一種配備風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的汽壓動力機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種配備風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的汽壓動力機。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的進步和發(fā)展，人們對能源的需求也與日倶增，而傳統(tǒng)的煤、油、汽等資源為不可再生能源，已日漸匱乏，新能源的開發(fā)雖然是一個美好的發(fā)展方向，但在實際運用中，仍是燃煤、燃油和燃氣等傳統(tǒng)能源占主要地位。而我國是一個人口大國，也是能源消耗大國，更是一個能源進口大國，節(jié)能減排已成為重要的國策，如果在不影響工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)以及人們的日常生活情況下，能使能源消耗減半，那將具有巨大的經(jīng)濟意義和重要的戰(zhàn)略意義。為了達到此目的，研制新型發(fā)動機，挖掘已知能源的使用潛力，提高能源的利用率，是一個積極而有效的措施。
[0003]在現(xiàn)有的發(fā)動機種類中，活塞連桿發(fā)動機占主流地位，是所有內(nèi)燃機的通用結(jié)構(gòu)形式，雖然其結(jié)構(gòu)和性能不斷改進完善，但仍存在一個無法改變的缺陷，即能量利用率低。
[0004]活塞連桿機構(gòu)是將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為曲軸旋轉(zhuǎn)運動的機構(gòu)，在做功的這一過程中，燃燒熱膨脹對活塞頂部的推力嚴格來說是一個變力，為了論述簡便可作為一個平均恒力。在做功過程中，活塞的輸出功等于平均恒力和行程的乘積，即W=F.S，這一過程中，曲柄旋轉(zhuǎn)了 180°，活塞的行程等于曲軸的旋轉(zhuǎn)角弧度，即S=G=Ji,如果不存在能量的損失，F(xiàn).S=T.Θ，因S= Θ，力與轉(zhuǎn)矩相等F= T，則將力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩的過程是按正弦規(guī)律變化的，F(xiàn).Sin Θ = T。活塞在行程過程的上止點、下止點轉(zhuǎn)矩均為零，在行程中點的轉(zhuǎn)矩最大為F，曲軸在旋轉(zhuǎn)180°的過程中，其轉(zhuǎn)矩由小到大、從大到小的變化，取其平均輸出功為最大轉(zhuǎn)矩和最小轉(zhuǎn)矩的二分之一，即T=F/2，由此可知曲軸的輸出功為活塞輸出功的50%。無論活塞連桿發(fā)動機如何先進，其轉(zhuǎn)換性質(zhì)無法改變，能量利用率始終不會超過50%。
[0005]汽輪機是在非密封狀態(tài)下工作的，靠高壓蒸汽流對渦輪產(chǎn)生的側(cè)推力而旋轉(zhuǎn)，渦輪轉(zhuǎn)軸的輸出功只是高壓蒸汽流能量利用的一部分，因此，渦輪機的能量轉(zhuǎn)換率不如活塞連桿發(fā)動機。
[0006]對于水力發(fā)電廠的水輪機，反擊式水輪機的轉(zhuǎn)輪靠水流的反沖力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)，反沖出去的水流所具有的動能就是損失的能量，因此，水輪機同樣存在能量泄漏大，能量轉(zhuǎn)換率低的缺陷。
[0007]在能量轉(zhuǎn)換機械中，電動機的能量轉(zhuǎn)換率高達90%，其原因是:一是電磁力靠空間傳遞，不存在實物連接所產(chǎn)生的機械損失；二是作用于轉(zhuǎn)子的電磁力是純切向力，不存在力的分解損失，只有10%左右的電能轉(zhuǎn)換為熱能消耗，其余均轉(zhuǎn)換為機械能。汽壓動力機的發(fā)明理念吸取了電動機能量轉(zhuǎn)換率高的特點，放棄了傳遞能量損失大的連桿機構(gòu)，改變了汽輪機，水輪機能量泄漏大的缺陷，這就是汽壓動力機的發(fā)明創(chuàng)新點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明為了能廣泛、高效地轉(zhuǎn)換利用已知自然能源，進而提供了一種配備風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的汽壓動力機。
[0009]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種配備風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的汽壓動力機，包括通過管路依次連接的風(fēng)車、空氣壓縮機、高壓罐組、低壓驅(qū)動罐和汽壓動力機，汽壓動力機的輸出端連接工作機組，高壓罐組和低壓驅(qū)動罐之間的管路為高壓管道，汽壓動力機和低壓驅(qū)動罐之間的管路為低壓管道，所述與低壓驅(qū)動罐連接的高壓管道處設(shè)有氣壓自動控制閥，低壓管道上設(shè)有節(jié)速閥。
[0010]所述的汽壓動力機包括機體以及通過軸承、前軸承蓋和后軸承蓋安裝于機體內(nèi)的疊合三葉旋轉(zhuǎn)軸，疊合三葉旋轉(zhuǎn)軸包括主軸和若干三葉輪，各三葉輪均勻的交錯安裝于主軸上，主軸的一端連接有節(jié)速器，節(jié)速器通過油管與節(jié)速閥連接，主軸的另一端作為輸出端與工作機組連接；
所述機體上開有進氣窗口和排氣窗口，進氣窗口通過進氣窗蓋外接進氣管，進氣管與低壓管道連接，排氣窗口通過排氣窗蓋外接排氣管。
[0011]所述三葉輪的數(shù)量不少于三個，且三葉輪之間設(shè)有間隔盤，靠近主軸(65)兩端的三葉輪外端面設(shè)有密封盤。
[0012]所述三葉輪的葉片最大直徑處外緣開有沿軸線方向的通長密封槽。
[0013]所述密封盤和間隔盤的外緣均開有密封環(huán)槽，密封環(huán)槽內(nèi)安裝密封件。
[0014]所述的機體內(nèi)壁設(shè)有通長的襯套，襯套上開有若干進氣口和排氣口。
[0015]所述的節(jié)速器包括離心旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、推力軸承、軸承座以及由活塞和油杯組成的伸縮機構(gòu)，活塞上繞接有回位彈簧，油杯與油管連接，推力軸承安裝于軸承座上，推力軸承徑向方向通過卡爪固定；
所述的離心旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括主動盤以及對稱安裝于主動盤上的兩組飛錘機構(gòu)，飛錘機構(gòu)通過銷軸與主動盤的一端面鉸接，飛錘機構(gòu)包括壓爪和飛錘，壓爪朝向主動盤圓心安裝，飛錘背離主動盤圓心安裝，主動盤的另一端面與主軸連接；
所述推力軸承的兩個端面分別與活塞和壓爪接觸。
[0016]所述的節(jié)速器外圍設(shè)有罩體和蓋板。
[0017]所述高壓罐組內(nèi)的壓力是低壓驅(qū)動罐內(nèi)壓力的整數(shù)倍。
[0018]本發(fā)明具有如下有益效果:
1、該系統(tǒng)可以將不穩(wěn)定的、不可控的氣流等自然能源所具有的動能轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的、可控的勢能并進行大量儲存供給汽壓動力機，再輸出供給工作機組使用，有利于對自然能的開發(fā)利用；
2、節(jié)速器和節(jié)速閥的聯(lián)合作用，可以實現(xiàn)對汽壓動力機輸入氣量氣壓的自控，使工作機組能穩(wěn)定勾速運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性高；
3、汽壓動力機對風(fēng)能等自然能源的轉(zhuǎn)化利用達到80%以上，與傳統(tǒng)的活塞連桿發(fā)動相比，收集利用自然能源的效果更佳，產(chǎn)出比值高，且汽壓動力機的密封效果好，解決了汽輪機、水輪機能量泄漏大的缺陷；
4、本發(fā)明所述的汽壓動力機可采用風(fēng)能、太陽能、液壓能等自然能源作為輸入能源，使用范圍廣；
5、將燃氣、甲醇等燃料設(shè)備與汽壓動力機整合，可用于車、船等移動設(shè)備，結(jié)構(gòu)緊湊，運送使用方便；
6、該系統(tǒng)的制作方式和操作方式簡單，為自動控制，人工投入少，投資成本低，尤其利于在風(fēng)能等資源充足的偏僻地區(qū)推廣使用。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
圖2、3、4分別為汽壓動力機(5)的主視圖、俯視圖、側(cè)視圖；
圖5、圖5a為圖2的局部剖視圖；
圖6、圖6a為圖4的局部剖視圖；
圖7為襯套(62)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為三葉輪(63)和主軸(65)的組裝示意圖；
圖9、9a為三葉輪(63)的主視圖和側(cè)視圖；
圖10為間隔盤(69)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖11為密封盤(68)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖12為進氣窗蓋和排氣窗蓋的主視圖；
圖13為進氣窗蓋和排氣窗蓋的側(cè)視圖；
圖14為低壓驅(qū)動罐(4)和汽壓動力機(5)的局部連接示意圖；
圖15為節(jié)速器(52)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1-風(fēng)車、2-空氣壓縮機、3-高壓罐組、4-低壓驅(qū)動罐(恒壓罐)、5-汽壓動力機、6-工作機組、7-高壓管道、8-節(jié)速閥、9-低壓管道、10-氣壓自動控制閥；
51-油管、52-節(jié)速器、53-前軸承蓋、54-進氣窗口、55-機體、56-后軸承蓋、57-進氣窗蓋、58-進氣管、59-排氣管、60-排氣窗蓋、61-排氣窗口、62_襯套、63-三葉輪、64-軸承、65-主軸、66-進氣口、67-排氣口、68-密封盤、69-間隔盤、70-軸孔、71-密封槽、72-密封環(huán)槽；
101-蓋板、102-油杯、103-活塞、104-回位彈簧、105-罩體、106-主動盤、107-卡爪、108-推力軸承、109-壓爪、110-軸承座、111-飛錘。
【具體實施方式】
[0020]結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明:
如圖1所示的配備風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的汽壓動力機，包括通過管路依次連接的風(fēng)車1、空氣壓縮機2、高壓罐組3、低壓驅(qū)動罐4和汽壓動力機5，汽壓動力機5的輸出端連接工作機組6，高壓罐組3和低壓驅(qū)動罐4之間的管路為高壓管道7，汽壓動力機5和低壓驅(qū)動罐4之間的管路為低壓管道9，所述與低壓驅(qū)動罐4連接的高壓管道7處設(shè)有氣壓自動控制閥10，低壓管道9上設(shè)有節(jié)速閥8。
[0021]風(fēng)車I與空氣壓縮機2是由齒輪機構(gòu)相連，風(fēng)力推動齒輪機構(gòu)旋轉(zhuǎn)，齒輪機構(gòu)帶動空氣壓縮機2工作，使壓縮空氣由管道注入高壓罐組3。
[0022]高壓罐組3主要起兩方面作用:一是能量的儲存；二是均衡的作用。因風(fēng)力不固定，往往會一陣大一陣小，由齒輪機構(gòu)帶動空氣壓縮機的空氣壓縮量也是一陣大一陣小的，而這不穩(wěn)定的氣流注入高壓罐組內(nèi)后，高壓罐內(nèi)的氣壓值體現(xiàn)的是總體時間的空氣壓縮量，與某個時間點的空氣壓縮量的大小無關(guān)。當(dāng)某高壓罐內(nèi)氣壓達到規(guī)定數(shù)值時，關(guān)閉相應(yīng)的充氣閥門再打開另外一個高壓罐的充氣閥門充氣，從而將不穩(wěn)定的空氣動能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的勢能儲存起來，達到“儲存”和“均衡”的目的。
[0023]低壓驅(qū)動罐4 (恒壓罐)的容量和氣壓值均比高壓罐組3小很多，高壓罐組3內(nèi)氣體壓力Pg是低壓驅(qū)動罐4內(nèi)氣體壓力P d的整數(shù)倍，即P g=nPd。低壓驅(qū)動罐4的輸入端與高壓罐組3通過高壓管道7連接，在高壓管道7與低壓驅(qū)動罐4的連接處安裝有氣壓自動控制閥10，該閥門受低壓驅(qū)動罐4內(nèi)氣壓的控制，起恒壓作用。
[0024]由圖2、3、4所示的三視圖和圖5、5a、6、6a所示的剖視圖可知，所述的汽壓動力機5包括機體55以及通過軸承64、前軸承蓋53和后軸承蓋56安裝于機體55內(nèi)的疊合三葉旋轉(zhuǎn)軸，疊合三葉旋轉(zhuǎn)軸包括主軸65和若干三葉輪63，各三葉輪63均勻的交錯安裝于主軸65上，主軸65的一端連接有節(jié)速器52，節(jié)速器52通過油管51與節(jié)速閥8連接，主軸65的另一端作為輸出端與工作機組6連接。
[0025]所述機體55上開有進氣窗口 54和排氣窗口 61，進氣窗口 54通過進氣窗蓋57外接進氣管58，進氣管58與低壓管道9連接，排氣窗口 61通過排氣窗蓋60外接排氣管59。進氣窗蓋和排氣窗蓋的結(jié)構(gòu)如圖12、13所示，其連接端傾斜設(shè)計，時其能與機體緊密