CN102705206B - 一种风力空气压力机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力空气压力机，包括：风力传动系统和空压机，所述风力传动系统包括一驱动轴；所述空压机包括箱体、驱动轮和气缸，所述气缸设置于所述箱体上，所述驱动轮设置于所述箱体内并套置固定于所述驱动轴上，所述驱动轮的驱动面上成型有闭合的滑轨结构，所述气缸的活塞连杆作用端约束于所述驱动轮的滑轨结构并沿所述滑轨结构滑动，所述气缸的所产生的压缩气体通过排气总管输送至储气室，垂直于所述气缸活塞连杆的轴线方向上还设有一连杆导向机构，所述连杆导向机构同所述活塞连杆滚动连接；本发明减少空压机运行时所经受的额外负荷，使空压机在同样风速下输出压力更高的压缩气体，实现空压机的稳定增速运行，减少运行时的噪音。

Description

一种风力空气压力机

技术领域

本发明涉及风能采气领域，特别涉及一种风力空气压力机，主要利用于水平驱动风力机技术领域。

背景技术

风力空气压力机是利用风能采气，并将所采到的空气动力转化为气体的压力，然后将气体的压力进行储存并应用于后续的设备。

中国专利文献CN2784610公开了一种风力空气压力机，它包括通过轴安装在支架上的风机安装座，风机安装座上设置有风叶和尾翼，风叶轴与底座的轴不相交，所述尾翼通过尾翼旋转轴与风机安装座连接，该尾翼旋转轴与风机安装座上设置的向后且向外侧倾斜的轴孔相配合，在所述尾翼安装座上设置有尾翼限位机构。此专利文献中所用的空压机采用齿轮传动方式，依靠齿轮完成气缸的增速吸排气过程，其结构复杂，能量损耗大。

中国专利文献CN101799001.A中公开了一种凸轮式空气压缩机，其包括固定在动力轴的凸轮，汽缸装在托架的汽缸固定轴上可以摆动，汽缸固定轴固定在托架上，摆杆活动安装在托架上可以摆动，摆杆与凸轮是通过摆杆滚轴接触，汽缸的活塞杆与摆杆活动连接，被固定基座固定。工作时，动力轴、凸轮转动，摆杆被凸轮推起，摆杆将推力传递给的活塞杆，汽缸产生压缩空气通过排气管向外部输出压缩空气。当摆杆上的摆杆滚滚过凸轮凸齿的最高点时，摆杆在摆杆回位弹簧作用下向内摆动，此时带动汽缸的活塞杆伸出，此时汽缸形成负压，汽缸通过空气过滤器吸气。当凸轮的下一凸齿来到时，形成下一次空气压缩及排气的过程，往复循环。

1)此专利文献中采用多汽缸压缩空气的结构，其中的凸轮的结构采用不对称的圆弧结构，当动力轴旋转时，汽缸的活塞杆的端部沿着凸轮凸齿的圆弧面上滑至其上止点位置，并压缩空气进行做功，然后跨过最高点沿凸齿的另一圆弧面下滑至汽缸的下止点位置，完成汽缸的吸气过程，活塞杆的端部在回程吸气的过程中，主要依靠摆杆回位弹簧的作用下进行回位，此过程凸齿不会对汽缸的活塞杆施加作用力，完全依靠摆杆回位弹簧的作用；而在排气过程中，凸齿还要克服弹簧弹力去做功，增加了凸齿旋转时的负荷。

2)活塞连杆的稳定性差，活塞连杆的端部同摆杆是通过铰接固定连接，活塞连杆在上下运动过程中会发生左右径向摆动，进而会影响气缸的工作，使活塞对缸体的摩擦力加大，从而增加了凸齿运转时的负荷。

3)没有设置减少凸齿运行负荷的装置，当风速较小时，风速难以克服施加到凸齿上的负荷，使所有的气缸进入工作状态，从而造成启动困难。

4)动力轴上的凸齿在整个运动和传动动力的过程中主要依靠外凸面对汽缸做功，而凸轮上的内凹面不对汽缸做功，对于单个汽缸来讲，凸轮时而对汽缸做功，时而不对汽缸进行做功，因此整个动力轴的受力是不均匀的，若要保证动力轴的匀速旋转就需要使动力轴上的凸轮对汽缸进行平稳做功，这样就对汽缸的分布提出了较高的要求，如果动力轴受力不均匀就会出现动力轴转速时快时慢的现象，进而影响到回位弹簧和动力轴的使用寿命。

5)汽缸在整个工作过程中，主要依靠摆杆回位弹簧进行复位，这样就对弹簧的要求较高，长时间运行后摆杆回位弹簧的弹力发生一定的变化，会出现复位不及时或发生疲劳断裂的现象，若其中一个摆杆回位弹簧复位不及时会造成凸齿连续敲打活塞杆的现象，产生噪音，由于动力轴的受力不均，会进一步加剧其它摆杆回位弹簧的损坏，从而造成汽缸上的排气管的气压不足，严重时会出现动力轴卡死或凸齿损坏的后果，以至于整个空压机无法正常工作；若发生摆杆回位弹簧断裂会造成与其相对应的汽缸无法正常工作。

6)汽缸工作时需要润滑油来润滑活塞或将活塞杆往复运动时所产生的热量带走，因此在安装汽缸时需要将汽缸的缸体向上设置，活塞杆朝下设置，使汽缸的活塞杆尽可能的朝向斜上方压缩空气做功。

在此专利文献中汽缸是沿着整个托架的圆周进行均布，置于托架下部的汽缸呈现倒置现象，这样的布置会造成润滑油被压入排气管中。

7)托架内的所安装的元器件较多，且占据空间较大，相同容积的托架汽缸的安装数量较少，当在不改变动力轴转速的情况下，其提供的空气压力较小，若需要提供较大空气压力，需要更换较大直径的托架。

8)此种结构的凸轮只能沿着一个方向进行旋转，当风向变化时，利用此空压机无法进行正常工作。

另外，中国专利文献CN201517481U涉及一种凸轮约束往复活塞式压缩机，包括气缸、活塞和连杆，所述连杆的一端与活塞连接，另外设置有一个凸轮，所述凸轮上设置有一个凹槽状的轨道或凸轨状的轨道，所述轨道呈闭环形且围绕凸轮轴的轴线进行偏心转动，在轨道上有两个工作轨面，所述轨面的发生线与凸轮轴的轴线平行，在连杆上安装有轴销，轴销上至少套装有一个滚轮，所述滚轮被凸轮约束并沿着凸轮的轨道运动，此专利文献摈弃了传统压缩机的曲柄连杆机构，采用凸轮来约束活塞的往复运动，由于凸轮可按需设定其轨道的工作轨面，故能约束并实现活塞的特定运动规律。

专利文献CN201517481U存在一下几个问题：

1)此凸轮结构在驱动轴旋转一周时，气缸只进行一次排气和一次吸气过程，无法实现空气压缩机的增速。

2)上述专利如果采用一个导向结构对活塞连杆进行导向，活塞连杆的稳定性更差，因为上述专利中的导向结构不仅仅起到导向的作用，还起到油封的作用，由于油封为弹性件，因此活塞连杆运动时会产生摆动，为了更好地稳定活塞连杆，发明人又增加了一个导向结构，虽然稳定性较好，但是新的问题也就出现了，两个导向结构所产生的摩擦力变大，这就使得凸轮运转时的所受负荷加大，进而影响到起运转速度和压力气体的压力。

3)从结构上看，此专利最多带动两个气缸运行；另外此导向结构同活塞连杆为滑动连接，活塞连杆上下运动时，凸轮同样要克服活塞连杆同上下两个导向结构之间所产生的摩擦力做功，使用时间久了，导向结构的一侧磨损较大，进而使活塞连杆运动时趋于倾斜运动，这样就会加大活塞同缸体的摩擦力，使凸轮克服更大的摩擦力去做功，在同样风速下，会使排出的压缩气体的压力降低，同时影响到活塞的使用寿命。

4)在所提供的实施例中，在壳体的下方也设置了一个气缸，由于此气缸采用倒置安装方式，因此，进入气缸中润滑油很容易进入气缸的上行程腔内并进入排气管内。气缸的一端是封闭的活塞运动形式，其产生的负压无法解除，通常使用的压缩机是一个主轴曲拐带动多个气缸工作，该发明从通常的简单性变为复杂性。

另外，专利文献CN201517481U和CN101799001.A中的驱动方式均为电机驱动方式。

发明内容

本发明所要解决的问题之一是：减少空压机运行时所经受的额外负荷，使空压机在同样风速下输出压力更高的压缩气体。

本发明所要解决的问题之二是：实现空压机的稳定增速运行，减少运行时的噪音。

为了实现上发明目的，本发明提供了一种风力空气压力机。所述技术方案如下：

一种风力空气压力机，包括：

风力传动系统，包括一驱动轴；

空压机，包括箱体、驱动轮和气缸，所述气缸设置于所述箱体上，所述驱动轮设置于所述箱体内并套置固定于所述驱动轴上，所述驱动轮的驱动面上成型有闭合的滑轨结构，所述气缸的活塞连杆作用端约束于所述驱动轮的滑轨结构并沿所述滑轨结构滑动，所述气缸的所产生的压缩气体通过排气总管输送至储气室；

所述驱动轴设置于所述滑轨结构的中心，垂直于所述气缸活塞连杆的轴线方向上还设有一连杆导向机构，气缸工作时，所述连杆导向机构同所述活塞连杆滚动连接。

进一步，所述连杆导向机构包括多个导向轮，所述导向轮通过连杆固定于所述气缸的缸体内壁上；多个所述导向轮均布于所述活塞连杆的外圆周上，并同所述活塞连杆滚动连接。

进一步，所述滑轨结构由多段弧形滑轨首尾连接而成，多段所述弧形滑轨连接后形成一凹凸相间分布的闭合滑轨结构；

所述弧形滑轨包括上行的排气弧形滑轨和下行的吸气弧形滑轨，所述排气弧形滑轨和吸气弧形滑轨呈对称设置，且同所述气缸的运行轨迹相适配；

所述排气弧形滑轨和吸气弧形滑轨分别由外凸圆弧段、直线段和内凹圆弧段连接而成，所述直线段分别同所述外凸圆弧段和内凹圆弧段相切，所述外凸圆弧段的端部对应于所述气缸的上止点位置，所述内凹圆弧段的端部对应于所述气缸的下止点位置。

优选，所述滑轨结构成型于所述驱动轮的外圆端面上，所述的弧形滑轨为成型于所述驱动轮外圆端面上的凹槽，所述凹槽的一侧成型有防脱保持架，所述活塞连杆的作用端设有一轴承，所述轴承容置于所述凹槽内，并受所述防脱保持架约束，所述驱动轮旋转时，设置于所述活塞连杆作用端的轴承绕所述弧形滑轨作周期性往复运动。

进一步，所述排气总管共设置至少两路同其连通的排气支管，每路排气支管同设置相应数量的气缸上的排气管相连通；

其中一路排气支管通过一单向排气阀同所述排气总管连通；

其余各路排气支管分别通过一泄压阀和单向排气阀同所述排气总管连通；

当风力较小时，同所述风力强度相对应的一路所述泄压阀开启，同所述泄压阀相连接的各个气缸所产生的压力空气外排至大气。

所述泄压阀设置于所述箱体上，其包括阀壳、旋转阀芯和风力操作机构，所述旋转阀芯设置于所述阀壳内，二者密封连接，所述旋转阀芯内部成型一气流通道，所述阀壳上设有两个呈一定旋转角的排气孔和同所述排气支管相连通的进气孔，所述旋转阀芯旋转时，所述阀壳的进气孔通过所述气流通道同两所述排气孔中的其一相连通，

两所述排气孔分别同所述储气室和外界大气一一对应连通；

所述风力操作机构设置于所述旋转阀芯的端部，其依靠风力进行旋转动作。

所述风力操作机构包括：

取风挡板，同所述旋转阀芯的一端固定连接，其包括垂直于风向设置的大块取风挡板和小块取风挡板，所述大块取风挡板和小块取风挡板形成一夹角；

复位碟簧，设置于所述取风挡板上，用于实现所述取风挡板的复位；

风力较小时，所述气流通道内的压力气体同外界大气连通；

风力较大时，风力驱动所述大块取风挡板，使所述大块取风挡板带动所述旋转阀芯旋转，使所述旋转阀芯中的气流通道旋转至同储气室连通。

所述箱体内还设有一液压缸及套置固定于所述驱动轴上的凸轮，所述液压缸的活塞杆上套置一复位弹簧，所述驱动轴旋转并带动所述凸轮旋转使所述液压缸的活塞杆端部沿所述凸轮的外端面作往复运动；

所述液压缸的出油口同多个油管连接，多个所述油管同多个气缸的缸体内腔一一对应连通。

所述单向排气阀包括：

阀体，其为中空结构，其中部成型一凸环，所述凸环将所述阀体分割为上部的连接腔和下部的通气腔，所述排气总管同所述连接腔螺纹连接，所述阀体的下端同所述储气室的连通；

胶套，设置于所述阀体的内部，其具有一轴向中空的通气孔，所述通气孔的出气端开口尺寸大于其进气端开口尺寸，所述胶套的上部卡置于所述凸环的上端面，其下部设置于所述阀体的通气腔内，所述胶套上设有连通所述通气孔和所述通气腔的径向排气孔；

滑锥杆，其设置于所述胶套的通气孔内并同所述胶套相适配，所述胶套的进气端进气时，所述滑锥杆被气压顶出，使所述径向排气孔同所述通气孔相连通；进气结束后，所述滑锥杆被储气室内的气压顶入，所述径向排气孔同所述通气孔相隔断。

优选，所述胶套的通气孔下部为锥形孔，其上部为同所述锥形孔的小头端相连通的柱形孔，所述柱形孔的内径小于所述锥形孔的小端直径，所述径向排气孔靠近所述锥形孔的小头端设置。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

(1)本发明采用一连杆导向机构，由于连杆导向机构同活塞连杆采用的是滚动连接方式，活塞连杆运行时同连杆导向机构之间的摩擦力为滚动摩擦力，同时其限位精确，避免活塞连杆偏离其正常运行轨迹造成摩擦力增大，因此利用本发明可在同等条件下，由于驱动轮受到的外界额外负荷大大降低，使驱动轮的转速可到提高，进而提高了气缸对压缩气体的排放压力。

(2)本发明采用多级增速空压机，空压机的驱动轮上设有多段正弦弧形滑轨，气缸的上行排气和下行吸气呈对称设置，均采用正弦弧形结构，符合气缸的运行轨迹，同时驱动轴设置于正弦波形滑轨结构的中心，驱动轴运转一周可以实现单台气缸的多次增速，极大程度上提高了气缸的运转效率，活塞连杆的作用段只需沿着滑轨结构运转即可实现气缸的多次平稳增速过程，结构简单，易于实现。

(3)对于大型风力空气压力机可以在箱体上均匀设置多个气缸，由于大型风力空气压力机的驱动轮直径大，转速低，箱体内的润滑油无法靠自身所产生的离心力甩向气缸，因此本发明在箱体内设置一各液压缸及套置固定于驱动轴上的凸轮，驱动轴带动凸轮旋转，同时凸轮通过作用液压缸做功并将箱体底部的润滑油通过油管分别打入各个气缸，通过自身所产生的动力实现各个气缸的润滑，结构简单，易于实现。

(4)凹凸驱动轮盘在往复运动过程分为三个行速过程，中段上下行加速坡道为直线，外凸圆弧段压缩气体缓冲坡道，内凹圆弧段真空吸气还原坡道。如图8上行中段扭矩小直线上行速快，为空气压缩过程，外凸圆弧段扭矩大行程小，为高气压气体排出缓冲过程，吸气直线段下行扭矩小行速快为吸气过程，下段内凹圆弧段扭矩大行程小为吸气真空度大气压力还原过程，完全符合气缸的吸气和排气工作原理。

(5)本发明将多个气缸所排出的压力气体分成多路，其中一路正常排放至储气室，其余各路分别连接一泄压阀，各路泄压阀所适应的风力各不相同，当风速到达一定级别时，某一路的泄压阀开启，其泄压作用于同其连通的气缸上，进而使部分气缸处于空运转状态，即将其在挤压排气阶段所产生的气体直接外排至大气中，只是对部分气缸所排放的气体输送至储气室，这样便于空压机在小风情况下实现其正常运转，当风力较大时，泄压阀的取风挡板进行一定角度的旋转，使泄压阀的泄压终止，实现所有气缸的正常排气和储气，充分保证了风力空气压力机在小微风环境下的运行，使其充分利用小风来进行工作。

(6)本发明的风力空气压力机采用主轴直驱式动力做功，解决了风力机齿轮增速产生压缩空气过程受力不均匀带来共振所造成的破坏性(轴承损坏、螺栓松动、齿轮噪音大)，结构简单，增加可靠性，降低生产成本。

(7)本发明的风力空气压力机通过直驱自供油润滑：风力机主轴直驱凹凸形驱动轮，并带动气缸和油泵装置产生压缩气体，实现自润滑；风力机风叶直径超过6米以上的风力空气压力机利用凹凸轮飞溅供油无法实现，风叶直径越大转速越慢，通过轮盘凸轮配合油泵实现了气缸摩擦的供油自润滑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是专利文献CN101799001.A所提供的空压机结构图；

图2是专利文献CN201517481U所提供的空气压缩机结构图；

图3是本发明所提供的风力空气压力机整体结构图；

图4是图3中的锁定机构处于开启状态结构图；

图5是图3中的锁定机构处于关闭状态结构图；

图6是本发明实施例一所提供的两倍增速的驱动轮结构图；

图7是本发明实施例二所提供的三倍增速的驱动轮结构图；

图8是本发明实施例三所提供的六倍增速的驱动轮结构图；

图9是本发明所提供的弧形滑轨结构线性图；

图10是图3中的单向排气阀结构图；

图11是图10中的胶套剖面图；

图12是图3中的调向轴座同储气室连接结构图；

图13是本发明的泄压阀结构泄压时的结构示意图；

图14是本发明的泄压阀结构泄压前的结构示意图；

图15是本发明的泄压阀的正面结构图。

图中：

1-尾翼 2-拉绳；3-挂环；4-尾翼连杆；5-拉环；6-驱动轮；7-滑轮；8-铰接轴；9-尾翼杆固定架；91-上连接板；92-下连接板；10-锁定机构；

11-气缸；12-箱体；

13-单向排气阀；

131-阀体；1311-凸环；1312-连接腔；1313-通气腔；

132-胶套；1321-通气孔；1322-径向排气孔；1323-锥形孔；1324-柱形孔；

133-滑锥杆；

14-风叶；15-风叶轴座；16-调向轴座；161-旋转座；162-固定座；17-储气室；18-连接杆；

19-套环；20-锁定空间；21-回位弹簧；22-拉杆；221-楔形面；23-弹簧支撑托板；

24-限位板；25-套筒；26-拉杆挂环；27-活塞连杆；28-减压气孔；

29-弧形滑轨；291-外凸圆弧段；292-直线段；293-内凹圆弧段；

30-驱动轴；31-连杆导向机构；311-连杆；312-导向轮；32-轴承；33-凹槽；34-防脱保持架；35-排气总管；36-凸轮；37-油管；38-活塞杆；39-出油口；40-液压缸；41-复位弹簧；42-滑动轴承；43-进气管；44-压力气通道；46-气密元件；

47-泄压阀；470-进气孔；471-阀壳；472旋转阀芯；473-排气孔；474-小块取风挡板；475-旋转轴；476-大块取风挡板；477-碟簧；478-限位块；479-气流通道；

48-卡槽；49-通孔；50-排气支管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图3所示为本发明的整体结构示意图。

图中所示的一种风力空气压力机主要包括：风力传动系统、调向轴座、空压机、储气室和尾翼机锁装置。

其中的风力传动系统包括：风叶14、驱动轴30、风叶轴座15和尾翼1，驱动轴贯穿风叶轴座15并同空压机箱体12内的驱动轮固定连接，尾翼1通过尾翼连杆4固定于空压机箱体12的一侧面，尾翼连杆同箱体12铰接，所述风叶轴座15同调向轴座旋转连接。

调向轴座16，包括旋转座161和固定座162组成，其中的旋转座161同所述风叶轴座15的下端固定连接，旋转座161同固定座162之间可旋转连接，旋转座161的中轴线上设置一贯穿的压力气通道44和同压力气通道44相连通的进气管43，储气室17同压力气通道44连通，风力传动系统可绕调向轴座16旋转。

空压机，包括箱体12、驱动轮6和至少一个气缸11，气缸11设置于箱体12上，驱动轮6设置于箱体12内并套置固定于风力传动系统的驱动轴30上，驱动轮6的驱动面上成型有闭合的滑轨结构，气缸11的活塞连杆27作用端约束于驱动轮6的滑轨结构并沿滑轨结构滑动，每个气缸11的活塞连杆27上设置有垂直于所述气缸活塞连杆27轴线的连杆导向机构31，连杆导向机构31同活塞连杆27垂直设置，共对称设置四个连杆导向机构31，分别从四个方向上限制其摆动，气缸工作时只需其在上下方向移动，以确保气缸11在吸气和排气时的运行平稳。

所述连杆导向机构31包括多个导向轮312，所述导向轮312通过连杆311固定于所述气缸11的缸体内壁上；多个所述导向轮312均布于所述活塞连杆27的外圆周上，并同所述活塞连杆27滚动连接，这里的导向轮312可以为滚动轴承或滑动轴承。

储气室17，设置于所述调向轴座16的下方，调向轴座16同储气室17通过气密元件46密封连接，所述固定座162的下端固定在储气室17的上端，

置于空压机上的排气总管35上设有单向排气阀13，排气总管35同旋转座161上的进气管43相连通，所述排气总管35内的气体依次通过进气管43、压力气通道44排入所述储气室17内，如图8和图12所示。

如图10和图11所示。

其中的单向排气阀13包括阀体131、胶套132和滑锥杆133。

阀体131，其为中空结构，其中部成型一凸环1311，凸环1311将阀体131分割为上部的连接腔1312和下部的通气腔1313，所述排气总管35设置于所述连接腔1312内并同其螺纹连接，阀体131的下端同所述调向轴座16的进气管43密封连接；

胶套132，设置于所述阀体131的内部，其具有一轴向中空的通气孔1321，所述通气孔1321的出气端开口尺寸大于其进气端开口尺寸，所述胶套132的上部卡置于所述凸环1311的上端面，其下部设置于所述阀体131的通气腔1313内，所述胶套132上设有连通所述通气孔1321和所述通气腔1313的径向排气孔1322；

滑锥杆133，其设置于所述胶套132的通气孔1321内并同所述胶套132相适配，所述胶套132的进气端进气时，所述滑锥杆133被气压顶出，使所述径向排气孔1322同所述通气孔1321相连通；进气结束后，所述滑锥杆133被储气室17内的压力气体顶入，滑锥杆133沿着通气孔1321上移，所述径向排气孔1322同所述通气孔1321相隔离，从而实现气体的密封，防止储气室17内的压力气体发生倒流现象。

胶套132的通气孔1321下部为锥形孔1323其上部为同所述锥形孔1323的小头端相连通的柱形孔1324，所述柱形孔1324的内径小于所述锥形孔1323的小端直径，所述径向排气孔1322靠近所述锥形孔1323的小头端设置，其中的柱形孔1324为封气段，其封气时，由于胶套132为橡胶材质制成，具有一定的弹性，当滑锥杆133的一端插入柱形孔1324中时，储气室17内的压力气体挤压处于通气腔1313内的胶套132的外围，在储气室17中压力气体的挤压下，柱形孔1324所在的柱形内圆面紧密同滑锥杆133贴合，从而实现其封气过程。

如图6、图7和图8所示，其中的驱动轴30设置于滑轨结构的中心，滑轨结构由多段弧形滑轨29首尾连接而成，多段所述弧形滑轨29连接后形成一凹凸相间分布的闭合滑轨结构，活塞连杆27的作用端作用于滑轨结构上并受其约束；弧形滑轨29包括上行的排气弧形滑轨和下行的吸气弧形滑轨，排气弧形滑轨和吸气弧形滑轨呈对称设置，且同气缸11的运行轨迹相适配；驱动轮6旋转并带动活塞连杆的27作用端沿着弧形滑轨29作上下周期性往复运动，实现气缸11的增速排气和吸气过程。

图6是两倍增速的驱动轮结构图，驱动轴旋转一周设置于箱体12上的气缸11需要进行两次吸排气过程，主要用于小型风机上。

图7是三倍增速的驱动轮结构图，驱动轴旋转一周设置于箱体12上的气缸11需要进行三次吸排气过程，主要用于小型风机上。

图8是六倍增速的驱动轮结构图，箱体12上设置多个气缸11，驱动轴30旋转一周，箱体12上的单个气缸11需要完成六次的吸排气过程，主要用于大型风机上。

当然也可以根据情况设置多倍增速的驱动轮6，只需改变滑轨结构上吸气弧形轨道和排气弧形轨道的数量即可设计出实现不同增速的驱动轮6。

图9所示为驱动轮6的滑轨结构线形图，排气弧形轨道和吸气弧形轨道为相同弧形的结构，即分别由外凸圆弧段291、直线段292和内凹圆弧段293连接而成，其中的直线段292分别同外凸圆弧段291和内凹圆弧段293相切，外凸圆弧段291的端部对应于气缸11的上止点位置，内凹圆弧段293的端部对应于气缸11的下止点位置。

下表对气缸11的活塞连杆在上行和下行运行至各个行速阶段的解释

行速阶段	轨迹形状	工作状态	扭矩	行程
					上行上段	外凸圆弧段	高气压储气缓冲	大	小
上行中段	直线段	气体压缩加速	小	大
					上行下段	内凹圆弧段	改变行程方向缓冲	大	小

行速阶段	轨迹形状	工作状态	扭矩	行程
					下行上段	外凸圆弧段	改变行程方向缓冲	大	小
下行中段	直线段	吸气加速	小	大
					下行下段	内凹圆弧段	吸气还原大气压力	大	小

其中的弧形滑轨29也可以为正弦形滑轨，滑轨结构展开后形成一波形相同的正弦波结构；多个正弦形滑轨首尾连接所成型的滑轨结构内接于以驱动轮6的轴线为圆心的圆，滑轨结构上成型有多个正弦形滑轨连接凹点，其中的连接凹点为气缸11由吸气状态转为排气状态的转折点。下行凹点转为改变上行初步转折缓冲点。

如图6和图7所示，其中的滑轨结构成型于驱动轮6的外圆端面上，而弧形滑轨29为成型于驱动轮6外圆端面上的凹槽33，凹槽33的一侧成型有防脱保持架34，所述活塞连杆27的作用端设有一轴承32，轴承32容置于凹槽33内，并受防脱保持架34约束，驱动轮6旋转时，设置于活塞连杆27作用端的轴承32绕弧形滑轨29作周期性往复运动。

轴承32设置于活塞连杆27的端部，轴承32为滑动轴承或滚动轴承。

图6-8中所示的箱体12呈圆柱形，其上部圆柱面上设置有偶数个同滑轨结构滑动连接的气缸11，各个气缸11同箱体12的圆柱面垂直设置，相邻两气缸11所形成的中心夹角相等，各个所述气缸11上的排气管相串接后同排气总管连通，在箱体12上还设置了减压气孔28，如图7所示。

图6和图7所示的气缸11活塞的润滑是通过驱动轮6运转时自动完成的，对于小型风机其行速快，仅仅依靠驱动轮6所产生的离心力即可将箱体12内的润滑油带入气缸11内，从而使气缸11得以润滑；对于大型风机，由于驱动轮6的直径较大，且旋转速度慢，位于箱体12底部的润滑油无法通过离心力的作用带入气缸11内，因此需要在箱体12内设置一液压油泵，如图8所示，其中的液压油泵由液压缸40及套置固定于驱动轴30上的凸轮36组成，液压缸40的活塞杆38端部设有滑动轴承42，滑动轴承42与液压缸40缸体之间的活塞杆38上套置有供液压缸40执行吸油动作的复位弹簧41，驱动轴30旋转并带动凸轮36旋转使液压缸40的活塞杆38端部沿凸轮36的外端面作往复运动；液压缸40上设有吸油口和出油口39，液压缸的出油口39同多个油管37连接，多个油管37同多个气缸11的缸体内腔一一对应连通，从而依靠风力所产生的动力即可实现对箱体12上各个缸体的润滑。

另外，在箱体12上设置有用于启闭空压机工作状态的尾翼机锁装置，如图4和图5所示，其包括：

尾翼杆固定架9，固定于所述箱体12上，所述尾翼杆固定架9设置于所述尾翼连杆4固定端的斜上方；

锁定机构10，设置于所述尾翼杆固定架9上；

关机时，拉动所述尾翼1，使所述尾翼连杆4沿铰接轴8旋转，使所述尾翼连杆4旋转至所述尾翼杆固定架9处，并通过锁定机构10将所述尾翼连杆4位置锁定。

尾翼杆固定架9包括两个上下水平设置的上连接板91和下连接杆92，两所述连接板91、92的一端分别同所述箱体12固定连接，两所述连接板91、92之间形成一锁定空间；

锁定机构10包括：拉杆22、套筒25和回位弹簧21；

所述套筒25的上端同所述下连接板92固定连接，所述套筒25内设置一限位板24，所述下连接板92和所述限位板24上各成型一通孔49，所述拉杆22设置于所述套筒25内并贯穿所述限位板24和所述下连接板92上的通孔49，所述拉杆22的下端设有一拉杆挂环26；

所述拉杆22上部设有一弹簧支撑托板23，所述回位弹簧21设置于所述套筒25内并套置于所述拉杆22的上部，所述回位弹簧21的上端作用于所述弹簧支撑托板23上，其下端作用于所述限位板24上，所述拉杆22上设有一同所述限位板24卡扣连接的卡槽48，回位弹簧21同拉杆22间隙配合。

尾翼连杆4上固定一套环19，为了便于关机，在拉杆22的上端设置一个楔形面221，关机时套环19可沿着楔形面221上移进入锁定空间。

如图5所示为关机时的状态图，在空压机的上端固定一滑轮7，在尾翼1上也设置一滑轮7，在锁定机构10的上方设置一固定于箱体12侧面的连接杆18，连接杆18的端部固定一挂环3，拉绳2的一端系于挂环3上，另一端依次绕过尾翼1和空压机上的滑轮7并在拉绳2的端部系接以拉环5。关机时可用一个上端带有拉钩的长杆拉动拉绳2端部的拉环5，尾翼连杆4带动尾翼1沿着铰接轴8向着斜上方转动，直至将尾翼连杆4上的套环19套置于下连接板92上为止，然后通过旋转位于锁定机构10下端的拉杆挂环26使卡槽48脱离限位板24，回位弹簧21的上端回弹并带动所述拉杆22上移使所述拉杆22的上端穿过所述下连接板92通孔进入锁定空间，进而将套环19锁定。

开机时如图4所示，向下拉动拉杆22下端的拉杆挂环26使拉杆22下移至卡槽48接近限位板24的位置，此时尾翼连杆4上的套环19脱离拉杆的上端，尾翼连杆4带动尾翼1沿着铰接轴8向着斜下方复位至工作状态，然后通过旋转拉杆22将卡槽48卡置于限位板24上，从而完成开机过程。

对于大型或中型空气压力机，为了减少运行时气缸11所产生的负荷，实现风力空气压力机在微风下的平稳运行，在空压机上设置了泄压阀47，可有效提高整套系统设置的效率，提高风力利用率，使其在微风下可以运转做功。

如图8所示，排气总管35共设置至少两路排气支管50，每路排气支管50同设置相应数量的气缸11上的排气管相连通，各路所述排气支管50汇合后同所述排气总管35连接；其中一路排气支管50通过一单向排气阀13同所述排气总管35连通；其余各路排气支管50分别通过一泄压阀47和单向排气阀13同所述排气总管35连通；当风力较小时，同所述风力强度相对应的一路所述泄压阀47开启，同所述泄压阀47相连接的各个气缸11所产生的压力空气外排至大气。

图8所示出了设置两路排气支管50的情况，共设置四个气缸11，其中每两个气缸11设置为一组，并分别同各自的排气支管50连接，其中一路排气支管50通过一单向排气阀13同排气总管35连通；另一路排气支管50同另外两个气缸11的排气管连接后输出，然后依次通过一泄压阀47和单向排气阀13同排气总管35连通。

对于多组气缸11的大型空气压力机，也可以设置三路以上的排气支管50，若设置三路排气支管，其中一路排气支管50通过单向排气阀13直接同排气总管35连通，另外两路排气支管50分别通过一个泄压阀47和一个单向排气阀13同排气总管35连通，其中的两个泄压阀47可以针对不同风速进行设置，可以适应不同风速下的空气压力机运行，当到达一定风速时，其对应这一风速级别的泄压阀47工作并执行泄压动作。

其中的泄压阀47如图13、图14和图15所示，所述泄压阀47设置于所述箱体12上，其包括阀壳471、旋转阀芯472和风力操作机构，所述旋转阀芯472设置于所述阀壳471内，二者密封连接，所述旋转阀芯472内部成型一气流通道479，所述阀壳471上设有两个呈一旋转角的排气孔473和同所述排气支管50相连通的进气孔470，所述旋转阀芯旋转时，所述阀壳的进气孔470通过所述气流通道479同两所述排气孔473中的其一相连通。

图中所示的所述气流通道479起始于所述旋转阀芯472的端部并同设置于所述阀壳471底部的进气孔470相连通，所述气流通道479终止于所述旋转阀芯472的柱状弧面上，所述旋转阀芯472旋转并使所述气流通道479同成型于所述阀壳471柱形侧壁上的两个呈90度旋转角的排气孔473一一对应连通，也可呈其它角度的旋转角，这里不限于90度旋转角；

其中一个排气孔473同所述进气管43连通，另一个排气孔473同外界大气连通。

所述风力操作机构设置于所述旋转阀芯472的端部，其根据风力大小操作所述旋转阀芯472执行旋转动作。

所述风力操作机构包括：

旋转轴475，固定于所述旋转阀芯472端部，可以设置用于限制旋转轴475旋转角度的限位块478，限位块的位置可以设置在阀壳上，也可以设置于箱体12上其它可以固定的位置；

取风挡板，包括一个取风面较大的大块取风挡板476和一个取风面较小的小块取风挡板474，两所述取风挡板474、476呈90度固定于所述旋转轴475上，所述大块取风挡板476和小块取风挡板474均垂直于风向设置，这里两取风挡板474、476所形成的角度不限于90度，也可为其它角度，其最初状态可以将大块取风挡板474设置于竖直位置，而小块取风挡板476设置在水平避风的位置，此时的初始位置为泄压阀47处于微风时的位置，即气缸11所产生的压力气体部分外排至大气中，当然，这里的取风挡板也可以设置一个，主要用于依靠风力启动旋转阀芯472产生旋转；

碟簧477，其一端固定于所述限位块478上，其另一端绕所述旋转轴475固定于所述其中一个取风挡板上；

风力较大时，风力驱动大块取风挡板476，使大块取风挡板476依次带动所述旋转轴475、旋转阀芯472旋转90度，使旋转阀芯472中的气流通道479旋转至同进气管43相连通的排气孔473的位置，气缸11内的压力空气直接通过旋转阀芯472内的气流通道479进入同储气室17相连通的进气管43，然后进入压力气通道44排入储气室17内，此时所有的气缸11所排放的压力气体均被排入储气室17内。

风力较小时，两个取风挡板474、476在碟簧477的作用恢复到初始位置，实现其中一组气缸11所产生的压力空气外排至大气中，从而减轻了空压机的负荷，实现空压机在风力较小环境下的正常运行。

设置多个泄压阀47时，每个泄压阀47所对应的风速不同，其工作的时机也不同，也就是说，每个泄压阀47的开启同一定的风速大小相对应。

在减少空压机的负荷的情况下，为了不破坏空压机的受力平衡，可以使气缸11在驱动轮6上呈规律性间隔设置，也可以采用其他形式的设置，只要不改变空压机的受力平衡即可，这里不再赘述。

多气缸11风力空压机泄压阀的作用，由于风的大与小的极差很大，为了充分利用长时间小微风，采用多气缸11时，可以在小微风时用泄压阀减去1/2、1/3、2/5等部分气缸11的工作压力来实现小风工作。在大风一定的风速时封掉泄压阀使其进行正常利用大风工作。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种风力空气压力机，包括：

风力传动系统，包括一驱动轴（30）；

空压机，包括箱体（12）、驱动轮（6）和气缸（11），所述气缸（11）设置于所述箱体（12）上，所述驱动轮（6）设置于所述箱体（12）内并套置固定于所述驱动轴（30）上，所述驱动轮（6）的驱动面上成型有闭合的滑轨结构，所述气缸（11）的活塞连杆（27）作用端约束于所述驱动轮（6）的滑轨结构并沿所述滑轨结构滑动，所述气缸（11）所产生的压缩气体通过排气总管（35）输送至储气室（17）；

所述驱动轴（30）设置于所述滑轨结构的中心，垂直于所述气缸（11）活塞连杆（27）的轴线方向上还设有一连杆导向机构（31），所述连杆导向机构（31）同所述活塞连杆（27）滚动连接；所述滑轨结构成型于所述驱动轮（6）的外圆端面上，弧形滑轨（29）为成型于所述驱动轮（6）外圆端面上的凹槽（33），所述凹槽（33）的一侧成型有防脱保持架（34），所述活塞连杆（27）的作用端设有一轴承（32），所述轴承（32）容置于所述凹槽（33）内，并受所述防脱保持架（34）约束，所述驱动轮（6）旋转时，设置于所述活塞连杆（27）作用端的轴承（32）绕所述弧形滑轨（29）作周期性往复运动；其特征在于，

所述排气总管（35）共设置至少两路同其连通的排气支管（50），每路排气支管（50）同设置相应数量的气缸（11）上的排气管相连通；

其中一路排气支管（50）通过一单向排气阀（13）同所述排气总管（35）连通；

其余各路排气支管（50）分别通过一泄压阀（47）和单向排气阀（13）同所述排气总管（35）连通；

风速较小时，同所述风速相对应的一路所述泄压阀（47）开启，同所述泄压阀（47）相连接的各个气缸（11）所产生的压力空气外排至大气。

2.根据权利要求1所述的风力空气压力机，其特征在于，

所述连杆导向机构（31）包括多个导向轮（312），所述导向轮（312）通过连杆（311）固定于所述气缸（11）的缸体内壁上；多个所述导向轮（312）均布于所述活塞连杆（27）的外圆周上，并同所述活塞连杆（27）滚动连接。

3.根据权利要求1或2所述的风力空气压力机，其特征在于，

所述滑轨结构由多段弧形滑轨（29）首尾连接而成，多段所述弧形滑轨（29）连接后形成一凹凸相间分布的闭合滑轨结构；

所述弧形滑轨（29）包括上行的排气弧形滑轨和下行的吸气弧形滑轨，所述排气弧形滑轨和吸气弧形滑轨分别由外凸圆弧段（291）、直线段（292）和内凹圆弧段（293）连接而成，所述直线段（292）分别同所述外凸圆弧段（291）和内凹圆弧段（293）相切，所述外凸圆弧段（291）的端部对应于所述气缸（11）的上止点位置，所述内凹圆弧段（293）的端部对应于所述气缸（11）的下止点位置。

4.根据权利要求3所述的风力空气压力机，其特征在于，

所述泄压阀（47）设置于所述箱体（12）上，其包括阀壳（471）、旋转阀芯（472）和风力操作机构，所述旋转阀芯（472）设置于所述阀壳（471）内，二者密封连接，所述旋转阀芯（472）内部成型一气流通道（479），所述阀壳（471）上设有两个呈一旋转角的排气孔（473）和同所述排气支管（50）相连通的进气孔（470），所述旋转阀芯旋转时，所述阀壳的进气孔（470）通过所述气流通道（479）同两所述排气孔（473）中的其一相连通；

两所述排气孔（473）分别同所述储气室（17）和外界大气一一对应连通；

所述风力操作机构设置于所述旋转阀芯（472）的端部，其依靠风力进行旋转动作。

5.根据权利要求4所述的风力空气压力机，其特征在于，

所述风力操作机构包括：

取风挡板，同所述旋转阀芯（472）的一端固定连接，其包括垂直于风向设置的大块取风挡板（476）和小块取风挡板（474），所述大块取风挡板（476）和小块取风挡板（474）形成一夹角；

碟簧（477），设置于所述取风挡板上，用于实现所述取风挡板的复位。

6.根据权利要求5所述的风力空气压力机，其特征在于，

所述箱体（12）内还设有一液压缸（40）及套置固定于所述驱动轴（30）上的凸轮（36），所述液压缸（40）的活塞杆（38）上套置一复位弹簧（41），所述驱动轴（30）旋转并带动所述凸轮（36）旋转使所述液压缸（40）的活塞杆（38）端部沿所述凸轮（36）的外端面作往复运动；

所述液压缸（40）的出油口（39）同多个油管（37）连接，多个所述油管（37）同多个气缸（11）的缸体内腔一一对应连通。

7.根据权利要求6所述的风力空气压力机，其特征在于，

所述单向排气阀（13）包括：

阀体（131），其为中空结构，其中部成型一凸环（1311），所述凸环（1311）将所述阀体（131）分割为上部的连接腔（1312）和下部的通气腔（1313），所述排气总管（35）同所述连接腔（1312）螺纹连接，所述阀体（131）的下端同所述储气室（17）的连通；

胶套（132），设置于所述阀体（131）的内部，其具有一轴向中空的通气孔（1321），所述通气孔（1321）的出气端开口尺寸大于其进气端开口尺寸，所述胶套（132）的上部卡置于所述凸环（1311）的上端面，其下部设置于所述阀体（131）的通气腔（1313）内，所述胶套（132）上设有连通所述通气孔（1321）和所述通气腔（1313）的径向排气孔（1322）；

滑锥杆（133），其设置于所述胶套（132）的通气孔（1321）内并同所述胶套（132）相适配，所述胶套（132）的进气端进气时，所述滑锥杆（133）被气压顶出，使所述径向排气孔（1322）同所述通气孔（1321）相连通；进气结束后，所述滑锥杆（133）被储气室（17）内的气压顶入，所述径向排气孔（1322）同所述通气孔（1321）相隔断。

8.根据权利要求7所述的风力空气压力机，其特征在于，

所述胶套（132）的通气孔（1321）下部为锥形孔（1323），其上部为同所述锥形孔（1323）的小头端相连通的柱形孔（1324），所述柱形孔（1324）的内径小于所述锥形孔（1323）的小端直径，所述径向排气孔（1322）靠近所述锥形孔（1323）的小头端设置。