的角度调节装置，大大增加了风力发电机安装难度，且风叶迎风面小，不能很好地实现对风能的利用；此外，常规设置的风力发电机故障后，维修不方便，维修成本较高。

因此，需要一种便捷高效的风力发电装置，以克服上述问题的发生。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种便捷高效的风力发电装置，本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种便捷高效的风力发电装置，所述风力发电装置包括支撑基座及其上固定设置的风塔架，所述风塔架上端转动设置有机舱；

所述机舱包括舱壁，所述舱壁内侧两端分别转动设置有后风轮轴、前风轮轴，所述前风轮轴自由端设置有旋转全叶小风轮，所述后风轮轴自由端设置有旋转全叶大风轮，且旋转全叶小风轮与旋转全叶大风轮转向相反；

所述前风轮轴、后风轮轴末端分别与舱壁中部设置有T型齿轮箱传动连接；所述T型齿轮箱下端传动连接有动力输出轴，所述动力输出轴下端与风塔架下端内设置的直角齿轮箱传动连接，所述直角齿轮箱水平向设置有动力传动轴，所述动力传动轴自由端接入机房内、且与发电机传动连接。

进一步地，所述旋转全叶小风轮与旋转全叶大风轮具有相同的主体结构；

所述旋转全叶小风轮包括支撑芯环以及与支撑芯环同心设置的支撑环板；所述支撑芯环与支撑环板之间设置有若干同心的环形肋板，所述支撑芯环、环形肋板及支撑环板之间设置有若干沿着圆周分布的若干弧形连接肋块，所述弧形连接肋块与环形肋板分割成若干风道；所述旋转全叶小风轮与旋转全叶大风轮上对应设置的弧形连接肋块倾设置倾角相反。

进一步地，所述旋转全叶小风轮与旋转全叶大风轮具有相同的结构；

所述旋转全叶小风轮包括支撑芯环以及与支撑芯环同心设置的支撑环板；所述支撑芯环与支撑环板之间由若干相切的环形风管连接而成，相邻所述环形风管外壁形成三角形或四边形风道。

进一步地，所述旋转全叶小风轮或旋转全叶大风轮由支撑芯环至支撑环板组成扇面呈弧形。

进一步地，所述T型齿轮箱包括分别与前风轮轴、后风轮轴连接的、且对向设置的两锥形齿轮一，两所述锥形齿轮一分别与动力输出轴上端设置的锥形齿轮二啮合传动连接。

进一步地，所述直角齿轮箱包括动力输出轴下端设置的锥形齿轮三，所述锥形齿轮三与动力传动轴一端设置的锥形齿轮四啮合传动连接。

进一步地，与所述风力发电装置圆周向对应配合设置有八个淋水装置；所述淋水装置包括支撑板以及支撑板上设置的支撑柱，所述支撑柱一端与旋转全叶小风轮对应设置有布水盘，所述布水盘上分布有若干喷淋头；所述支撑柱内设置有与布水盘连通的输水管，所述输水管上连通设置有电磁阀。

进一步地，所述淋水装置通过输水管与上水装置连接；

所述上水装置包括水箱以及与水箱配合设置的水箱盖体，所述水箱内由过滤板分割成净化腔体、过滤腔体，所述净化腔体内对应设置有抽水泵；

所述抽水泵出液端口上连接有出液管，所述出液管与输水管连接；

所述水箱盖体上与过滤腔体对应设置有输送泵，所述输送泵进口通过电磁阀与进水管连接。

进一步地，所述机舱与风塔架内侧设置有接近开关，所述接近快关包括八个，且分别与八个方位设置的淋水装置电磁阀电性连接；

所述机舱与风塔架结合处对应设置有支撑轴承、机械锁，所述机械锁可锁止机舱转动。

进一步地，所述机房内设置有与发电机传动连接的变速器、与动力传动轴连接的离合器；所述机房内还设置控电柜，所述控电柜与各用电器电性连接。

相比于现有技术本发明实施例至少包括以下有益效果：

1、本发明设计合理新颖，通过双旋转全叶风轮设置，不仅大大增加了风力接受能力，并通过T型齿轮箱、直角齿轮箱高效的将风能转换机械能，而且能够很好地保持风力发电装置在工作过程的稳定性，进而将机械能通过发电机转换成电能存储起来或输出至电网；此外，该风力发电装置大大降低了机舱结构的复杂程度，并将发电组件转移至地面机房内，从而降低了风塔架及其支撑基座对地基的要求，大大降低使用及安装成本；

2、相比于三叶风轮，本发明的旋转全叶风轮有效承风面积可达96％以上，从而能够很好地将风能转化成，且通过结构优化，可实现其结构轻量化；此外，在一实施例中，风力发电装置设置成双旋转全叶风轮结构，可成倍提升旋转全叶风轮风能动力输出，从而进一步提升风力发电装置的发电效率；

3、本发明的T型齿轮箱可将双旋转全叶风轮动能高效的传递至动力输出轴，从而大幅增加动力输出轴的动能输出；此外，该种设置的T型齿轮箱可使得机舱受力平衡，提高风塔架稳定性，进而提高其安全性能；

4、本发明的淋水装置中布水盘的位置可相对高出旋转全叶风轮，从而可将雾化水喷淋至旋转全叶小风轮前侧；在风力配合下，尤其是风力较大时，将水雾颗粒加速撞击在旋转全叶小风轮上，从而提高风力动能，加大旋转全叶风轮旋转力矩及速度，大大提高风力发电装置的发电能力；该种设置尤其适用于在海面布置本发明的风力发电装置，可高效的利用水能与风能配合，提高风力发电机的发电能力；

5、本发明的上水装置可将收集的雨水、雪水或自来水泵入本发明的上水装置，通过过滤板实现对雨水或雪水或自来水进行净化过滤；本发明风力发电装置应用于海面风力发电时，可有效的对海水进行过滤，避免杂物堵塞系统管路、损坏承风扇叶，降低维护成本，提高使用寿命。

附图说明

图1为本发明风力发电装置与淋水装置分布状态结构示意图；

图2为本发明风力发电装置立体结构示意图；

图3为本发明机舱与风塔架连接处剖视图；

图4为本发明风力发电装置传动部件结构示意图；

图5为本发明T型齿轮箱结构示意图；

图6为本发明直角齿轮箱结构示意图；

图7为本发明旋转全叶风轮第一实施例结构示意图；

图8为本发明旋转全叶风轮第二实施例结构示意图；

图9为本发明旋转全叶风轮第一实施侧视图；

图10为本发明机房内部结构示意图；

图11为本发明淋水装置结构示意图；

图12为本发明上水装置结构示意图。

图中：

100、风力发电装置；110、旋转全叶小风轮；111、支撑芯环；112、支撑环板；113、环形肋板；114、弧形连接肋块；115、环形风管；116、风道；

120、旋转全叶大风轮；130、机舱；131、舱壁；132、后风轮轴；133、风轮轴承；134、前风轮轴；140、风塔架；150、支撑基座；160、机房；170、T型齿轮箱；171、锥形齿轮一；172、锥形齿轮二；180、动力输出轴；181、支撑轴承；190、接近开关；1100、机械锁；1110、直角齿轮箱；1111、锥形齿轮三；1112、锥形齿轮四；1120、离合器；1130、变速器；1140、发电机；1150、控电柜；1160、动力传动轴；

200、淋水装置；201、支撑板；202、支撑柱；203、电磁阀；204、布水盘；205、喷淋头；206、连接螺杆；207、输水管；208、上水装置；2081、出液管；2082、水箱；2083、过滤板；2084、抽水泵；2085、净化腔体；2086、水箱盖体；2087、输送泵；2088、进水管；2089、过滤腔体。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

参见图1至图12，本发明公开了一种便捷高效的风力发电装置，所述风力发电装置100包括支撑基座150及其上固定设置的风塔架140，所述风塔架140上端转动设置有机舱130；所述机舱130包括舱壁131，所述舱壁内侧两端分别通过风轮轴承133转动设置有后风轮轴132、前风轮轴134，所述前风轮轴自由端设置有旋转全叶小风轮110，所述后风轮轴自由端设置有旋转全叶大风轮120，前风轮轴长度小于后风轮轴长度，且旋转全叶小风轮与旋转全叶大风轮转向相反；所述前风轮轴、后风轮轴末端分别与舱壁中部设置有T型齿轮箱170传动连接；所述T型齿轮箱170下端传动连接有动力输出轴180，所述动力输出轴下端与风塔架下端内设置的直角齿轮箱1110传动连接，所述直角齿轮箱水平向设置有动力传动轴1160，所述动力传动轴自由端接入机房160内、且与发电机1140传动连接。本发明设计合理新颖，通过双旋转全叶风轮设置，不仅大大增加了风力接受能力，并通过T型齿轮箱、直角齿轮箱高效的将风能转换机械能，而且能够很好地保持风力发电装置在工作过程的稳定性，进而将机械能通过发电机转换成电能存储起来或输出至电网；此外，该风力发电装置大大降低了机舱结构的复杂程度，并将发电组件转移至地面机房内，从而降低了风塔架及其支撑基座对地基的要求，大大降低使用及安装成本。

在一可选实施例中，参照图7和图9，所述旋转全叶小风轮110与旋转全叶大风轮120具有相同的结构；所述旋转全叶小风轮110包括支撑芯环111以及与支撑芯环同心设置的支撑环板112；所述支撑芯环与支撑环板之间设置有若干同心的环形肋板113，所述支撑芯环、环形肋板及支撑环板之间设置有若干沿着圆周分布的若干弧形连接肋块114，所述弧形连接肋块与环形肋板分割成若干风道116；所述旋转全叶小风轮或旋转全叶大风轮由支撑芯环至支撑环板组成扇面呈弧形。本实施例中，相比于三叶风轮，本发明的旋转全叶风轮有效承风面积可达96％以上，从而能够很好地将风能转化成，且通过结构优化，可实现其结构轻量化。

在一可选实施例中，参照图8，所述旋转全叶小风轮110与旋转全叶大风轮120具有相同的结构；所述旋转全叶小风轮110包括支撑芯环111以及与支撑芯环同心设置的支撑环板112；所述支撑芯环与支撑环板之间由若干相切的环形风管115连接而成，相邻所述环形风管115外壁形成三角形或四边形风道；所述旋转全叶小风轮或旋转全叶大风轮由支撑芯环至支撑环板组成扇面呈弧形。。本实施例中，相比于三叶风轮，本发明的旋转全叶风轮有效承风面积可达96％以上，从而能够很好地将风能转化成，且通过结构优化，可实现其结构轻量化。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一具体实施例中，参照图5，所述T型齿轮箱170包括分别与前风轮轴、后风轮轴连接的、且对向设置的两锥形齿轮一171，两所述锥形齿轮一分别与动力输出轴上端设置的锥形齿轮二172啮合传动连接。本发明的T型齿轮箱可将双旋转全叶风轮动能高效的传递至动力输出轴，从而大幅增加动力输出轴的动能输出；此外，该种设置的T型齿轮箱可使得机舱受力平衡，提高风塔架稳定性，进而提高其安全性能。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一具体实施例中，参照图6，所述直角齿轮箱1110包括动力输出轴下端设置的锥形齿轮三1111，所述锥形齿轮三与动力传动轴一端设置的锥形齿轮四1112啮合传动连接。本发明的直角齿轮箱高效的改变动力传动方向，满足风力发电机需求。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一可选实施例中，参照图1和图11，与所述风力发电装置100圆周向对应配合设置有八个淋水装置200，淋水装置分别设置在风力发电装置100圆周的东、西、南、北、东南、东北、西南、西北八个方向；所述淋水装置200包括支撑板201以及支撑板上设置的支撑柱202，支撑板可通过连接螺杆206与混凝土地基固定连接；所述支撑柱一端与旋转全叶小风轮对应设置有布水盘204，所述布水盘204上分布有若干喷淋头205，所述支撑柱内设置有与布水盘连通的输水管207，所述输水管上连通设置有电磁阀203。本发明的淋水装置中布水盘的位置可相对高出旋转全叶风轮，从而可将雾化水喷淋至旋转全叶小风轮前侧；在风力配合下，尤其是风力较大时，将水雾颗粒加速撞击在旋转全叶小风轮上，从而提高风力动能，加大旋转全叶风轮旋转力矩及速度，大大提高风力发电装置的发电能力；该种设置尤其适用于在海面布置本发明的风力发电装置，可高效的利用水能与风能配合，提高风力发电机的发电能力。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一具体实施例中，参照图12，所述淋水装置通过输水管与上水装置208连接；所述上水装置208包括水箱2082以及与水箱配合设置的水箱盖体2086，所述水箱2082内由过滤板2083分割成净化腔体2085、过滤腔体2089，所述净化腔体2085内对应设置有抽水泵2084；所述抽水泵2084出液端口上连接有出液管2081，所述出液管2081与输水管连接；所述水箱盖体2086上与过滤腔体2089对应设置有输送泵2087，所述输送泵进口通过电磁阀与进水管2088连接。本实施例中，可将收集的雨水、雪水或自来水泵入本发明的上水装置，通过过滤板实现对雨水或雪水或自来水进行净化过滤；本发明风力发电装置应用于海面风力发电时，可有效的对海水进行过滤，避免杂物堵塞系统管路、损坏承风扇叶，降低维护成本，提高使用寿命。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一具体实施例中，参照图3，所述机舱与风塔架内侧设置有接近开关190，所述接近快关包括八个，且分别与八个方位设置的淋水装置电磁阀203电性连接；机舱内侧设置有磁性控制元件，当机舱在旋转过程中，磁性控制元件与相应方位的接近开关对应时，则控制相应方位淋水装置的电磁阀开启，对机舱端部的旋转全叶小风轮进行喷淋，配合风力发电装置发电。所述机舱与风塔架结合处对应设置有支撑轴承181、机械锁1100，所述机械锁可锁止机舱转动；也即当方向相对稳定时，可以通过机械锁对机舱锁止，从而固定风力发电装置的机舱，进行稳定方向发电；如风力发生变化，则打开机械锁，机舱随着风向转动至稳定状态时，再次锁止机舱，该种设置可降低对动力输出轴的损伤，提高其使用寿命。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

在一具体实施例中，参照图10，所述机房160内设置有与发电机传动连接的变速器1130、与动力传动轴连接的离合器1120；所述机房内还设置控电柜1150，所述控电柜与各用电器电性连接。本发明的变速箱采用1:100传动比，从而进一步将动力输出轴的转速提高，便于发电机的高效发电；离合器可隔断动力传动轴与发电机的连接，从而可便捷的实现对机房内各设备的检修检测。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

工作原理：首先，旋转全叶风轮根据风力调整工作角度，在角度调整过程中，旋转全叶风轮带风轮轴及机舱转动可调整机舱工作角度；其次，风力作用于旋转全叶风轮上从驱动其沿着轴线转动，带动风轮轴转动，风轮轴通过T型齿轮箱、直角齿轮箱转换动力方向，将机械动力传递至发电机，从而实现发电机高效发电功能；此外，通过淋水装置可增加风力所产生的的动能，从而增加旋转全叶风轮将风能转化为机械能的转化，提高该风力发电装置的发电能力。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，本说明书中的各实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可，每个实施例重点说明的是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备及系统实施例而言，由于其基本相似与方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可，作为单元提示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可位于一个地方，或者也可以分不到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可理解并实施。

以上所述，仅为本申请的一种具体实施方法，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。