[其他]風力機用旋風塔

無效

• 申請號: 85203940
• 申請日: 1985-09-15
• 公開（公告）號: CN85203940U
• 公開（公告）日: 1987-04-22
• 發明（設計）人: 吳聞
• 申請（專利權）人: 吳聞
• 主分類號: F03D3/04
• 分類號: F03D3/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及了一種能提高風速的風力機用旋風塔，可用于以風為原動力的風力機械，尤其適用于小型風力發電機。

現有的集風裝置，一般是一個上下等直徑的圓筒或方形筒，筒外側安有4～8塊等分筒體的，與筒體成射線狀的，平板形或弧形的集風板構成。這種裝置不能構成可增大風速的文氏管，也不能形成有旋轉力的“旋風”，僅起了收集風量的作用，減小風輪面積而不減少風力機輸出功率的作用不明顯，而且重心不夠穩定，抗大風性能也不太好。例如日本昭和58年13173號專利就是這種形式的裝置。風力機輸出功率的大小直接與捕捉風能的風輪面積成正比，即與風輪直徑的平方成正比，又與風速的三次方成正比，因此為了提高風力機的輸出功率，僅靠增大風輪面積是不理想的，這樣機組笨重，體積龐大，耗費原材料，風力機的成本也相應提高很多，給安裝和推廣應用帶來一定的困難。

本發明的任務就是要提供一種裝置，它可以不增大風輪面積，僅增大風速和風的旋轉力來提高風力機的輸出功率。

本發明的任務是以如下二種方式完成的：

方式一：是適用于600W功率以下的小型風力發電機的圓筒狀旋風塔。若干塊平板形集風板等分塔體外壁圓周并與之相切，集風板用鉸鏈固定在支柱上，可隨風速大小轉動。支柱埋于地底固定，支柱框用軸承焊牢在旋轉軸上。集風板與塔體相切處有很小的喉口，一般與旋轉軸成10～70的圓心角，在它們的相連處，喉口邊上有彈簧碰珠。這樣，窄小的喉口與寬闊的集風口共同構成文氏管。當氣流通過文氏管進入塔內時就產生了文丘里管效應，使風速大大增加。風進入塔體內后，便沿著塔壁作圓周運動，但因為這種裝置的喉口都是不可關閉的，所以總有一部分氣流從開著的喉口處漏出去，所以這種裝置的風能旋轉但不很強，可以增大風對風輪的推力，增加風輪的轉速，對600W以下的小型風力機效果還是顯著的。當自然風速大于15m／s后，風對集風板的推力克服彈簧碰珠對集風板的約束力，使它離開塔壁，繞支柱打開，使大風沿塔壁直吹而過，僅有少部分進入風塔，維持風輪的正常工作。因此，此塔的抗大風性能較好，并可以自動控制風輪的轉速。

方式二：是適用于600W以上至5KW風力機用的旋風塔。圓臺狀旋風塔由塔帽、與塔體上方相連的負壓室、下方相連的抽氣室及集風板構成成。塔體外壁開有若干喉口，集風板安裝在喉口處。集風板關閉時，固定導風板、活頁導風板都成為塔體外壁圓周的一部分，而啟動板則恢復到它的起始狀態，集風板開啟時與塔體外壁相切。每塊集風板都由啟動板、固定導風板、活頁導風板、框架構成。每塊活頁導風板又分成若干塊小活頁板，集風板的框架的一側用彈簧鉸鏈固定在塔體外壁的喉口處，活頁導風板用雙管彈簧鉸鏈固定導風板、啟動板用鉸鏈固定在框架的另一側，集風板框架靠塔體的一側有若干碰珠，以保證在一定風力的作用下，活頁導風板能被風吹離塔壁上的框架繞框架的另一邊打開。整個集風板可以隨著風速的大小以塔壁上的框架為軸打開、關閉。達到風塔的開啟風速時，迎風面的啟動板在風壓的作用下自動打開集風板，使其與喉口共同構成文氏管，并隨著風速的增大而逐漸張大到最佳狀態。此時整個集風板已達最大開啟態，不再隨著風速的增大而開大，此時，自然風通過文氏管進入塔內時便會增大，這股增大了的風是切向引入塔內的，加上只有進風處的集風板、喉口和排氣口打開，塔體成密閉狀，因此風在塔內形成旋風，再加上抽氣室抽入的自下而上的空氣流和負壓室內排氣風扇造成的負壓，在這多重作用下塔內就形成一股有強大旋轉推動力的龍卷風，從而推動工作風輪迅速旋轉，這樣就達到了我們預期的效果。

當自然風速大于15m／s后，迎風面的活頁導風板就在風力的作用下克服了碰珠的約束力而脫開塔壁上集風板的框架繞框架的另一邊打開，讓大風從喉口處沿塔體外壁直吹而過，僅有一小部分自然風沿喉口進入塔內維持工作葉輪轉動。當風繼續增大，超過20m／s后，迎風面的啟動板會被大風壓得向外張開到最大位置。在風壓分力和被大風吹開的活頁導風板及啟動板的重力作用下，將固定導風板壓向塔壁，整個集風板都向塔壁靠攏關閉，工作風輪停止工作。整個塔體的阻力系數很小，又由于塔體采用圓臺狀重心較穩定，因此旋風塔的抗大風性能較好。

采用本發明的裝置后，推動工作風輪旋轉的風速比平流、對流空氣速度大得多，一般進入塔體內的風速要比塔外的自然風速大三倍以上，大大提高了風力機械的風能利用系數，一般可達到3，采用本發明的裝置后，只要微風風速達到2.5m／s工作風輪就可以啟動，并帶動發電機發電。不僅如此本裝置還可以自動調節，控制風速的大小，使工作機在最佳狀態下工作，還可以自動停機，改變了過去人工停機的狀態。