[實(shí)用新型]一種減少阻力的直軸風(fēng)力機(jī)支撐臂結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420474093.7
• 申請(qǐng)日: 2014-08-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN204163926U
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉華;孫明剛;張立軍;胡義娥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)泰合海浪能研究中心
• 主分類號(hào): F03D3/06
• 分類號(hào): F03D3/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種減少阻力的直軸風(fēng)力機(jī)支撐臂結(jié)構(gòu)，屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

風(fēng)能作為一種綠色能源，在世界是有著豐富的儲(chǔ)量。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我們國(guó)家在離地10米高處的風(fēng)能能量約有32.26億千瓦，其中可以開(kāi)發(fā)和利用的資源約有2.53億千瓦。隨著風(fēng)能開(kāi)發(fā)和利用技術(shù)的日益成熟，越來(lái)越多的人們認(rèn)識(shí)到風(fēng)能資源的重要性。現(xiàn)在利用風(fēng)能為人類服務(wù)的風(fēng)力機(jī)主要阻力型和升力型。其中升力型又有水平軸風(fēng)力發(fā)電裝置和垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置。現(xiàn)在水平軸風(fēng)力發(fā)電裝置是主流，相對(duì)水平軸而言垂直軸由于技術(shù)不太成熟，所以沒(méi)有大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。

垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)噪音低，不傷害鳥(niǎo)類。水平軸風(fēng)力機(jī)噪聲大，高速時(shí)對(duì)鳥(niǎo)類構(gòu)成較大的威脅，而H形垂直軸風(fēng)力機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，看到的是一個(gè)圓柱體，鳥(niǎo)類會(huì)自動(dòng)避讓。(2)無(wú)需對(duì)風(fēng)裝置。水平軸風(fēng)力機(jī)側(cè)需要通過(guò)偏航系統(tǒng)來(lái)調(diào)整才能啟動(dòng)。而H形垂直軸側(cè)可以接受任何方向的風(fēng)，不需要進(jìn)行對(duì)風(fēng)，不受風(fēng)向影響，沒(méi)有沉重的機(jī)倉(cāng)及變速齒輪箱，大大降低了系統(tǒng)成本，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。(3)塔架低，日常維護(hù)方便，且塔架承載性能好。水平軸風(fēng)力機(jī)的發(fā)電機(jī)及變速制動(dòng)裝置等需要安裝在幾十高的塔架上，日常修理很不方便。而H形垂直軸風(fēng)力的塔架則很低，甚至可以安裝在較高地面或樓頂上，所以日常維護(hù)非常方便。水平軸風(fēng)力機(jī)對(duì)塔架有較大的風(fēng)載荷，影響塔架的使用壽命，且由于要避免和風(fēng)輪葉片相互影響，不能使用張索，這樣就要靠增加塔架直徑來(lái)加大承載水平，造成高昂的成本，而H形垂直軸風(fēng)力則對(duì)塔架的風(fēng)載荷小，且可通過(guò)使用張索來(lái)加大承載水平，承載性能好。(4)葉片具有較大的受力強(qiáng)度。水平軸風(fēng)力機(jī)葉片受力情況類似于懸臂梁，根部彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力較大，還受周期性的風(fēng)剪作用，會(huì)引起葉片的疲勞破壞。H形垂直軸的葉片側(cè)不會(huì)有這些情況出現(xiàn)。(5)葉片制造工藝簡(jiǎn)單。水平軸風(fēng)力機(jī)的葉片需要扭轉(zhuǎn)及變截面，制造復(fù)雜，加工成本高。H形垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片是直線型的，加工非常容易，成本較低，可以通過(guò)機(jī)械化批量生產(chǎn)。所以現(xiàn)在人們更加注重對(duì)垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置的研究。

在最重要的效率方面，研究認(rèn)為垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置效率底與水平軸，一部分是由于垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置有水平支撐臂來(lái)安裝葉片，產(chǎn)生了較大的迎風(fēng)阻力，對(duì)葉片充分吸收風(fēng)能有一定的影響，尤其是大型風(fēng)力更加突出，成為影響其商業(yè)化，大型化主要因素。因?yàn)轱L(fēng)力機(jī)在整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，所受的空氣阻力與其支撐臂在迎風(fēng)方向的垂直投影面積成正比，有資料研究表明，支撐臂在風(fēng)力機(jī)工作過(guò)程中所產(chǎn)生的阻力占整機(jī)阻力的10％以上，所以這個(gè)影響是十分巨大的。支撐臂在垂直方向主要支撐葉片的重量及其安裝箍的重量，在水平方向主要承受在50m/s停機(jī)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)在葉片上產(chǎn)生的氣動(dòng)拉力，而這個(gè)水平方向的拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于葉片的重量及其安裝箍的重量。為使水平方向是懸臂梁狀態(tài)的支撐臂具有一定的強(qiáng)度來(lái)承受這個(gè)水平拉力，人們不得不采用直徑較大的支撐臂，因?yàn)閼冶哿菏撬辛航Y(jié)構(gòu)中效果最差的一種，這樣就使風(fēng)力機(jī)所受的迎風(fēng)阻力大增加，并增大了系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)風(fēng)速偏高，降低了風(fēng)機(jī)的風(fēng)能利用范圍，使整個(gè)系統(tǒng)的效率變小。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種減少阻力的直軸風(fēng)力機(jī)支撐臂結(jié)構(gòu)，以采用拉繩結(jié)構(gòu)來(lái)改變支撐臂水平方向是懸臂梁的狀態(tài)，減小支撐臂的直徑，減小風(fēng)力機(jī)所受的迎風(fēng)阻力，減小系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，降低啟動(dòng)風(fēng)速，降低發(fā)電風(fēng)速，增加風(fēng)能利用范圍，提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下。

一種減少阻力的直軸風(fēng)力機(jī)支撐臂結(jié)構(gòu)，包括支撐爪法蘭，支撐爪法蘭四周設(shè)置有多個(gè)支撐爪，每個(gè)支撐爪外端連接有支撐臂；支撐臂遠(yuǎn)離支撐爪法蘭端設(shè)置有葉片安裝塊和拉繩固定塊，拉繩固定塊上設(shè)置有拉繩伸出孔，拉繩伸出孔上設(shè)置有拉繩與支撐爪法蘭上的拉繩拉緊螺栓相連接。

進(jìn)一步地，拉繩拉緊螺栓一端上連接有拉繩接頭螺栓，另一端上連接有拉繩拉緊鎖固螺母，拉繩拉緊鎖固螺母與支撐爪外壁之間設(shè)置有墊片。

進(jìn)一步地，每個(gè)支撐爪上有設(shè)置有至少兩個(gè)安裝孔，用來(lái)安裝支撐臂。

進(jìn)一步地，支撐臂包括連接桿，連接桿一端上設(shè)置有支撐爪法蘭連接套，支撐爪法蘭連接套側(cè)壁上設(shè)置有拉繩拉緊螺母安裝孔和支撐臂螺栓安裝孔，支撐爪法蘭連接套端面上設(shè)置有支撐爪法蘭插入孔。

進(jìn)一步地，拉繩的兩端各設(shè)置有一個(gè)蘑菇頭，用來(lái)把拉繩卡在支撐臂上的安裝孔和拉繩接頭螺栓的孔中。拉繩的直徑根據(jù)承受的力量大小來(lái)選擇。

進(jìn)一步地，拉繩接頭螺栓上設(shè)置有一個(gè)比拉繩直徑略大但小于拉繩兩端蘑菇頭的通孔，外表面設(shè)置有螺紋。