[發明專利]一種升阻復合型風雨發電裝置

在審

• 申請號: 201410103634.X
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN103867395A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 宋彥;謝志杰;李洪盛;劉楚梁;梁耘涌;李彤彤
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D11/00;F03B13/00;F03B11/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種升阻復合型風雨發電裝置，具體的說是一種同時采用翼型葉片和螺旋葉片、中心軸傾斜放置、能轉換風能和雨水能的發電裝置。

背景技術

目前在風力發電機行業利用和研究的風力發電機型式主要有水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機兩類。垂直軸風力發電機分為阻力型風力發電機和升力型風力發電機兩類。

水平軸風力發電機因具有風能利用效率高和理論研究成熟的優點成為目前風力發電的主要形式。隨著科技的發展，人們逐漸認識到以往認為的垂直軸風輪的尖速比不能大于1僅僅適用于阻力型風輪，升力型風輪的尖速比最高可以達到6，其風能利用率也不低于水平軸風力發電機。

與水平軸風力發電機相比，阻力型垂直軸風力發電機具有以下優點：（1）結構簡單、制造成本低；（2）一般安裝于地面或樓頂，對設備的重量及安裝尺寸要求低，也便于維護；（3）對風向無要求，無需迎風裝置；（4）啟動力矩大，很小的風即能啟動；（5）噪聲小，可在人口集聚和城市公共設施等對噪聲控制要求比較高的地方使用；（6）對鳥類幾乎無影響，對生態影響小。

升力型垂直軸風力發電機不但具有阻力型垂直軸風力發電機上述的優點，還具有尖速比高、風能利用率高的優點。

因此，垂直軸風力發電機比水平軸風力發電機具有更加廣闊的使用空間，尤其適用于家庭用小型發電。

與風相似，雨水也是一種清潔的可再生能源，它同樣蘊含巨大的能量。雨在下落過程中，與空氣組成近似的氣液兩相勻質流體，具有流體的特性，可將其看成密度介于空氣密度和水密度之間的勻質流體。相同體積條件下，其動能遠大于相同速度風的動能。由于雨不像風一樣幾乎每天都有，雨水發電一直未被普遍重視。目前所用到的雨水發電，也主要是收集后利用其勢能，雨水的動能則很少被利用。

專利“復合型風力發電裝置”（申請號201010608324.5）提出一種升阻復合型垂直軸風力發電機，使用螺旋螺旋葉片和翼型葉片復合發電，其突出特點是降低啟動風速、提高尖速比。其不足之處是：（1）螺旋葉片接收風的有效面積小；（2）螺旋葉片扭轉角度最高是180°，因而整個裝置的高度受到限制；（3）不能利用雨水能。

專利?“風雨水能發電裝置”（申請號201010275717.9）提出一種可以同時利用風能和雨水能的復合發電裝置，雨水在樓頂容器中匯集，雨水下落時機械能帶動發電機轉動，解決了單一風能開發利用的時效性問題。其不足之處是：（1）部分裝置必須安裝在樓頂，而樓頂的風由于受到樓群的干擾，很不穩定，風速過小時，水平軸風力發電機不易啟動，風速過大時，水平軸風力發電機由于尖速比高而易失速損毀；（2）只利用了收集后雨水的勢能，并未利用雨水從空中落下時的動能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種升阻復合型風雨發電裝置，它采用翼型葉片和螺旋狀螺旋葉片相結合、中心軸傾斜放置的結構方式。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為如下：

一種升阻復合型風雨發電裝置，其特征在于包括：（1）一放在地面或樓頂的支撐架；（2）一固定于支撐架上的發電機；（3）一螺旋型螺旋葉片，其軸線處為一通孔；（4）一中心軸，所述中心軸直徑與所述螺旋葉片通孔直徑相同并從通孔中穿過，其下端與發電機聯接；（5）兩個十字架；（6）四個翼型葉片，每個翼型葉片的兩端壓平，分別與所述十字架聯接，并與所述中心軸平行；（7）一設于兩個十字架之間的螺旋葉片，所述的螺旋葉片固設于中心軸，表面粗糙。

其進一步技術方案為：所述螺旋葉片扭轉圈數0.5~4。

其進一步技術方案為：所述螺旋葉片高徑比1~6。

其進一步技術方案為：所述的葉片和翼型葉片的材料為鋁或塑料。

其進一步技術方案為：所述的中心軸傾斜安裝于支撐架上，傾斜角度40°~50°。

其進一步技術方案為：所述的螺旋葉片橫斷面為S型，中間厚兩端薄，從中間到兩端平滑過渡。

其進一步技術方案為：所述的螺旋葉片邊緣有溜槽。

本發明的有益效果是：本發明采用升阻復合裝置，由于具有阻力型裝置，啟動力矩大，由于具有升力型裝置，尖速比高；當風速過大時，螺旋葉片還可以產生阻力防止風力發電裝置失速，保護發電裝置不受損壞，在保證運行可靠的情況下，提高了發電效率；中心軸傾斜安裝，螺旋葉片扭轉角度不受限制，因而裝置的大小幾乎不受限制；既能利用風能，也能利用雨水的動能和勢能。

附圖說明