CN201090375Y - 风能水轮发电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种利用风能的水轮发电机装置，这种装置在利用风能的发电方面有显著效果。属机械设备领域。其特征是由风能机(风车)系统、变速系统、气体压缩系统、压缩气体输送系统、压缩气体储存系统、高压水储存系统、高压水输送系统、水轮发电系统组成的适用于利用风能的发电装置。风能机(风车)系统与变速系统连接、变速系统与气体压缩系统连接、气体压缩系统与压缩气体输送系统连接、压缩气体输送系统与压缩气体储存系统连接、压缩气体储存系统与压缩气体输送系统连接、压缩气体输送系统与高压水储存系统连接、高压水储存系统与高压水输送系统连接、高压水输送系统与水轮发电系统连接。

Description

风能水轮发电机
技术领域：
本实用新型涉及一种利用风能的水轮机发电装置，这种装置在局部利用风能发电方面有显著效果，特别适用于离网型的风能利用。属机械设备领域。
背景技术：
目前，很多风能机或称风车式发电机，其发电大多采用一个风能机为一个发电机提供动力，即使像扇页活动式风能机(专利号为：200520099807.1)这样的风能机，因其组成了一个风能机组，该一风能机组可以带动一个发电机，但能提供的动力有限，无法让发电机获得比较稳定的大功率能量。
此外，各种风能机(或称风车式发电机)在风车叶片与发电机之间都只能采用机械硬性连接方式，因此传输距离近。在风能转变为机械能，机械能转变为电能过程中，其能量归并、能量传输方式、能量传输距离、相关设施保护、输出电力的稳定、建造运行经济等方面都存在很大局限性。风能的获得与自然界风力有关，无法控制，风力发电机产生的电能稳定，无法实现单机超大功率、稳定发电。特别在离电网较远地方，如要利用风能，就存在远距离输送、储存及风能的持续性、强度等局限性问题，很难满足人们的需要。
发明内容：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，发明一种将风能转化为压缩气体，压缩气体实现能量远距离传输、最后通过压缩气体获得高压水流，让高压水流驱动发电机中水轮转动发电的风能水轮发电机。
本实用新型结构是：风能机由风车叶轮、变速器和输出轴组成的风能水轮发电机，风能机的输出轴与空气压缩机(1)中的曲轴连接，空气压缩机曲轴驱动缸体做往复运动，获得压缩气体，压缩气体通过输气管(2)送到储水罐(3)内，压缩气体将储水罐(3)中的水增压为高压水，高压水通过输气管(6)送到水轮发电机系统(4)，高压水从喷嘴喷向水轮发电机系统中的水轮叶片(5)，推动水轮叶片(5)转动，获得电能。
一个风能机可与一个变速器和一个空气压缩机连接；也可数个风能机共用与一个变速器和一个空气压缩机(1)连接，数个空气压缩机(1)与一个储气罐(3)连接。
一个储气罐(3)可为一个水轮发电机系统提供动力，也可以为两个或者多个水轮发电系统提供动力。
风能机可以是横轴或水平轴，也可以是立轴或垂轴；风能机可以是相同种类、同规格的，也可以是不同种类、不同规格的。
储气罐(3)存储空间可是固定或可变的；输气管(2)可是硬性连接或是软性连接；输气管(2)可是单管单孔连接或是单管多孔连接。
水轮发电系统中的水轮叶片(5)最后装在凹槽中，高压水从喷嘴喷向水轮叶片(5)，高压水经凹槽收集后经管道流回常压水容器中，常压水容器与高压储气罐(3)之间通过管道连接。
本实用新型工作原理：在同等压力下，在等容的不同工质中，密度小的工质比密度大的工质更容易输送。在同等压力下，等容的不同工质中，密度大的工质所蕴含的能量比密度小的工质所蕴含的能量要大。
风能机(车)将所获取的风能转变为旋转的机械能，通过变速系统以后驱动气体压缩系统工作，产生高压气流，高压气流经过压缩气体输送系统进入压缩气体储存系统，在压缩气体储存系统里形成大容量的高压气体，压缩气体储存系统的高压气体通过压缩气体输送系统后，进入高压水储存系统，对高压水储存系统的水施压，形成强度与压缩气体储存系统基本一致的水压，这样具有一定压力的高压水经高压水输送管道进入水轮发电系统驱动水轮叶片转动，产生电能的发电系统。这就是风能水轮发电机的工作流程。
为了节约水资源，本实用新型装置可将储存高压水的储水罐(3)放置在较低位置，在高于储存高压水储水罐(3)的位置装一个容量与储存高压水储水罐(3)容量相匹配的常压水容器，又在高于常压水容器的位置放置水轮发电机。工作时，打开储存高压水储水罐(3)的进水阀门，常压水容器里的水就会自然流进高压水储存系统，当关闭储水罐(3)的进水阀门和高压水储存系统的出水阀门，打开储存高压水储水罐(3)的进气阀门对储存高压水储水罐(3)的水进行加压。当水达到所需要的压力时，打开储存高压水储水罐(3)的出水阀门，高压水流驱动水轮发电机发电。而从水轮发电机尾部出来的水又恢复为常态，通过收集槽流回常压水容器，实现水的循环利用。
本实用新型在能量传输中，由于实现了气体传输，传输环节由硬性传输变为流体传输，这就减少了很多中间传输环节，实现传输环节简单、易操作，使比较脆弱的中间传输环节变为牢固、可靠的传输系统。此外还实现超长距离的能量传输。虽然传输过程中会受到通道角度、光滑度的影响，损失一部分能量，但这种损失所占的比例毕竟是非常小的。
由于是通过气体远距离传输能量，使风能水轮发电流程中的发电系统远离风能机(风车)，甚至远离压缩气体储存系统，实现水流驱动水轮机发电，必要时可将水轮发电机置于地下，有效避除各种灾害，因本实用新型采用蓄气储能方式，犹如抽水蓄能一样，可以将高压气体储存起来，需要时再根据需求来使用，有非常强的适应性，可获得稳定的输出电流。
在风能利用的能量归并方面，因是气体传输法，这样就可以实现不同风能机(风车)之间，甚至是不同种类的的风能机(风车)之间的能量归并；而且可以是风能机(风车)之间的能量归并，也可以是风能机组(风车组)之间的能量归并，这样就可以获取较大的归并能量。风能水轮发电机，由于有易于搬运、基本上不损耗资源、能够在很短的时间内安装运行。所以风能水轮发电机能在自然灾害(如严重的地震、火山暴发、山体滑坡、泥石流)、战争、恐怖活动等造成的电力系统受到破坏，无法正常运行的情况下，风能水轮发电机能在最短的时间内为受灾的人们送去慰藉、送去便利、送去光明。
本实用新型风能水轮发电机具有独立储能、结构简单、用材普通、效果显著、易于操作和平发电稳的优点，由于能够为那些远离电网的边关、哨卡、海岛、草原、高原、乡村，以及在运行中的汽车、火车、船舶上提供经济、理想的环保电源，弥补电网无法解决的问题，为最渴望光明的地方送去必要的光明，具有很强的市场潜力，可以说生机无限，极具普及可能。
附图说明：
下面结合附图所示实施例，对本实用新型结构作进一步说明，但保护范围不限于此实施例。
图1为本实用新型风能水轮发电机工作原理示意图，其中水能循环利用。
图2为风能水轮发电机中使用相同申请人已申请专利“扇页活动式风能机”提供机械能的结构示意图。图中：21-主轴；22-扇页；3-扇页支架；31-连接杆；32-阻拦框架；24-齿轮；25-平衡物。
图3本实用新型风能水轮发电机的各部件连接关系结构示意图。图中：1-空气压缩机；2-输气管；3-储气罐；4-水轮发电机；5-水轮叶片；6-输水管。
图4为本实用新型另一种风能水轮发电机各部件连接关系结构示意图。
具体实施方案：本实用新型解决其技术问题所采用的实施方案是：
选用扇页活动式风能机(专利号为：200520099807.1)，将能风能转变为机械能，机械能再让空气压缩机(1)中的缸体做往复运动，获得压缩气体，压缩气体用输气管(2)送到储存压缩气体用的储水罐(3)中，储水罐(3)中的水经压缩空气加压后，变为高压水，用输水管(6)将高压水输送到简易水轮发电机系统(4)的水轮叶片(5)处，从输水管(6)喷嘴喷向水轮叶片(5)，水轮叶片(5)转动，获得电能。
操作方式：当储水罐(3)压力达到0.2兆帕，打开储水罐(3)出水阀门，当水流达到一定流量时，简易水轮发电机中的水轮叶片(5)开始缓慢起动，当阀门全部打开后，简易水轮机越来越快，当达到一定速度时，运行平稳，水轮发电开始发电。

Claims (6)

1.一种风能水轮发电机，其特征是风能机由风车叶轮、变速器和输出轴组成，风能机的输出轴与空气压缩机(1)中的曲轴连接，空气压缩机曲轴驱动缸体做往复运动，获得压缩气体，压缩气体通过输气管(2)送到储水罐(3)内，压缩气体将储水罐(3)中的水增压为高压水，高压水通过输气管(6)送到水轮发电机系统(4)，高压水从喷嘴喷向水轮发电机系统中的水轮叶片(5)，推动水轮叶片(5)转动，获得电能。
2.根据权利要求1所述的风能水轮发电机，其特征在于一个风能机可与一个变速器和一个空气压缩机连接；也可数个风能机共用与一个变速器和一个空气压缩机(1)连接，数个空气压缩机(1)与一个储气罐(3)连接。
3.根据权利要求1或2所述的风能水轮发电机，其特征在于一个储气罐(3)可为一个水轮发电机系统提供动力，也可以为两个或者多个水轮发电系统提供动力。
4.根据权利要求1所述的风能水轮发电机，其特征在于风能机可以是横轴或水平轴，也可以是立轴或垂轴；风能机可以是相同种类、同规格的，也可以是不同种类、不同规格的。
5.根据权利要求1所述的风能水轮发电机，其特征在于储气罐(3)存储空间可是固定或可变的；输气管(2)可是硬性连接或是软性连接；输气管(2)可是单管单孔连接或是单管多孔连接。
6.根据权利要求1所述的风能水轮发电机，其特征在于水轮发电系统中的水轮叶片(5)装在凹槽中，高压水从喷嘴喷向水轮叶片(5)，高压水经凹槽收集后经管道流回常压水容器中，常压水容器与储气罐(3)通过管道连接。
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