狭管聚风风力发电用组合式导风装置.pdf

本发明涉及一种狭管聚风风力发电用组合式导风装置，该导风装置安装于狭管中，狭管的中心安装有叶轮，所述狭管包括前狭管及后狭管，所述导风装置包括安装于前狭管中心的前导风锥及安装于后狭管中心的后导风锥及尾端整流锥，后导风锥位于前导风锥与尾端整流锥之间；所述前导风锥的外壁与前狭管的内壁间对称安装有多根第一导风板；所述后导风锥的外壁及尾端整流锥的外壁与后狭管的内壁间分别安装有导风架；所述前导风锥与后导风锥的结构一致；前导风锥及尾端整流锥分别由骨架及骨架上的壳体构成，壳体由多个板块组合而成。本发明具有重量轻、强度高、导风效率高、效果好的特点。

权利要求书
1.  一种狭管聚风风力发电用组合式导风装置，该导风装置安装于狭管中， 狭管的中心安装有叶轮，其特征在于：所述狭管包括前狭管(1)及后狭管(2)， 所述导风装置包括安装于前狭管(1)中心的前导风锥(3)及安装于后狭管(2) 中心的后导风锥(7)及尾端整流锥(8)，后导风锥(7)位于前导风锥(3) 与尾端整流锥(8)之间；
所述前导风锥(3)的外壁与前狭管(1)的内壁间对称安装有多根第一导 风板(4)，所述第一导风板(4)的截面呈波浪曲线型结构，截面的末端朝向 前狭管(1)的后部并具有朝向所述叶轮转动方向的第一凹曲面(41)；
所述后导风锥(7)的外壁及尾端整流锥(8)的外壁与后狭管(2)的内 壁间分别安装有导风架(9)，导风架(9)包括与后狭管(2)同轴设置的导风 圈(91)及导风圈(91)上径向对称安装的第二导风板(92)，第二导风板(92) 的外端与后狭管(2)的内壁固连，其内端与后导风锥(7)或尾端整流锥(8) 的外壁固连；所述导风圈(91)的截面及第二导风板(92)的截面分别呈波浪 曲线型结构，二者的截面的末端朝向后狭管(2)的后部，第二导风板(92) 的截面末端具有朝向所述叶轮转动方向的第二凹曲面；
所述前导风锥(3)与后导风锥(7)的结构一致；前导风锥(3)包括锥 形结构的导风锥骨架(34)，导风锥骨架(34)带有由第一轴向支撑梁(341) 及第一环向支撑梁(342)构成的锥形结构，其周面及端面封装有导风锥壳体 (31)及导风锥端板(36)，导风锥壳体(31)由多个板块构成，所述板块分 别安装于第一轴向支撑梁(341)与第一环向支撑梁(342)构成的围合区域中； 导风锥骨架(34)的中心安装有用于支撑发电机(10)的支撑架(35)，支撑 架(35)与导风锥骨架(34)之间通过多根支撑杆(37)连接；导风锥骨架(34) 的第一轴向支撑梁(341)上安装有支架(6)，导风锥壳体(31)的板块上带 有第一安装槽(32)，支架(6)贯穿第一安装槽(32)；
所述尾端整流锥(8)包括锥形结构的整流锥骨架(84)，整流锥骨架(84) 带有由第二轴向支撑梁(841)及第二环向支撑梁(842)构成的锥形结构，其 周面及端面封装有整流锥壳体(81)及整流锥端板(83)，整流锥壳体(81) 由多个板块构成，所述板块分别安装于第二轴向支撑梁(841)与第二环向支 撑梁(842)构成的围合区域中；整流锥骨架(84)上安装有支架(6)，整流 锥壳体(81)的板块上带有安装支架(6)的第二安装槽(82)。

2.  按照权利要求1所述的狭管聚风风力发电用组合式导风装置，其特征 在于：所述第一导风板(4)中带有贯通其内外两端的通孔，所述通孔中插置 有两端分别带有螺纹的第一连杆(5)，第一连杆(5)的两端螺纹部分别伸出 第一导风板(4)的内外两端，第一连杆(5)的两端分别与前导风锥(3)及 前狭管(1)上的支架(6)连接。

3.  按照权利要求1所述的狭管聚风风力发电用组合式导风装置，其特征 在于：所述导风圈(91)包括连接于第二导风板(92)两侧的多节弧形板，第 二导风板(92)包括外导风板(921)及内导风板(922)，外导风板(921)与 内导风板(922)通过贯通其两端的第二连杆(94)连接，第二连杆(94)的 两端带有螺纹并分别与后导风锥(7)、尾端整流锥(8)及后狭管(2)上的支 架(6)固连。

4.  按照权利要求3所述的狭管聚风风力发电用组合式导风装置，其特征 在于：所述内导风板(922)的外端带有第一凸缘(9221)，外导风板(921) 的内端带有第二凸缘(9210)，所述弧形板的端部带有卡块(910)，卡块(910) 带有卡槽(912)，第一凸缘(9221)与第二凸缘(9210)对接后卡接于卡槽(912) 中。

5.  按照权利要求1所述的狭管聚风风力发电用组合式导风装置，其特征 在于：所述前导风锥(3)的锥尖端安装有冷却进风管(33)，冷却进风管(33) 的管口朝向发电机(10)，前导风锥(3)的导风锥端板(36)的中心带有冷却 出风孔(361)。

6.  按照权利要求1所述的狭管聚风风力发电用组合式导风装置，其特征 在于：所述支撑杆(37)交错连接于导风锥骨架(34)与支撑架(35)之间。

说明书狭管聚风风力发电用组合式导风装置
技术领域
本发明涉及风力发电设备技术领域，特别涉及聚风风力发电系统，尤其涉 及狭管聚风风力发电系统。
背景技术
狭管聚风风力发电系统由于其特有的聚风结构，提压增速功能和高效 率电能产出性能而被人们越来越关注。申请人检索了大量已有的关于狭管 聚风发电的专利，如：专利号：ZL201420079694.8，直通式狭管聚风风力 发电系统；专利号：ZL205879644.X，一种双涵道轴流式风力发电系统，上 述专利较多的公开了狭管聚风发电所需具备的基本构造和原理。从上述专 利公开的内容可知，导风结构以板块式和一体式为主，这种结构特征制造 容易，适应小狭管、小功率发电机组，但是要应用于大狭管、大功率发电 机组时，就会出现一体成型制作要求高、体积庞大、重量重、运输安装难 度大等问题。众所周知，狭管聚风风力发电的狭管管道结构是以额定功率 的大、小而配置扩口段和缩口段尺寸的，而扩口段和缩口段之间是成逐步 收缩状来定型，大风电需要大直径的狭管管径，除去狭管本体采用变径方 法来提升空气压强外，必须设计出与其相对应的导风锥和导风板，来配合 进一步提高压强和分流规整的比例和能力。
因此，如何在大功率机型中有效规整管内流体、降低乱流、提高风能 品位、达到增压提速、实现发电效率最大化，是进一步提升和优化导风结 构追加的研究重点。
发明内容
本申请人针对上述现有技术存在的上述缺点，提供一种结构合理、重量轻、 强度高、便于安装、导风效率高的狭管聚风风力发电用组合式导风装置。
本发明所采用的技术方案如下：
一种狭管聚风风力发电用组合式导风装置，该导风装置安装于狭管中，狭 管的中心安装有叶轮，所述狭管包括前狭管及后狭管，所述导风装置包括安装 于前狭管中心的前导风锥及安装于后狭管中心的后导风锥及尾端整流锥，后导 风锥位于前导风锥与尾端整流锥之间；
所述前导风锥的外壁与前狭管的内壁间对称安装有多根第一导风板，所述 第一导风板的截面呈波浪曲线型结构，截面的末端朝向前狭管的后部并具有朝 向所述叶轮转动方向的第一凹曲面；
所述后导风锥的外壁及尾端整流锥的外壁与后狭管的内壁间分别安装有 导风架，导风架包括与后狭管同轴设置的导风圈及导风圈上径向对称安装的第 二导风板，第二导风板的外端与后狭管的内壁固连，其内端与后导风锥或尾端 整流锥的外壁固连；所述导风圈的截面及第二导风板的截面分别呈波浪曲线型 结构，二者的截面的末端朝向后狭管的后部，第二导风板的截面末端具有朝向 所述叶轮转动方向的第二凹曲面；
所述前导风锥与后导风锥的结构一致；前导风锥包括锥形结构的导风锥骨 架，导风锥骨架带有由第一轴向支撑梁及第一环向支撑梁构成的锥形结构，其 周面及端面封装有导风锥壳体及导风锥端板，导风锥壳体由多个板块构成，所 述板块分别安装于第一轴向支撑梁与第一环向支撑梁构成的围合区域中；导风 锥骨架的中心安装有用于支撑发电机的支撑架，支撑架与导风锥骨架之间通过 多根支撑杆连接；导风锥骨架的轴向支撑梁上安装有支架，导风锥壳体的板块 上带有第一安装槽，支架贯穿支架安装槽；
所述尾端整流锥包括锥形结构的整流锥骨架，整流锥骨架带有由第二轴向 支撑梁及第二环向支撑梁构成的锥形结构，其周面及端面封装有整流锥壳体及 整流锥端板，整流锥壳体由多个板块构成，所述板块分别安装于第二轴向支撑 梁与第二环向支撑梁构成的围合区域中；整流锥骨架上安装有支架，整流锥壳 体的板块上带有安装支架的第二安装槽。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述第一导风板中带有贯通其内外两端的通孔，所述通孔中插置有两端分 别带有螺纹的第一连杆，第一连杆的两端螺纹部分别伸出第一导风板的内外两 端，第一连杆的两端分别与前导风锥及前狭管上的支架连接。
所述导风圈包括连接于第二导风板两侧的多节弧形板，第二导风板包括外 导风板及内导风板，外导风板与内导风板通过贯通其两端的第二连杆连接，第 二连杆的两端带有螺纹并分别与后导风锥、尾端整流锥及后狭管上的支架固 连。
所述内导风板的外端带有第一凸缘，外导风板的内端带有第二凸缘，所述 弧形板的端部带有卡块，卡块带有卡槽，第一凸缘与第二凸缘对接后卡接于卡 槽中。
所述前导风锥的锥尖端安装有冷却进风管，冷却进风管的管口朝向发电 机，前导风锥的导风锥端板的中心带有冷却出风孔。
所述支撑杆交错连接于导风锥骨架与支撑架之间。
本发明的有益效果如下：
本发明采用一套理想的导风锥和导风板组件，是狭管风能增速和风能规整 的关键技术之一；采用流线型架构式的导风锥和加强型的导风板组合，使进入 狭管内的风能更显流畅性，降低了不必要的摩擦损失的同时，又起到了支撑发 电机和该组件的作用，使整个机体内部显得更加紧凑；
本发明中的导风锥采用外侧面薄壁化、模块化处理，由于壁面材料采用高 强度、超薄型、高光洁度和轻量化的设计思路，因此，彻底解决了导风锥做大 后带来的一切难题，开启了一个狭管发电用导风装置新的技术领域。根据狭管 聚风风力增速的物理理论和实践而设计的导风锥所需的基本尺寸，在狭管管筒 内所占有的空间基本在管径的1/3左右，比如一个直径30米的狭管管径，导 风锥最大处直径达6米左右，其体型庞大，因此，可想而知本发明采用架构支 撑、薄壁覆面的结构对选材、施工、运输、安装带来了巨大的便利。
本发明的导风锥内部采用交错的轻质支撑杆支撑发电机，其质量轻、支撑 强度高、稳定性好；
本发明具有适应大功率、大规模生产、模块化安装、免维护特性的特点。
附图说明
图1为本发明的导风架的立体结构图。
图2为本发明的导风架的局部结构图。
图3为图2的分解结构图。
图4为本发明的第一导风板的立体结构图。
图5为图9中A处局部放大图。
图6为本发明的前导风锥的立体分解结构图。
图7为本发明的尾端整流锥的立体分解结构图。
图8为本发明的立体结构图。
图9为本发明的前狭管的立体结构图。
图10为本发明的后狭管的前侧立体结构图。
图11为本发明的后狭管的后侧立体结构图。
其中：1、前狭管；2、后狭管；3、前导风锥；31、导风锥壳体；32、第 一安装槽；33、冷却进风管；34、导风锥骨架；341、第一轴向支撑梁；342、 第一环向支撑梁；35、支撑架；36、导风锥端板；361、冷却出风孔；37、支 撑杆；4、第一导风板；41、第一凹曲面；5、第一连杆；6、支架；7、后导风 锥；8、尾端整流锥；81、整流锥壳体；82、第二安装槽；83、整流锥端板； 84、整流锥骨架；841、第二轴向支撑梁；842、第二环向支撑梁；9、导风架； 91、导风圈；910、卡块；912、卡槽；92、第二导风板；921、外导风板；9210、 第二凸缘；922、内导风板；9221、第一凸缘；94、第二连杆；10、发电机。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图8所示，本实施例的狭管聚风风力发电用组合式导风装置，该导风装 置安装于狭管中，狭管的中心安装有叶轮，狭管包括前狭管1及后狭管2，导 风装置包括安装于前狭管1中心的前导风锥3及安装于后狭管2中心的后导风 锥7及尾端整流锥8，后导风锥7位于前导风锥3与尾端整流锥8之间；
如图9、图4及图5所示，前导风锥3的外壁与前狭管1的内壁间对称安 装有多根第一导风板4，第一导风板4的截面呈波浪曲线型结构，截面的末端 朝向前狭管1的后部并具有朝向叶轮转动方向的第一凹曲面41,第一导风板4 对风的导向方向如图4、图5中的箭头所示。
如图10、图11所示，后导风锥7的外壁及尾端整流锥8的外壁与后狭管 2的内壁间分别安装有导风架9，以安装于尾端整流锥8上的导风架9为例， 如图1至图3所示，导风架9包括与后狭管2同轴设置的导风圈91及导风圈 91上径向对称安装的第二导风板92，第二导风板92的外端与后狭管2的内壁 固连，其内端与后导风锥7或尾端整流锥8的外壁固连；导风圈91的截面及 第二导风板92的截面分别呈波浪曲线型结构，二者的截面的末端朝向后狭管2 的后部，第二导风板92的截面末端具有朝向叶轮转动方向的第二凹曲面，第 二导风板92对风的导向作用与第一导风板4相同；叶轮未示出，其转动方向 如图9中的箭头方向。
如图6所示，前导风锥3与后导风锥7的结构一致；前导风锥3包括锥形 结构的导风锥骨架34，导风锥骨架34带有由第一轴向支撑梁341及第一环向 支撑梁342构成的锥形结构，其周面及端面封装有导风锥壳体31及导风锥端 板36，导风锥壳体31由多个板块构成，板块分别安装于第一轴向支撑梁341 与第一环向支撑梁342构成的围合区域中；导风锥骨架34的中心安装有用于 支撑发电机10的支撑架35，支撑架35与导风锥骨架34之间通过多根支撑杆 37连接，支撑杆37交错连接于导风锥骨架34与支撑架35之间，以保证高的 支撑强度。导风锥骨架34的第一轴向支撑梁341上安装有支架6，导风锥壳体 31的板块上带有第一安装槽32，支架6贯穿第一安装槽32；如图8所示，前 导风锥3的锥尖端安装有冷却进风管33，冷却进风管33的管口朝向发电机10， 前导风锥3的导风锥端板36的中心带有冷却出风孔361。
如图7所示，尾端整流锥8包括锥形结构的整流锥骨架84，整流锥骨架 84带有由第二轴向支撑梁841及第二环向支撑梁842构成的锥形结构，其周面 及端面封装有整流锥壳体81及整流锥端板83，整流锥壳体81由多个板块构成， 板块分别安装于第二轴向支撑梁841与第二环向支撑梁842构成的围合区域 中；整流锥骨架84上安装有支架6，整流锥壳体81的板块上带有安装支架6 的第二安装槽82。
如图5所示，第一导风板4中带有贯通其内外两端的通孔，通孔中插置有 两端分别带有螺纹的第一连杆5，第一连杆5的两端螺纹部分别伸出第一导风 板4的内外两端，第一连杆5的两端分别与前导风锥3及前狭管1上的支架6 连接。
如图2、图3所示，导风圈91包括连接于第二导风板92两侧的多节弧形 板，第二导风板92包括外导风板921及内导风板922，外导风板921与内导风 板922通过贯通其两端的第二连杆94连接，第二连杆94的两端带有螺纹并分 别与后导风锥7、尾端整流锥8及后狭管2上的支架6固连。内导风板922的 外端带有第一凸缘9221，外导风板921的内端带有第二凸缘9210，弧形板的 端部带有卡块910，卡块910带有卡槽912，第一凸缘9221与第二凸缘9210 对接后卡接于卡槽912中。
本发明中，前狭管1中的第一导风板4及后狭管2中的导风架9将前狭管 1前侧的风及后狭管2前侧方的风分别导向至各自的后侧方，并促使风朝着叶 轮的旋转方向，促进叶轮转动，提高发电效率。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参 见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。