CN104806459B - 塔筒式风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塔筒式风力发电装置，包括塔身、设于塔身内的支撑柱以及设于塔身顶端的第二风力发电机，还包括设于所述塔身外周面的吸热膜、设于塔身底部且用于将风力引入塔身内的至少一引风装置、设于所述塔身内且呈蜂窝状的至少一层散热装置以及第一风力发电装置；所述第一风力发电机设于所述支撑柱上并且位于所述散热装置之上，所述第一风力发电机包括纵向设置的多组透平叶轮，每一组透平叶轮均由垂直于所述支撑柱的多个叶片组成，所述多组透平叶轮作为第一风力发电机的动力系统，空气由所述引风装置引进塔身内并经所述散热装置加热上升，上升的气流推动所述透平叶轮转动进而使第一风力发电机发电。所有发动机发出的通过蓄电池储存对外传输。

Description

塔筒式风力发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置，特别涉及一种塔筒式风力发电装置。

背景技术

塔筒式风力发电机一般用于空矿的荒漠、戈壁，海洋的多风领域，它包括塔筒以及位于塔筒顶端的风叶发电机。塔筒式风电发电机的结构非常大，能够立体式利用风能，塔式结构非常稳固，再有，现有的塔筒式风力发电装置，一般仅使用顶端的风叶发电机进行发电，其发电效率低，浪费风能源。并且，塔筒底部的引风较为落后，不能将风源最大化的引入塔筒内部，且不能利用发电，没有更好的利用大自然本身的热力资源。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供了一种可以更大化利用风能源、提高效率、增加发电率、结构简单的塔筒式风力发电机。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种塔筒式风力发电装置，包括塔身、设于塔身内的支撑柱以及设于塔身顶端的第二风力发电机，还包括设于所述塔身外周面的吸热膜、设于塔身底部且用于将风力引入塔身内的至少一引风装置、设于所述塔身内且呈蜂窝状的至少一层散热装置以及第一风力发电装置；所述第一风力发电机设于所述支撑柱上并且位于所述散热装置之上，所述第一风力发电机包括纵向设置的多组透平叶轮，每一组透平叶轮均由垂直于所述支撑柱的多个叶片组成，所述多组透平叶轮作为第一风力发电机的动力系统，空气由所述引风装置引进塔身内并经所述散热装置加热上升，上升的气流推动所述透平叶轮转动进而使第一风力发电机发电。该方案中，其一、利用塔身顶部的第二风力发电机进行发电；其二、在第二风力发电机发电的同时，底部的引风装置将风能源引入塔身内部供塔筒内的第一风力发电机发电；并且，在塔身外设吸热层，在塔身内的第一风力发电机的下方设置散热装置，当空气经过散热装置向上流动时，该散热装置散发的热量加速了空气向上的流动速度，快速流动的空气使第一风力发电机加快的运转，增加了第一风力发电机的发电量，提升了其发电效率。

作为优化，所述散热装置是由散热片组成由下至上的通风管群，其外周与所述吸热膜的内壁面贴合。如此设置可以使热传递效果更好，能够使塔身内部的能够均匀加热，使得空气流经该散热装置时，各处的气流均能快速被加热。

作为优化，所所述塔顶设有环形水平轨道，所述第二风力发电机由卧向设置于所述塔身顶端的主机部分以及悬于塔身外的叶轮组成，由环形水平轨道及支撑柱支掌，并可绕该支掌柱顶端沿环形水平轨道运转。

作为优化，所述第二风力发电机设有风向感应装置以及驱动所述第二风力发电机水平旋转的驱动装置。

作为优化，所述驱动装置是受所述发电机的处理器支配，接受风向感应装置的风向信号，沿所述塔顶环形水平轨道运行的电动车。该方案中，位于塔筒顶端的叶轮非常智能的根据风的方向自动的绕塔身顶端进行转动，最大化的利用风向来使自身转动而进行发电，最大化的利用了风能源，增加了发电机的发电率。

作为优化，所述塔身呈喇叭状、塔顶呈花瓶口状，它的顶端至底端的筒径由大逐渐变小再逐渐变大。

作为优化，还包括在所述引风装置内设置有至少一第三风力发电机。

作为优化，所述引风装置包括呈内凹的凹涡状的引风涡、设于引风涡上的迎风门、设于迎风门的旁边的风力传感器以及与所述风力传感器连接且用于控制门的开、闭的门控制器。

作为优化，所述第二风力发电机为双叶轮垂直轴风力发电机或者平行轴风力发电机。

作为优化，所述吸热膜为一种能充分吸收热量，密实、牢固、耐久的膜结构。

本塔筒式风力发电装置，与现有技术相比，它的优势在于：一、塔身内的和塔顶上的第一及第二风力发电机能同时发电，更大化的利用了风能源进行发电，并且在同一时间能够发更多的电，提升了发电效率；二、在塔身外设吸热层，塔身内设散热装置，使底部向上流动的气流经过散热装置时，增加气流的流速，使第一风力发电装置运转更快，同一时间能够发更多的电，进一步增加了发电效率；三、它的叶轮智能的根据风的方向进行转动，以使叶轮面向迎风面，提高风能利用率，并且，本驱动装置的结构简单，成本非常低廉；四、在塔身底进风口还设置有风力发电机，底部和中部的发电机的风源来自底部的进风口，使得风源由底部向中部再向顶部流动时，位于底部和中部的风力发电机均可以进行发电，最大化的使三个风电机同时进行运转发电，发电量相当于现有技术的3倍或以上；五、位于底部的引风装置的迎风门，能够自动的根据风向打开或者关闭，只要当风源来临时，打开与风向相对的迎风门，与风向相背的其它迎风门没感应到风源而关闭，使空气只能沿塔筒向上升，推动第一发动机发电；当均未感知风源时迎风门会全部打开，空气依然进人塔内加热后向上升，形成上升气流，六、塔身的形状，由于它的顶端的塔口口径大于中部的筒径，使得塔身顶部的风源横向吹过时，使得塔身内的负压增大，能够更快带走塔身内的空气，使得塔身内的空气流动速度更快，有利于提高叶轮旋转速度，进而使塔身内的风力发电机的发电量更多。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明塔筒式风力发电装置一实施例的结构示意图。

图2是图1中A-A的剖面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先，在对实施例进行描述之前，有必要对本文中出现的一些术语进行解释。例如：

本文中若出现使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此，“第一”元件也可以被称为“第二”元件而不偏离本发明的教导。

另外，应当理解的是，当提及一元件“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件或者也可以存在中间元件。相反地，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时，则不存在中间元件。

在本文中出现的各种术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本发明的限定。除非上下文另外清楚地指出，则单数形式意图也包括复数形式。

当在本说明书中使用术语“包括”和 / 或“包括有”时，这些术语指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和 / 或部件的存在，但是也不排除一个以上其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和 / 或其群组的存在和 / 或附加。

关于实施例：

请参见图1及图2，本实施例的塔筒式风力发电装置，包括塔身11、设于塔身11内的支撑柱12以及设于塔身11顶端的第二风力发电机14，还包括设于所述塔身11外周面的吸热膜（图未示出）、设于塔身11底部且用于将风力引入塔身11内的至少一引风装置、设于所述塔身11内且呈蜂窝状的至少一层散热装置18以及第一风力发电装置13；所述散热装置18位于所述塔身11的中下位置，其由多个竖立的通风管181贴合而成，通风管181由多个散热片围合而成；所述第一风力发电机13设于所述支撑柱12上并且位于所述散热装置18之上，所述第一风力发电机13包括纵向设置的多组透平叶轮，每一组透平叶轮均由垂直于所述支撑柱11的多个叶片组成，所述多组透平叶轮作为第一风力发电机13的动力系统，空气由所述引风装置引进塔身11内并经所述散热装置18加热上升，上升的气流推动所述透平叶轮转动进而使第一风力发电机13发电。具体地：

本实施例中，所述塔身11仅呈一筒状框架，它没有外周壁，围于该筒状框架的外周面的密实吸热膜可以被当作塔身的外周壁，一方面节约了制作塔身11的制作成本、降低了塔身11的重量，另一方面，密实的吸热膜将热量传递到位于塔身11内的散热装置18进行散热，以使流经散热装置18的气流得到加热，进一步使得气流上升速度变快，推动第一风力发电机13的透平叶轮更快速度的转动，增加发电效率。还可以理解的，其他的实施例中，所述塔身11也可以采用传统的具有外周壁的塔身。

所述塔身11的大体呈喇叭状、塔顶呈花瓶口状，它的顶端至底端的筒径由大逐渐变小再逐渐变大。塔身11下筒口的口径远大于上筒口的口径。塔身11采用上述结构，一方面可以使得风力发电装置更稳定的固定于地面上，另一方面，使得塔身11顶部的第二风力发电机14的叶轮142在旋转时，叶轮142的端不会搅坏塔身11顶端的外周面，再一方面，由于顶端的口径大于塔身11中部的筒径，当风从顶端筒口上方水平的吹过时，使塔身11内产生更强的负压，从而使得塔身11内的第一风力发电机13的叶轮旋转的更快，使得第一风力发电机13产生更多的电。

所述第二风力发电机14包括卧向设置于所述塔身顶端的主机部分141以及设于所述主机部分141两端的叶轮142，所述主机部分141可以以所述支撑柱12的顶端为中心点并绕该中心点旋转。具体地，所述主机部分141两端分别设置有传动轴143，所述叶轮142设于所述传动轴143的两端。本实施例中，所述第二风力发电机14为双叶轮垂直轴风力发电机。两组叶轮142对称的设置在塔身11顶端的两个侧面，该两组叶轮142分别位于所述主机部分141的两端。在其他的实施例中，所述第二风力发电机14还可以采用平行轴风力发电机。

所述支撑柱12的高度约等于塔身11的高度，它竖直的立于塔身11内，并位于中心位置。该支撑柱12的上端用于支撑第二风力发电机14的主机部分141，下端固定于地面上。

所述吸热膜包裹于所述塔身11的外周面，用于将空气中的热气吸入所述塔身11内，并由蜂窝散热装置18用于将所述热气加快的导入所述塔身11内，以加快底部的气流的向上流动的速度。

所述蜂窝状的散热装置18可以为多层也可以为一层，该散热装置18设于塔身11内并位于其中下位置，它的外周面与所述密实吸热膜的内壁面贴合。本实施例中，所述散热装置18为多层，多层散热装置18相互间隔。每一层散热装置18均包括多个竖立贴合的通风管181，每一通风管道181由多个竖立的散热片围合而成，所述通风管181的横截面呈多边形，位于散热装置18外层的通风管181与所述塔身11的内壁面贴合，位于内层的通风管181以所述支撑柱12为中心，绕该支撑柱12设置。即，从每一层散热装置18的纵向下俯视，该散热装置18包括一个中空的通道以及围于该中空的通道182之外且由纵多竖立的通风管181，众多通风管群形状呈蜂窝状，支撑柱12穿设于所述中空的通道182内。

将散热装置18设计为多层的目的在于：在于安装方便，同时减少散热器对空气阻力，由引风装置引入的风在经过一层层散热装置18向上流动的过程中，由散热装置18散发的热量将经过的气流加热，使得气流的流动速度更快，以使位于散热装置18之上的第一风力发电装置13转动的更快，产生更多的电，增加了发电效率，更大化的利用了风能源来发电，与现有技术相比，使用同一风能源的现有塔筒式风力发电装置与本发明的塔筒风力发电装置,本装置更合理的利用了风能源发更多的电。

本实施例中，所述塔筒式风力发电装置还包括设于塔身11顶部的环形轨道151、风向感应装置以及与所述风向感应装置连接且用于驱动所述第二风力发电机14水平旋转的驱动装置，所述驱动装置为由第二风力发电机14的主机部分141的处理器支配沿所述环形轨道151运转的电动车。

所述风向感应装置包括至少一风向感应器161，所述风向传感器161位于所述塔身的项端，所述风向感应器161的位置设置的原则遵循：能够使该风向感应器161能够毫无遮挡的感应风向即可，也可以设置在塔身顶端，还可以设置在主机部分141的上端。本实施例中，所述风向感应装置为一个风向感应器161，所述风向应感器161与主机控制器连接，控制器与上述电动车连接，用于感知风向信息，并将感知到的风向信息传递至所述驱动装置的控制部分，所述风向感应器161设于所述主机部分141的上端面。

本实施例中，所述引风装置为多个，在每一个引风装置内设置有至少一第三风力发电机（图未示出）。每一引风装置包括呈内凹的凹涡状的引风涡171、设于引风涡171上的迎风门172、设于迎风门172旁边的风力传感器173以及与所述风力传感器173连接且用于控制所述迎风门172的开、闭的门控制器（图未示出）。所述迎风门172受所述风向传感器173支配，始终迎风而开。其中：

每一个引风装置均为独立的引风装置，即，当引风装置为多个时，每一个引风装置均为独立的，它们之间不互连。在每个引风涡171的底部开设有风入口，所述迎风门172可开闭的设于风入口上。当所述风力传感器173感应到风力时，将感应信号发送给与之连接的门控制器，门控制器即控制迎风门172开启，使风顺利的进入到塔身11内，使位于塔身11底部进风口的第三风力发电机进行发电，当风力继续流入到塔身11中部时，使第一风力发电机14进行发电，由于在塔身11顶部设置有第二风力发电机，因此，使得塔身11顶部的第二风力发电机亦同时进行发电。由于采用风力传感器173，只有感应到风力时，才开启迎风门172，如此，当其中一个迎风门172开启时，其它的风力传感器173由于没有感应到风力，因此，其它的引风装置的迎风门172均呈关闭状态，因此，进入到塔身11内部的风不会因为对流而流失，使发电机利用到更多的风能源进行发电。采用上述的结构，使得该塔筒式风力发电装置的多个部位的发电机同时进行发电，大大地利用了风能源，与现有技术相比，在利用同一风能源的情况下，本塔筒式风力发电装置能够发更多的电，经过实际实验得知，本塔筒式风力发电装置与现有的塔筒式风力发电装置相比，本发电装置的发电量是现有技术的3倍以上。

可以理解的，在其他的实施例中，所述引风装置18的结构还有其他的变化，例如它可以仅为一个进风口等等，它的作用在于只要能将塔身11外的风引入塔身11内部即可。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种塔筒式风力发电装置，包括塔身、设于塔身内的支撑柱以及设于塔身顶端的第二风力发电机，其特征在于：还包括设于所述塔身外周面的吸热膜、设于塔身底部且用于将风力引入塔身内的至少一引风装置、设于所述塔身内且呈蜂窝状的至少一层散热装置以及第一风力发电机；所述第一风力发电机设于所述支撑柱上并且位于所述散热装置之上，所述第一风力发电机包括纵向设置的多组透平叶轮，每一组透平叶轮均由垂直于所述支撑柱的多个叶片组成，所述多组透平叶轮作为第一风力发电机的动力系统，空气由所述引风装置引进塔身内并经所述散热装置加热上升，上升的气流推动所述透平叶轮转动进而使第一风力发电机发电；所述散热装置是由散热片组成由下至上的通风管群，塔筒外周与所述吸热膜的内壁面贴合。

2.如权利要求1所述的塔筒式风力发电装置，其特征在于：所述塔身顶端设有环形水平轨道，所述第二风力发电机由卧向设置于所述塔身顶端的主机部分以及悬于塔身外的叶轮组成，由环形水平轨道及支撑柱支掌，并可绕该支掌柱顶端沿环形水平轨道运转。

3.如权利要求2所述的塔筒式风力发电装置，其特征在于：所述第二风力发电机设有风向感应装置以及驱动所述第二风力发电机水平旋转的驱动装置。

4.如权利要求3所述的塔筒式风力发电装置，其特征在于：所述驱动装置是受所述第二风力发电机的处理器支配，接受风向感应装置的风向信号，沿所述塔身顶端环形水平轨道运行的电动车。

5.如权利要求1所述的塔筒式风力发电装置，其特征在于：所述塔身呈喇叭状、塔顶呈花瓶口状，它的顶端至底端的筒径由大逐渐变小再逐渐变大。

6.如权利要求1至5中任一项权利要求所述的塔筒式风力发电装置，其特征在于：还包括在所述引风装置内设置有至少一台第三风力发电机。

7.如权利要求1至5中任一项权利要求所述的塔筒式风力发电装置，其特征在于：所述引风装置包括呈内凹的凹涡涡流状的聚风型引风涡、设于引风涡上的迎风门、设于迎风门的旁边的风力传感器以及与所述风力传感器连接且用于控制门的开、闭的门控制器。

8.如权利要求1至5中任一项权利要求所述的塔筒式风力发电装置，其特征在于：所述第二风力发电机为双叶轮垂直轴风力发电机或者平行轴风力发电机。

9.如权利要求1至5中任一项权利要求所述塔筒式风力发电装置，其特征在于：所述吸热膜为一种能充分吸收热量，密实、牢固、耐久的膜结构。