一种风力驱动的往复动力装置、储气设备和发电系统制造方法及图纸

公开了一种风力驱动的往复动力装置、储气设备和发电系统，包括底座、立柱和风力驱动组件和翻转驱动装置，风力驱动组件固定设置于立柱上，立柱设置于底座上且可在底座内沿其轴向方向位移，风力驱动组件包括对称设置的至少一对翼板，翼板包括上翼面和下翼面，上翼面具有大于下翼面的翼型弯度，翻转驱动装置控制至少一对翼板沿其长度方向的轴线同步翻转。该往复动力装置利用翼板的结构借助伯努利原理实现整体风力驱动组件的上升，还可通过立柱和翼板的旋转/翻转实现风力驱动组件的下降，并可以将该往复动力装置作为储气设备中的驱动力实现对压缩装置的加压储气，进一步将储气作为气源驱动气动发动机进而带动发电机实现发电。源驱动气动发动机进而带动发电机实现发电。源驱动气动发动机进而带动发电机实现发电。

【技术实现步骤摘要】
一种风力驱动的往复动力装置、储气设备和发电系统


[0001]本技术涉及风力工程
，并且特别涉及一种风力驱动的往复动力装置、储气设备和发电系统。

技术介绍

[0002]风能(wind energy)是空气流动所产生的动能。太阳能的一种转化形式。由于太阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀，引起大气层中压力分布不平衡，在水平气压梯度的作用下，空气沿水平方向运动形成风。风能资源的总储量非常巨大，一年中技术可开发的能量约5.3X10
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千瓦时。风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，但它的能量密度低(只有水能的1/800)，并且不稳定。在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用。
[0003]最常见的风能应用场景当属风力发电，现有的风力发电装置一般都是将风能转换为风叶的旋转，并通过机械传动结构传递至风电机组实现发电，一般可以归纳为以下两类：水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。目前的绝大部分风力发电设备的动力来源都是利用风力驱动风叶旋转，在整体发电系统中由于涉及减速器以及传动结构相对复杂，制造成本和维护成本相对较高，实际应用所产生的效益需要进一步提高。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的绝大部分风力发电设备的动力来源都是利用风力驱动风叶旋转，在整体发电系统中由于涉及减速器以及传动结构相对复杂，制造成本和维护成本相对较高，实际应用所产生的的效益很难进一步提高等问题，本技术提出了一种风力驱动的往复动力装置、储气设备和发电系统，用以解决上述问题。
[0005]根据本技术的一个方面，提出了一种风力驱动的往复运动装置，包括底座、立柱和风力驱动组件和翻转驱动装置，风力驱动组件固定设置于立柱上，立柱设置于底座上且可在底座内沿其轴向方向位移，风力驱动组件包括对称设置的至少一对翼板，翼板包括上翼面和下翼面，上翼面具有大于下翼面的翼型弯度，翻转驱动装置控制至少一对翼板沿其长度方向的轴线同步翻转。本往复动力装置利用翼板的结构借助伯努利原理实现整体风力驱动组件的上升，而且还可以通过翼板的翻转以获反向作用力，配合立柱及风力驱动组件的重力令风力驱动组件下降，该往复动力装置主要通过风力即可实现组件的往复式运动。
[0006]优选的，翼板的前端圆滑，后端呈尖角形，翼板的厚度自翼板的前缘至后缘的翼弦方向先增大后减小，且翼板的最大厚度所在位置靠近前缘。该翼型结构在正常状态受到气流作用力时，会获得更大的向上的驱动力，在翻转并整体随立柱旋转后在同一气流方向的作用下，会获得更佳的向下驱动力。
[0007]进一步优选的，还包括旋转驱动装置，旋转驱动装置控制立柱在两个位置围绕自
身轴线旋转，所述两个位置分别为立柱轴向方向往复运动的两侧极限位置处。利用该旋转装置将立柱旋转以及翼板翻转后，可以利用伯努利原理获得反向的驱动力，为下降运动提供更大的驱动力。
[0008]优选的，风力驱动组件还包括至少一对翼板固定座，翼板对称且可旋转地装设于翼板固定座上并且翼板的连接部延伸至一对翼板固定座之间，翻转驱动装置设置于一对翼板固定座之间并驱动两侧的翼板同步翻转。凭借该设置可以将翼板稳定且能够翻转地设置于固定座上，并使得两翼板同步翻转，保证升降过程中两翼板产生的上升力和下降力相近，确保升降过程的稳定。
[0009]进一步优选的，翼板的连接部的表面圆周设置有齿槽，翻转驱动装置包括导轨、第一驱动器和第一齿条，导轨设置于立柱上，第一齿条与翼板的连接部的齿槽啮合，驱动器驱动第一齿条沿导轨移动以驱动所有翼板同步翻转。凭借齿条和齿槽的配合，可以通过第一驱动器实现所有翼板翻转角度的同步准确控制。
[0010]优选的，翼板的上翼面的截面曲线包括对数螺旋线，对数螺旋线的走向角范围为10
°
～20
°
。凭借对数螺旋线的上表面截面曲线的设置，可以使得翼板能够通过伯努利原理获得较佳的上升力或下降力。
[0011]进一步优选的，旋转驱动装置包括第二驱动器、第二齿条、旋转齿轮和固定座，固定座上设置有轴承，旋转齿轮与轴承连接配合，第二齿条与旋转齿轮啮合，立柱的末段滑动穿设于旋转齿轮和固定座内，并且旋转齿轮与立柱的末段同步旋转地连接，第二驱动器驱动第二齿条控制旋转齿轮转动。凭借该旋转驱动装置的设置可以令立柱在位移行程两侧的极限位置处进行旋转切换运动方向。
[0012]根据本技术的第二方面，提出了一种风力驱动的储气设备，包括如上述的风力驱动的往复动力装置，还包括相互连接的压缩装置和储气装置，压缩装置包括气缸和活塞，气缸设置于底座内，立柱与活塞固定连接。通过将往复动力装置的上升力和下降力可以转换为对压缩装置做功进而实现对储气装置进行储气。
[0013]优选的，立柱自上而下包括相互连接的翼板固定杆、活塞固定杆和旋转控制杆，翼板固定杆设置于底座之上，活塞固定杆可沿其轴向位移地穿过气缸的两端，气缸的两端设置有轴向滑动密封装置，旋转控制杆与底座内的旋转驱动装置配合连接。凭借该设置能够使得活塞在立柱上下行程过程中均实现压缩储气的功能。
[0014]进一步优选的，活塞固定杆的长度尺寸为活塞在气缸内最大行程的两倍，旋转控制杆的长度尺寸至少大于活塞在气缸内最大行程。凭借该设置能够保证活塞固定杆在两个行程中均能够在气缸内伸缩，且旋转控制杆能够在活塞的单个行程内驱动整个立柱旋转。
[0015]优选的，气缸的上下两端均分别设置有进气端和出气端，且进气端和出气端上对应设置有单向阀，上下两端的出气端与储气装置通过可调节的气阀连接。凭借该设置一方面能够使得活塞上下两个行程均能够实现进气和排气的功能，另一方面还可以通过气阀的阀门开口大小的控制实现对输出压缩气体压力大小的控制。
[0016]根据本技术的第三方面，提出了一种风力驱动的发电系统，包括如上述的储气设备，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。
[0017]本技术的风力驱动的往复动力装置通过将可翻转的对称翼板结构设置于立
柱结构之上，依靠伯努利原理，凭借翼板的上翼面大于下翼面的翼型弯度结构，在风吹过翼板时，翼板上方的压强小，下方的压强大，即产生了作用在翼板上的升力，使得风力驱动组件能够带动立柱上向上运动，反之，通过旋转立柱以及翻转翼板，可以令其产生向下的作用力，使得风力驱动组件带动立柱上向下方运动，进而实现一种持续的往复式运动，与现有的风力应用技术相比，该风力驱动的往复动力装置结构简单，成本低廉，无需采用减速器等复杂的传动机构，传动方式以及动力的输出方式更为简单直接，能够在台风等恶劣天气条件下正常工作，方便安装和维护。基于该持续性的往复式动力，提出了一种储气设备，将持续性往复式动力作为对压缩装置的活塞的驱动力以驱使活塞压缩空气进行储气，通过气缸的巧妙设计还可以实现双向加压，即上升行程时对上部气缸加压，下降行程时对下部气缸加压，极大提高了压缩效率。最终利用储气设备中获取的压缩空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风力驱动的往复运动装置，其特征在于，包括底座、立柱和风力驱动组件和翻转驱动装置，所述风力驱动组件固定设置于所述立柱上，所述立柱设置于底座上且可在所述底座内沿其轴向方向位移，所述风力驱动组件包括对称设置的至少一对翼板，所述翼板包括上翼面和下翼面，所述上翼面具有大于所述下翼面的翼型弯度，所述翻转驱动装置控制所述至少一对翼板沿其长度方向的轴线同步翻转。2.根据权利要求1所述的风力驱动的往复运动装置，其特征在于，所述翼板的前端圆滑，后端呈尖角形，所述翼板的厚度自所述翼板的前缘至后缘的翼弦方向先增大后减小，且所述翼板的最大厚度所在位置靠近所述前缘。3.根据权利要求2所述的风力驱动的往复运动装置，其特征在于，还包括旋转驱动装置，所述旋转驱动装置控制所述立柱在两个位置围绕自身轴线旋转，所述两个位置分别为立柱轴向方向往复运动的两侧极限位置处。4.根据权利要求1所述的风力驱动的往复运动装置，其特征在于，所述风力驱动组件还包括至少一对翼板固定座，所述翼板对称且可旋转地装设于所述翼板固定座上并且所述翼板的连接部延伸至所述一对翼板固定座之间，所述翻转驱动装置设置于所述一对翼板固定座之间并驱动两侧的翼板同步旋转。5.根据权利要求4所述的风力驱动的往复运动装置，其特征在于，所述翼板的连接部的表面圆周设置有齿槽，所述翻转驱动装置包括导轨、第一驱动器和第一齿条，所述导轨设置于所述立柱上，所述第一齿条与所述翼板的连接部的齿槽啮合，所述驱动器驱动所述第一齿条沿所述导轨移动以驱动所有翼板同步旋转。6.根据权利要求1或2所述的风力驱动的往复运动装置，其特征在于，所述翼板的上翼面的截面曲线包括对数螺旋线，所述对数螺旋线的走向角范围为10
°
～20
°
。...

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