一种加压系统和发电系统技术方案

公开了一种加压系统和发电系统，包括聚风装置、加压装置和储气装置，聚风装置包括多个叶片和旋转轴，多个叶片围绕旋转轴沿空间螺旋轨迹分布设置，所形成的螺旋轨迹的圈数至少大于1.5圈，在一个螺旋圈数内至少分布有3个叶片，以叶片在靠近旋转轴的部位为根部，每个叶片具有的迎风表面均面向旋转轴并朝向旋转轴倾斜，每个叶片的迎风表面在根部的中心处的内法线与远离空间螺旋轨迹的旋转方向的轴线形成的夹角为锐角，旋转轴与加压装置中用于压缩做功的输入端连接，加压装置的气缸通过单向阀连接储气装置。该加压系统和发电系统能高效地利用风能并将其转换为加压装置的动力获得压缩空气，利用压缩空气与气体发动机驱动发电机获得更加稳定的发电效果。获得更加稳定的发电效果。获得更加稳定的发电效果。

【技术实现步骤摘要】
一种加压系统和发电系统


[0001]本技术涉及风力工程
，并且特别涉及一种加压系统和发电系统。

技术介绍

[0002]当下空气压缩机主要通过电能来驱动，而风能是电能主要来源之一，其能量清洁、由大自然免费供应。现有风力发电机将叶片收集的风能直接发电并网，由于风力资源的不稳定性，使发电的输出功率不稳定，当大规模风电并网时会对电网造成不利影响，且在用电低峰时弃风弃电造成巨大浪费。
[0003]中国专利文献“202022311787.7”，公开了“一种风力空气压缩装置”，直接将水平轴风机收集的风能转化成气能，避免先通过风能转化电能、电能再转化气能所需要的设备成本及能量损耗。该技术方案通过改造水平轴风机进行传动，不利水平轴风叶对风转向，导致风能利用率低，且水平轴风机的叶片达到几十米甚至上百米，设置面积需求大、气动噪音大，安装选址颇为局限，因此需要对该风力空气压缩机进行进一步改进，提升其风能利用率、方便安装选址。
[0004]为解决风力发电机将叶片收集的风能直接发电并网所带来的问题，中国专利技术专利文献“CN201811623274.0”提出“利用风力收集压缩空气作为动力的发电系统”，通过压缩空气进行蓄能，将间歇式风能“拼接”起来，并稳定地输出，压缩空气储能，成本较低，对环境的污染很小。但是该技术方案通过改造水平轴风机进行传动，不利水平轴风叶对风转向，风能利用率低，且水平轴风机的叶片达到几十米甚至上百米，设置面积需求大、气动噪音大，不利于安装在城市区或居民区，从而使得其依附于发电系统的热能回收系统、冷气回收系统难以实现商业化。因此需要对该风力发电机进行进一步改进，提升其的风能利用率，空气压缩结构适应度。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中常见的加压系统和发电系统的体积庞大、风能利用率较低，造成能量浪费等一系列技术问题，本技术提出了一种加压系统和发电系统，用以解决上述问题。
[0006]根据本技术的一个方面，提出了一种加压系统，包括聚风装置、加压装置和储气装置，聚风装置包括多个叶片和旋转轴，多个叶片围绕旋转轴沿空间螺旋轨迹分布设置，所形成的螺旋轨迹的圈数至少大于1.5圈，在一个螺旋圈数内至少分布有3个叶片，以叶片在靠近旋转轴的部位为根部，每个叶片具有的迎风表面均面向旋转轴并朝向旋转轴倾斜，每个叶片的迎风表面在根部的中心处的内法线与远离空间螺旋轨迹的旋转方向的轴线形成的夹角为锐角，旋转轴与加压装置中用于压缩做功的输入端连接，加压装置中的气缸通过单向阀连接储气装置。本系统中聚风装置在风的作用下旋转同时在叶片的导向下将气流引导至空间螺旋轨迹内部形成与空间螺旋轨迹的旋转方向相同的气旋，通过气旋产生的气压差将外部气流导向至内部气旋，使得装置对风能的利用率更高，并将聚风装置的旋转轴
的持续高效输出作为加压装置的驱动进行空气压缩。
[0007]优选的，聚风装置还包括螺旋引导结构，螺旋引导结构包括自上而下渐缩或渐扩的空间螺旋结构，螺旋引导结构环绕旋转轴呈空间螺旋结构设置，多个叶片间隔设置于螺旋引导结构上，螺旋引导结构的头部和/或尾部与旋转轴固定连接，空间螺旋轨迹为自上而下渐扩的空间对数螺旋轨迹。凭借该结构能够在螺旋引导结构与旋转轴之间形成一定的空间结构便于内部气旋的形成。
[0008]进一步优选的，空间螺旋结构的轮廓取自对数螺旋线中的一段或多段拼接。凭借该设置能够引导气流沿对数螺旋轨迹旋转形成对数螺旋状的气旋。
[0009]优选的，以从叶片的根部起向远离根部方向延伸的长度方向的线段作为叶片的迎风表面的引导线，以叶片的宽度方向的线段作为迎风表面的母线，引导线和母线的线段取自对数螺旋线中的一段。该结构的叶片能够在旋转时为气旋提供更多的导向气流。
[0010]优选的，聚风装置还包括固定轴和导风板，旋转轴为中空结构，旋转轴可旋转地套设于固定轴上，导风板遮挡相对于阻挡叶片旋转方向的背风表面，始终引导气流朝向驱使叶片旋转的迎风表面的一侧，导风板通过连接杆可旋转地设置于固定轴上。凭借该结构能够提高旋转轴的稳定性，导风部的设置能够将风引导至迎风表面保证装置的高效旋转，根据风向实现导风板与装置的相对位置调整，令导风板始终引导气流朝向驱使叶片旋转的迎风表面的一侧，使装置的旋转效率最大化。
[0011]优选的，旋转轴通过曲柄连杆机构驱动加压装置的活塞在气缸内往复作动，旋转轴与曲柄连杆机构之间通过齿轮传动。利用齿轮传动将旋转轴的旋转运动转换为活塞的往复运动，方便于利用齿轮传动的减速比控制扭矩以保证活塞的加压动作。
[0012]进一步优选的，包括多级加压装置，上级加压装置的出气口与下级加压装置的进气口连通，且连通处设置有单向阀，同级加压装置包括至少一对加压装置，当其中一个加压装置的活塞处于压缩状态时，另一个加压装置的活塞处于进气状态。凭借多级加压装置可以获得更大的压缩气压，同时同级加压装置的不同状态设置能够保证传动过程中的稳定性。
[0013]优选的，加压装置还可以为螺杆式压缩装置或转子式压缩装置，旋转轴驱动螺杆式压缩装置或转子式压缩装置向储气装置内压缩空气。多种加压装置均可以利用旋转轴的旋转驱动实现加压，可满足不同压力需求。
[0014]优选的，加压装置和储气装置上设有风冷结构，加压装置和储气装置上设有风冷结构，风冷结构设置于螺旋轨迹的旋转方向末端的下方。利用设置于气旋旋转轨迹方向末端的风冷结构可以有效地实现对加压装置或储气装置的冷却，利用螺旋轨迹内部的气旋的对加压装置或储气装置上的风冷结构进行散热，充分利用风能。
[0015]根据本技术的第二个方面，提出了一种发电系统，包括上述加压系统，还包括气体发动机和发电机，利用储气装置内的压缩空气驱动气体发动机旋转以带动发电机运作发电。
[0016]优选的，所述气体发动机包括外圈、芯体；所述外圈的内环面周向上设置有所述驱动凹部，所述芯体同轴设置在外圈内并能相对外圈转动；所述芯体的外环面设有至少一喷口、至少一排口；所述芯体还具有连通外界的进气通道与排气通道，所述进气通道呈对数螺旋线流道状与所述喷口连通，所述排气通道与排口连通；所述芯体在喷口和排口之间设置
有至少一次冲流道，所述次冲流道的入口与出口连通外圈对应的前后两驱动凹部，所述入口与喷口或次冲流道的出口相靠近设置以使自所述喷口喷出的气体作用于外圈周向上的至少二驱动凹部。凭借该结构的气体发动机可以利用压缩空气获得高效稳定地动力，提高发电机的效率。
[0017]优选的，还包括冷气输送管道，冷气输送管道用于将气体发动机的出气端排出的气体输送至加压装置中气缸的进气口。利用冷气输送管道将气体发动机出气端温度较低的气体作为加压装置中的进气源，可以一定程度上冷却加压装置，提高压缩效率。
[0018]本技术的加压系统利用聚风装置的结构，使得其在风作用于迎风表面下推动叶片进而带动螺旋部和旋转轴整体的旋转，利用旋转轴的旋转为储能装置中的加压装置提供动力，具体可以采用活塞式或者螺杆式的加压装置进行加压；同时聚风装置中另一部分的风在叶片导向作用下沿着本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加压系统，其特征在于，包括聚风装置、加压装置和储气装置，所述聚风装置包括多个叶片和旋转轴，所述多个叶片围绕所述旋转轴沿空间螺旋轨迹分布设置，所形成的螺旋轨迹的圈数至少大于1.5圈，在一个螺旋圈数内至少分布有3个叶片，以所述叶片在靠近所述旋转轴的部位为根部，每个所述叶片具有的迎风表面均面向所述旋转轴并朝向所述旋转轴倾斜，每个所述叶片的迎风表面在所述根部的中心处的内法线与远离所述空间螺旋轨迹的旋转方向的轴线形成的夹角为锐角，所述旋转轴与所述加压装置中用于压缩做功的输入端连接，所述加压装置中的气缸通过单向阀连接所述储气装置。2.根据权利要求1所述的加压系统，其特征在于，所述聚风装置还包括螺旋引导结构，所述螺旋引导结构包括自上而下渐缩或渐扩的空间螺旋结构，所述螺旋引导结构环绕所述旋转轴呈空间螺旋结构设置，所述多个叶片间隔设置于所述螺旋引导结构上，所述螺旋引导结构的头部和/或尾部与所述旋转轴固定连接，所述空间螺旋轨迹为自上而下渐扩的空间对数螺旋轨迹。3.根据权利要求2所述的加压系统，其特征在于，所述空间螺旋结构的轮廓取自对数螺旋线中的一段或多段拼接。4.根据权利要求1所述的加压系统，其特征在于，以从所述叶片的所述根部起向远离所述根部方向延伸的长度方向的线段作为所述叶片的迎风表面的引导线，以所述叶片的宽度方向的线段作为所述迎风表面的母线，所述引导线和所述母线的线段取自对数螺旋线中的一段。5.根据权利要求1所述的加压系统，其特征在于，还包括固定轴和导风板，所述旋转轴为中空结构，所述旋转轴可旋转地套设于所述固定轴上，所述导风板遮挡相对于阻挡所述叶片旋转方向的背风表面，始终引导气流朝向驱使所述叶片旋转的迎风表面的一侧，所述导风板通过连接杆可旋转地...

【专利技术属性】
技术研发人员：许涛，许水电，李延福，
申请(专利权)人：传孚科技厦门有限公司，
类型：新型
国别省市：