專利名稱：基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電能存儲系統(tǒng)，尤其是一種基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空
氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)負(fù)荷不均衡是當(dāng)今世界重大科研課題，電能作為一種產(chǎn)品，具有特殊性，最大的特點是不能儲存，并受供求關(guān)系、電力市場供需結(jié)構(gòu)變化的影響，因此電能呈現(xiàn)波動頻繁、幅度大、每天用電有較大的峰谷期。隨著我國電力需求的不斷增長，峰谷負(fù)荷差距在不斷拉大，電網(wǎng)運行的不均衡情況日益加劇，且峰谷差的增長率大于負(fù)荷的增長率。在高峰時受電源供應(yīng)、電網(wǎng)輸送能力的限制不僅造成用電高峰期間的電力供應(yīng)缺口，而且電力系統(tǒng)的超負(fù)荷運轉(zhuǎn)，是電力安全是一大隱患。與之相對的卻是，用電低谷期發(fā)電能力富裕的電量卻往往因得不到有效利用，造成我國每年幾千億度電力的流失。對此，國家一方面通過經(jīng)濟(jì)杠桿調(diào)節(jié)電價，鼓勵錯峰用電，各地高峰電價目前已達(dá)到低谷電價的3-6倍。另一方面開發(fā)蓄能技術(shù)，利用低谷電力通過蓄能設(shè)備來轉(zhuǎn)移用電高峰負(fù)荷顯得尤為必要。這樣不僅可以減輕電網(wǎng)在峰期的供電壓力，還增加了系統(tǒng)的備用容量，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，對提高發(fā)電效率，降低用電成本，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)都有重要意義。對于電能的存儲的存儲，可以采取以下方式，如抽水蓄能電站、壓縮空氣蓄能電站、蓄電池蓄能電站、超導(dǎo)磁蓄能、飛輪蓄能、電磁蓄能等方式。但至今為止能夠用于大容量蓄能發(fā)電的主要是抽水蓄能和壓縮空氣蓄能兩種系統(tǒng)。 目前我國抽水蓄能電站的建設(shè)和規(guī)劃設(shè)計工作正在全國范圍內(nèi)蓬勃展開，它利用電力負(fù)荷低谷時的多余容量和電量，通過電動發(fā)電機(jī)帶動水泵將低處下水庫的水抽到高處上水庫中，將這部分水量以位能形式儲存起來，待電力系統(tǒng)負(fù)荷轉(zhuǎn)為高峰時，再將這部分水量通過水輪機(jī)驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)發(fā)電，以補充不足的尖峰容量和電量，滿足系統(tǒng)調(diào)峰需求，如此不斷循環(huán)工作。但抽水蓄能電站要求具備上、下游2個水庫，施工量大，占地面積大，整體造價較高，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，且上水庫選址對高度、面積、地質(zhì)結(jié)構(gòu)要求嚴(yán)格。水庫中的水分容易蒸發(fā)、流失，需連續(xù)補充失耗水量，增加了發(fā)電成本。此外在應(yīng)對各種自然災(zāi)害及地質(zhì)災(zāi)害方面仍存在一定風(fēng)險。 壓縮空氣蓄能電站則沒有上述限制，且有損占地面積少、工程量小、工期短、能量儲存期持久穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性能高等優(yōu)勢，因此在世界范圍內(nèi)受到了廣泛的關(guān)注，被認(rèn)為是新世紀(jì)非常有前景的能量存儲系統(tǒng)。利用壓縮空氣蓄能發(fā)電主要有兩種方式，一種為燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，另一種為氣體直接膨脹發(fā)電。前者的的工作原理是利用低谷時的低價電能驅(qū)動空氣壓縮機(jī)壓縮空氣，在巖穴、廢棄礦井、管道等貯氣室中儲存能量；電力系統(tǒng)峰荷時，再將壓縮空氣釋放出來，與天然氣混合注入燃燒室驅(qū)動燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)發(fā)電。但由于燃?xì)廨啓C(jī)排出的氣體仍為高溫高壓氣體，帶走了大量的能量，增加了系統(tǒng)的能量損耗。其燃料燃燒后含大量的二氧化碳及氮氧化物，排入大氣造成環(huán)境污染，而且其機(jī)組龐大，設(shè)備復(fù)雜，系統(tǒng)小型化成本太高，較難實現(xiàn)分布式蓄能。[0005] 氣體直接膨脹發(fā)電直接利用高壓氣體在降壓時產(chǎn)生的能量發(fā)電，其原動機(jī)可以有兩種形式， 一種為透平式， 一種為活塞式，透平式和燃?xì)廨啓C(jī)類似，高壓空氣不能得到有效膨脹，所排出的氣體仍為高壓氣體，會帶走大量能量，這種浪費會在很大程度上降低綜合能量轉(zhuǎn)化率?；钊皆瓌訖C(jī)與內(nèi)燃機(jī)有相似之處，但目前的技術(shù)方案中，活塞式發(fā)動機(jī)進(jìn)氣沖程膨脹末端殘余壓力較高，大量的能量未被充分利用就被隨后的排氣沖程釋放出去，發(fā)動機(jī)的效率不可避免的降低。而且現(xiàn)有的技術(shù)方案為避免儲氣裝置中氣壓下降而造成的發(fā)動機(jī)做功量減少，工作狀態(tài)不穩(wěn)定，必須使發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣壓力低于儲氣裝置中的壓力，因此要在儲氣裝置和發(fā)動機(jī)之間設(shè)置減壓裝置，而減壓過程是一種不可逆的能量變化過程，存在較大的能量損失，將進(jìn)一步降低系統(tǒng)效率。此外，現(xiàn)有的用空氣壓縮機(jī)直接向儲氣庫中充入壓縮空氣的技術(shù)方案存在著一個過度壓縮的問題，即傳統(tǒng)的兩級或多級空壓機(jī)氣路為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，出口氣壓就會很高，而當(dāng)儲氣庫中氣壓較低時，這部分壓縮好的氣體又會膨脹回去，在壓縮過程中出現(xiàn)了膨脹現(xiàn)象，說明在壓縮時壓縮這部分氣體時做了多余的功，這部分能量在無形中被浪費了。綜上所述，過多的能量損失會使蓄能系統(tǒng)乃至氣動汽車失去實際應(yīng)用價值，因此必須尋求新的解決方案。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，工況轉(zhuǎn)換
快，提高能量利用率的基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案 —種基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)，其包括電動發(fā)電機(jī)、可逆式空氣發(fā)動機(jī)、儲氣庫和保溫水箱，電動發(fā)電機(jī)通過減速器與可逆式空氣發(fā)動機(jī)相聯(lián)，可逆式空氣發(fā)動機(jī)分別與儲氣庫和保溫水箱相連。 所述電動發(fā)電機(jī)為兼做電動機(jī)的發(fā)電機(jī)或兼做發(fā)電機(jī)的電動機(jī)，或鼠籠式感應(yīng)電機(jī)或同步電機(jī)，或抽水蓄能電站中的可逆式電動發(fā)電機(jī)。 所述儲氣庫為山洞或鹽巖層空洞或廢棄的礦井或油氣井或地道或沉降在海底的儲氣罐或鋼瓶或碳纖維氣罐。 所述的保溫水箱為外設(shè)保溫層結(jié)構(gòu)的普通水箱，保溫水箱經(jīng)過循環(huán)泵與可逆式空氣發(fā)動機(jī)的水套、冷卻器與回?zé)崞飨噙B。 可逆式空氣發(fā)動機(jī)包括活塞式機(jī)體、氣路部分和尾氣穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)；活塞式機(jī)體包括
機(jī)座、氣缸、活塞、連桿、曲軸和水套，氣缸固定在機(jī)座上，級數(shù)為三級，氣缸內(nèi)有沿缸體軸向
往復(fù)運動的活塞，活塞通過活塞銷與連桿相聯(lián)，連桿的另一端與曲軸相聯(lián)；曲軸的一端連接
減速器，另一端通過離合器與曲軸鏈輪和配氣凸輪相連；缸體外套有水套，水套間以管道串
聯(lián)后經(jīng)過循環(huán)泵與保溫水箱相連；其中，一級氣缸的缸頂上安裝有一級排氣閥、一級進(jìn)氣
閥、進(jìn)氣門A和排氣門A， 二級氣缸的缸頂上安裝有二級排氣閥、二級進(jìn)氣閥、進(jìn)氣門B和排
氣門B，三級氣缸的缸頂上安裝有三級排氣閥、三級進(jìn)氣閥、進(jìn)氣門C、排氣門C和采樣氣門。 所述氣路部分可分為壓縮氣路部分和膨脹氣路部分，壓縮氣路部分包括進(jìn)氣閥、
排氣閥、氣路切換球閥、工況隔離球閥、壓力脫扣器、空氣濾清器、除油器、干燥器及管道； 膨脹氣路部分包括進(jìn)氣門、排氣門、二位二通配氣閥、氣路切換球閥及管道，進(jìn)氣
閥、排氣閥、進(jìn)氣門、排氣門設(shè)置在氣缸頂部，進(jìn)氣門與移動凸輪耦合，排氣門與排氣凸輪耦
6合，排氣凸輪通過鏈條傳動裝置與曲軸鏈輪相連； 所述鏈條傳動裝置包括采樣凸輪與排氣凸輪C同軸連接，正時鏈輪E通過正時鏈
條C與正時鏈輪D連接，正時鏈輪C通過正時鏈條B與正時鏈輪B連接，正時鏈輪A通過正
時鏈條A曲軸鏈輪連接，曲軸鏈輪通過離合器與曲軸同軸連接；正時鏈輪D與排氣凸輪B和
正時鏈輪C同軸連接，正時鏈輪B與采樣凸輪、排氣凸輪C和正時鏈輪A同軸連接。 壓縮氣路部分的氣路結(jié)構(gòu)為，三級進(jìn)氣閥通過管路連接濾清器B，三級排氣閥通過
管路連接工況隔離球閥C，工況隔離球閥C另一端通過管路連接冷卻換熱器C的蛇形管的氣
體入口，蛇形管的氣體出口通過管路連接二級進(jìn)氣閥，二級排氣閥通過管路連接工況隔離
球閥B ; 工況隔離球閥B另一端分出兩條支路，一條經(jīng)過氣路切換球閥C后與冷卻換熱器B的蛇形管的氣體入口相連，另一條經(jīng)過氣路切換球閥D后與一級排氣閥經(jīng)過工況隔離球閥A后的管路匯合后與冷卻換熱器A的蛇形管的氣體入口相連； —級進(jìn)氣閥連接兩條支路， 一條經(jīng)過氣路切換球閥B后與冷卻換熱器B的蛇形管的氣體出口相連，另一條經(jīng)過氣路切換球閥A后與濾清器A相連； 冷卻換熱器A連接兩條支路， 一條連接壓力脫扣器，另一條經(jīng)過除油器、干燥器和截止閥后與儲氣庫相連。 所述的壓縮氣路部分包括壓力脫扣器，壓力脫扣器包括壓力脫扣器殼體、小活塞、感壓彈簧、觸發(fā)頂桿A、彈簧A、鋼絲繩組A，其中小活塞右端在感壓彈簧的壓力下抵在壓力脫扣器殼體上，小活塞左端為掛鉤形狀，掛鉤鉤住觸發(fā)頂桿A，頂桿A上套有彈簧A，觸發(fā)頂桿A的上端與鋼絲繩組A相聯(lián)，鋼絲繩組A的另一端分別與氣路切換球閥A、氣路切換球閥B、氣路切換球閥C、氣路切換球閥D相連。 所述的膨脹氣路部分的氣路結(jié)構(gòu)為儲氣庫經(jīng)過流量調(diào)節(jié)閥與回?zé)釗Q熱器A的蛇形管的氣體入口相連；回?zé)釗Q熱器A的蛇形管的氣體出口分出兩條支路，一條經(jīng)過氣路切換球閥E、二位二通配氣閥A與進(jìn)氣門A相連，另一條經(jīng)過氣路切換球閥H、二位二通配氣閥B與回?zé)釗Q熱器B的蛇形管的氣體出口經(jīng)過氣路切換球閥G后的管路匯合后與進(jìn)氣門B相連；排氣門A分出兩條支路，一條與回?zé)崞鰾的蛇形管的氣體入口相連，另一條經(jīng)過氣路切換球閥F與大氣相連； 排氣門B與回?zé)釗Q熱器C的蛇形管的氣體入口通過管路相連，回?zé)釗Q熱器C的蛇形管的氣體出口與三級氣缸上的進(jìn)氣門C通過管路相連；排氣門C直接與大氣相連，采樣氣門以管路與尾氣穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)中的比較器氣缸的上氣缸相連；冷卻器與回?zé)崞鹘圆捎貌⒙?lián)方式相連，并通過管道與循環(huán)泵和保溫水箱相連。 所述一級進(jìn)氣閥、二級進(jìn)氣閥、三級進(jìn)氣閥、一級排氣閥、二級排氣閥和三級排氣閥均為環(huán)狀閥或網(wǎng)狀閥；所述進(jìn)氣門A、進(jìn)氣門B和進(jìn)氣門C的上端分別與設(shè)置在活塞式機(jī)體上的移動凸輪A、移動凸輪B和移動凸輪C耦合；所述排氣門A、排氣門B和排氣門C的上端分別與設(shè)置在活塞式機(jī)體上的排氣凸輪A、排氣凸輪B和排氣凸輪C耦合，采樣氣門上端與設(shè)置在活塞式機(jī)體上采樣凸輪耦合。 所述排氣凸輪A、排氣凸輪B和排氣凸輪C均為盤式結(jié)構(gòu)，其中，基圓和頂圓各占一半周長，過渡處采用圓角過渡；排氣凸輪A、排氣凸輪B和排氣凸輪C通過凸輪軸與分別與正時鏈輪E、正時鏈輪C和正時鏈輪A同軸連接；[0025] 采樣凸輪與排氣凸輪C同軸連接，正時鏈輪E、正時鏈輪C和正時鏈輪A均通過鏈 條與曲軸鏈輪連接，曲軸鏈輪通過離合器與曲軸同軸連接。 所述尾氣穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)包括比較器氣缸、比較器活塞、驅(qū)動氣罐、兩位五通滑閥、雙作
用氣缸、配氣活塞、配氣齒條、配氣齒輪、配氣凸輪A、配氣凸輪B、碰觸頭C、碰觸頭D、碰觸頭
A、碰觸頭基座A、碰觸頭B、碰觸頭基座B、鋼絲繩C、鋼絲繩D、脫扣器B殼體、脫扣器掛鉤、觸
發(fā)頂桿B、彈簧B、鋼絲繩組B ;比較器氣缸內(nèi)設(shè)有比較器活塞，比較器活塞末端與兩位五通
滑閥的滑閥閥芯相連，驅(qū)動氣罐內(nèi)充有O. 4Mpa左右的驅(qū)動氣體，驅(qū)動氣罐以管路連接兩位
五通滑閥的中間通路進(jìn)氣口 ，中間通路兩側(cè)的兩個通路兩位五通滑閥的上下出氣口分別與
雙作用氣缸的右氣缸和左氣缸相連，兩位五通滑閥的兩個排氣口與大氣相連； 配氣活塞設(shè)置在雙作用氣缸中，配氣活塞的左端與設(shè)置于雙作用氣缸上部的配氣
齒條的左端固定相聯(lián)，配氣齒條與配氣齒輪相互嚙合； 配氣齒輪與配氣凸輪A同軸，配氣齒輪上固定有碰觸頭基座B，碰觸頭基座B的孔 洞中嵌套有兩個沿配氣齒輪徑向?qū)χ梅植嫉呐鲇|頭B和碰觸頭D ; 雙作用氣缸左端固定連接有脫扣器B殼體，脫扣器B殼體內(nèi)設(shè)有脫扣器掛鉤，脫扣 器掛鉤上設(shè)有觸發(fā)頂桿B，觸發(fā)頂桿B上套有彈簧B，觸發(fā)頂桿B上端與鋼絲繩組B —端連 接，鋼絲繩組B另一端分別與氣路切換球閥E、氣路切換球閥F、氣路切換球閥G、氣路切換球 閥H連接； 配氣凸輪B外緣設(shè)有C形碰觸頭基座A，，碰觸頭基座A的兩個橫撐上的縱向孔洞 中分別嵌套有碰觸頭A和碰觸頭C，碰觸頭A位于配氣凸輪B的正上方，碰觸頭C位于配氣 凸輪B的正下方； 碰觸頭A、碰觸頭B通過杠桿分別與細(xì)鋼絲繩組C的兩端相聯(lián)，碰觸頭C、碰觸頭D 通過杠桿分別與細(xì)鋼絲繩組D的兩端相聯(lián)；鋼絲繩組C與二位二通配氣閥A相聯(lián)，細(xì)鋼絲繩 組D與二位二通配氣閥B相聯(lián)。 本實用新型在用電低谷時段，利用電網(wǎng)中的富余電力驅(qū)動電動發(fā)電機(jī)帶動可逆式 空氣發(fā)動機(jī)壓縮空氣并存入儲氣庫中，通過多級壓縮和級間冷卻的辦法令其熱力學(xué)過程盡 量接近等溫壓縮，而壓縮空氣時釋放的熱量通過換熱器存儲在保溫水箱中的水中。在用電 高峰時段，釋放儲氣庫中的壓縮空氣，驅(qū)動可逆式空氣發(fā)動機(jī)并帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，保溫水箱 中水的熱量通過換熱器使膨脹后降溫的氣體回?zé)幔蛊鋵崿F(xiàn)準(zhǔn)等溫膨脹，從而可以提高壓 縮氣體的做功能力。該可逆式空氣發(fā)動機(jī)獨創(chuàng)性地將壓縮機(jī)和發(fā)動機(jī)的功能整合于一身， 具有節(jié)省設(shè)備，結(jié)構(gòu)緊湊，工況轉(zhuǎn)換快的優(yōu)點。為解決尾氣能量損失問題，專門設(shè)計了尾氣 穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)通過排氣壓力與外界大氣壓力的比較，通過閉環(huán)控制來調(diào)節(jié)二位二通配 氣閥關(guān)斷的時刻，使排氣壓力穩(wěn)定在與外界氣壓相等的數(shù)值，從而實現(xiàn)膨脹比可變的對外 做功方式，最大限度地利用了壓縮氣體中的能量。為解決減壓損失問題，在本實用新型中 特別采用了壓控變缸技術(shù)，當(dāng)氣源壓力較高時，采用高中低三級氣缸串聯(lián)膨脹，而壓力降低 到一定程度時，壓力脫扣器動作，帶動閥門氣路切換球閥切換氣路，將高壓氣缸從氣路中切 除，壓縮空氣在中低壓兩級氣缸中串聯(lián)膨脹，不需減壓裝置，降低能量損耗的目的。對于過 度壓縮問題，壓控變缸技術(shù)亦可以解決，當(dāng)儲氣庫中壓力較低時，采用兩級串聯(lián)壓縮方式， 而當(dāng)儲氣庫中壓力較高時，采用三級串聯(lián)壓縮方式，從而既滿足了壓力的需求，又有效回避 了過度壓縮問題。由以上描述可見，本實用新型中采用的聯(lián)熱蓄能、尾氣穩(wěn)壓及適時變缸等
8技術(shù)方案，消除了在整體能量損失中占很大比重的散熱損失、減壓損失、尾氣損失及過度壓 縮損失，提高了能量轉(zhuǎn)化效率。 該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常廣泛，既可組建大型壓縮空氣蓄能電站，承擔(dān)電力系統(tǒng)中 調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、事故備用的任務(wù)，又可應(yīng)用于工廠、企業(yè)、寫字樓群、住宅小區(qū)實現(xiàn)分
布式蓄能，利用晚間廉價的低谷電，節(jié)約大量電費開支，具有可觀的商業(yè)價值，還可以與風(fēng) 電系統(tǒng)、光電系統(tǒng)配套使用，解決這些能源推廣中的間歇性瓶頸，大力促進(jìn)風(fēng)能、太陽能等 可再生能源的廣泛應(yīng)用，創(chuàng)造良好的社會效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)。

圖1為該系統(tǒng)整體配置圖； 圖2為氣門、氣閥在氣缸頂?shù)呐渲玫牡容S測圖； 圖3為氣路部分空間位置示意圖； 圖4為壓縮氣路部分示意圖； 圖5為膨脹氣路部分與尾氣穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)連接方式示意圖； 圖6是圖5的左上部分，為膨脹氣路部分示意圖； 圖7是圖5的右下部分，為尾氣穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)示意圖； 圖8a、圖8b、圖8c和圖8d分別為配氣凸輪、排氣凸輪、移動凸輪、采樣凸輪型線示 意圖； 圖中1、電動發(fā)電機(jī)，2、減速器，3、曲軸，4、一級氣缸，5、二級氣缸，6、三級氣缸，7、 連桿A，8、連桿B，9、連桿C， 10、活塞A， 11、活塞B， 12、活塞C， 13、一級進(jìn)氣閥，14、一級排氣 閥，15、二級排氣閥，16、二級進(jìn)氣閥，17、三級排氣閥，18、三級進(jìn)氣閥，19、冷卻器A，20、冷卻 器B，21、冷卻器C，22、循環(huán)泵，23、保溫水箱，24、儲氣庫，25、壓力表，26、流量調(diào)節(jié)閥，27、截 止閥，28，濾清器A，29、濾清器B，30、除油器，31，干燥器，32、壓力脫扣器殼體，33、鋼絲繩組 A，34、氣路切換球閥A，35、氣路切換球閥B，36、氣路切換球閥C，37、氣路切換球閥D，38、工 況隔離球閥A， 39、工況隔離球閥B， 40、工況隔離球閥C， 41、二位二通配氣閥A， 42、氣路切換 球閥E，43、氣路切換球閥F，44、氣路切換球閥G，45、二位二通配氣閥B， 46、回?zé)崞鰽， 47、回 熱器B，48、回?zé)崞鰿，49、氣路切換球閥H，50、正時鏈條B，52、正時鏈輪A，53、正時鏈條A， 54、曲軸鏈輪，56、離合器，57、鋼絲繩組B，58，鋼絲繩C，60、小活塞，61，感壓彈簧，63、觸發(fā) 頂桿A，64、彈簧A，65、比較器氣缸，66、比較器活塞，67、驅(qū)動氣罐，68、兩位五通滑閥，69、滑 閥閥芯，72、雙作用氣缸，73、配氣活塞，74、配氣齒條，75、配氣齒輪，76、配氣凸輪A， 77、配氣 凸輪B， 80、碰觸頭C， 81 、碰觸頭D， 82、碰觸頭A， 83、碰觸頭基座A， 84、碰觸頭B， 85、碰觸頭 基座B，86、脫扣器B殼體，87、脫扣器掛鉤，88、彈簧B，89、鋼絲繩D，90、進(jìn)氣門A，91、移動凸 輪A， 92、排氣門A， 93、排氣凸輪A， 94、正時鏈輪E， 95、進(jìn)氣門B， 96、移動凸輪B， 97、排氣門 B，98、排氣凸輪B，99、正時鏈輪C， 100、進(jìn)氣門C， 101、移動凸輪C， 102、排氣門C， 103、排氣凸 輪C， 104、正時鏈輪B， 105、采樣氣門，106、采樣凸輪，107、正時鏈輪D， 112、觸發(fā)頂桿B， 113、 正時鏈條C， 114、水套A， 115、水套B， 116、水套C。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。
9[0044] 如圖1-圖8所示，本實用新型整體結(jié)構(gòu)包括電動發(fā)電機(jī)1、可逆式空氣發(fā)動機(jī)、儲 氣庫24和保溫水箱23四部分。電動發(fā)電機(jī)1通過減速器2與可逆式空氣發(fā)動機(jī)相連，可 逆式空氣發(fā)動機(jī)以管道與儲氣庫24相連，保溫水箱23連接可逆式空氣發(fā)動機(jī)的冷卻器、回 熱器及水套；儲氣庫24上設(shè)有壓力表25。 電動發(fā)電機(jī)1為兼做電動機(jī)的發(fā)電機(jī)或兼做發(fā)電機(jī)的電動機(jī)，或鼠籠式感應(yīng)電機(jī) 或同步電機(jī)，或抽水蓄能電站中的可逆式電動發(fā)電機(jī)。 儲氣庫24為山洞或鹽巖層空洞或廢棄的礦井或油氣井或地道或沉降在海底的儲 氣罐或鋼瓶或碳纖維氣罐。 保溫水箱23為外設(shè)保溫層結(jié)構(gòu)的普通水箱，保溫水箱23經(jīng)過循環(huán)泵22與可逆式 空氣發(fā)動機(jī)的水套、冷卻器與回?zé)崞飨噙B。 可逆式空氣發(fā)動機(jī)主要包括活塞式主機(jī)、氣路部分、尾氣穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)三部分。活塞式 主機(jī)由機(jī)座、氣缸、活塞、連桿、曲軸3、水套組成。氣缸固定在機(jī)座上，級數(shù)為三級，氣缸內(nèi)有 沿缸體軸向往復(fù)運動的活塞，活塞通過活塞銷與連桿相聯(lián)，連桿的另一端與曲軸3相聯(lián)。曲 軸3的一端連接減速器2，另一端通過離合器56與曲軸鏈輪54和配氣凸輪相連。缸體外套 有水套，水套間以管道串聯(lián)后經(jīng)過循環(huán)泵22與保溫水箱23相連。 其中，一級氣缸4的缸頂上安裝有一級排氣閥14、一級進(jìn)氣閥13、進(jìn)氣門A90和排 氣門A92，二級氣缸5的缸頂上安裝有二級排氣閥15、二級進(jìn)氣閥16、進(jìn)氣門B95和排氣門 B97，三級氣缸6的缸頂上安裝有三級排氣閥17、三級進(jìn)氣閥18、進(jìn)氣門C100、排氣門C102 和采樣氣門105。 一級氣缸4、二級氣缸5和三級氣缸6的外部分別設(shè)有水套A114、水套 B115和水套C116。 氣路部分可分為壓縮氣路部分和膨脹氣路部分，壓縮氣路部分主要包括進(jìn)氣閥、 排氣閥、氣路切換球閥、工況隔離球閥、壓力脫扣器、空氣濾清器、除油器30、干燥器31及 管道，膨脹氣路部分主要包括進(jìn)氣門、排氣門、二位二通配氣閥、氣路切換球閥及管道，進(jìn)氣 閥、排氣閥、進(jìn)氣門、排氣門設(shè)置在氣缸頂部，進(jìn)氣門與移動凸輪耦合，排氣門與排氣凸輪耦 合，排氣凸輪通過鏈條傳動裝置與曲軸鏈輪54相連。 鏈條傳動裝置包括采樣凸輪106與排氣凸輪C103同軸連接，正時鏈輪E94通過正 時鏈條Cl 13與正時鏈輪D107連接，正時鏈輪C99通過正時鏈條B50與正時鏈輪B104連接， 正時鏈輪A52通過正時鏈條A53曲軸鏈輪54連接，曲軸鏈輪54通過離合器56與曲軸3同 軸連接；正時鏈輪D107與排氣凸輪B98和正時鏈輪C99同軸連接，正時鏈輪B104與采樣凸 輪106、排氣凸輪C103和正時鏈輪A52同軸連接。 壓縮氣路部分的氣路結(jié)構(gòu)為，三級進(jìn)氣閥18以管路連接濾清器B29，三級排氣閥 17以管路連接工況隔離球閥C40，工況隔離球閥C40另一端以管路連接冷卻器C21的蛇形 管的氣體入口，蛇形管的氣體出口以管路連接二級進(jìn)氣閥16，二級排氣閥15以管路連接工 況隔離球閥B39 ; 工況隔離球閥B39另一端分出兩條支路， 一條經(jīng)過氣路切換球閥C36后與冷卻器 B20的蛇形管的氣體入口相連，另一條經(jīng)過氣路切換球閥D37后與一級排氣閥13經(jīng)過工況 隔離球閥A38后的管路匯合，匯合后與冷卻器A19的蛇形管的氣體入口相連； —級進(jìn)氣閥14連接兩條支路， 一條經(jīng)過氣路切換球閥B35后與冷卻器B20的蛇形 管的氣體出口相連， 一條經(jīng)過氣路切換球閥A34后與濾清器A28相連；[0055] 冷卻器A19連接兩條支路， 一條連接壓力脫扣器32，另一條經(jīng)過除油器30、干燥器
31、 截止閥27后與儲氣庫24相連。 所述的壓縮氣路部分包括壓力脫扣器，壓力脫扣器結(jié)構(gòu)主要由壓力脫扣器殼體
32、 小活塞60、感壓彈簧61、觸發(fā)頂桿A63、彈簧A64、鋼絲繩組A33等組成。其中小活塞60 右端在感壓彈簧61的壓力下抵在壓力脫扣器殼體32上，小活塞60左端設(shè)計為掛鉤形狀， 鉤住觸發(fā)頂桿A63使其在彈簧A64壓力下不能下移，觸發(fā)頂桿A63的上端與鋼絲繩組A33相 聯(lián)，鋼絲繩組A33的另一端分別與氣路切換球閥A34、氣路切換球閥B35、氣路切換球閥C36、 氣路切換球閥D37相連。 膨脹氣路部分的氣路結(jié)構(gòu)為，儲氣庫經(jīng)過流量調(diào)節(jié)閥26與回?zé)崞鰽46的蛇形管 的氣體入口相連，回?zé)崞鰽46的蛇形管的氣體出口分出兩條支路，一條經(jīng)過氣路切換球閥 E42、二位二通配氣閥A41與進(jìn)氣門A90相連， 一條經(jīng)過氣路切換球閥H49、二位二通配氣閥 B45與回?zé)崞鰾47的蛇形管的氣體出口經(jīng)過氣路切換球閥G44后的管路匯合后與進(jìn)氣門 B95相連，排氣門A92分出兩條支路， 一條與回?zé)崞鰾47的蛇形管的氣體入口相連，另一條經(jīng) 過氣路切換球閥F43與大氣相連； 排氣門B97與回?zé)崞鰿48的蛇形管的氣體入口以管路相連，回?zé)崞鰿48的蛇形管 的氣體出口與進(jìn)氣門CIOO以管路相連，排氣門C102直接與大氣相連，采樣氣門105以管路 與尾氣穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)中的比較器氣缸65的上氣缸相連。冷卻器與回?zé)崞鹘圆捎貌⒙?lián)方式相連， 并通過管道與循環(huán)泵22和保溫水箱23相連。 —級進(jìn)氣閥13、二級進(jìn)氣閥16、三級進(jìn)氣閥18、一級排氣閥14、二級排氣閥15和 三級排氣閥17均為環(huán)狀閥或網(wǎng)狀閥；所述進(jìn)氣門A90、進(jìn)氣門B95和進(jìn)氣門C100的上端分 別與設(shè)置在活塞式機(jī)體上的移動凸輪A91、移動凸輪B96和移動凸輪C101耦合；所述排氣 門A92、排氣門B97和排氣門C102的上端分別與設(shè)置在活塞式機(jī)體上的排氣凸輪A93、排氣 凸輪B98和排氣凸輪C103耦合，采樣氣門105上端與設(shè)置在活塞式機(jī)體上采樣凸輪106耦 合。 排氣凸輪A93、排氣凸輪B98和排氣凸輪C103均為盤式結(jié)構(gòu)，其中，基圓和頂圓各 占一半周長，過渡處采用圓角過渡；排氣凸輪A93、排氣凸輪B98和排氣凸輪C103通過凸輪 軸與分別與正時鏈輪E94、正時鏈輪C99和正時鏈輪A52同軸連接； 尾氣穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)包括比較器氣缸65、比較器活塞66、驅(qū)動氣罐67、兩位五通滑閥68、 雙作用氣缸72、配氣活塞73、配氣齒條74、配氣齒輪75、配氣凸輪A76、配氣凸輪B77、碰觸 頭A82、碰觸頭B84、碰觸頭C80、碰觸頭D81、碰觸頭基座A83、碰觸頭基座B85、鋼絲繩C58、 鋼絲繩D89、脫扣器B殼體86、脫扣器掛鉤87、觸發(fā)頂桿B112、彈簧B88、鋼絲繩組B57等。 其中，比較器氣缸65內(nèi)設(shè)有比較器活塞66，比較器活塞66末端與兩位五通滑閥68的滑閥 閥芯69相連，比較器氣缸65與采樣氣門105相連，比較器活塞66開始時處于比較器氣缸 65的中間，比較器氣缸65的下部密封著壓力與外界氣壓相等的一定量氣體，比較器活塞66 末端與兩位五通滑閥68的滑閥閥芯69相連； 驅(qū)動氣罐內(nèi)充有0. 4Mpa左右的驅(qū)動氣體，驅(qū)動氣罐以管路連接兩位五通滑閥的 中間通路進(jìn)氣口 ，中間通路兩側(cè)的兩個通路兩位五通滑閥的上下出氣口分別與雙作用氣缸 的右氣缸和左氣缸相連，兩位五通滑閥的兩個排氣口與大氣相連；，配氣活塞73設(shè)置在雙 作用氣缸72中，配氣活塞73的左端與雙作用氣缸72上部的配氣齒條74的左端固定相聯(lián)，配氣齒條74通過與配氣齒輪75的嚙合。 配氣凸輪B77外緣設(shè)有C形碰觸頭基座A83，碰觸頭基座A83的兩個橫撐上的縱向 孔洞中分別嵌套有碰觸頭A82和碰觸頭C80，碰觸頭A82位于配氣凸輪B77的正上方，碰觸 頭C位于配氣凸輪B77的正下方； 碰觸頭A82、碰觸頭C80嵌套在碰觸頭基座A83的孔洞中并可以沿孔洞軸線方向移 動，碰觸頭B84、碰觸頭D81嵌套在碰觸頭基座B85的孔洞中并可以沿孔洞軸線方向移動，碰 觸頭基座A83處于固定狀態(tài)且碰觸頭A82位于配氣凸輪B77外緣的正上方，碰觸頭C80位 于配氣凸輪B77外緣的正下方，配氣齒輪75與配氣凸輪A76同軸，碰觸頭基座B85固定在 配氣齒輪75上，碰觸頭B84、碰觸頭D81沿配氣齒輪75徑向?qū)χ梅植肌?碰觸頭A82、碰觸頭B84通過杠桿分別與鋼絲繩C58的兩端相聯(lián)，碰觸頭C80、碰觸 頭D81通過杠桿分別與鋼絲繩D89的兩端相聯(lián)。鋼絲繩C58與二位二通配氣閥A41相聯(lián)， 鋼絲繩D89與二位二通配氣閥B45相聯(lián)。 雙作用氣缸72左端固定連接有脫扣器B殼體86，脫扣器B殼體86內(nèi)設(shè)有脫扣器掛 鉤87，脫扣器掛鉤87上設(shè)有觸發(fā)頂桿B112，觸發(fā)頂桿B112上套有彈簧B88，觸發(fā)頂桿B112 上端與鋼絲繩組B57 —端連接，鋼絲繩組B57另一端分別與氣路切換球閥E42、氣路切換球 閥F43、氣路切換球閥G44、氣路切換球閥H49連接； 工作原理 該蓄能系統(tǒng)的設(shè)計壓力為O. 4-6. 4Mpa，一級氣缸4、二級氣缸5、三級氣缸6的容積 比設(shè)計為l : 4 : 16，下面分蓄能工況和發(fā)電工況具體闡述。 蓄能工況 在蓄能工況下，電動機(jī)帶動可逆式空氣發(fā)動機(jī)(此時作為壓縮機(jī))將電網(wǎng)中的富 余電能轉(zhuǎn)化為空氣的壓縮能，如圖3所示，其工作過程與現(xiàn)有空壓機(jī)基本一致，開始時將離 合器56斷開，調(diào)整移動凸輪和排氣凸輪，使各氣缸的進(jìn)球門與排氣門均處于關(guān)閉狀態(tài)，同 時將流量調(diào)節(jié)閥26關(guān)斷，截止閥27打開，從而將膨脹氣路從壓縮氣路中隔離出去。換熱系 統(tǒng)將為壓縮空氣降溫并儲存熱量。 壓縮開始時儲氣庫24中的壓力為0. 4Mpa，氣路切換球閥A34、氣路切換球閥D37 處于打開狀態(tài)，氣路切換球閥B35、氣路切換球閥C36處于關(guān)閉狀態(tài)，氣路結(jié)構(gòu)為氣體經(jīng)過 為二級氣缸5、三級氣缸6并聯(lián)后與一級氣缸4并聯(lián)，氣體經(jīng)過空氣濾清器過濾后進(jìn)入氣缸， 經(jīng)氣缸壓縮后經(jīng)過除油器30除油、干燥器31干燥進(jìn)入儲氣庫24，由于二級氣缸5、三級氣 缸6的容積比設(shè)計為1 : 4，開始時出口壓力為由0. 4Mpa，因而沒有過度壓縮問題。隨著儲 氣庫24中壓力的提高，排氣閥打開的時刻逐漸推遲。當(dāng)壓力等于1. 6Mpa時，小活塞60在 氣體壓力下將感壓彈簧61壓縮進(jìn)而左移，觸發(fā)頂桿A63將失去支撐而被彈簧A64彈出，進(jìn) 而帶動鋼絲繩組A33產(chǎn)生拉力，帶動氣路切換球閥A34、氣路切換球閥B35、氣路切換球閥 C36、氣路切換球閥D37閥芯各自旋轉(zhuǎn)90度，氣路切換球閥A34、氣路切換球閥D37關(guān)閉，氣 路切換球閥B35、氣路切換球閥C36打開，從而氣路變?yōu)槿壌?lián)，出口壓力由1. 6Mpa繼續(xù) 提高，直至達(dá)到6. 4Mpa，壓縮過程結(jié)束。 發(fā)電工況 在發(fā)電工況下，儲氣庫24中的壓縮氣體通過膨脹做功，帶動發(fā)動機(jī)發(fā)電，將電能 返回電網(wǎng)或用戶內(nèi)部使用。將工況隔離球閥A38、工況隔離球閥B39、工況隔離球閥C40關(guān)斷，由于進(jìn)氣閥為單向閥，在膨脹過程中會自動關(guān)閉，同時將流量調(diào)節(jié)閥26打開，截止閥27 關(guān)斷，壓縮氣路即可從膨脹氣路中隔離出去。通過離合器56保持曲軸鏈輪54和配氣凸輪 與曲軸3同步旋轉(zhuǎn)，并調(diào)整到活塞C12位于下止點時排氣門C102恰好打開。此時換熱系統(tǒng) 回?zé)釅嚎s空氣并釋放存儲的熱量。 膨脹開始時儲氣庫24中的壓力為6. 4Mpa，氣路切換球閥E42、氣路切換球閥G44 處于打開狀態(tài)，氣路切換球閥F43、氣路切換球閥H49處于關(guān)閉狀態(tài)，氣路結(jié)構(gòu)為氣體經(jīng)過 三級膨脹后排入大氣，此時進(jìn)氣正時由二位二通配氣閥A41來控制(二位二通配氣閥B45 此時不起作用)，當(dāng)活塞AIO運行到上止點時，配氣凸輪A76、配氣凸輪B77的凸點亦旋轉(zhuǎn)到 最高點。此時碰觸頭A82會在配氣凸輪B77的凸點的作用力下上移，通過杠桿傳動將鋼絲 繩C58的左端下拉一段距離，進(jìn)而帶動二位二通配氣閥A41的閥芯切換閥位，使儲氣庫24 中的高壓氣體進(jìn)入一級汽缸4，推動活塞A10由上止點向下止點運動。同時鋼絲繩C58的左 端下移一段距離會使鋼絲繩C58的右端帶動碰觸頭B84朝圓心移動一段距離。 隨著活塞AIO的向下運動，配氣凸輪A76、配氣凸輪B77將隨之順時針方向旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)配氣凸輪A76的凸點與碰觸頭B84接觸時，碰觸頭B84會在配氣凸輪A76的凸點作用力 下背離圓心移動，通過杠桿傳動將鋼絲繩C58的右端下拉一段距離，進(jìn)而帶動二位二通配 氣閥A41的閥芯切換閥位，將二位二通配氣閥A41關(guān)閉，進(jìn)氣過程結(jié)束，一級氣缸4中的高 壓氣體會在自身壓力下繼續(xù)膨脹，推動活塞A10繼續(xù)下行。 當(dāng)活塞A10運行到下止點時，排氣凸輪A93將排氣門A92打開，一級氣缸4中的氣 體通過回?zé)崞鰾47回?zé)岷筮M(jìn)入二級氣缸5中繼續(xù)膨脹，推動活塞Bll向下運行，連桿A7和 連桿B8帶動曲軸3正向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)活塞Bll運行到下止點時，排氣凸輪B98將排氣門B97打 開， 一級氣缸4中的氣體通過回?zé)崞鰿48回?zé)岷筮M(jìn)入三級氣缸6中繼續(xù)膨脹，推動活塞C 12 向下運行；連桿A7、連桿B8和連桿C9帶動曲軸3繼續(xù)正向旋轉(zhuǎn)，如此循環(huán)往復(fù)，則發(fā)動機(jī) 完成正向啟動。 當(dāng)活塞C 12即將運行到下止點時，采樣氣門105在采樣凸輪106的帶動下打開， 使三級氣缸6與比較器氣缸65上部相聯(lián)。如果三級氣缸6在膨脹沖程末端的壓力大于外界 壓力，則比較器活塞66會在上部較大壓力作用下下移，并帶動滑閥閥芯69下移一段距離， 驅(qū)動氣罐67內(nèi)的氣體便進(jìn)入雙作用氣缸72的左氣缸，雙作用氣缸72右氣缸與大氣連通， 配氣活塞73便在壓力差的作用下帶動配氣齒條74右移，配氣齒輪75便會逆時針旋轉(zhuǎn)帶動 碰觸頭B84上移，從而使二位二通配氣閥A41關(guān)斷的時刻提前，減少了進(jìn)氣量，使尾氣壓力 降低。如果三級氣缸6在膨脹沖程末端的壓力小于外界壓力，則比較器活塞66會在下部較 大壓力作用下上移，并帶動滑閥閥芯69上移一段距離，驅(qū)動氣罐67內(nèi)的氣體便進(jìn)入雙作用 氣缸72的右氣缸，雙作用氣缸72左氣缸與大氣連通，配氣活塞73便在壓力差的作用下帶 動配氣齒條74左移，配氣齒輪75便會順時針旋轉(zhuǎn)帶動碰觸頭B84下移，從而使二位二通配 氣閥A41關(guān)斷的時刻滯后，增加了進(jìn)氣量，使尾氣壓力升高，避免了活塞在外界較高壓力下 做負(fù)功。 通過以上過程可見，將尾氣壓力穩(wěn)定在與外界氣壓相等的過程是一個負(fù)反饋調(diào)節(jié) 過程，通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣正式來改變進(jìn)氣量并使之得到最充分的膨脹，避免了尾氣損失，提高了 能量利用率。隨著膨脹過程的進(jìn)行，儲氣庫24中的壓力會逐漸降低，配氣齒輪75便逐漸順 時針旋轉(zhuǎn)帶動碰觸頭B84下移，使進(jìn)氣量增加。
13[0079] 當(dāng)碰觸頭B84快要接近最低點時，配氣活塞73的左端與脫扣器掛鉤87右端接觸 并推動脫扣器掛鉤87左移，這時，觸發(fā)頂桿B112將失去支撐而被彈簧B88彈出，進(jìn)而帶動 鋼絲繩組B57產(chǎn)生拉力，帶動氣路切換球閥E42、氣路切換球閥F43、氣路切換球閥G44、氣路 切換球閥H49閥芯各自旋轉(zhuǎn)90度，使氣路切換球閥E42、氣路切換球閥G44關(guān)閉，氣路切換 球閥F43、氣路切換球閥H49打開，從而氣路切換為兩級串聯(lián)膨脹， 一級氣缸4從氣路中切 除。氣路切換后，進(jìn)氣正時由二位二通配氣閥B45來控制(二位二通配氣閥A41此時不起 作用)，當(dāng)配氣凸輪B77頂起碰觸頭C80時，二位二通配氣閥B45打開，當(dāng)配氣凸輪A76頂起 碰觸頭D81時二位二通配氣閥B45關(guān)斷。 由于氣路結(jié)構(gòu)突然由三級串聯(lián)膨脹變?yōu)閮杉壌?lián)膨脹，尾氣壓力會突然升高，配 氣齒輪75便會逆時針旋轉(zhuǎn)帶動碰觸頭D81下移到一個較低位置，從而使配氣凸輪A76的時 刻提前，減少了進(jìn)氣量，使尾氣壓力恢復(fù)為與外界氣壓相等。隨著壓力進(jìn)一步降低，碰觸頭 D81逐漸上移以增加進(jìn)氣量，當(dāng)儲氣庫24中的壓力將為0. 4Mpa時，膨脹過程結(jié)束。由以上 過程可見，由于采用了變缸技術(shù)，使氣體的膨脹過程更為合理，提高了系統(tǒng)對壓力變化的適 應(yīng)能力。 上述方案只是本實用新型的一個具體實施例，熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能從本 實用新型公開的內(nèi)容合理預(yù)測出的所有等同替代及明顯變型，均應(yīng)認(rèn)為是本實用新型的保 護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)，其特正在于其包括電動發(fā)電機(jī)、可逆式空氣發(fā)動機(jī)、儲氣庫和保溫水箱，電動發(fā)電機(jī)通過減速器與可逆式空氣發(fā)動機(jī)相聯(lián)，可逆式空氣發(fā)動機(jī)分別與儲氣庫和保溫水箱相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)，其特征在于所述電動發(fā)電機(jī)為兼做電動機(jī)的發(fā)電機(jī)或兼做發(fā)電機(jī)的電動機(jī)，或鼠籠式感應(yīng)電機(jī)或同步電機(jī)，或抽水蓄能電站中的可逆式電動發(fā)電機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)，其特征在于所述儲氣庫為山洞或鹽巖層空洞或廢棄的礦井或油氣井或地道或沉降在海底的儲氣罐或鋼瓶或碳纖維氣罐。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)，其特征在于所述的保溫水箱為外設(shè)保溫層結(jié)構(gòu)的普通水箱，保溫水箱經(jīng)過循環(huán)泵與可逆式空氣發(fā)動機(jī)的水套、冷卻器與回?zé)崞飨噙B。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)，其特征在于所述可逆式空氣發(fā)動機(jī)包括活塞式機(jī)體、氣路部分和尾氣穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)；活塞式機(jī)體包括機(jī)座、氣缸、活塞、連桿、曲軸和水套，氣缸固定在機(jī)座上，級數(shù)為三級，氣缸內(nèi)有沿缸體軸向往復(fù)運動的活塞，活塞通過活塞銷與連桿相聯(lián)，連桿的另一端與曲軸相聯(lián)；曲軸的一端連接減速器，另一端通過離合器與曲軸鏈輪和配氣凸輪相連；缸體外套有水套，水套間以管道串聯(lián)后經(jīng)過循環(huán)泵與保溫水箱相連；其中，一級氣缸的缸頂上安裝有一級排氣閥、一級進(jìn)氣閥、進(jìn)氣門A和排氣門A，二級氣缸的缸頂上安裝有二級排氣閥、二級進(jìn)氣閥、進(jìn)氣門B和排氣門B，三級氣缸的缸頂上安裝有三級排氣閥、三級進(jìn)氣閥、進(jìn)氣門C、排氣門C和采樣氣門。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)，其特征在于所述氣路部分可分為壓縮氣路部分和膨脹氣路部分，壓縮氣路部分包括進(jìn)氣閥、排氣閥、氣路切換球閥、工況隔離球閥、壓力脫扣器、空氣濾清器、除油器、干燥器及管道；膨脹氣路部分包括進(jìn)氣門、排氣門、二位二通配氣閥、氣路切換球閥及管道，進(jìn)氣閥、排氣閥、進(jìn)氣門、排氣門設(shè)置在氣缸頂部，進(jìn)氣門與移動凸輪耦合，排氣門與排氣凸輪耦合，排氣凸輪通過鏈條傳動裝置與曲軸鏈輪相連；所述鏈條傳動裝置包括采樣凸輪與排氣凸輪C同軸連接，正時鏈輪E通過正時鏈條C與正時鏈輪D連接，正時鏈輪C通過正時鏈條B與正時鏈輪B連接，正時鏈輪A通過正時鏈條A與曲軸鏈輪連接，曲軸鏈輪通過離合器與曲軸同軸連接；正時鏈輪D與排氣凸輪B和正時鏈輪C同軸連接，正時鏈輪B與采樣凸輪、排氣凸輪C和正時鏈輪A同軸連接；壓縮氣路部分的氣路結(jié)構(gòu)為，三級進(jìn)氣閥通過管路連接濾清器B，三級排氣閥通過管路連接工況隔離球閥C，工況隔離球閥C另一端通過管路連接冷卻換熱器C的蛇形管的氣體入口，蛇形管的氣體出口通過管路連接二級進(jìn)氣閥，二級排氣閥通過管路連接工況隔離球閥B ;工況隔離球閥B另一端分出兩條支路，一條經(jīng)過氣路切換球閥C后與冷卻換熱器B的蛇形管的氣體入口相連，另一條經(jīng)過氣路切換球閥D后與一級排氣閥經(jīng)過工況隔離球閥A后的管路匯合后與冷卻換熱器A的蛇形管的氣體入口相連；一級進(jìn)氣閥連接兩條支路， 一條經(jīng)過氣路切換球閥B后與冷卻換熱器B的蛇形管的氣體出口相連，另一條經(jīng)過氣路切換球閥A后與濾清器A相連；冷卻換熱器A連接兩條支路， 一條連接壓力脫扣器，另一條經(jīng)過除油器、干燥器和截止閥后與儲氣庫相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)，其特征在于所述的壓縮氣路部分包括壓力脫扣器，壓力脫扣器包括壓力脫扣器殼體、小活塞、感壓彈簧、觸發(fā)頂桿A、彈簧A、鋼絲繩組A，其中小活塞右端在感壓彈簧的壓力下抵在壓力脫扣器殼體上，小活塞左端為掛鉤形狀，掛鉤鉤住觸發(fā)頂桿A，頂桿A上套有彈簧A，觸發(fā)頂桿A的上端與鋼絲繩組A相聯(lián)，鋼絲繩組A的另一端分別與氣路切換球閥A、氣路切換球閥B、氣路切換球閥C、氣路切換球閥D相連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)，其特征在于所述的膨脹氣路部分的氣路結(jié)構(gòu)為儲氣庫經(jīng)過流量調(diào)節(jié)閥與回?zé)釗Q熱器A的蛇形管的氣體入口相連；回?zé)釗Q熱器A的蛇形管的氣體出口分出兩條支路，一條經(jīng)過氣路切換球閥E、二位二通配氣閥A與進(jìn)氣門A相連，另一條經(jīng)過氣路切換球閥H、二位二通配氣閥B與回?zé)釗Q熱器B的蛇形管的氣體出口經(jīng)過氣路切換球閥G后的管路匯合后與進(jìn)氣門B相連；排氣門A分出兩條支路， 一條與回?zé)崞鰾的蛇形管的氣體入口相連，另一條經(jīng)過氣路切換球閥F與大氣相連；排氣門B與回?zé)釗Q熱器C的蛇形管的氣體入口通過管路相連，回?zé)釗Q熱器C的蛇形管的氣體出口與三級氣缸上的進(jìn)氣門C通過管路相連；排氣門C直接與大氣相連，采樣氣門以管路與尾氣穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)中的比較器氣缸的上氣缸相連；冷卻器與回?zé)崞鹘圆捎貌⒙?lián)方式相連，并通過管道與循環(huán)泵和保溫水箱相連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)，其特征在于所述一級進(jìn)氣閥、二級進(jìn)氣閥、三級進(jìn)氣閥、一級排氣閥、二級排氣閥和三級排氣閥均為環(huán)狀閥或網(wǎng)狀閥；所述進(jìn)氣門A、進(jìn)氣門B和進(jìn)氣門C的上端分別與設(shè)置在活塞式機(jī)體上的移動凸輪A、移動凸輪B和移動凸輪C耦合；所述排氣門A、排氣門B和排氣門C的上端分別與設(shè)置在活塞式機(jī)體上的排氣凸輪A、排氣凸輪B和排氣凸輪C耦合，采樣氣門上端與設(shè)置在活塞式機(jī)體上采樣凸輪耦合。所述排氣凸輪A、排氣凸輪B和排氣凸輪C均為盤式結(jié)構(gòu)，其中，基圓和頂圓各占一半周長，過渡處采用圓角過渡；排氣凸輪A、排氣凸輪B和排氣凸輪C通過凸輪軸分別與正時鏈輪E、正時鏈輪C和正時鏈輪A同軸連接；采樣凸輪與排氣凸輪C同軸連接，正時鏈輪E、正時鏈輪C和正時鏈輪A均通過鏈條與曲軸鏈輪連接，曲軸鏈輪通過離合器與曲軸同軸連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)，其特征在于所述尾氣穩(wěn)壓機(jī)構(gòu)包括比較器氣缸、比較器活塞、驅(qū)動氣罐、兩位五通滑閥、雙作用氣缸、配氣活塞、配氣齒條、配氣齒輪、配氣凸輪A、配氣凸輪B、碰觸頭C、碰觸頭D、碰觸頭A、碰觸頭基座A、碰觸頭B、碰觸頭基座B、鋼絲繩C、鋼絲繩D、脫扣器B殼體、脫扣器掛鉤、觸發(fā)頂桿B、彈簧B、鋼絲繩組B ;比較器氣缸內(nèi)設(shè)有比較器活塞，比較器活塞末端與兩位五通滑閥的滑閥閥芯相連，驅(qū)動氣罐內(nèi)充有驅(qū)動氣體，驅(qū)動氣罐以管路連接兩位五通滑閥的中間通路進(jìn)氣口 ，中間通路兩側(cè)的兩個通路兩位五通滑閥的上下出氣口分別與雙作用氣缸的右氣缸和左氣缸相連，兩位五通滑閥的兩個排氣口與大氣相連；配氣活塞設(shè)置在雙作用氣缸中，配氣活塞的左端與設(shè)置于雙作用氣缸上部的配氣齒條的左端固定相聯(lián)，配氣齒條與配氣齒輪相互嚙合；配氣齒輪與配氣凸輪A同軸，配氣齒輪上固定有碰觸頭基座B，碰觸頭基座B的孔洞中嵌套有兩個沿配氣齒輪徑向?qū)χ梅植嫉呐鲇|頭B和碰觸頭D ;雙作用氣缸左端固定連接有脫扣器B殼體，脫扣器B殼體內(nèi)設(shè)有脫扣器掛鉤，脫扣器掛鉤上設(shè)有觸發(fā)頂桿B，觸發(fā)頂桿B上套有彈簧B，觸發(fā)頂桿B上端與鋼絲繩組B —端連接，鋼絲繩組B另一端分別與氣路切換球閥E、氣路切換球閥F、氣路切換球閥G、氣路切換球閥H連接；配氣凸輪B外緣設(shè)有C形碰觸頭基座A，，碰觸頭基座A的兩個橫撐上的縱向孔洞中分別嵌套有碰觸頭A和碰觸頭C，碰觸頭A位于配氣凸輪B的正上方，碰觸頭C位于配氣凸輪B的正下方；碰觸頭A、碰觸頭B通過杠桿分別與細(xì)鋼絲繩組C的兩端相聯(lián)，碰觸頭C、碰觸頭D通過杠桿分別與細(xì)鋼絲繩組D的兩端相聯(lián)；鋼絲繩組C與二位二通配氣閥A相聯(lián)，細(xì)鋼絲繩組D與二位二通配氣閥B相聯(lián)。
專利摘要本實用新型涉及一種基于可逆式空氣發(fā)動機(jī)的壓縮空氣聯(lián)熱蓄能系統(tǒng)，其包括電動發(fā)電機(jī)、可逆式空氣發(fā)動機(jī)、儲氣庫和保溫水箱，電動發(fā)電機(jī)通過減速器與可逆式空氣發(fā)動機(jī)相聯(lián)，可逆式空氣發(fā)動機(jī)分別與儲氣庫和保溫水箱相連。用電低谷時段，制造壓縮空氣并存入空氣庫中，釋放的熱量存儲在水中；用電高峰時段，利用壓縮空氣驅(qū)動可逆式空氣發(fā)動機(jī)發(fā)電，存儲的熱水用來加熱壓縮空氣?？赡媸娇諝獍l(fā)動機(jī)將壓縮機(jī)和發(fā)動機(jī)功能整合于一體，采用了尾氣穩(wěn)壓及適時變缸的技術(shù)方案，消除了尾氣帶走的能量損失及進(jìn)氣時的減壓能量損失，具有很高的能量轉(zhuǎn)化效率。該系統(tǒng)可用于電力系統(tǒng)的削峰填谷、事故備用，還可解決風(fēng)力發(fā)電的間歇性瓶頸及晚間低谷電力的開發(fā)利用。
文檔編號F03D9/00GK201461241SQ20092002092
公開日2010年5月12日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者張琪, 武睿 申請人:武睿