一種高效集風式隧道風能發電裝置的制造方法
【專利摘要】一種高效集風式隧道風能發電裝置，其風輪發電機構位于集風箱內，風輪發電機構包括發電機、風輪葉片及發電機安裝架，發電機垂直安裝在發電機安裝架內，發電機的電機軸豎直朝上，風輪葉片固裝在發電機的電機軸上；發電機安裝架通過吊桿固連在隧道內壁上；集風箱固定吊裝在隧道內壁上，集風箱前側板開設有主進風口，與集風箱前側板相鄰的一面側板上開設有輔助進風口，另一面側板及后側板上開設有透風孔，主進風口的四周加裝有集風導向板；集風箱的輔助進風口連接有集風管，集風管底端為進風口，集風管頂端出風口與集風箱輔助進風口密封連通，集風管進風口的四周加裝有集風導向板；集風管中部開設有輔助集風口，輔助集風口處設置有下沉式導風板。
【專利說明】
一種高效集風式隧道風能發電裝置
技術領域
[0001]本發明屬于特種風力發電技術領域，特別是涉及一種高效集風式隧道風能發電裝置。
【背景技術】
[0002]隨著我國公路、鐵路及地鐵工程的建設，隧道路段的里程數也在不斷攀升，當車輛在隧道內高速通行時，高速行駛的車輛會在隧道內產生高速活塞風，而這種高速活塞風已經引起了工程技術人員的高度重視，如果能將高速活塞風加以有效利用，即利用高速活塞風進行風能發電，并利用這部分電能來輔助隧道內的照明或為其他設備實現供電，同時也能解決部分野外供電不便的問題。
[0003]在公路隧道內，特別是大型車輛的行駛速度超過80km/h時，隧道內產生的高速活塞風風速可達7?9m/s。而在鐵路及地鐵隧道內，列車的行駛速度在80?100km/h時，隧道內產生的高速活塞風風速同樣可達7?9m/s，如果列車的行駛速度超過120km/h時，高速活塞風的風速甚至可達前者的兩倍左右。
[0004]因此，相關技術人員為了利用隧道內的高速活塞風，設計了種類繁多的隧道風能發電裝置。但是，現有的隧道風能發電裝置普遍存在風能利用率低以及發電效率低的缺陷，具體原因為:在現有的隧道風能發電裝置內，用于發電的風輪機構大多為開放式結構，只有恰好經過風輪機構的風才能帶動風輪運轉發電，而風輪機構外圍的風根本無法被利用，造成風能的極大浪費。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的問題，本發明提供一種高效集風式隧道風能發電裝置，能夠充分收集隧道內的活塞風用于發電，極大提高風能利用率，有效提高發電效率。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:一種高效集風式隧道風能發電裝置，包括風輪發電機構及集風箱，所述風輪發電機構設置在集風箱內；
[0007]所述風輪發電機構包括發電機、風輪葉片及發電機安裝架，所述發電機垂直安裝在發電機安裝架內，且發電機的電機軸豎直朝上，所述風輪葉片固定安裝在發電機的電機軸上;在所述發電機安裝架頂部固接有吊桿，吊桿穿過集風箱頂板固連在隧道內壁上；
[0008]所述集風箱采用方形箱體結構，集風箱通過吊架固定吊裝在隧道內壁上，集風箱前側板開設有主進風口，與集風箱前側板相鄰的一面側板上開設有輔助進風口，與集風箱前側板相鄰的另一面側板以及集風箱后側板上均開設有透風孔;在所述主進風口的四周加裝有集風導向板。
[0009]所述集風箱距離隧道地面的高度為4.5m?5.5m。
[0010]所述風輪葉片與豎直方向具有傾角。
[0011]所述集風箱的輔助進風口連接有集風管，集風管通過定位架傾斜固定在隧道內壁上;所述集風管頂端為出風口，集風管底端為進風口，集風管的出風口與集風箱的輔助進風口密封連通;在所述集風管進風口的四周加裝有集風導向板。
[0012]在所述集風管中部開設有輔助集風口，在輔助集風口處設置有下沉式導風板，下沉式導風板與集風管具有相同的導流方向。
[0013]所述集風管的進風口距離隧道地面的高度為2.5m?3.5m。
[0014]所述集風管與水平方向的傾角范圍為55°?65°。
[0015]所述集風管進風口的朝向與水平方向具有傾角，其傾角范圍為40°?50°。
[0016]所述發電機安裝架采用籠式結構，包括上面板、下面板及立桿，所述上面板與下面板結構相同，兩者均為輻射狀結構，所述立桿豎直固連在上面板與下面板的輻射臂之間;在所述下面板的中心豎直設有中心支撐桿，發電機固定安裝在中心支撐桿頂端。
[0017]在所述發電機外殼與下面板的輻射臂之間連接有輔助支撐桿。
[0018]本發明的有益效果:
[0019]本發明與現有技術相比，全新設計了集風箱和集風管，能夠充分收集隧道內的活塞風用于發電，極大提高了風能利用率，有效提高了發電效率。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的一種高效集風式隧道風能發電裝置結構示意圖；
[0021]圖2為本發明的風輪發電機構結構示意圖；
[0022]圖3為本發明的集風箱結構示意圖；
[0023]圖4為本發明的集風管結構示意圖；
[0024]圖中，1-風輪發電機構，2-集風箱，3-發電機，4-風輪葉片，5-輔助支撐桿，6-吊桿，隧道內壁，8_吊架，9_主進風口，10-輔助進風口，11 一透風孔，12—集風導向板，13—集風管，14一定位架，15—輔助集風口，16一下沉式導風板，17—上面板，18—下面板，19一立桿，20—中心支撐桿。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。
[0026]如圖1?4所示，一種高效集風式隧道風能發電裝置，包括風輪發電機構I及集風箱2，所述風輪發電機構I設置在集風箱2內；
[0027]所述風輪發電機構I包括發電機3、風輪葉片4及發電機安裝架，所述發電機3垂直安裝在發電機安裝架內，且發電機3的電機軸豎直朝上，所述風輪葉片4固定安裝在發電機3的電機軸上;在所述發電機安裝架頂部固接有吊桿6，吊桿6穿過集風箱2頂板固連在隧道內壁7上；
[0028]所述集風箱2采用方形箱體結構，集風箱2通過吊架8固定吊裝在隧道內壁7上，集風箱2前側板開設有主進風口 9，與集風箱2前側板相鄰的一面側板上開設有輔助進風口 10，與集風箱2前側板相鄰的另一面側板以及集風箱2后側板上均開設有透風孔11;在所述主進風口 9的四周加裝有集風導向板12。
[0029]本實施例中，所述集風箱2距離隧道地面的高度為5m，通過集風箱2收集隧道高處可利用的活塞風。
[0030]所述風輪葉片4與豎直方向具有傾角，其與豎直設置的傳統風輪葉片相比，可以減小因重力作用引起的疲勞應力作用，從而提高風輪發電機構的使用壽命。
[0031]所述集風箱2的輔助進風口10連接有集風管13，集風管13通過定位架14傾斜固定在隧道內壁7上;所述集風管13頂端為出風口，集風管13底端為進風口，集風管13的出風口與集風箱2的輔助進風口 10密封連通;在所述集風管13進風口的四周加裝有集風導向板12。
[0032]在所述集風管13中部開設有輔助集風口15，在輔助集風口 15處設置有下沉式導風板16，下沉式導風板16與集風管13具有相同的導流方向。
[0033]本實施例中，所述集風管13的進風口距離隧道地面的高度為3m，通過集風管13的進風口收集隧道低處可利用的活塞風。
[0034]本實施例中，所述集風管13與水平方向的傾角為60°，用以減小集風管13中活塞風的爬管時間和爬管長度，可以減緩活塞風與集風管13內管壁的碰撞，降低因碰撞導致的風能損失。
[0035]本實施例中，所述集風管13進風口的朝向與水平方向具有45°的傾角，用以增大活塞風進入集風管13的流暢性，同時降低活塞風的回流，進而增大通風量。
[0036]所述發電機安裝架采用籠式結構，包括上面板17、下面板18及立桿19，所述上面板17與下面板18結構相同，兩者均為輻射狀結構，所述立桿19豎直固連在上面板17與下面板18的輻射臂之間；在所述下面板18的中心豎直設有中心支撐桿20，發電機3固定安裝在中心支撐桿20頂端。通過籠式結構的發電機安裝架5，在有效保證發電機3支撐強度的同時，能夠有效降低整體風輪發電機構I的重量，提高風輪發電機構I吊裝安全性的同時又可以降低制造成本。
[0037]本實施例中，上面板17與下面板18均具有三條輻射臂，上面板17與下面板18之間通過三根立桿19相固連，在保證立桿19具有足夠連接強度的同時盡可能的選擇桿體更細的立桿19，降低活塞風經過立桿19時纏繞桿體而產生的渦流，減小渦流對風輪葉片4受風效果的影響。
[0038]在所述發電機3外殼與下面板18的輻射臂之間共連接有三根輔助支撐桿5，風輪葉片4的重力與風力的合力將部分由三根輔助支撐桿5承擔，避免因發電機3受力過大導致損壞。
[0039]下面結合【附圖說明】本發明的一次使用過程:
[0040]首先將本發明的高效集風式隧道風能發電裝置安裝到目標隧道內，并設定好安全距離，根據車輛行駛方式，使集風管13進風口和集風箱2主進風口 9的朝向與車輛行駛方向相反即可。
[0041 ]當車輛駛入隧道并產生活塞風時，在位于隧道5m高處，活塞風首先被集風箱2主進風口 9四周的集風導向板12匯集并引入集風箱2內，進入集風箱2內活塞風直接作用在風輪葉片4上，通過風輪葉片4的高速旋轉帶動發電機3進行發電，活塞風經過風輪葉片4后會從透風孔11排出。
[0042]同時，在位于隧道3m高處，活塞風首先被集風管13進風口四周的集風導向板12匯集并引入集風管13內，而在位于隧道4m左右高處，活塞風會通過輔助進風口 10進入集風管13內，在下沉式導風板16的作用下，可避免隧道3m高處與隧道4m左右高處的活塞風在集風管13內發生碰撞，同時使兩股活塞風同向爬升并匯合成一股，匯合后的這股活塞風通過集風箱2輔助進風口 10最終進入集風箱2內，且該股活塞風會與隧道5m高處的活塞風共同作用在風輪葉片4上，使隧道內不同高度的活塞風都能得到充分利用，提高了整體風能的利用率，經過多股活塞風的疊加后，使發電效率得到極大提高。
[0043]再有，當隧道5m高處與隧道3m高處存在明顯的風速差時，還會伴隨有低氣壓吸風現象。
[0044]具體的，當隧道5m高處為高速風，隧道3m高處為低速風，低氣壓吸風現象會出現在險道5m尚處的集風箱2主進風口 9處，險道3m尚處與險道4m左右尚處的活塞風會被加速吸入集風管13內，當隧道5m高處的活塞風與隧道低處的活塞風在集風箱2內相遇匯合后，會在集風箱2內形成風渦流現象，而風輪葉片4在風渦流作用下具有最高的能量轉換率，進而使發電效率到達最大。
[0045]具體的，當隧道5m高處為低速風，隧道3m高處為高速風，低氣壓吸風現象會出現在隧道3m高處的集風管13進風口處，隧道5m高處的低速風進入集風箱2內后，受到隧道低處的低壓吸力作用，低速風會加速通過風輪葉片4并被吸入集風管13內，使原本的低速風變為高速風，有效提尚了發電效率。
[0046]實施例中的方案并非用以限制本發明的專利保護范圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。
【主權項】
1.一種高效集風式隧道風能發電裝置，其特征在于:包括風輪發電機構及集風箱，所述風輪發電機構設置在集風箱內； 所述風輪發電機構包括發電機、風輪葉片及發電機安裝架，所述發電機垂直安裝在發電機安裝架內，且發電機的電機軸豎直朝上，所述風輪葉片固定安裝在發電機的電機軸上；在所述發電機安裝架頂部固接有吊桿，吊桿穿過集風箱頂板固連在隧道內壁上； 所述集風箱采用方形箱體結構，集風箱通過吊架固定吊裝在隧道內壁上，集風箱前側板開設有主進風口，與集風箱前側板相鄰的一面側板上開設有輔助進風口，與集風箱前側板相鄰的另一面側板以及集風箱后側板上均開設有透風孔;在所述主進風口的四周加裝有集風導向板。2.根據權利要求1所述的一種高效集風式隧道風能發電裝置，其特征在于:所述集風箱距離隧道地面的高度為4.5m?5.5m。3.根據權利要求1所述的一種高效集風式隧道風能發電裝置，其特征在于:所述風輪葉片與豎直方向具有傾角。4.根據權利要求1所述的一種高效集風式隧道風能發電裝置，其特征在于:所述集風箱的輔助進風口連接有集風管，集風管通過定位架傾斜固定在隧道內壁上;所述集風管頂端為出風口，集風管底端為進風口，集風管的出風口與集風箱的輔助進風口密封連通;在所述集風管進風口的四周加裝有集風導向板。5.根據權利要求4所述的一種高效集風式隧道風能發電裝置，其特征在于:在所述集風管中部開設有輔助集風口，在輔助集風口處設置有下沉式導風板，下沉式導風板與集風管具有相同的導流方向。6.根據權利要求5所述的一種高效集風式隧道風能發電裝置，其特征在于:所述集風管的進風口距離隧道地面的高度為2.5m?3.5m。7.根據權利要求5所述的一種高效集風式隧道風能發電裝置，其特征在于:所述集風管與水平方向的傾角范圍為55°?65°。8.根據權利要求5所述的一種高效集風式隧道風能發電裝置，其特征在于:所述集風管進風口的朝向與水平方向具有傾角，其傾角范圍為40°?50°。9.根據權利要求1所述的一種高效集風式隧道風能發電裝置，其特征在于:所述發電機安裝架采用籠式結構，包括上面板、下面板及立桿，所述上面板與下面板結構相同，兩者均為輻射狀結構，所述立桿豎直固連在上面板與下面板的輻射臂之間；在所述下面板的中心豎直設有中心支撐桿，發電機固定安裝在中心支撐桿頂端。10.根據權利要求9所述的一種高效集風式隧道風能發電裝置，其特征在于:在所述發電機外殼與下面板的輻射臂之間連接有輔助支撐桿。
【文檔編號】F03D3/04GK106089594SQ201610658431
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月12日 公開號201610658431.6, CN 106089594 A, CN 106089594A, CN 201610658431, CN-A-106089594, CN106089594 A, CN106089594A, CN201610658431, CN201610658431.6
【發明人】趙麗娟, 付新, 孫威, 劉亞男
【申請人】遼寧工程技術大學