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1、10申请公布号CN104153947A43申请公布日20141119CN104153947A21申请号201410376304822申请日20140803F03D9/02200601F03D7/06200601F03D11/0220060171申请人刘典军地址266111山东省青岛市高新技术产业开发区锦业路1号中小企业孵化器B4172发明人刘典军54发明名称双舱风力机驱动的空气压缩系统57摘要本发明提供一种双舱风力机驱动的空气压缩系统，属于风能利用技术领域。所述风力机驱动的空气压缩系统包括风力机和第一空气压缩设备，所述风力机包括第一增速箱，第一增速箱具有多个输出轴，第一空气压缩设备包括多个第一。
2、空气压缩机和第一储气容器，其中多个输出轴分别驱动多个第一空气压缩机以将常压空气进行压缩并存储到第一储气容器。本发明能够充分利用风能，风能转换为压缩空气能的效率高，有效风速范围大。51INTCL权利要求书1页说明书6页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图4页10申请公布号CN104153947ACN104153947A1/1页21一种风力机驱动的空气压缩系统，其包括风力机和第一空气压缩设备，所述风力机包括第一增速箱，第一增速箱具有多个输出轴，其特征在于，第一空气压缩设备包括多个第一空气压缩机和第一储气容器，其中多个输出轴分别驱动多个第一空气压缩机以。
3、将常压空气进行压缩并存储到第一储气容器。2根据权利要求1所述的风力机驱动的空气压缩系统，其特征在于，还包括第二空气压缩设备，风力机还包括第二增速箱（47），第二空气压缩设备包括多个第二空气压缩机和第二储气容器（70），第二增速箱的输出轴用于连接齿轮盘（50），多个第二空气压缩机分别通过齿轮与齿轮盘（50）啮合或者分离，多个第二空气压缩设备将常压空气压缩并存储到第二储气容器中。3根据权利要求2所述的风力机驱动的空气压缩系统，其特征在于，风力机还包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮和第二锥齿轮垂直连接。4根据权利要求3所述的风力机驱动的空气压缩系统，其特征在于，第一锥齿轮与第一增速箱的输入轴相连。
4、；第二锥齿轮与第二增速箱的输入轴相连。5根据权利要求4所述的风力机驱动的空气压缩系统，其特征在于，还包括偏航系统，所述偏航系统利用压缩空气进行驱动。6根据权利要求5所述的风力机驱动的空气压缩系统，其特征在于，偏航系统包括偏航齿轮和液压马达，所述液压马达的输出轴与偏航齿轮相啮合。7根据权利要求6所述的风力机驱动的空气压缩系统，其特征在于，偏航系统还包括气动液压缸和电磁换向阀，所述气动液压缸用于与液压马达进行油循环，所述储气罐通过管路与电磁换向阀连接。8根据权利要求7所述的风力机驱动的空气压缩系统，其特征在于，还包括控制器和风速风向传感器，控制器根据风速风向传感器所传递的信号控制电磁换向阀的工作状。
5、态。9根据权利要求7所述的风力机驱动的空气压缩系统，其特征在于，第二空气压缩机通过气动离后器与齿轮连接，所述气动离后器通过多级离心气动开关与压缩空气源连接。10根据权利要求19任一所述的风力机驱动的空气压缩系统，其特征在于，空气压缩设备包括下列压缩机的一种或者几种活塞式空气压缩机、螺杆式空气压缩机和离心式空气压缩机。权利要求书CN104153947A1/6页3双舱风力机驱动的空气压缩系统技术领域0001本发明涉及一种双舱风力机驱动的空气压缩系统，属于空气压缩技术领域。背景技术0002图4是现有技术中提供的一种风力压缩空气储能系统，风力压缩空气储能系统包括垂直轴风机201、CVP无级变速器204。
6、、飞轮205、电磁离合器206、往复式空压机207以及压力气体储存装置208，风机通过CVP无级变速器驱动飞轮，飞轮通过电磁离合器实现与空压机的离合，风机通过无级变速器将采集的风能传递给飞轮蓄能，飞轮和空压机的合离分别实现驱动空压机和再蓄能，在蓄能初期，CVP无级变速器实现降速增距，随后，CVP无级变速器实现增速。电子控制器203实现对CVP无级变速器和电磁离合器的控制。但是该现有技术的缺点是只采用了一个空气压缩机，在风速较小时，空气压缩机不工作，白白将风能损失掉。发明内容0003为克服现有技术中存在的缺点，本发明的目是提供一种风力机驱动的空气压缩系统，其能够充分利用风能，风能转换为压缩空气能。
7、的效率高，有效风速范围大。0004为实现所述发明目的，本发明提供一种风力机驱动的空气压缩系统，其包括风力机和第一空气压缩设备，所述风力机包括第一增速箱，第一增速箱具有多个输出轴，其特征在于，第一空气压缩设备包括多个第一空气压缩机和第一储气容器，其中多个输出轴分别驱动多个第一空气压缩机以将常压空气进行压缩并存储到第一储气容器。0005优选地，风力机驱动的空气压缩系统还包括第二空气压缩设备，风力机还包括第二增速箱47，第二空气压缩设备包括多个第二空气压缩机和第二储气容器70，第二增速箱的输出轴用于连接齿轮盘50，多个第二空气压缩机分别通过齿轮与齿轮盘50啮合或者分离，多个第二空气压缩设备将常压空气。
8、压缩并存储到第二储气容器中。0006优选地，风力机还包括第一锥齿轮和第二锥齿轮，第一锥齿轮和第二锥齿轮垂直连接。0007优选地，风力机驱动的空气压缩系统，其特征在于，第一锥齿轮与第一增速箱的输入轴相连；第二锥齿轮与第二增速箱的输入轴相连。0008优选地，风力机驱动的空气压缩系统，其特征在于，还包括偏航系统，所述偏航系统利用压缩空气进行驱动。0009优选地，偏航系统包括偏航齿轮和液压马达，所述液压马达的输出轴与偏航齿轮相齿合。0010优选地，偏航系统还包括气动液压缸和电磁换向阀，所述气动液压缸用于与液压马达进行油循环，所述储气罐通过管路与电磁换向阀连接。0011优选地，风力机驱动的空气压缩系统，。
9、其特征在于，还包括控制器和风速风向传感器，控制器根据风速风向传感器所传递的信号控制电磁换向阀的工作状态。说明书CN104153947A2/6页40012优选地，第二空气压缩机通过气动离后器与齿轮连接，所述气动离后器通过多级离心气动开关与压缩空气源连接。0013优选地，空气压缩设备包括下列压缩机的一种或者几种活塞式空气压缩机、螺杆式空气压缩机和离心式空气压缩机。0014与现有技术相比，本发明提供的风力机驱动的空气压缩系统，使用多个小功能的空气压缩机代替一个大功能空气压缩机，在风能较大时，利用离合器使多个小功率空气压缩机均与增速箱的输出轴相连，以将风能转换为压缩空气能存储起来，在风速较小时，利用离。
10、合器使较少个小功率空气压缩机与增速箱的输出轴相连，也将风能转换为压缩空气能存储起来，如此提高了风能的利用率，有效风速范围大。附图说明0015图1是本发明第一实施例提供的双舱风力机来驱动空气压缩机的详细示意图；图2是本发明第二实施例提供的离心气动开关的轴向截面图；图3是本发明第二实施例提供的双舱风力机来驱动空气压缩机的详细示意图；图4是现有技术中提供的一种风力压缩空气储能系统。具体实施方式0016下面结合附图详细说明本发明。相同的附图标记表示相同或者相似的部件。0017第一实施例图1是本发明提供的双舱风力机来驱动空气压缩机的示意图。如图1所示，如图所示，本发明提供的大功率风力机来驱动空气压缩机包。
11、括风力机、第一机舱6、塔架36、第一空气压缩设备、发电设备、偏航子系统、第二机舱和第二空气压缩设备，其中，第二机舱的外壳采用钢性材料制作，兼做地基，塔架设置在地基之上；第一机舱6设置在塔架36之上。风力机用于将风能转换为机械能，并驱动第一和第二机舱内的空气压缩设备将常压空气压缩成高压空气并储存在储气罐，还驱动第一机舱内的发电机发电以存储到法拉电容组中。0018更为详细的描述如下风力机包括风叶、轮毂盘、输出轴2、轴承瓦座3、锥齿轮4、锥齿轮5、小增速箱7和增速箱47，风叶为三个，三个风叶均匀地设置在轮毂盘上、输出轴2沿轴线设置在轮毂盘的中心上。输出轴2设置在轴承瓦座3上并连接于锥齿轮4的中心，锥。
12、齿轮4的通过传送轴连接于小增速箱7的输入轴。小增速箱7具有两个小输出轴8和9。空气压缩辅系统包括空气压缩机12和储气容器16。其中，小输出轴8连接于空气压缩机10，空气压缩机10通过单向阀12连接于储气容器16；输出轴9连接于发电机11，发电机11连接于法拉电容组13。锥齿轮4垂直设置，锥齿轮5水平设置，它们可以啮合连接；锥齿轮5的中心连接传动轴33。锥齿轮4、锥齿轮5、小增速箱7，空气压缩机10和发电机11设置在第一机舱内。0019偏航系统利用压缩空气进行控制。偏航系统包括气动液压缸20、气动液压缸21、偏航齿轮31、液压马达27和液压马达28，所述液压马达27、液压马达28分别连接小齿轮2。
13、9和30，所述小齿轮29和30均能够与偏航齿轮31相啮合。所述液压马达27通过油路25与气动液压缸20相连，气动液压缸20的进气口通过电磁换向阀18与储气罐16相连。所述液压马达28通过油路26与气动液压缸21相连，气动液压缸21的进气口通过电磁换向阀说明书CN104153947A3/6页519与储气罐16相连。所述气动液压缸用于与液压马达进行油循环，所述油为高压油。气动液压缸20和气动液压缸21也设置在第一机舱内。0020连接于锥齿轮5中心的传动轴33穿过设置在偏航齿轮31中心的轴承32并通过连接法兰34与万向联轴器35的一端相连，万向联轴器35的另一端通过连接法兰37与传动轴40相连，传动。
14、轴40穿过塔架连接法兰38中央的轴承39经连接法兰41与万向联轴器42的一端相连，万向联轴器42的另一端通过连接法兰43与传动轴44相连，传动轴44穿过塔架连接法兰46中央的轴承45与增速箱47的输入轴相连。0021空气压缩主系统包括空气压缩机62、空气压缩机63、空气压缩机64和储气罐70，其中，空气压缩机62、空气压缩机63、空气压缩机64和储气罐35设置在第二机舱内。增速箱47具有高速输出轴，高速输出轴与齿轮盘50的中心相连，高速输出轴上设置有刹车盘48，其通过气动刹车49制动，气动刹车49通过电磁换向阀60连接于储气容器70。齿轮盘50通过与其啮合的小齿轮51、52和53输出动力。空气。
15、压缩机62的驱动轴通过离合器57与小齿轮51的输出轴54连接，离合器57为气动离合器，其进气口通过电磁换向阀59连接于储气容器70；空气压缩机63的驱动轴通过离合器58与小齿轮53的输出轴55连接，离合器58为气动离合器，其进气口通过电磁换向阀61连接于储气容器70；空气压缩机64的驱动轴与小齿轮52的输出轴56连接。本发明中虽然以气动离合器57、气动离合器58和气动刹车49分别通过电磁换向阀59、电磁换向阀61和电磁换向阀60与储气容器70相连为例进行了说明，但实际应用时，用于控制气动离合器57、气动离合器58和气动刹车49的压缩空气是必须达到一定的压力，因此，实际应用中，有另外的压缩空气存。
16、储设备给它们提供具有设定压力的压缩空气。0022本发明提供的大功率风力机来驱动空气压缩机还包括控制子系统，控制子系统包括风速传感器22、风向传感器23、控制器76及电磁换向阀，控制器76根据风向传感器23所传送来的信号来控制电磁换向阀12和13的工作状态以进一步控制偏航系统。控制器76根据风速传感器22所传送来的信号来控制电磁换向阀59、60和61的工作状态。0023所述空气压缩机可以是螺杆式空气压缩机、离心式空气压缩机或者，气缸式空气压缩机，还可以是现有技术中任何一种空气压缩机。0024本发明的工作过程如下风叶旋转，带动锥齿轮盘4和5旋转，锥齿轮带动增速箱7和47工作，增速箱7带动发电机13。
17、的转子旋转，发电机13产生的电能存储到法拉电容组13中，空气压缩机12工作并将常压空气压缩成高压空气并存储到储气容器16中，空气压缩机64工作并将常压空气压缩成高压空气并存储到存储容器70中。风力机工作一段时间后，法拉电容组13中存储了一定量的电量，储气容器16和70中的压缩空气达到设定的压力，此后，进入正常的工作。法拉电容组13给控制器76、风速传感器22和风向传感器23提供电能，风速传感器22探测环境风速并将风速信号转换为电信号传送给控制器76，风向传感器23探测环境风向并传送给控制器76，控制器76根据风向传感器23所传送来的信号控制电磁换向阀12和13的工作状态，当风叶的轴2不平行于风。
18、向时，电磁换向阀12中的进气口与储气罐16接通，电磁换向阀13的进气口与储气罐16不接通时，接通压缩空气的液压气缸20驱动通过油路与其相连的液压马达27工作以带动与其相连的小齿轮29旋转，小齿轮29带动偏航齿轮31顺时针旋转；偏航齿轮31旋转带动机舱6转动以使连接于风叶1的轴平行于风向。电磁换向说明书CN104153947A4/6页6阀13的进气口与储气罐16接通，电磁换向阀12进气口与储气罐16的进气口与储气罐16不接通时，接通压缩空气的液压气缸21驱动通过油路与其相连的液压马达28工作以带动与其相连的小齿轮30逆时针旋转，小齿轮带动偏航齿轮31旋转；偏航齿轮31旋转带动第一机舱6转动以使连。
19、接于风叶的轴平行于风向。0025控制器76根据风速传感器所传送来的信号控制电磁换向阀59、电磁换向阀60、电磁换向阀61的工作状态。当风速小于第一设定值时，控制器给电磁换向阀59、电磁换向阀60和电磁换向阀61提供信号，使电磁换向阀59、电磁换向阀60和电磁换向阀61的充气口与排气口接通，气动刹车49、离合器57、离合器58与压缩空气源均不接通，空气压缩机器62和63均不工作，只有发电机11、空气压缩机10和64工作，发电机11发电将电能存储到法拉电容组13，空气压缩机10将空气进行压缩并存储到储气容器16中；空气压缩机64将空气进行压缩并存储到储气容器70中。当风速大于或者等于第一设定值而小。
20、于第二设定值时，控制器给电磁换向阀59、电磁换向阀60和电磁换向阀61提供信号，使电磁换向阀59的充气口与进气口接通，电磁换向阀60和电磁换向阀61的充气口与排气口接通，离合器57与压缩空气源接通，使气动刹车49、离合器58与压缩空气源不接通，空气压缩机器58和气动刹车49不工作，只有发电机11和空气压缩机10、62和64工作，发电机11发电将电能存储到法拉电容组13，空气压缩机10将压缩空气进行压缩并存储到储气容器16中，空气压缩机64和62将压缩空气进行压缩并存储到储气容器70中。当风速大于或者等于第二设定值而小于第三设定值时，控制器给电磁换向阀59、电磁换向阀60和电磁换向阀61提供信号。
21、，使电磁换向阀59和61的充气口与进气口接通，电磁换向阀60的充气口与排气口接通，使离合器57和58与压缩空气源接通，气动刹车49与压缩空气源不接通，空气压缩机器均工作，气动刹车49不制动，发电机11发电将电能存储到法拉电容组13，空气压缩机10将压缩空气进行压缩并存储到储气容器16中，空气压缩机62、63和64将压缩空气进行压缩并存储到储气容器70中。当风速大于或者等于第三设定值时，控制器给电磁换向阀59、电磁换向阀60和电磁换向阀61提供信号，使电磁换向阀59、电磁换向阀60和电磁换向阀61的充气口与进气口接通，使离合器57、离合器58、气动刹车49均与压缩空气源接通，气动刹车器49制动刹。
22、车盘48使增速箱47的高速输出轴的速度减速，发电机11发电将电能存储到法拉电容组13，空气压缩机10将压缩空气进行压缩并存储到储气容器16中，空气压缩机62、63和64将压缩空气进行压缩并存储到储气容器70中。0026第二实施例图2是本发明第二实施例提供的三级离心气动开关的轴向截面图。如图2所示，本发明提供的三级离心气动开关包括圆筒形阀体103和直径等于圆筒形阀体内径的圆柱形阀芯101，还包括球体112和内径略大于圆柱形阀芯101的直径的圆形套筒102，阀芯101的长度大于阀体103的长度，并设置在阀体103内；套筒102套在阀芯上并设置在阀体之上的位置；球体112与两根等长的第一绳索114和。
23、第二绳索113连接，第一绳索114的第一端连接于阀芯101的上端，第二端连接于球体112上；第二绳索113的第一端连接于套筒102的上端，第二端连接于球体112上。0027沿阀芯101的下部设置了深度依次递减的4个环形凹槽104、107、109和110，阀芯的上部设置了环形的储气筒117，第一个环形凹槽104通过一个沿轴向设置的气管118与储气筒117连通，在阀体上与该环形凹槽104相对应的地方设置了气孔105；第二个环形凹说明书CN104153947A5/6页7槽107通过一个沿轴向设置的气管119与储气筒117连通，在阀体上与该环形凹槽107相对应的地方设置了气孔106；第三个环形凹槽10。
24、9通过一个沿轴向设置的气管与储气筒117连通，在阀体上与该环形凹槽109相对应的地方设置了气孔108；第四个环形凹槽110通过一个沿轴向设置的气管与储气筒117连通，在阀体上与该环形凹槽109相对应的地方设置了气孔111；与第二个环形凹槽、第三个环形凹槽、第四个环形凹槽分别相连通的气管沿阀芯的轴向设置，并沿周向相隔一定的角度，如15度，30度等，且它们离阀芯的轴心的距离依次递增；气孔105用于输入压缩空气，气孔106、108和111用于输出压缩空气。沿阀芯的径向对应于第二个环形凹槽、第三个环形凹槽、第四个环形凹槽分别相连通的气管的位置分别设置了三个圆柱形凹槽以嵌入压簧开关，三个圆柱形凹槽沿阀芯。
25、的轴向等间隔分布，沿阀芯的周向等间隔分布，并均位于阀体之上的位置。0028压簧开关包括一个支架122、一个弹簧121和一个弹性定位片123，支架下部为圆筒、上部为球形，沿支架径向在支架上部设置了凹口，沿支架径向在支架的下部设置了与气管等半径的通孔120；弹簧设置在支架下部的圆筒内，弹性定位片123的一端设置在支架上部的凹口内，另一端固定在阀芯上。0029阀体的轴116连接三个水平的风叶，当风吹动风叶时，风叶带动轴116和阀体101旋转，阀体101带动球体112旋转，随着风速增大，风叶旋转加快，球体112旋转半径加大，球体112拉动套筒102沿阀芯轴向向上移动，当套筒102移动到最下面的那个压簧。
26、开关之上时，用于控制与第二个环形凹槽连通的气管的压簧开关由于弹簧的弹性沿阀芯径向向外移动，通孔120与气管119接通，第一路气路接通，由于弹性定位片123的作用，当压簧开关向外移动到一定位置，位置便固定下来。随着风速再增大，风叶旋转再加快，球体112旋转半径再加大，球体112拉动套筒102沿阀芯轴向向上移动，当套筒102移动到用于控制与第三个环形凹槽连通的气管的压簧开关之上时，该压簧开关也由于弹簧的弹性沿阀芯径向向外移动，支架上通孔与气管120接通，第二路气路也接通，由于弹性定位片的作用，当压簧开关向外移动到一定位置，位置便固定下来。依次类推，第三路气路也接通。当风速减小时，风叶旋转减慢，球体。
27、112旋转半径减小，套筒102沿阀芯轴向向下移动，当套筒102移动到最上面的那个压簧开关之下时，最上面的那个压簧开关由于套筒的挤压沿阀芯径向向内移动，通孔与气管断开，第三路气路断开，依次类推，第一路气路也断开，如此，各个气路根据风速的大小自动开启与关闭，无需先将风速转换成电信号，而后用电信号控制开关。0030本发明虽然以三级离心气动开关为例进行了说明，但是，所述离心开关也可以是一级，二级，四级等，根据需要随意设置。当离心气动开关为一级时，沿阀101的下部设置了深度依次递减的2个环形凹槽，阀芯的上部设置了环形的储气筒117，第一个环形凹槽104通过一个沿轴向设置的气管118与储气筒117连通；第。
28、二个环形凹槽107通过一个沿轴向设置的气管119与储气筒117连通。沿阀芯的径向对应于气管119的位置分别设置了一个圆柱形凹槽以嵌入压簧开关。当离心气动开关为二级时，沿阀101的下部设置了深度依次递减的3个环形凹槽，阀芯的上部设置了环形的储气筒117，第一个环形凹槽104通过一个沿轴向设置的气管118与储气筒117连通；第二个环形凹槽通过一个沿轴向设置的气管与储气筒117连通，第三个环形凹槽通过一个沿轴向设置的气管与储气筒117连通。沿阀芯的径向对应于气管的位置分别设置了圆柱形凹槽以嵌入压簧开关。二个圆柱形凹槽沿阀芯的轴向等间隔分布，沿阀芯的周向等间隔分布，并均位于阀体之上的位置，依次类推，可。
29、以说明书CN104153947A6/6页8设计四级、五级等多级离心气动开关。0031图3是本发明第二实施例提供的大功率风力机来驱动空气压缩机的详细示意图。第二实施例提供的大功率风力机来驱动空气压缩机的空气压缩主系统与第一实施例的空气压缩主系统不同，其它部分均相同，在这里仅描述空气压缩主系统。第二实施例的空气压缩主系统包括空气压缩机62、空气压缩机63、空气压缩机64和储气罐70，其中，空气压缩机62、空气压缩机63、空气压缩机64和储气罐70设置在第一机舱内。增速箱47的高速输出轴与齿轮盘50相连，高速输出轴上设置有刹车盘48，其通过气动刹车49制动，气动刹车49的压缩空气输入口通过四级离心气。
30、动开关81的第四路连接于压缩空气源。齿轮盘50通过与其啮合的小齿轮51、52和53输出动力。空气压缩机62的驱动轴通过离合器57与小齿轮51的输出轴54连接，离合器57为气动离合器，其进气口通过四级离心气动开关81的第三路连接于压缩空气源。空气压缩机63的驱动轴通过离合器58与小齿轮53的输出轴55连接，离合器58为气动离合器，其进气口通过四级离心气动离心开关81的第二路连接于压缩空气源；空气压缩机64的驱动轴通过离合器80与小齿轮52的输出轴56连接，离合器80为气动离合器，其进气口通过四级离心气动离心开关81的第一路连接于压缩空气源。0032本发明第二实施例与第一实施例不同的是，压缩空气源。
31、依次通过单向阀、管路与四级离心气动开关81的压缩空气输入口相连；四级离心气动开关的四个压缩空气输出口分别连接于三个气动离合器和气动刹车的压缩空气输入口，如此，随着风速的大小，三个空气压缩机及气动刹车器49自动开启与关闭，从而使风力机的负载随着风速的变化而变化。0033以上结合实施例描述了本发明，但是实施例仅是用于示范地说明本发明的。说明书仅是用于解释权利要求书的。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明批露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。说明书CN104153947A1/4页9图1说明书附图CN104153947A2/4页10图2说明书附图CN104153947A103/4页11图3说明书附图CN104153947A114/4页12图4说明书附图CN104153947A12。