[发明专利]铲斗式半径阻力型大型风力发电装置

说明书

本发明涉及一种大型风力电设备-铲斗式半径阻力型大型风力发电装置。该装置适应于大、中、小容量的发电机组。尤其适用于大型风力发电机组。机组最大额定输出功率可达4000-10000千瓦/时。该装置可于商业电网并网运行。对地处偏僻的边远城镇、乡村、岛屿则更适用。

现在，世界各国的大型的风力发电设备、风力机多采用螺旋浆式。这种风力机目前最大输出功率已经达到3900千瓦/时（摘自《新材料与新能源》第五章505页。轻工业出版社1987年版、赵秦生、胡海南主编）。风机叶片直径已经达到100.4米（参考资料同上）。做为目前世界大型风力发电设备。它已经和正在为人类有效利用螺旋浆式风力机目前存在的缺点，为风机发电向大型化方向发展奠定了基础。

本发明的目的是这样实现的，铲斗式半径阻力型风力机由4个大型铲斗式阻力板组成。阻力板之间的角度分别为90度。阻力板的长度和宽度根据需要设计。4个阻力板按一定角度分别用螺钉紧固在大型横轴上。四个阻力板之间分别用铸铁件或其他材料将阻力版连接加固。阻力板焊接成铲斗式，是为了最大限度的利用风力，防止风在吹到阻力板后向四周扩散流失。连接好的风轮连同风轮轴一起水平放在圆筒形水泥基础上部的环行铁轨上。与这种新式风力机相配套的圆筒形水泥管，是风力机发电运行的基础。它的直径和高度也是根据需要设计的，风轮机大、圆筒的直径就要随之增大，因为圆筒的直径必须容纳下风轮的直径，圆筒的高度必须容纳下风力机一个阻力板的一个高度，也就是风轮半径的高度。在圆筒形水泥基础的上部内边沿处设一经过特殊加固的环行铁轨。在铁轨上放置用工字钢焊接成的平面形骨架。用以固定风轮机、增速器和发电机，在平面形骨架受力的位置上按装用于调整方向的铸铁车轮，以便根据风向的变化来调整风力机的角度。在风力机的迎风面前，设有一个人工操纵的可升降的风力分流板，用来在风轮机达到停车风速时减少风轮迎风面积，降低风轮阻力，又不影响风力机正常发电运行。在风力机的后部还设有一个风向自动跟踪装置，它是由装在发电机房上部的压力偏转装置来实现自动跟踪的。处于工作状态下的风力机，风轮轴是由圆筒形水泥基础上部平齐的。此时，4个铲斗式阻力板只有一个处于与风向相对的位置上，其余三个阻力板都处于圆筒形水泥板内。它们既不产生动力又不产生阻力，当上面与风向相对的阻力板被风吹动后;其它阻力板才能随之投入连续工作。这种运行方式的最大特点是风轮转动方向与风向相一致。因而能够最大限度的利用大型阻力板来提高风能利用率，减少阻力板回转阻力。

本发明的主要特征是：铲斗式半径阻力型风力机和圆筒形水泥管基础，使风能利用率从原来的60%提高到90%以上，为风力发电容量大型化提供了条件。在风力条件较好的地区，这种风力机可带动4000千瓦/时以上的发电机组，其利用前景是十分广阔的。

本发明另一个特征是，风力机采用卧轴式，其两端均可安装传动齿轮。可以在两侧根据需要同时带动2至4个发电机同时发电。

本发明的另一个显著的特征是，铲斗式阻力板和圆筒形基础成本低，施工容易，材料的要求不十分严格，同时对发电机及其增速设备的重量等要求也相对降低，这对广泛普及风力发电无异是非常有利的。

本发明的另一特征是，圆筒形水泥管直径大、基础坚固，它不仅可以保证风力机安全可靠运行，还可供值班工作人员用做工作和休息的场所，不必另建其它生活设施，为工作人员工作，维护保养设备，休息提供了非常有利的条件，可以节约大量的投资经费。

本发明是对传统风力机发电方式的一场变革。下面结合附图，介绍一下铲斗式半径阻力型风力机的实施例。

风力在起动风速下吹动铲斗型阻力板（1）、（2）、（10）、（15），带动风轮轴（25）转动。风轮轴转动后其两端齿轮做为低速轴带动增速箱（18）提高转速，并驱动发电机（19）发电。风力机及其部件明称：铲斗前板（3）;铲斗加固件（4）;铲斗后板（5）;铲斗侧板（6）;铲斗主架（7）;铲斗拉筋（8）（9）;铲斗架固定件（11）;风机轮盘（12）;轴心孔（13）;固定销孔（14）;发电机房（16）;风机轴承座（17）;活动车轮（20）;水泥圆筒（21）;工字钢平面骨架（22）;环行铁轨（23）;减压分流板（24）;方向自动跟踪装置（26）。