專利名稱：風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合建造方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，特別是一種風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合建造方法及其裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)是帶動(dòng)和發(fā)展整個(gè)風(fēng)電事業(yè)的龍頭；一般商用大型風(fēng)電場(chǎng)多采用水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，且同一風(fēng)電場(chǎng)往往機(jī)型、塔架高度及風(fēng)力機(jī)高等基本一致。作為水平運(yùn)動(dòng)的風(fēng)隨高度的變化規(guī)律是風(fēng)能利用中十分重要的問題風(fēng)速隨著離地高度的增加而增大并且風(fēng)力與風(fēng)速平方成正比，若某地點(diǎn)離地面20米處的風(fēng)速是2m/s，而其離地300米處的風(fēng)速則可能達(dá)到7～8m/s；上海地區(qū)實(shí)測(cè)50m高空年平均風(fēng)速為6.7m/s，70m高空年平均風(fēng)速則達(dá)7.2m/s。從發(fā)電成本看，在同樣條件下，風(fēng)電場(chǎng)的年均風(fēng)速7m/s要比6.5m/s的發(fā)電成本下降8％左右；但是，塔架造價(jià)是與其高度成指數(shù)上升的。從技術(shù)角度看，一根高高獨(dú)立的塔架如同杠桿以地面為支點(diǎn)的長(zhǎng)臂端，水平軸風(fēng)力機(jī)機(jī)艙懸置于其頂部，而且是一個(gè)可旋轉(zhuǎn)360度的活動(dòng)聯(lián)接機(jī)構(gòu)，自身重達(dá)十幾噸至幾十噸；要克服機(jī)艙的剛體運(yùn)動(dòng)、塔架的彈性變形、氣動(dòng)載荷等，確保其安全性以及長(zhǎng)時(shí)期的使用壽命是需花高昂代價(jià)的。尤其是風(fēng)能資源最為豐富的受海風(fēng)和海浪襲擊的近海上如何將塔架固定于海底，技術(shù)要求更為復(fù)雜。而垂直軸風(fēng)力機(jī)，其塔頂依靠鋼索斜拉固定，塔身低，難以抽取大量風(fēng)能。德國(guó)共擁有13000多臺(tái)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，近30年來已經(jīng)發(fā)生過50起各種事故，威希塔附近一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備還被大風(fēng)連根拔起……。
投資成本高昂是發(fā)展整個(gè)風(fēng)電事業(yè)的主要障礙，且塔架和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的成本占到總成本的70～75％，海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的成本一般又是陸上風(fēng)電場(chǎng)的2倍，并且施工難度更大。因此，尋求規(guī)?；_發(fā)利用風(fēng)能的關(guān)鍵是低成本高效新方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合建造方法及其裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，尤其是能夠在降低風(fēng)力發(fā)電成本、增加裝機(jī)容量和輸出更多電能、減少單機(jī)占地面積、提高設(shè)備安全性和使用壽命方面作出貢獻(xiàn)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合建造方法，包括在風(fēng)電場(chǎng)設(shè)立管狀塔柱相連的塔架、風(fēng)力機(jī)和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，還包括利用離地面不同高度大氣層的風(fēng)能分布，將垂直軸和/或水平軸類型的風(fēng)力機(jī)安裝在不同方位的多根高低不同的管狀塔柱上，這些管狀塔柱通過一個(gè)穩(wěn)固的整體框架結(jié)構(gòu)聚合在一起；各風(fēng)力機(jī)在同一地點(diǎn)同一時(shí)間將充分獲取的多個(gè)高度大氣層的風(fēng)能，通過風(fēng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)地面上的氣動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。
本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合建造方法在已建風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行大幅擴(kuò)容增效的用途，即視風(fēng)電場(chǎng)已利用空間為多個(gè)高度大氣層近地面的風(fēng)的一個(gè)水平運(yùn)動(dòng)層，將不同類型風(fēng)力機(jī)通過穩(wěn)固的整體框架結(jié)構(gòu)，安裝在其上層空間的管狀塔柱組上。
本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合裝置，設(shè)有管狀塔柱相連的塔架、風(fēng)力機(jī)和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，并且按風(fēng)電場(chǎng)塔架行列間隔要求布陣，在每一個(gè)擬定的塔架點(diǎn)的地址上，將多根高低不同的管狀塔柱聚合在一起，其中，最高的管狀塔柱即中心管狀塔柱位于塔架的中心，其余管狀塔柱根據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向分布在中心管狀塔柱四周的不同方位上；相鄰塔柱間均用鋼管橫梁剛性連接，形成有多層多個(gè)三角形相連的穩(wěn)同的整體框架結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明具有如下的主要優(yōu)點(diǎn)其一.為解決風(fēng)力發(fā)電成本高、技術(shù)難度大這個(gè)一直困撓世人的難題，利用已有的成熟技術(shù)和科技成果，提供了新型的具有簡(jiǎn)單、可靠和低成本的建造風(fēng)電場(chǎng)的方法。
其二.整個(gè)裝置構(gòu)思新穎，實(shí)用性強(qiáng)，表現(xiàn)在一是利用離地面不同高度大氣層的風(fēng)能分布，將垂直軸和水平軸等不同類型的風(fēng)力機(jī)安裝在不同方位的多根高低均有一定差距(相鄰兩風(fēng)輪外緣垂直高度間的距離為5m以上)的管狀塔柱上，相鄰管狀塔柱間均用鋼管橫梁剛性連接，形成有多層多個(gè)三角形相連的穩(wěn)同的框架結(jié)構(gòu)的一個(gè)整體，在同一高度空氣水平流動(dòng)層不增加風(fēng)力機(jī)行列間隔密度要求的前提下，可解決目前塔架高度受到的理論限制和機(jī)艙的獨(dú)立孤懸、一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)只抽取多個(gè)高度大氣層近地面的底層風(fēng)能及單機(jī)占地面積大等問題。此外，對(duì)于牧區(qū)、邊防哨所、通訊站或船舶等家用小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，整體框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)可以是活動(dòng)連接的。
這種結(jié)構(gòu)完全有別于現(xiàn)有的獨(dú)立龐大且造價(jià)高的塔架，其不僅大大提高了風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備的穩(wěn)定性、使用安全性、充分獲取和利用多個(gè)高度大氣層的風(fēng)速和風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電的能力，而且顯著降低了造價(jià)，還將為開發(fā)和實(shí)施建造海上風(fēng)電場(chǎng)提供了切實(shí)可行的技術(shù)方案。
二是實(shí)施發(fā)電技術(shù)方案合理，因?yàn)轱L(fēng)力機(jī)除完全兼容目前常用機(jī)艙、機(jī)頭外，利用現(xiàn)有的變槳距風(fēng)輪、偏航裝置、控制系統(tǒng)等技術(shù)，提出用內(nèi)嚙合齒輪副和往復(fù)式多活塞氣筒將垂直軸及水平軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)移到管狀塔柱的管筒內(nèi)，再以密閉的循環(huán)管道中高壓空氣作為動(dòng)力傳遞介質(zhì)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式多活塞氣筒內(nèi)的活塞上下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)循環(huán)管道中高壓空氣作單向流動(dòng)，并可將多臺(tái)垂直軸和水平軸等不同類型的風(fēng)力機(jī)所驅(qū)動(dòng)的高壓氣流串通在同一循環(huán)管道系統(tǒng)內(nèi)，合力驅(qū)動(dòng)安裝在塔架底部或位于風(fēng)電場(chǎng)某一地面的氣動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而大大提高發(fā)電能力和降低風(fēng)力發(fā)電成本居高不下等難題。
三是不僅可去掉占整個(gè)發(fā)電機(jī)組成本40％左右的發(fā)電機(jī)和壽命局限高故障率的增速齒輪箱，從根本上改變風(fēng)輪動(dòng)力傳遞與驅(qū)動(dòng)模式，使設(shè)備制造完全國(guó)產(chǎn)化；還可減輕塔頂機(jī)艙自身重量等及其安裝費(fèi)用，對(duì)于家用小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備可用尾舵替換偏航裝置等使結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。
四是由風(fēng)速自動(dòng)控制的活塞孔的開閉及氣室的開啟數(shù)量，使風(fēng)力機(jī)可微風(fēng)起動(dòng)，快速響應(yīng)風(fēng)速變化，使其不受起動(dòng)風(fēng)速和設(shè)計(jì)風(fēng)速這兩個(gè)關(guān)鍵因素決定風(fēng)力機(jī)對(duì)不同類別風(fēng)能資源利用效益的限制，風(fēng)速適應(yīng)范圍寬泛。
五是可增強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)期正常運(yùn)行的可靠性和安全性，可使投資總成本及單機(jī)塔柱占地面積減少一半左右。
六是在相互連接和支撐而升高的管狀塔柱，恰似“煙囪”，可發(fā)揮″煙囪″的抽風(fēng)發(fā)電效能。再配置環(huán)形曲面的集熱裝置來聚合風(fēng)能和太陽(yáng)能，實(shí)現(xiàn)可再生能源安全低成本高效益的規(guī)?；_發(fā)利用之目的。
七是對(duì)已建風(fēng)電場(chǎng)可利用其高空，進(jìn)行大幅擴(kuò)容增效；視風(fēng)電場(chǎng)已利用空間為多個(gè)高度大氣層的底層，將本發(fā)明提供的管狀塔柱組不同類型風(fēng)力機(jī)安裝其上空，在同一地點(diǎn)同一時(shí)間，充分獲取多個(gè)高度大氣層的風(fēng)速和風(fēng)能。


圖1是本發(fā)明整體框架結(jié)構(gòu)立體側(cè)視示意圖。
圖2是管狀塔柱多個(gè)高度排列示意圖(未畫出發(fā)電機(jī))。
圖3是兩類風(fēng)力機(jī)高壓空氣驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)發(fā)電機(jī)示意圖。
圖4是水平軸風(fēng)力機(jī)曲軸向下旋轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)氣流過程示意圖。
圖5是往復(fù)式多活塞氣筒內(nèi)驅(qū)動(dòng)氣流過程放大示意圖。
圖6是帶孔活塞示意圖。
圖7是帶孔活塞可轉(zhuǎn)動(dòng)部分俯視圖。
圖8是帶孔活塞固定部分俯視圖。
圖9是垂直軸風(fēng)力機(jī)齒輪副安裝位置側(cè)視圖。
圖10是垂直軸風(fēng)力機(jī)齒輪副安裝位置俯視圖。
圖11是密閉的循環(huán)管道內(nèi)多機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)氣流過程示意圖。
圖12是中心塔柱″煙囪″抽風(fēng)發(fā)電示意圖。
圖13是多機(jī)組聯(lián)動(dòng)共用氣動(dòng)發(fā)電機(jī)組示意圖。
圖1中1.垂直軸風(fēng)力機(jī)；2.鋼管橫梁；3.管狀塔柱；4.水平軸風(fēng)力機(jī)；5.氣動(dòng)發(fā)電機(jī)。
圖2中6.地址；7.塔柱樁基。
圖3中8.水平軸風(fēng)力機(jī)槳葉；9.萬向球鉸鏈；10.往復(fù)式多活塞氣筒上端密封圈；11.帶孔活塞；12.活塞連桿；13.氣室；14.往復(fù)式多活塞氣筒底；15.水平軸風(fēng)力機(jī)機(jī)艙；16.曲軸；17.曲柄；18.對(duì)重飛輪；19.垂直軸風(fēng)力機(jī)翼形葉片；20.塔柱窗口；21.下端套筒；22.內(nèi)嚙合齒輪副；23.鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管；24.上端套筒；25.垂直軸風(fēng)力機(jī)塔柱管筒；26.橫梁；27.內(nèi)嚙合齒輪；28.鼓風(fēng)機(jī)；29.排氣管；30.單向閥；31.發(fā)電機(jī)總進(jìn)氣管；32.發(fā)電機(jī)總排氣管。
圖4中33.排氣閥。
圖5中34.微型馬達(dá)；35.可轉(zhuǎn)動(dòng)部分；36.固定部分；37.進(jìn)氣閥。
圖6中38.電源及信號(hào)線；39.活塞孔。
圖10中40.小齒輪副。
圖11中41.往復(fù)式多活塞氣筒；42.電動(dòng)空壓機(jī)。
圖12中43.循環(huán)管道；44.塔頂帶避雷針的傘型排風(fēng)罩；45.排風(fēng)口；46.通風(fēng)道；47.汽輪發(fā)電機(jī)；48.集熱裝置；49.集熱裝置下空氣進(jìn)入圈。
圖13中50.由a、b、c、d、o管狀塔柱相互連接構(gòu)成的風(fēng)力機(jī)組。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合建造方法及其裝置，其創(chuàng)新點(diǎn)主要表現(xiàn)在三個(gè)方面a.穩(wěn)固的整體框架結(jié)構(gòu)利用離地面不同高度大氣層的風(fēng)能分布，將垂直軸和水平軸等不同類型的風(fēng)力機(jī)，安裝在不同方位的多根高低均有一定差距(相鄰兩風(fēng)輪外緣垂直高度間的距離為5m以上)的管狀塔柱上，相鄰管狀塔柱間均用鋼管橫梁剛性連接，形成有多層多個(gè)三角形相連的穩(wěn)固的框架結(jié)構(gòu)的一個(gè)整體，可用鋼筋混凝土或其他鋼性材料建造，節(jié)點(diǎn)采用剛性連接。由于不是一根獨(dú)立的氣動(dòng)載荷大的高架，制約塔架高度的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素大為減少。目前有的風(fēng)力機(jī)塔架單臺(tái)占地面積達(dá)10×10米，而本發(fā)明單機(jī)管狀塔柱3占地面積只需其1～10％；當(dāng)中心管狀塔柱垂直高度達(dá)350～500m以上時(shí)，也可考慮將“塔柱a”上的風(fēng)力機(jī)安裝在“塔柱d”或“塔柱o”的下端；可以是同類型的如垂直軸風(fēng)力機(jī)1，也可以是垂直軸和水平軸4等不同類型的風(fēng)力機(jī)相配合，以利于管狀塔柱3間及垂直軸風(fēng)力機(jī)上端塔柱用鋼管橫梁2相互連接；氣動(dòng)發(fā)電機(jī)5安裝在塔架底部或位于風(fēng)電場(chǎng)某地點(diǎn)上。對(duì)于牧區(qū)、邊防哨所、通訊站或船舶等家用小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，整體框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)可以是活動(dòng)的可拆卸式連接；以取代獨(dú)立龐大且造價(jià)高的塔架，安全穩(wěn)固的獲取多個(gè)高度大氣層的風(fēng)速和風(fēng)能。
b.高壓氣流驅(qū)動(dòng)地面氣動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的原理，以密閉循環(huán)管道中高壓空氣作為動(dòng)力傳遞介質(zhì)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式多活塞氣筒內(nèi)的活塞上下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)循環(huán)管道中高壓空氣作單向流動(dòng)并驅(qū)動(dòng)地面氣動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。由于空氣比重小，可以近似地認(rèn)為密閉的循環(huán)管道內(nèi)各處壓力相同，與高度無關(guān)，基本上可以保持一個(gè)恒定值。由風(fēng)輪驅(qū)動(dòng)的鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式多活塞氣筒內(nèi)的活塞上下運(yùn)動(dòng)只是推動(dòng)循環(huán)管道中的高壓空氣作單向流動(dòng)做功。
c.中心管狀塔柱發(fā)揮″煙囪″的抽風(fēng)作用由于是整體穩(wěn)固的框架結(jié)構(gòu)，升高的中心管狀塔柱可利用其類似“煙囪”而發(fā)揮抽風(fēng)發(fā)電功能，在陽(yáng)光充足的沙漠、荒地、海灘、海涂或荒島等等地區(qū)，利用空氣熱升冷降特性，在中心塔柱底部周圍建環(huán)形曲面的集熱裝置(如半透明塑料大棚等)，形成冷、熱空氣的對(duì)流，從而使設(shè)在“煙囪”底部的氣輪發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
一.風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合建造方法在風(fēng)電場(chǎng)設(shè)立管狀塔柱相連的塔架、風(fēng)力機(jī)和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，并且利用離地面不同高度大氣層的風(fēng)能分布，將垂直軸和/或水平軸類型的風(fēng)力機(jī)安裝在不同方位的多根高低不同的管狀塔柱上，這些管狀塔柱通過一個(gè)穩(wěn)固的整體框架結(jié)構(gòu)聚合在一起；各風(fēng)力機(jī)在同一地點(diǎn)同一時(shí)間將充分獲取的多個(gè)高度大氣層的風(fēng)能，通過風(fēng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)地面上的氣動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。
本方法可以將多臺(tái)垂直軸和/或水平軸類型的風(fēng)力機(jī)所驅(qū)動(dòng)的高壓氣流，串通的連結(jié)在同一循環(huán)管道系統(tǒng)內(nèi)；用往復(fù)式多活塞氣筒41和內(nèi)嚙合齒輪副22將水平軸及垂直軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)移到管狀塔柱3的管筒內(nèi)，風(fēng)力機(jī)使用前由電動(dòng)空壓機(jī)42向密閉循環(huán)管道內(nèi)輸入高壓空氣，并以此高壓空氣作為動(dòng)力傳遞介質(zhì)；風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式多活塞氣筒內(nèi)的活塞上下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)循環(huán)管道中高壓空氣作單向流動(dòng)；合力驅(qū)動(dòng)安裝在塔架底部或位于風(fēng)電場(chǎng)某一地面的氣動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
二.風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合建造方法在已建風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行大幅擴(kuò)容增效的用途本發(fā)明提供的風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合建造方法能夠用于已建風(fēng)電場(chǎng)的改造，以便增強(qiáng)現(xiàn)有的風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電能力。為此，可以視風(fēng)電場(chǎng)已利用空間為多個(gè)高度大氣層近地面的風(fēng)的一個(gè)水平運(yùn)動(dòng)層，將不同類型風(fēng)力機(jī)通過穩(wěn)固的整體框架結(jié)構(gòu)，安裝在其上層空間的管狀塔柱組上。
三.風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合裝置其結(jié)構(gòu)是包括管狀塔柱相連的塔架、風(fēng)力機(jī)和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，按風(fēng)電場(chǎng)塔架行列間隔要求布陣，在每一個(gè)擬定的塔架點(diǎn)的地址6上，將多根高低不同的管狀塔柱3聚合在一起，其中，最高的管狀塔柱即中心管狀塔柱位于塔架的中心，其余管狀塔柱根據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向，分別以間距0.5～1個(gè)風(fēng)輪直徑分布于中心管狀塔柱四周的不同方位上，相鄰管狀塔柱間均用鋼管橫梁2剛性連接，形成有多層多個(gè)三角形相連的穩(wěn)固的整體框架結(jié)構(gòu)。
采用垂直軸和/或水平軸類型的風(fēng)力機(jī)，其兼容目前常用的機(jī)艙、機(jī)頭，并且機(jī)艙內(nèi)不含發(fā)電機(jī)和增速齒輪箱。
上述垂直軸風(fēng)力機(jī)1和/或水平軸風(fēng)力機(jī)4，其風(fēng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有包括將風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)移到管狀塔柱3管筒內(nèi)的往復(fù)式多活塞氣筒41和內(nèi)嚙合齒輪副22，其氣流傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有包括密閉循環(huán)管道和提供高壓空氣作為動(dòng)力傳遞介質(zhì)的電動(dòng)空壓機(jī)42。水平軸風(fēng)力機(jī)用往復(fù)式多活塞氣筒41的活塞是帶有活塞孔39的，該活塞由可轉(zhuǎn)動(dòng)部分35和固定部分36組成，利用活塞孔的開閉及氣室13的開啟數(shù)量調(diào)控風(fēng)力機(jī)對(duì)風(fēng)速的適應(yīng)范圍和響應(yīng)風(fēng)速變化，并以切出風(fēng)速作為單機(jī)設(shè)置多少氣室數(shù)量及發(fā)電機(jī)組最大額定功率。
在陽(yáng)光充足的沙漠、荒地、海灘、海涂或荒島地區(qū)，可在中心管狀塔柱底部周圍構(gòu)建環(huán)形曲面的集熱裝置48，上升的空氣氣流驅(qū)動(dòng)設(shè)在中心管狀塔柱底部的氣輪發(fā)電機(jī)47發(fā)出電能。近海上風(fēng)電場(chǎng)的建造，采用端承或摩擦半支承樁的整體框架結(jié)構(gòu)，將塔柱樁基7固定于海床上。
對(duì)于家用小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其整體框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)采用活動(dòng)的可拆卸式連接，并且采用尾舵替換偏航裝置。
下面結(jié)合附圖簡(jiǎn)述一下本發(fā)明的工作過程。
1.如圖1～11所示風(fēng)電場(chǎng)由多個(gè)風(fēng)力機(jī)組50建造而成，每個(gè)風(fēng)力機(jī)組又由不同方位上不同高度的a、b、c、d、o管狀塔柱相互剛性連接，構(gòu)建穩(wěn)固的整體框架結(jié)構(gòu)。對(duì)于大氣層中某一高度空氣水平流動(dòng)層整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)每個(gè)風(fēng)力機(jī)組只有一臺(tái)處于其中，不增加風(fēng)力機(jī)行列間隔密度，并且各組中同一高度的風(fēng)力機(jī)及其行列間隔都是相互對(duì)應(yīng)的。風(fēng)力機(jī)使用之初由電動(dòng)空壓機(jī)42向密閉循環(huán)管道內(nèi)輸入高壓空氣，并以此高壓空氣作為動(dòng)力傳遞介質(zhì)；風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式多活塞氣筒內(nèi)的活塞上下運(yùn)動(dòng)；當(dāng)裝在水平軸風(fēng)力機(jī)機(jī)艙15內(nèi)的曲軸16、曲柄17及對(duì)重飛輪18，通過萬向球鉸鏈9、往復(fù)式多活塞氣筒上端密封圈10、活塞連桿12，在水平軸風(fēng)力機(jī)槳葉8的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)下，帶孔活塞11向氣室13底部及往復(fù)式多活塞氣筒底14作上下往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，電源及信號(hào)線38根據(jù)風(fēng)速提供控制信號(hào)和動(dòng)力給微型馬達(dá)34，使氣筒內(nèi)活塞孔39逐步閉合，高壓空氣經(jīng)進(jìn)氣閥37和排氣閥33進(jìn)出氣筒，高壓空氣通過密閉的循環(huán)管道43進(jìn)入發(fā)電機(jī)總進(jìn)氣管31。而垂直軸風(fēng)力機(jī)翼形葉片19是裝在垂直軸風(fēng)力機(jī)塔柱管筒25的下端套筒21和上端套筒24上的，內(nèi)嚙合齒輪27固定在翼形葉片下端，內(nèi)嚙合齒輪副22經(jīng)塔柱窗口20固定在管狀塔柱管筒內(nèi)固定齒輪副的橫梁26之間，當(dāng)翼形葉片繞管狀塔柱旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)齒輪副增速后，小齒輪副40驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，使發(fā)電機(jī)總排氣管32內(nèi)的高壓空氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管23通過鼓風(fēng)機(jī)28，鼓風(fēng)機(jī)推動(dòng)高壓空氣經(jīng)排氣管29和單向閥30亦進(jìn)入發(fā)電機(jī)總進(jìn)氣管31，匯集的兩類風(fēng)力機(jī)推動(dòng)的高壓氣流，驅(qū)動(dòng)安裝在塔架底部或位于風(fēng)電場(chǎng)某地點(diǎn)上的氣動(dòng)發(fā)電機(jī)5發(fā)電。同時(shí)，在陽(yáng)光充足的沙漠、荒地、海灘、海涂或荒島等等地區(qū)，利用升高的中心管狀塔柱發(fā)揮“煙囪”內(nèi)空氣熱升冷降的抽風(fēng)特性，在中心管狀塔柱底部周圍建環(huán)形曲面的集熱裝置48(如半透明塑料大棚等)，自然空氣通過集熱裝置下空氣進(jìn)入圈49經(jīng)中心塔柱內(nèi)通風(fēng)道46，上升到塔頂帶避雷針的傘型排風(fēng)罩44下的排風(fēng)口45排出，上升的空氣氣流驅(qū)動(dòng)設(shè)在“煙囪”底部的氣輪發(fā)電機(jī)47發(fā)出電能。
2.以高壓空氣作為動(dòng)力傳遞介質(zhì)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電如圖3～9所示用往復(fù)式多活塞氣筒41和內(nèi)嚙合齒輪副22將水平軸及垂直軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)移到管狀塔柱3管筒內(nèi)，再以密閉的循環(huán)管道從電動(dòng)空壓機(jī)42獲得的高壓空氣作為動(dòng)力傳遞介質(zhì)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式多活塞氣筒內(nèi)的活塞上下運(yùn)動(dòng)，該氣筒由一根活塞連桿貫通的多個(gè)獨(dú)立的氣室構(gòu)成，推動(dòng)循環(huán)管道中高壓空氣作單向流動(dòng)；當(dāng)水平軸風(fēng)力機(jī)槳葉8在風(fēng)能的作用下旋轉(zhuǎn)，安裝在水平軸風(fēng)力機(jī)機(jī)艙15內(nèi)的曲軸16、曲柄17及對(duì)重飛輪18，通過萬向球鉸鏈9、氣筒上端密封圈10、活塞連桿12，推動(dòng)帶孔活塞11向氣室13底部及往復(fù)式多活塞氣筒底14作上下運(yùn)動(dòng)，高壓空氣經(jīng)進(jìn)氣閥37和排氣閥33進(jìn)出氣筒，通過密閉的循環(huán)管道進(jìn)入氣動(dòng)發(fā)電機(jī)5的總進(jìn)氣管31；而垂直軸風(fēng)力機(jī)翼形葉片19是安裝在管狀塔柱的套筒21和套筒24上的，內(nèi)嚙合齒輪27固定在翼形葉片下端、內(nèi)嚙合齒輪副22經(jīng)塔柱窗口20固定在管狀塔柱管筒內(nèi)的橫梁26之間，當(dāng)翼形葉片繞管狀塔柱旋轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)齒輪副增速后，小齒輪副40驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，使總出氣管32內(nèi)的高壓空氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管23通過鼓風(fēng)機(jī)28，鼓風(fēng)機(jī)推動(dòng)高壓空氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)排氣管29和單向閥30亦進(jìn)入發(fā)電機(jī)總進(jìn)氣管31，匯集的兩類風(fēng)力機(jī)推動(dòng)的高壓氣流，驅(qū)動(dòng)安裝在塔架底部或位于風(fēng)電場(chǎng)某地點(diǎn)上的氣動(dòng)發(fā)電機(jī)5發(fā)電。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)電場(chǎng)建造方法，包括在風(fēng)電場(chǎng)設(shè)立管狀塔柱相連的塔架、風(fēng)力機(jī)和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征是一種風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合建造方法，即利用離地面不同高度大氣層的風(fēng)能分布，將垂直軸和/或水平軸類型的風(fēng)力機(jī)安裝在不同方位的多根高低不同的管狀塔柱上，這些管狀塔柱通過一個(gè)穩(wěn)固的整體框架結(jié)構(gòu)聚合在一起；各風(fēng)力機(jī)在同一地點(diǎn)同一時(shí)間將充分獲取的多個(gè)高度大氣層的風(fēng)能通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)地面上的氣動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電場(chǎng)建造方法，其特征在于將多臺(tái)垂直軸和/或水平軸類型的風(fēng)力機(jī)所驅(qū)動(dòng)的高壓氣流，串通的連結(jié)在同一循環(huán)管道系統(tǒng)內(nèi)；用往復(fù)式多活塞氣筒(41)和內(nèi)嚙合齒輪副(22)將水平軸及垂直軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)移別管狀塔柱(3)管筒內(nèi)，再以密閉循環(huán)管道中從電動(dòng)空壓機(jī)(42)獲得的高壓空氣作為動(dòng)力傳遞介質(zhì)；風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)或往復(fù)式多活塞氣筒內(nèi)的活塞上下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)循環(huán)管道中高壓空氣作單向流動(dòng)；合力驅(qū)動(dòng)安裝在塔架底部或位于風(fēng)電場(chǎng)某一地面的氣動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
3.一種風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合建造方法在已建風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行大幅擴(kuò)容增效的用途，即視風(fēng)電場(chǎng)已利用空間為多個(gè)高度大氣層近地面的風(fēng)的一個(gè)水平運(yùn)動(dòng)層，將不同類型風(fēng)力機(jī)通過穩(wěn)固的整體框架結(jié)構(gòu)，安裝在其上層空間的管狀塔柱組上。
4.一種風(fēng)電場(chǎng)裝置，包括管狀塔柱相連的塔架、風(fēng)力機(jī)和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其特征在于一種風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合裝置的結(jié)構(gòu)是按風(fēng)電場(chǎng)塔架行列間隔要求布陣，在每一個(gè)擬定的塔架點(diǎn)的地址(6)上，將多根高低不同的管狀塔柱聚合在一起，其中，最高的管狀塔柱即中心管狀塔柱位于塔架的中心，其余管狀塔柱根據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向分布在四周，相鄰管狀塔柱間均用鋼管橫梁剛性連接，形成有多層多個(gè)三角形相連的穩(wěn)固的整體框架結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電場(chǎng)裝置，其特征在于采用垂直軸和/或水平軸類型的風(fēng)力機(jī)，其兼容目前常用的機(jī)艙、機(jī)頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電場(chǎng)裝置，其特征在于所述的垂直軸和/或水平軸類型的風(fēng)力機(jī)，其風(fēng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有包括將風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)移到管狀塔柱3管筒內(nèi)的內(nèi)嚙合齒輪副(22)和往復(fù)式多活塞氣筒(41)，其氣流傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)有包括密閉循環(huán)管道和提供高壓空氣作為動(dòng)力傳遞介質(zhì)的電動(dòng)空壓機(jī)(42)，并且機(jī)艙內(nèi)不含發(fā)電機(jī)和增速齒輪箱。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電場(chǎng)裝置，其特征在于水平軸風(fēng)力機(jī)用往復(fù)式多活塞氣筒(41)的活塞是帶孔(39)的，由可轉(zhuǎn)動(dòng)部分(35)和固定部分(36)組成，利用活塞孔的開閉及氣室(13)的開啟數(shù)量調(diào)控風(fēng)力機(jī)對(duì)風(fēng)速的適應(yīng)范圍和響應(yīng)風(fēng)速變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電場(chǎng)裝置，其特征在于在陽(yáng)光充足的沙漠、荒地、海灘、海涂或荒島地區(qū)，在中心管狀塔柱底部周圍構(gòu)建環(huán)形曲面的集熱裝置(48)，上升的空氣氣流驅(qū)動(dòng)設(shè)在中心管狀塔柱底部的氣輪發(fā)電機(jī)(47)發(fā)出電能。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電場(chǎng)裝置，其特征在于家用小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其整體框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)采用活動(dòng)的可拆卸式連接，并且采用尾舵替換偏航裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)電場(chǎng)裝置，其特征在于近海上風(fēng)電場(chǎng)的建造，采用端承或摩擦半支承樁的整體框架結(jié)構(gòu)，將塔柱樁基(7)固定于海床上。
全文摘要
本發(fā)明是風(fēng)電場(chǎng)多機(jī)聚合建造方法及其裝置。本方法利用離地面不同高度大氣層的風(fēng)能分布，將多臺(tái)不同類型風(fēng)力機(jī)聚合在由多根高低不同的管狀塔柱連成的整體框架結(jié)構(gòu)上；各風(fēng)力機(jī)同時(shí)將獲取的多個(gè)高度大氣層風(fēng)能，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)推動(dòng)地面上的氣動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。本裝置包括管狀塔柱相連的塔架、風(fēng)力機(jī)和風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其按風(fēng)電場(chǎng)塔架行列間隔要求布陣，在每一個(gè)擬定的地址(6)上，安裝一風(fēng)力機(jī)組(50)，最高的中心管狀塔柱根據(jù)主導(dǎo)風(fēng)向?qū)⑵溆喙軤钏惭b其四周不同方位上；相鄰塔柱間均用鋼管橫梁剛性連接，形成多層多個(gè)三角形相連的穩(wěn)固的整體框架結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有簡(jiǎn)單可靠、建造成本低、設(shè)備制造可完全國(guó)產(chǎn)化及構(gòu)思新穎和實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03D11/04GK1818375SQ20061001850
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月9日
發(fā)明者劉亮, 劉保恒, 閔紹芳 申請(qǐng)人:劉亮