專利名稱：擺動式風力壓縮空氣發電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機械工程，特別涉及一種風力發電機。
背景技術：
現有技術中的擺動式風力發電機，是將風能直接轉換為擺動的機械能，經 往復擺動傳動齒輪箱，轉換為往同一方向連續運轉的機械能，推動發電機發電。 擺動式風力發電機，是世界上新一代風力發電機，海上擺動式風力發電機，是 人類大規模開發利用海洋風能資源的先驅。由于自然界的風力時大時小，時有 時無的風況，影響到風電的質量，風電大規模集中上網時，可能給電網帶來一 定的影響，現有電網對風電上網有一定的容量限制，就是防止風電可能對電網 帶來的影響，這給大規模開發利用海上風能資源帶來不利的影響。

發明內容
為克服大規模風電上網對電網帶來的影響，及為大規模開發利用海上風能 資源作好技術準備，本發明提供一種擺動式風力壓縮空氣發電機，將風能轉換 為壓縮空氣能，儲存在壓縮空氣儲能器中，然后，壓縮空氣儲能器輸出壓縮空 氣，推動汽輪發電機組發電。因此，時大時小或時有時無的風況，不會直接影 響到汽輪發電機的發電質量。
本發明解決其技術問題的技術方案是在擺動式風力發電機擺動軸兩側相 對應的位置上，設置一個以上的擺動空氣壓縮機，擺動軸的左右擺動，帶動空 氣壓縮機汽缸的活塞運動，將空氣壓縮，并儲存在壓縮空氣儲能器中，再由壓 縮空氣儲能器將壓縮空氣輸出，推動汽輪發電機組發電，擺動式風力壓縮空氣 發電機，可以單機發電，也可以由多機，集中給一臺大型或超大型的汽輪發電 機組，提供發電用的壓縮空氣，這就是擺動式風力壓縮空氣發電廠。擺動式風 力壓縮空氣發電廠，與燃氣和燃煤發電廠一樣，能夠生產出高質量的電能，另 外，其發電成本最低最，最清潔環保，是最有發展前景的風力發電廠。
圖1是擺動式風力壓縮空氣發電機的基本結構圖
擺動式風力壓縮空氣發電機，也是一種擺動式風力發電機，它沒有采用現 有技術的往復擺動傳動齒輪箱，輸出機械能推動發電機發電，而是采用擺動空 氣壓縮機，將機械能轉化為壓縮空氣能，并儲存在壓縮空氣儲能器中，然后， 再由壓縮空氣儲能器將壓縮空氣輸出，推動汽輪發電機組發電。
擺動式風力壓縮空氣發電機，是由葉片l、葉片軸2、擺動行程控制裝置3、 攻角控制裝置4、擺動軸5、水平軸6、軸承7、擺動空氣壓縮機8、壓縮空氣儲 能器9、汽輪發電機組IO、機座ll、向風機構12等組成。 葉片l，是現有技術擺動式風力發電機所用的葉片。 葉片軸2，也是現有技術獰動式風力發電機所用的葉片軸。 擺動行程控制裝置3，也是現有技術擺動式風力發電機，所常用的擺動行程控制裝置。
攻角控制裝置4，也是現有技術擺動式風力發電機，所常用的攻角控制裝置。
為方便安裝和維修，將蝸輪蝸桿傳動箱設置在葉片軸的上端。
擺動軸5，是一空心軸，分成上下兩段設置，下段擺動軸的下端，直接與水 平軸6按設定的角度焊接在一起，上端設置一個聯接法蘭，上段擺動軸的下端 設置一個聯接法蘭，上端設置葉片攻角控制裝置4的蝸輪蝸桿傳動箱。擺動軸5 兩側相對應的位置上，設置一個以上的水平耳軸，水平耳軸可以在擺動軸5的 側面上，縱向布設，也可橫向布設焊接在擺動軸5側面的鋼橫梁上，鋼橫梁可 以設置一個水平耳軸，也可以設置多個水平耳軸， 一根鋼橫梁上，可設置一排 水平耳軸，多根鋼橫梁上，即可設置多排水平耳軸。 一個水平耳軸與對應的擺 動空氣壓縮機8的一個活塞桿耳環聯接，活塞桿以水平耳軸為轉動軸心，作一 定角度的轉動。 一排水平耳軸，可配置擺動空氣壓縮機8的一排空氣壓縮汽缸, 多排水平耳軸，可配置多排擺動空氣壓縮8的空氣壓縮汽缸。葉片軸2裝進上 段擺動軸的內腔后，用卡環將葉片軸2卡在上段擺動軸的內腔中，使葉片軸2 在上段擺動軸的內腔中，只能左右轉動而不能上下串動，將上下兩段擺動軸的 法蘭用螺桿連接在一起，就組成擺動軸5。在雙葉片的擺動式風力壓縮空氣發電 機中，第2根擺動軸5 — 1，其結構和功能與擺動軸5相同。
水平軸6，是一根水平設置的軸，它順風向水平安裝在機座上的軸承7中， 水平軸6與擺動軸5的下端成設定的角度聯接，葉片l、葉片軸2和擺動軸5， 以水平軸6為擺動的軸心左右擺動。水平軸6，支承著葉片1與葉片軸2和擺動 軸3的重量，以及它們產生的作用力，同時將這些重力傳遞給水平軸兩端的軸 承7。在雙葉片的擺動式風力壓縮空氣發電機中，第2根水平軸6 — 1，其結構 和功能與水平軸6相同，同步鋼絲繩13，交叉纏繞在水平軸6和水平軸6—1上， 組成水平軸同步裝置，使兩個葉片同步反向擺動，同時承受兩個葉片的擺動所 產生的作用力。
軸承7，是設置在機座上的滾動軸承或滑動軸承，軸承7設置在擺動軸5兩 側的水平軸的兩端與水平軸同步裝置的另一端。
擺動空氣壓縮機8，是擺動式風力壓縮空氣發電機最特出的特征，是類似于 單作用單桿活塞油缸結構的空氣壓縮機，空氣壓縮機8，有一個以上的空氣壓縮 汽缸，空氣壓縮氣缸采用金屬活塞環，缸體采用水或風冷卻，由于工作中，空 氣壓縮汽缸隨著擺動軸5的擺動，而作一定角度的擺動，所以，稱之為擺動空 氣壓縮機8。擺動空氣壓縮機8活塞桿前端有一個耳環，與擺動軸5上的水平耳 軸相聯接，擺動空氣壓縮機8的活塞桿，在擺動軸5的左右擺動中，以水平耳 軸為軸心，作一定角度的轉動，以適應作用力的角度變化。擺動空氣壓縮機8 缸體的后端，設置一個汽缸體耳環，汽缸體耳環與汽缸座上的相對應的水平耳 軸相聯接，擺動空氣壓縮機8的缸體，在擺動軸5的左右擺動中，以汽缸座上 的耳軸為軸心，作一定角度的轉動，以適應作用力的角度變化。擺動空氣壓縮 機8每一個汽缸缸體的后端蓋上，分別設置一個進氣閥和一個出氣閥，擺動軸5 往左擺動時，拉動右邊擺動空氣壓縮機8的活塞往外運動，將空氣從進氣閥中 吸進汽缸，同時推動左邊擺動空氣壓縮機8的活塞往里運動，將空氣壓縮后經出氣閥輸出汽缸。擺動軸5往右擺動時，拉動左邊擺動空氣壓縮機8的活塞往
外運動，將空氣從進氣閥中吸進汽缸，同時推動右邊擺動空氣壓縮機8的活塞
往里運動，將空氣壓縮后經出氣閥輸出汽缸。顯然，左右兩邊的擺動空氣壓縮
機8，是交替進氣和交替壓縮的，如用左邊的若干個擺動空氣壓縮機8，或用右 邊的若干個擺動空氣壓縮機8，交叉給另一邊的一個擺動空氣壓縮機8，供應壓 縮空氣，可將輸出的壓縮空氣的壓力提高一個等級。擺動空氣壓縮機8的規格 及壓力等級，可以相同，也可以不同，汽缸座設置在風力發電機的機座ll上， 汽缸座是一個長方體的鋼結構，汽缸座靠里面的一端，設置有一軸套，此軸套 與設置在機座11下的軸相配合，將汽缸座安裝在機座11上，汽缸座靠外的一 端，設置一個軸銷孔，此軸銷孔與機座上的2個彈簧復位軸銷相匹配，將汽缸 座銷定在機座ll上，在汽缸座軸銷孔中，設置一個氣動頂出裝置，在葉片需要 放下到左邊的地面或水面時，起動氣動頂出裝置，將安裝在機座11上的2個彈 簧復位軸銷頂出汽缸座的兩個側面，左邊一側的汽缸座，其外端和擺動空氣壓 縮機8的后端一起，析合起來隨葉片的降落而滑落下機座11，而右邊一側的汽 缸座，其外端和擺動空氣壓縮機8的后端，被擺動軸5拉離機座11，支撐在機 座上，這樣葉片自由平穩地降落在左邊的地面或水面上。葉片從地面或水面被 拉起進入工作行程時，擺動空氣壓縮機8和機座則自動復位，被機座11上的2
個彈簧復位軸銷銷定。
壓縮空氣儲能器9，是儲存高壓氣體的壓力容器，是一個高能壓縮空氣儲能 器。在岸擺動式風力壓縮空氣發電機的壓縮空氣儲能器9，設置在機座ll或地 面上，而海上擺動式風力壓縮空氣發電機的壓縮空氣儲能器9，則設置在機座下 的浮動基礎中，浮動基礎中的2個大型的浮筒，是非常理想的壓縮空氣儲能器9。
在岸擺動式風力壓縮空氣發電機風電場中，不需每機都設置壓縮空氣儲能 器9和汽輪發電機組10，只需設置一個中心壓縮空氣儲能器9，與一臺超大型 或特大型的汽輪發電機組10，用管路17和各空氣壓縮機8相聯接，就可集中供 氣發電。
在海上擺動式風力壓縮空氣發電機風電場中，不需每機都設置汽輪發電機 組10，可在風電場中心的海域上，設置一個中心壓縮空氣儲能器9，在兩個壓 縮空氣儲能器9浮筒上，架設機座ll，并在上設置汽輪發電機組10，各個壓縮 空氣儲能器9，通過管路17將壓縮空氣輸送到中心壓縮空氣儲能器9中，集中 供氣給機座11上的汽輪發電機組10發電。
汽輪發電機組IO，是現有技術的汽輪發電機組，它設置在機座ll上，由壓 縮空氣儲能器9輸出的高壓空氣推動其發電機，控制壓縮空氣輸入汽輪機中壓 力和流量，就可控制發電機的發電量，而風力的大小，葉片擺動的快慢，與發 電機的發電沒有直接的關系，顯然，擺動式風力壓縮空氣發電機，不需采用限 制葉片1的擺動速度和擺動頻率，來調控發電機輸出電流的電壓和頻率，這樣, 就可最大限度地利用風能生產壓縮空氣，顯然，擺動式風力壓縮空氣發電機， 風能的利用效率最高。單機發電的擺動式風力壓縮空氣發電機，每一臺都必需 配備一部汽輪發電機組10，在風電場中，不需要每一個擺動式風力壓縮空氣發 電機都發電，可以采用集中發電的模式，即用幾臺、十幾臺、甚至整個風電場的擺動式風力壓縮空氣發電機，所生產的高壓壓縮空氣，專供一臺超大型或特 大型的汽輪發電機組10發電，這種發電模式是發電廠的發電模式。這種風電場， 就是一種風力發電廠。
機座ll，是現有技術中的鋼結構機座。
向風機構12，是現有技術中的向風機構，在岸擺動式風力壓縮空氣發電機， 采用電動蝸輪蝸桿傳動的向風機構，海上擺動式風力壓縮空氣發電機，采用整
體向風機構。海上浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電機，采用三根纜繩14和三 個錨錠15的3點定位方式，將其錨錠在海面上一個很小的范圍內，三根纜繩14 和三個錨錠15的3點定位方式，與一根纜繩14和一個錨錠15的定位方式相比， 浮動體被定位的活動半徑要小，定位較精確。
在擺動式風力壓縮空氣發電機的壓縮空氣回路中，必要時應設置后空氣冷 卻器、自動分水排水器、自動排油器、空氣濾清器、空氣干燥器等輔屬設備。
2臺同功率的在岸風力發電機，擺動式風力壓縮空氣發電機，與擺動式風力 發電機相比，前者的造價高些。2臺同功率的海上浮動基礎的風力發電機，擺動 式風力壓縮空氣發電機，與擺動式風力發電機相比，兩者的造價就不相上下。2 個總功率相同的風電場，擺動式風力壓縮空氣發電機風電場，與擺動式風力發
電機風電場相比，前者的總造價遠低于后者，這是因為在風電場上，每臺擺動 式風力發電機，只能單機發電，每臺擺動式風力發電機上，都必需配置往復擺 動傳動齒輪箱和發電機，而擺動式風力壓縮空氣發電機，是將風能轉化成的機 械能，再將機械能轉化為壓縮空氣能，然后，再用壓縮空氣能轉化為電能，所 以，不必在每一臺擺動式風力壓縮空氣發電機上，都配置汽輪發電機組，它們 可用幾臺，十幾臺，甚至是整個風電場上的擺動式風力壓縮空氣發電機，所生 產的壓縮空氣，集中供應一臺特大型的汽輪發電機組發電，從而節省大量發電
設備的投資。
顯然，這種集供氣發電的擺動式風力壓縮空氣發電機風電場，是一座擺動 式風力壓縮空氣發電廠。風電場上風況時大時小和時有時無的變化，對擺動式 風力壓縮空氣發電廠的發電，沒有直接的影響，風大時，多生產的壓縮空氣儲 存在壓縮空氣儲能器中，風小或沒風時，儲存在壓縮空氣儲能器中壓縮空氣， 在一定時間內能給擺動式風力壓縮空氣發電廠，提供足夠的發電用氣，使之給 電網提供額定功率，高質量的清潔廉價電能。擺動式風力壓縮空氣發電廠的出 現，使風電產生質的飛躍，它能給電網穩定地提供大功率、高質量的清潔廉價 *能。
擺動式風力壓縮空氣發電機，是由葉片l、葉片軸2、擺動行程控制裝置3、 攻角控制裝置4、擺動軸5、水平軸6、軸承7、擺動空氣壓縮機8、壓縮空氣儲 能器9、汽輪發電機組IO、機座ll、向風機構12組成，其特征是擺動軸5分 上下兩段，由法蘭和螺桿聯接而成，葉片軸2設置在上段擺動軸5內腔中，攻 角控制裝置4設置在擺動軸5的頂端，擺動軸5兩側相對應的位置上，設置有 一個以上的水平耳軸，水平軸6上設置有軸承7，水平軸6順風向水平設置在機 座11上，水平軸6與擺動軸5的下端按設定的角度聯接，與雙葉片匹配的水平 軸6和水平軸6—1，既是各自葉片擺動的轉動軸，也是兩個葉片的同步轉動軸，兩根水平軸和交叉纏繞在兩軸之間的同步鋼絲繩13 —起,組成水平軸同步裝置，
使兩個葉片同步反向擺動，擺動空氣壓縮機8，有一個以上與擺動軸5兩側水平 耳軸相對應的活塞汽缸，活塞汽缸的活塞桿耳環與擺動軸5上的水平耳軸聯接， 在擺動軸5的左右擺動中，活塞桿耳環以水平耳軸為軸心，作一定角度的轉動， 以適應作用力的角度變化，擺動空氣壓縮機8缸體的后端，設置一個汽缸體耳 環，汽缸體耳環與機座11的汽缸座上相對應的水平耳軸相聯接，擺動壓縮汽缸 8的缸體，在擺動軸5的左右擺動中，汽缸耳環以汽缸座上的耳軸為軸心，作一 定角度的轉動，以適應作用力的角度變化，擺動軸5的左右擺動，帶動擺動空 氣壓縮機8的活塞運動，將空氣從進氣閥中吸進汽缸，進行壓縮后經出氣閥輸 出，擺動軸5兩側的多個擺動空氣壓縮機8，可交叉串連成多種壓力等級的壓縮 汽缸，將壓縮空氣的壓力提高到設定值后，輸入至壓縮空氣儲能器9中，壓縮 空氣儲能器9輸出的壓縮空氣，推動汽輪發電機組IO發電，其能量轉換過程是， 風能轉換為擺動機械能，擺動機械能轉換為壓縮空氣能，壓縮空氣能轉換為電 能。
上面所述的水平軸同步裝置，其特征是水平軸6和水平軸6 —1，相對平 行排列，同步鋼絲繩13的始端固定在水平軸6上，從水平軸的右端往左端纏繞， 在水平軸6上順時針纏繞第1組同步鋼絲繩13繩圈1圈以上，然后反時針繞向 水平軸6—1，在水平軸6—1上反時針纏繞第2組同步鋼絲繩13繩圈1圈以上， 并將反時針纏繞的第2組同步鋼絲繩13繩圈的終端，固定在水平軸6—1上， 再在水平軸6 — 1上繼續反時針纏繞第3組同步鋼絲繩]3繩圈1圈以上，然后 順時針繞向水平軸6，在水平軸6上順時針纏繞第4組同步鋼絲繩13繩圈1圈 以上，并將順時針纏繞的第4組同步鋼絲繩13繩圈的終端，固定在水平軸6上， 再在水平軸6上順時針纏繞第5組同步鋼絲繩13繩圈1圈以上，然后又反時針 繞向水平軸6—1，就這樣來回在2根水平軸之間一組一組地交叉纏繞和固定同 步鋼絲繩13， 一直達到所需的抗拉強度，由于各組同步鋼絲繩13的始端或終端 固定在水平軸6或水平軸6—1上，水平軸的旋轉變化，必定引起各組同步鋼絲 繩的長短變化，反過來，各組同步鋼絲繩的長短變化，必定引起水平軸的旋轉 變化，水平軸6的旋轉，必定引起水平軸6—1的反方向旋轉，水平軸同步裝置 中的同步鋼絲繩13，相當于同步齒輪，它直接相互傳遞著2根水平軸上的機械 能。
圖2是海上浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電機基本結構圖 海上浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電機，是一種雙葉片結構的擺動式風 力發電機，在風力發電機上，2個葉片時刻處在同步反向的位置上，這樣2個葉 片所產生的側向傾力，大小相等，方向相反，時刻相互抵消，風力發電機工作 時相對平穩。
海上浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電機，是一種結構非常好的擺動式風 力壓縮空氣發電機，2個上100立方米的浮筒式浮動基礎，是很好的壓縮空氣儲 能器9，海上擺動式風力壓縮空氣發電機，可以采用單機發電模式，即是一個風 力壓縮空氣發電機上，設置一臺汽輪發電機組10，也可采用集中供氣發電模式， 即多個風力壓縮空氣發電機生產的壓縮空氣，集中供應一臺大型或超大型的汽輪發電機組10發電，甚至是整個海上風電場上，所有的風力壓縮空氣發電機生 產的壓縮空氣，集中供應一臺超大型或特大型的汽輪發電機組10發電，這種集 中供氣發電模式的風電場中，只有一臺汽輪發電機組10，其余的海上浮動基礎 擺動式風力壓縮空氣發電機上，都不設置汽輪發電機組10，這一種擺動式風力 壓縮空氣發電機，也可稱之為擺動式風力空氣壓縮機，這種風電場，就是一個 風力發電廠。顯而易見，這種風力發電廠式的海上風電場，其投資成本和發電 成本最低，風能利用效率高，發電質量S1，不穩定的風況，不會直接影響風力 發電廠的發電。
海上浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電機，采用三根纜繩14和三個錨錠15 的3點定位方式，將其錨錠在海面上一個很小的范圍內，三根纜繩14和三個錨 錠15的3點定位方式，與一根纜繩14^1一個錨錠15的定位方式相比，浮動體 被定位的活動半徑要小，定位較精確。
雙葉片擺動式風力壓縮空氣發電+幾，有一個葉片反向擺動的問題，在雙葉 片擺動式風力發電機中，是采用往復擺動傳動齒輪箱中的同步齒輪，來解決2 個葉片的同步反向擺動問題。在雙葉片擺動式風力壓縮空氣發電機中，不設置 往復擺動傳動傳動齒輪箱，所以，必需采用另一種同步裝置，來解決2個葉片 的同步問題，這就是水平軸同步裝置。
圖3是水平軸同步裝置基本結構圖
圖中與擺動軸5和擺動軸5 — 1聯接的水平軸6和水平軸6—1，相對平行排 列，實際上水平軸6與水平軸6—1是同一規格的軸，擺動軸5與擺動軸5 — 1， 可以設置在同一方向，也可以相互反方向設置。同步鋼絲繩13是現有技術的鋼 絲繩，它從水平軸的右端往左端纏繞，々臺端固定在水平軸6上，在水平軸6上 順時針纏繞第1組同步鋼絲繩13繩圈1圈以上，然后反時針繞向水平軸6—1， 在水平軸6—1上反時針纏繞第2組同i^鋼絲繩13繩圈1圈以上，并將反時針 纏繞的第2組同步鋼絲繩13繩圈的終》瑞，固定在水平軸6—1上，再在水平軸6 一l上繼續反時針纏繞第3鄉且同步鋼絲繩12繩圈1圈以上，然后順時針繞向水 平軸6，在水平軸6上順時針纏繞第4鄉且同步鋼絲繩13繩圈1圈以上，并將順 時針纏繞的第4組同步鋼絲繩13繩圈的終端，固定在水平軸6上，再在水平軸 6上順時針纏繞第5組同步鋼絲繩13鄉雖圈1圈以上，然后又反時針繞向水平軸 6—1，就這樣來回在2根水平軸之間一會且一組地交叉纏繞和固定同步鋼絲繩13， 一直達到所需的抗拉強度。由于各組同步鋼絲繩13的始端或終端固定在水平軸 6或水平軸6—1上，水平軸的旋轉變4t，必定引起各組同步鋼絲繩的長短變化， 反過來，各組同步鋼絲繩的長短變化，必定引起水平軸的旋轉變化，水平軸6 的旋轉，必定引起水平軸6—1的反方向旋轉，這就象2個齒輪齒合在一起的2 根齒輪軸一樣，實際上，水平軸同步裝置中的同步鋼絲繩13，相當于同步齒輪， 它直接相互傳遞著2根水平軸上的機械會^。
當水平軸6作為主動軸，作反時f十旋轉時，第1組順時針纏繞的同步鋼絲 繩13，將反時針纏繞在水平軸6-1上的第2組同步鋼絲繩13收巻過來，第1 組同步鋼絲繩13增長，第2組同步鋼絲繩13縮短，水平軸6 — 1被牽引順時針 旋轉，由于水平軸6—1順時針旋轉，將順時針纏繞在水平軸6上的第4組同步鋼絲繩13收巻過來，第3組同步鋼絲繩13增長，第4組同步鋼絲繩13縮短， 水平軸6上相鄰的兩組同步鋼絲繩13， 一組收巻過來的同步鋼絲繩13的長度， 等于另一組同步鋼絲繩13縮短的長度，而水平軸6 — 1上相鄰的兩組同步鋼絲 繩13， 一組同步鋼絲繩13縮短的長度，等于另一組收巻過來的同步鋼絲繩13 的長度，顯然，纏繞在水平軸6上的同步鋼絲繩13的圈數不變。
當水平軸6—1作為主動軸，作反時針旋轉時，反時針纏繞在水平軸6—1 上的第2組同步鋼絲繩13，將順時針纏繞在水平軸6上的第1組同步鋼絲繩13 收巻過來，第2組同步鋼絲繩13增長，第1組同步鋼絲繩縮短，水平軸6被牽 引順時針旋轉，由于水平軸6順時針旋轉，將反時針纏繞在水平軸6—1上的第 3組同步鋼絲繩13收巻過來，第4組同步鋼絲繩13增長，第3組同步鋼絲繩 13縮短，水平軸6—1上相鄰的兩組同步鋼絲繩13， 一組同步鋼絲繩13縮短的 長度，等于另一組收巻過來的同步鋼絲繩13的長度，而水平軸6上相鄰的兩組 同步鋼絲繩13, —組收巻過來的同步鋼絲繩13的長度，等于另一組同步鋼絲繩 13縮短的長度，纏繞在水平軸6 — 1上的同步鋼絲繩13的圈數不變。
在圖3中，由于12組同步鋼絲繩13,分別固定在水平軸6和水平軸6—1 上，12組同步鋼絲繩13的相互牽連作用，拉動水平軸6和水平軸6 — 1的同步 反向轉動。同步鋼絲繩13在水平軸6和水平軸6_1上纏繞的圈數，與各組同 步鋼絲繩13的始端或終端固定點所受到的拉力成反比，與葉片同步反向擺動的 角度成正比。實際上同步鋼絲繩13在2根水平軸上只纏繞1圈，并將這一圈同 步鋼絲繩13的中點固定在水平軸上，水平軸同步裝置就能正常工作，只不過， 其同步反向擺動的角度最大為180度角，同步鋼絲繩13在同步軸上的固定點所 受的拉力較大。
擺動式風力壓縮空氣發電機，其葉片擺動行程控制裝置和葉片攻角控制裝 置，同步控制著2個葉片將風能轉化為同步反向擺動的機械能，水平軸6與水 平軸6—1都是主動軸，水平軸同步裝置的作用，是在2個葉片所受風力大小不 同時，強制2個葉片同步擺動，使2個葉片在擺動中，所產生的側向傾力相互 抵消，如沒有水平軸同步裝置的強制作用，2個葉片最終會往一個方向擺動，顯 然，其側向傾力，必定將風力發電機顛覆。
在大型或超大型的雙葉片擺動式風力發電機中，為減輕往復擺動傳動齒輪 箱同步齒輪的荷載，在往復擺動傳動齒輪箱外面的2根平行排列的水平軸上， 交叉纏繞同步鋼絲繩13，使之成為水平軸同步裝置，這樣，水平軸同步裝置就 可承擔2個巨大葉片反向擺動中產生的荷載，從而減輕同步齒輪的荷載。
實際上，可以采用現有技術中的連桿機構，將擺動機械運動轉變成往復機 械運動或旋轉機械運動，帶動現有技術的空氣壓縮機生產壓縮空氣，也可用往 復擺動傳動箱帶動現有技術的空氣壓縮機生產壓縮空氣，推動汽輪發電機組發 電。但這種結構的擺動式風力壓縮空氣發電機，造價較高，維護較困難。


圖1是擺動式風力壓縮空氣發電機基本結構圖
1、葉片 2、葉片軸 3、擺動行程控制裝置4、攻角控制裝置5、擺動軸 6、水平軸 7、軸承 8、擺動空氣壓縮機
9、壓縮空氣儲能器 10、汽輪發電機組 11機座 12、向風機構
圖2是海上浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電機基本結構圖
1、葉片 2、葉片軸 3、擺動行程控制裝置 4、攻角控制裝置
5、擺動軸 5_1、擺動軸 6、水平軸 6 — 1、水平軸
7、軸承 8、擺動空氣壓縮機9、壓縮空氣儲能器10、汽輪
發電機組 11機座 13、同步鋼絲繩14、纜繩15、錨錠
圖3是同步繩軸裝置基本結構圖
5、擺動軸 5 — 1、擺動軸 6、水平軸 6_1、水平軸
13、同步鋼絲繩
圖4是在岸風電場擺動式風力壓縮空氣發電機基本結構圖
1、葉片 2、葉片軸 3、擺動行程控制裝置 4、攻角控制裝置
5、擺動軸 6、水平軸 7、軸承 8、擺動空氣壓縮機
9、壓縮空氣儲能器 10、汽輪發電機組 11機座 12、向風機構
13、同步鋼絲繩 16、自動解纏繞裝置17、管路
圖5是海上風電場浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電機基本結構圖
1、葉片 2、葉片軸 3、擺動行程控制裝置 4、攻角控制裝置
5、擺動軸 5 — 1、擺動軸 6、水平軸 6 — 1、水平軸
7、軸承 8、擺動空氣壓縮機9、壓縮空氣儲能器10、汽輪
發電機組 11機座 13、同步鋼絲繩 14、纜繩15、錨錠
16、自動解纏繞裝置 17、管路
具體實施例方式
實施例1、在岸風電場擺動式風力壓縮空氣發電機(如圖4所示) 在岸風電場擺動式風力壓縮空氣發電機，是安裝在在岸風電場中的擺動式 風力壓縮空氣發電機。在岸風電場擺動式風力壓縮空氣發電機，采用集中供氣 發電的方式發電，在風電場上的擺動式風力壓縮空氣發電機，不需要在每一臺 擺動式風力壓縮空氣發電機上設置發電機組10，這樣，擺動式風力壓縮空氣發 電機就變成擺動式風力空氣壓縮機，而集中發電的超大型或特大型的汽輪發電 機組10，就可設置在風電場中心位置的機房里，在機房的地下室里，或者在機 房旁的地面上，設置大型的中心壓縮空氣儲能器9，風電場中，各個擺動式風力 空氣壓縮機所生產的壓縮空氣，通過自動解纏繞裝置16，經埋設在地下的分支 管路17，匯集到若干條地下主干管路17，最后集中到中心壓縮空氣儲能器9中， 在管路17聯接的網絡中，應在一些聯接點處設置單向閥，以確保管路17網絡 中的工作氣壓。在壓縮空氣回路中，必要時應設置后空氣冷卻器、自動分水排 水器、自動排油器、空氣濾清器、空氣干燥器等輔屬設備。在中心壓縮空氣儲能器9中的氣壓達到工作壓力后，可控制中心壓縮空氣
儲能器中的壓縮空氣輸出，推動汽輪發電機組10發電。顯而易見，這是一個擺
動式風力壓縮空氣發電廠。擺動式風力壓縮空氣發電廠，風能利用效率高，建 造成本低，發電質量高，對電網不會造成影響，是一種真正意義上的清潔廉價 的再生能源發電廠。
實施例2、海上風電場浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電機
海上風電場浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電機，是安裝在海上風電場中 的擺動式風力壓縮空氣發電機。海上風電場，可以采用單機發電的模式發電， 也可采用集中供氣發電的模式發電，從風電場的造價來看，集中供氣發電模式 的風電場，其造價遠低于單機發電模式的風電場，同時發電的質量也遠高于單 機發電模式的風電場。采用集中供氣發電的方式發電，每一臺擺動式風力壓縮 空氣發電機上，都不設置發電機組10，這樣，風電場中的擺動式風力壓縮空氣 發電機，就變成擺動式風力空氣壓縮機，而集中發電的超大型或特大型的汽輪 發電機組IO，就是一個風力發電廠。
風電場中的超大型或特大型的汽輪發電機組10，可以設置在風電場中心位 置，獨立的浮動基礎發電機房里，也可設置在某一浮動基礎擺動式風力壓縮空 氣發電機上。海上獨立的浮動基礎發電機房，由于其上面沒有葉片，不需要采 用任何向風裝置，只需用三根纜繩14和三個錨錠15的3點定位方式，將其錨 錠在海面上，就能正常工作。
海上風電場中，海上浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電機，采用整機向風 機構，用三根纜繩14和三個錨錠15的3點定位方式，將其錨錠在海面上，三 根纜繩14和三個錨錠15的3點定位方式，與一根纜繩14和一個錨錠15的定 位方式相比，浮動體被定位的活動半徑要小，定位較精確。海上浮動基礎擺動 式風力壓縮空氣發電機，隨風向的變化自動旋轉對風，這樣，壓縮空氣輸出管 路17就可能造成纏繞，為解決管路纏繞問題，在海上浮動基礎擺動式風力壓縮 空氣發電機上，設置一個自動解纏繞裝置16，當管路17發生纏繞時，自動解纏 繞裝置16，可自動解開管路的纏繞。在壓縮空氣回路中，必要時應設置后空氣 冷卻器、自動分水排水器、自動排油器、空氣濾清器、空氣干燥器等輔屬設備。
海上浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電機，所生產的壓縮空氣，先儲存在 各自的浮動基礎壓縮空氣儲能器9中，然后，通過自動解纏繞裝置16，經海底 分支管路17，匯集到若干條海底主干管路17中，最后集中到中心壓縮空氣儲能 器9中，在管路17聯接的網絡中，應在一些聯接點處設置單向閥，以確保管路 17網絡中的工作氣壓。在中心壓縮空氣儲能器9中的氣壓達到工作壓力后，可 控制中心壓縮空氣儲能器9中的壓縮空氣輸出，推動汽輪發電機組10發電，顯 而易見，這是一個海上浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電廠。
海上浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電廠，風能利用效率高，建造成本低， 發電質量好，風電上網不會對電網造成影響。由于海上風能資源是陸地風能資 源的3倍，海上浮動基礎擺動式風力壓縮空氣發電廠，發電成本遠低于現有技 術的火力發電廠，是一種真正意義上的清潔廉價的再生能源發電廠。
權利要求
1、擺動式風力壓縮空氣發電機，是由葉片1、葉片軸2、擺動行程控制裝置3、攻角控制裝置4、擺動軸5、水平軸6、軸承7、擺動空氣壓縮機8、壓縮空氣儲能器9、汽輪發電機組10、機座11、向風機構12組成，其特征是擺動軸5分上下兩段，由法蘭和螺桿聯接而成，葉片軸2設置在上段擺動軸5內腔中，攻角控制裝置4設置在擺動軸5的頂端，擺動軸5兩側相對應的位置上，設置有一個以上的水平耳軸，水平軸6上設置有軸承7，水平軸6順風向水平設置在機座11上，水平軸6與擺動軸5的下端按設定的角度聯接，與雙葉片匹配的水平軸6和水平軸6-1，既是各自葉片擺動的轉動軸，也是兩個葉片的同步轉動軸，兩根水平軸和交叉纏繞在兩軸之間的同步鋼絲繩13一起，組成水平軸同步裝置，使兩個葉片同步反向擺動，擺動空氣壓縮機8，有一個以上與擺動軸5兩側水平耳軸相對應的活塞汽缸，活塞汽缸的活塞桿耳環與擺動軸5上的水平耳軸聯接，在擺動軸5的左右擺動中，活塞桿耳環以水平耳軸為軸心，作一定角度的轉動，以適應作用力的角度變化，擺動空氣壓縮機8缸體的后端，設置一個汽缸體耳環，汽缸體耳環與機座11的汽缸座上相對應的水平耳軸相聯接，擺動壓縮汽缸8的缸體，在擺動軸5的左右擺動中，汽缸耳環以汽缸座上的耳軸為軸心，作一定角度的轉動，以適應作用力的角度變化，擺動軸5的左右擺動，帶動擺動空氣壓縮機8的活塞運動，將空氣從進氣閥中吸進汽缸，進行壓縮后經出氣閥輸出，擺動軸5兩側的多個擺動空氣壓縮機8，可交叉串連成多種壓力等級的壓縮汽缸，將壓縮空氣的壓力提高到設定值后，輸入至壓縮空氣儲能器9中，壓縮空氣儲能器9輸出的壓縮空氣，推動汽輪發電機組10發電，其能量轉換過程是，風能轉換為擺動機械能，擺動機械能轉換為壓縮空氣能，壓縮空氣能轉換為電能。
2.上面所述的水平軸同步裝置，其特征是水平軸6和水平軸6—1，相對平 行排列，同步鋼絲繩13的始端固定在水平軸6上，從水平軸的右端往左端纏繞， 在水平軸6上順時針纏繞第1組同步鋼絲繩13繩圈1圈以上，然后反時針繞向 水平軸6—1，在水平軸6—1上反時針纏繞第2組同步鋼絲繩13繩圈1圈以上， 并將反時針纏繞的第2組同步鋼絲繩13繩圈的終端，固定在水平軸6—1上， 再在水平軸6—1上繼續反時針纏繞第3組同步鋼絲繩13繩圈1圈以上，然后 順時針繞向水平軸6，在水平軸6上順時針纏繞第4組同步鋼絲繩13繩圈1圈 以上，并將順時針纏繞的第4組同步鋼絲繩13繩圈的終端，固定在水平軸6上， 再在水平軸6上順時針纏繞第5組同步鋼絲繩13繩圈1圈以上，然后又反時針 繞向水平軸6 — 1，就這樣來回在2根水平軸之間一組一組地交叉纏繞和固定同 步鋼絲繩13， 一直達到所需的抗拉強度，由于各組同步鋼絲繩13的始端或終端 固定在水平軸6或水平軸6—1上，水平軸的旋轉變化，必定引起各組同步鋼絲 繩的長短變化，反過來，各組同步鋼絲繩的長短變化，必定引起水平軸的旋轉 變化，水平軸6的旋轉，必定引起水平軸6—1的反方向旋轉，水平軸同步裝置 中的同步鋼絲繩13，相當于同步齒輪，它直接相互傳遞著2根水平軸上的機械
全文摘要
擺動式風力壓縮空氣發電機，涉及一種工程機械，特別涉及一種風力發電機。擺動式風力壓縮空氣發電機，將風能轉化為擺動的機械能后，再經空氣壓縮機將機械能，轉化為壓縮空氣能，儲存在壓縮空氣儲能器中，然后從壓縮空氣儲能器中控制輸出壓縮空氣，推動汽輪發電機組發電。風電場中的所有擺動式風力壓縮空氣發電機，可以集中供氣給一臺汽輪發電機組發電，這是一種風力發電廠。圖1是擺動式風力壓縮空氣發電機基本結構圖。
文檔編號F03D9/00GK101319659SQ20081006879
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月26日 優先權日2008年6月26日
發明者歐子文 申請人:歐子文