專利名稱：一種用于地鐵隧道的風力發電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風力發電裝置，特別涉及一種用于地鐵隧道內的風力發電裝置。
背景技術：
目前，風力發電已經形成了較成熟的技術，大規模應用于風力發電場，建筑可再生 能源建設等工程。另一方面，風力發電現在雖然已經得到了廣泛應用，但目前的風力發電方 法，都是將風力發電設備都設置在室外，依靠自然風作為動力來源，沒有利用建筑內部利用 運動物體產生風能作為動力來源的發電方法，而且也沒有在建筑內部利用運動物體產生風 能作為動力來源的風力發電設備。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種用于地鐵隧道的風力發電裝置，該風力發電裝置利 用地鐵隧道內的機車在運行時產生的壓縮空氣流帶動，將風能轉化為電能并加以使用。 本為了實現上述目的本實用新型采用的技術方案如下 所述的風力發電裝置包括葉輪、卸載器、發電機、支架幾個部分，采用垂直軸、直連 方式，葉輪轉軸與發動機的轉軸采用嵌套連接，葉輪的轉軸可上下移動，在低位時，兩個轉 軸相互咬合，一同旋轉；在高位時，兩軸脫離，發電機停止轉動，葉輪的轉軸的上下移動通過 卸載器來實現，卸載器安裝在葉輪和發電機的連接處，可以隨時切斷葉輪轉軸與發電機轉 軸的連接，實現發電機的裝載與卸載，從而控制風力發電裝置的開關。 所述的葉輪采用渦輪葉片，并采用葉片與轉軸一體式設計。渦輪葉片有十分良好 的空氣動力效果，效率高，一體化設計使葉片的安全性高，且葉輪在旋轉時可產生軸向的升 力，可以降低葉輪的自重，提升葉輪的旋轉效果。 所述的葉輪長度和寬度要根據實際條件設計，并采用抗變型能力強的材料。這主 要是考慮到葉片尺寸越大，與氣流接觸的面積就越大，風機的發電量就越大。但葉片尺寸也 受到運行通道空間和自身材料的限制。 所述的垂直軸較長時，應增加固定軸承，這樣可以防止葉片在風力的作用下產生 的徑向力引起的徑向變形，影響葉輪的正常轉動。 所述的風力發電裝置應該安裝在機車全速運行且運行隧道界面比較狹小的區段， 因為這個區域的風速最大，可以獲得最佳的發電效果。 所述的風力發電裝置應安裝在隧道側壁，豎直安裝，安裝高度應考慮氣流分布，同 時便于工作人員保養維修。在隧道兩側可同時安裝，安裝時應注意根據風向選用不同葉輪 形式的風力發電裝置。 所述的風力發電裝置的間隔應根據測試確定，最小間距為最大工作風速下，空氣 流場恢復正常的距離。具體長度可利用數字模擬軟件，將現場條件和葉輪尺寸輸入后，經模 擬計算確定。[0012] 為了更好的利用上述風力發電裝置進行發電，該風力發電裝置需要和其他設備儀 器組成一套風力發電系統，具體的，該系統數臺風力發電裝置和蓄電控制系統組成，各風力 發電裝置間隔布置，根據所在位置分組，各組內由電纜串聯連接，然后接入蓄電控制系統。 所述的蓄電控制系統由計量監測儀表、蓄電池組、安全控制柜、升壓器等設備組成，安全控 制柜內設有安全控制系統，各設備通過電纜相連，設置于地鐵站，可同時管理控制兩側隧道 的風力發電裝置。 所述的計量監測儀表包括電量表，電流表，電壓表，用于計量系統的發電量和監測 系統的運行參數。 所述的蓄電池組用于儲存發電機發出的電能，蓄電池組分組工作，并設切換開關， 其中一路直接連接負載，在蓄電池全部飽和的情況下切換到負載回路，直接將電能消耗掉， 保護蓄電池不過飽和。 所述的升壓設備用于將蓄電池中的電能升壓，然后接入地鐵站直流屏，從而實現 風力發電的并網使用。 所述的安全控制系統包括系統監測模塊和安全保護模塊。監測系統模塊可查詢系
統的發電量，系統的工作電壓、電流，風力發電裝置的開關狀態等參數。安全保護模塊一方
面是當所述的安全控制系統檢測到發電系統電流，電壓過高等異常情況時，遠程控制所述
的風力發電裝置的卸載器，使風力發電裝置卸載，保護發電機；另一方面，當發電系統發生
故障或直流屏不需要供電時，所述的安全開關自動切換，發電系統與安全負載連接，系統發
出的電量通過安全負載消耗掉，防止空載運行對電機造成損害。 本實用新型的有益效果如下 利用本實用新型使用于在地鐵里使用，可以使地鐵隧道里的風能得到有效地回收 利用。
圖1為本實用新型風力發電裝置機構圖； 圖2為本實用新型風力發電裝置的卸載器結構示意圖； 圖3為本實用新型風力發電裝置的卸載器的工作原理圖； 圖4為包含本實用新型風力發電裝置的風力發電系統圖。
具體實施方式參見附圖l，風力發電裝置由葉輪1、卸載器2、發電機3、支架5組成，葉輪1和發 電機3通過垂直軸直接相連，轉軸由支架5固定，葉輪1采用渦輪葉片，并且和轉軸一體成 形，卸載器2安裝在葉輪1和發電機3的連接處，支架5上有安裝孔4，支架5利用安裝孔4 由螺釘固定于隧道壁面上。為防止風力發電裝置在運行過程中發生共振，在設備安裝時應 在壁面和支架5中間夾一層膠皮墊，安裝螺釘應緊固，支架應有一定剛性，發電機4上留有 電纜接口 ，可以合其他部件相連。 參見附圖2、3，卸載器2由凸輪6、頂片7、小型電動機8、限位擋板11組成，其中凸 輪6和小型電動機8通過一根軸相聯，并通過卸載器支架9固定在風力發電裝置支架5上， 限位擋板11固定安裝于凸輪6的一側，并和凸輪6直徑較大的一側相切，頂片7是一個直徑比葉輪1的轉軸10的直徑大的圓環，內徑比發電機3轉軸的直徑略大，套接在發電機3 的轉軸上，位置在葉輪1的轉軸和凸輪6之間，并且能夠上下滑動，葉輪1的上下移動通過 凸輪6控制，小型電動機8給凸輪6提供動力，葉輪1的上下移動對應發電機3的加載、卸 載。附圖4中左側圖為發電機3卸載狀態，右側圖為發電機3加載狀態，長度12為卸載距 離。電動機8可以遠程控制，加正相電壓后，凸輪6正相旋轉，頂起葉輪l，發電機3停止工 作；再加反相電壓時，凸輪6反相旋轉，葉輪1落下，重新與發電機3轉軸連接，帶動發電機 3工作。當系統檢測到發電系統電流，電壓過高等異常情況時，安全控制系統自動向電動機 8施加正相電壓，使風力發電裝置卸載，保護發電機3。 參見附圖4，數個風力發電裝置13分組間隔布置在地鐵隧道的兩側，由支架5固 定，并通過電纜14相連，然后再通過電纜依次連接計量檢測儀15、蓄電池16、安全控制柜 17、升壓設備18，蓄電池16連接有安全負載，風力發電裝置1發出的電能輸送到蓄電池16， 蓄電池16儲存的電能經由升壓器17升壓，從而實現風力發電的并網使用。
權利要求一種用于地鐵隧道的風力發電裝置，其特征在于由葉輪(1)、卸載器(2)和發電機(3)、支架(5)組成，采用垂直軸、直連方式，葉輪(1)轉軸與發動機(3)的轉軸采用嵌套連接，葉輪(1)的轉軸可上下移動，葉輪(1)的轉軸的上下移動通過卸載器(2)來實現，卸載器(2)安裝在葉輪(1)和發電機(3)的連接處，可以隨時切斷葉輪(1)轉軸與發電機(3)轉軸的連接。
2. 權利要求1所述的用于地鐵隧道的風力發電裝置，其特征在于所述的葉輪(1)采 用渦輪葉片，并采用葉片與轉軸一體式設計。
3. 權利要求1所述的用于地鐵隧道的風力發電裝置，其特征在于所述的垂直軸上有 固定軸承。
4. 權利要求1所述的用于地鐵隧道的風力發電裝置，其特征在于所述的卸載器(2)由凸輪(6)、頂片(7)、小型電動機(8)、限位擋板(11)組成，其中凸輪(6)和小型電動機(8) 通過一根軸相聯，并通過卸載器支架(9)固定在風力發電裝置支架(5)上，限位擋板(11) 固定安裝于凸輪(6)的一側，并和凸輪(6)直徑較大的一側相切，頂片(7)是一個直徑比葉 輪(1)的轉軸(10)的直徑大的圓環，內徑比發電機(3)轉軸的直徑略大，套接在發電機(3) 的轉軸上，位置在葉輪(1)的轉軸和凸輪(6)之間，并且能夠上下滑動，葉輪(1)的上下移 動通過凸輪(6)控制，小型電動機(8)給凸輪(6)提供動力，葉輪(1)的上下移動對應發電 機(3)的加載、卸載。
專利摘要本實用新型公開了一種用于地鐵隧道的風力發電裝置，該風力發電裝置利用地鐵隧道內的機車在運行時產生的壓縮空氣流帶動，將風能轉化為電能并加以使用。該風力發電裝置包括葉輪、卸載器、發電機、支架幾個部分，通過葉輪的上下移動可以實現風力發電裝置的加載、卸載，葉輪的上下移動通過卸載器來實現。
文檔編號F03D9/00GK201486760SQ20092014871
公開日2010年5月26日 申請日期2009年3月27日 優先權日2009年3月27日
發明者尚鵬, 蔡波, 鐘衍 申請人:北京建筑技術發展有限責任公司