專利名稱：一種浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機，屬風(fēng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國風(fēng)能資源豐富。據(jù)中國氣象科學(xué)研究院的初步測算，我國陸地IOm高度處可開發(fā)儲量為2. 53億kw，海上可開發(fā)儲量為7. 5億kw，總計約達10億kw，風(fēng)能利用潛力巨大。現(xiàn)代風(fēng)能利用的主要方式是風(fēng)力發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)越性⑴建造風(fēng)力發(fā)電場的費用低廉，比水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠或核電站的建造費用低得多；⑵風(fēng)力是一種潔凈的自然能源，沒有煤電、油電與核電所伴生的環(huán)境污染問題；⑶除常規(guī)保養(yǎng)外，沒有煤電、油電與核電所需的任何其他燃料消耗，運行成本低；⑷最重要的是，風(fēng)是一種可再生、無污染而且儲量巨大的能源。隨著全球氣候變暖和能源危機，全世界各國都在加緊對風(fēng)力的開發(fā)和利用，盡量減少二氧化碳等溫室氣體的排放，保護我們賴以生存的地球。風(fēng)力發(fā)電的核心是風(fēng)輪機，風(fēng)輪機為風(fēng)力聚能裝置，分為水平軸和垂直軸兩大類，目前使用的規(guī)模風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要是水平軸式風(fēng)力聚能裝置。但是水平軸式風(fēng)能機必須迎風(fēng)聚能，風(fēng)能利用空間基本只能在地表以上100米以下的數(shù)十米空間，且不能提供連續(xù)穩(wěn)定的電力輸出，單機裝機功率非常有限。如，丹麥現(xiàn)擁有風(fēng)力發(fā)電機3000多座，但年發(fā)電僅100億度。據(jù)粗略估計，僅在這個層面上，近期可利用的風(fēng)能總功率約為10 100億kw，這個數(shù)值已經(jīng)比全世界可以利用的水力資源大10倍。如果可以利用數(shù)千米高空范圍的風(fēng)力，那么風(fēng)能甚至可以直接提供給我們?nèi)澜缡褂玫碾娏Α?005年以來我國每年風(fēng)電新增裝機容量連年翻番。其中，2005年裝機容量達126萬kw，至2008年底風(fēng)電裝機容量已超過1000萬kw。據(jù)全球風(fēng)能協(xié)會(GffRC)最新報告顯示2010年，我國新增1890萬kw的風(fēng)能容量，從而使總裝機容量達到4470 萬 kwo自然界的風(fēng)速、風(fēng)向會隨海拔高度的不同而出現(xiàn)劇烈變化，大型垂直葉片風(fēng)能機不存在迎風(fēng)面問題，可同時聚集不同水平面上的不同風(fēng)向的能量。但是，目前非主流使用的垂直軸式風(fēng)能機，同樣存在聚能功率小、效率低且電力輸出不穩(wěn)定等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電技術(shù)存在聚能功率小、效率低、且電力輸出不穩(wěn)定等問題，提供一種浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機，聚集半徑數(shù)百米甚至數(shù)千米，高度在地表上達數(shù)百米甚至數(shù)千米范圍的風(fēng)能。為達到上述目的，采用的技術(shù)方案是一種浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機，包括弧形葉片、和風(fēng)能機的底座，其特征在于所述底座上置有環(huán)形凹槽，風(fēng)能機底部旋轉(zhuǎn)體形狀與所述凹槽內(nèi)腔動配合吻合一致，呈環(huán)形；所述弧形葉片與風(fēng)能機底部環(huán)形旋轉(zhuǎn)體上側(cè)面垂直連接固定，均布，且同向中心對稱設(shè)置；所述底座上表面與所述旋轉(zhuǎn)體下表面之間置有平面支撐裝置，所述旋轉(zhuǎn)體徑向外表面與限位器相接，所述環(huán)形旋轉(zhuǎn)體的外緣或內(nèi)緣與傳動齒連接，并通過所述傳動齒與風(fēng)能機組齒輪嚙合連動。所述凹槽內(nèi)置有水，所述旋轉(zhuǎn)體的下部深入水中，所述旋轉(zhuǎn)體的上部置于水面之上浮動。所述平面支撐裝置為承重鋼珠或滾輪。垂直葉片之間通過環(huán)形支撐鋼環(huán)連接。所述平面支撐裝置和所述限位器的數(shù)量為一個以上，按需均布設(shè)置。本發(fā)明的積極效果是環(huán)形旋轉(zhuǎn)體在底座凹槽內(nèi)半浮動結(jié)構(gòu)設(shè)計，旋轉(zhuǎn)體的運動阻力與摩擦阻力皆非常小，減少了無功損耗；葉片弧形設(shè)計以及在環(huán)形旋轉(zhuǎn)體上同向中心對稱設(shè)置，不存在迎風(fēng)面問題，可同時聚集利用地表上數(shù)百米至數(shù)千米高度內(nèi)的不同水平面上的各不同風(fēng)向的風(fēng)力資源，該風(fēng)能機質(zhì)量大、慣性大，使得其轉(zhuǎn)動速度相對穩(wěn)定，始終處于可以輸出能量的狀態(tài)，從而帶動的發(fā)電機組較容易以50赫茲的頻率輸出電力直接并網(wǎng)，減小并網(wǎng)技術(shù)難度。單機功率可達數(shù)萬至數(shù)百萬千瓦甚至千萬千瓦以上。該風(fēng)能機可以無限期地循環(huán)使用，維護成本低、符合環(huán)保要求。


以下結(jié)合說明書附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖(立體)；圖2為圖1的C向結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明風(fēng)能機底座地面結(jié)構(gòu)示意圖(內(nèi)傳動)；圖4為圖3的A-A剖示結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明風(fēng)能機底座地面結(jié)構(gòu)示意圖(外傳動)；圖6為圖5的B-B剖示結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1 一風(fēng)能機底座；2—旋轉(zhuǎn)體；3—環(huán)形支撐鋼環(huán)；4 一弧形葉片；5—限位器；6—平面支撐裝置；7、7' —傳動齒；8—環(huán)形凹槽；9 一水。
具體實施例方式本發(fā)明結(jié)構(gòu)示于圖1 圖6，由圖示可見，一種浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機，包括弧形葉片4、和風(fēng)能機的底座1，其特征在于所述底座上置有環(huán)形凹槽8，風(fēng)能機底部旋轉(zhuǎn)體2形狀與所述環(huán)形凹槽8內(nèi)腔動配合吻合一致，呈環(huán)形；所述弧形葉片4與風(fēng)能機底部環(huán)形旋轉(zhuǎn)體2上側(cè)面垂直連接固定，均布，且同向中心對稱設(shè)置(圖1、2)；所述風(fēng)能機底座1上表面與所述旋轉(zhuǎn)體2下表面之間置有平面支撐裝置6，所述旋轉(zhuǎn)體2徑向外表面與限位器5相接，所述環(huán)形旋轉(zhuǎn)體2的外緣或內(nèi)緣與傳動齒7 (或7')連接，并通過所述傳動齒7(或7')與風(fēng)能機組齒輪嚙合連動(圖3 6)。垂直弧形葉片4之間通過環(huán)形支撐鋼環(huán)3連接，所述環(huán)形支撐鋼環(huán)3數(shù)量可按設(shè)計規(guī)模容量、弧形葉片4的高度，置有多個。主要起到使垂直弧形葉片4整體固定不晃動、工作穩(wěn)定。比如遇大風(fēng)力、即使臺風(fēng)天氣也不影響本發(fā)明風(fēng)能發(fā)電機組的正常工作。所述平面支撐裝置6為承重鋼珠或滾輪。所述平面支撐裝置6和所述限位器5的數(shù)量為一個以上，按需均布設(shè)置。風(fēng)輪機由于底座上表面與旋轉(zhuǎn)體下表面之間有多個平面支撐裝置6支撐，及旋轉(zhuǎn)體四周側(cè)面有多個限位器5支撐限位，使風(fēng)輪機運行轉(zhuǎn)動時，足以抵抗風(fēng)力對垂直葉片作用力距所造成的垂直壓力與側(cè)壓。所述環(huán)形凹槽8內(nèi)置有水9，所述旋轉(zhuǎn)體2的下部深入水中，所述旋轉(zhuǎn)體2的上部置于水面之上浮動。浮體旋轉(zhuǎn)體2的體積要保證在環(huán)行凹槽8內(nèi)注入一定液體后，所述旋轉(zhuǎn)體2的上部置于水面之上浮動，以盡可能少的自身重量壓迫平面支撐裝置，確保風(fēng)輪機旋轉(zhuǎn)運動正常。風(fēng)能機的能量輸出可以在環(huán)型立體結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)(圖3)或外側(cè)(圖5)設(shè)置傳動齒與風(fēng)能機組齒輪嚙合連動。實施例，一套大型浮動環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機可以聚集半徑數(shù)百米甚至數(shù)千米，高度在地表上達數(shù)百米甚至數(shù)千米范圍的風(fēng)能。所以，根據(jù)建設(shè)規(guī)模，其單機聚能可達數(shù)萬千瓦到數(shù)百萬千瓦甚至千萬千瓦以上。這種大型浮動環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機的質(zhì)量達數(shù)萬噸至數(shù)十萬噸不等，風(fēng)能機聚集多層風(fēng)能時，巨大的質(zhì)量形成的巨大慣性使得其轉(zhuǎn)動速度相對穩(wěn)定，從而實現(xiàn)單機供電只有輸出功率大小的變化而基本不會停機，可以使其帶動的發(fā)電機組較容易以50赫茲的頻率輸出電力直接并網(wǎng)。如在我國西北10 20m/s風(fēng)力地區(qū)，底部環(huán)形浮動的旋轉(zhuǎn)體半徑為500米，垂直弧形葉片4的高度為300米，在lOm/s風(fēng)力的地區(qū)，理論聚能功率最大為15萬千瓦，在20m/s則達120萬千瓦，扣除無功部分，該系統(tǒng)可穩(wěn)定輸出電力10 80萬千瓦。同時，通過分布在不同的地理位置與不同的海拔高度多個機組組網(wǎng)方式組成的電網(wǎng)實現(xiàn)總供電量趨于穩(wěn)定，那么這些機組組成的電網(wǎng)將足以穩(wěn)定地提供我們需要的電力。
權(quán)利要求
1.一種浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機，包括弧形葉片、和風(fēng)能機的底座，其特征在于 所述底座上置有環(huán)形凹槽，風(fēng)能機底部旋轉(zhuǎn)體形狀與所述環(huán)形凹槽內(nèi)腔動配合吻合一致， 呈環(huán)形；所述弧形葉片與風(fēng)能機底部環(huán)形旋轉(zhuǎn)體上側(cè)面垂直連接固定，均布，且同向中心對稱設(shè)置；所述底座上表面與所述旋轉(zhuǎn)體下表面之間置有平面支撐裝置，所述旋轉(zhuǎn)體徑向外表面與限位器相接，所述環(huán)形旋轉(zhuǎn)體的外緣或內(nèi)緣與傳動齒連接，并通過所述傳動齒與風(fēng)能機組齒輪嚙合連動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機，其特征在于所述環(huán)形凹槽內(nèi)置有水，所述旋轉(zhuǎn)體的下部深入水中，所述旋轉(zhuǎn)體的上部置于水面之上浮動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機，其特征在于所述平面支撐裝置為承重鋼珠或滾輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機，其特征在于所述垂直弧形葉片之間通過環(huán)形支撐鋼環(huán)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機，其特征在于所述平面支撐裝置和所述限位器的數(shù)量為一個以上，均布設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種浮動無軸環(huán)型垂直葉片風(fēng)能機，屬風(fēng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于底座上置有環(huán)形凹槽，風(fēng)能機底部旋轉(zhuǎn)體形狀與環(huán)形凹槽內(nèi)腔動配合吻合一致，呈環(huán)形；弧形葉片與風(fēng)能機底部環(huán)形旋轉(zhuǎn)體上側(cè)面垂直連接固定，均布，且同向中心對稱設(shè)置；環(huán)形旋轉(zhuǎn)體的外緣或內(nèi)緣與傳動齒連接，并通過傳動齒與風(fēng)能機組齒輪嚙合連動。本發(fā)明優(yōu)點是環(huán)形旋轉(zhuǎn)體半浮動結(jié)構(gòu)設(shè)計，運動無功損耗少；葉片弧形設(shè)計以及在環(huán)形旋轉(zhuǎn)體上同向中心對稱設(shè)置，可同時聚集利用地表上數(shù)百米至數(shù)千米高度內(nèi)的不同水平面上的各不同風(fēng)向的風(fēng)力資源，單機功率可達數(shù)萬至數(shù)百萬千瓦甚至千萬千瓦以上；該風(fēng)能機質(zhì)量大、慣性大，以50赫茲的頻率輸出電力直接并網(wǎng)技術(shù)難度小。
文檔編號F03D11/00GK102562445SQ20121004358
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者秦明慧 申請人:秦明慧