风力或潮汐能源收集转换系统的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  10

专利名称:风力或潮汐能源收集转换系统的制作方法
技术领域
本实用新型涉及一种风力或潮汐能源收集转换系统,它可应用于中大型风力发电场和潮夕发电场等场所,或者适用于海上油田钻井平台作为发电设备使用,此外,还可应用到洁能环保型汽车、轮船等行业。
背景技术
风、潮夕等自然能源是取之不尽,用之不竭的能源,但由于不能准确预测自然能量的大小、方向,不能供给稳定的能源,应用上受到很大制约。
发明内容为了解决现有技术所存在的问题,本实用新型提供了一种风力或潮汐能源收集转换系统,它不仅可将外界收集到的风能或潮汐能等不稳定能量转换为可调节的稳定的能源供终端设备使用,从而不再需要依靠可控性较强的能源来补充调节自身不稳定问题,成为独立的供给能源或主要动力的备用能源,而且可减少大量燃料能源的消耗,降低环境污染。本实用新型技术方案是这样构成的,一种风力或潮汐能源收集转换系统,其特征在于它包括用来将风能或潮汐能收集并初次转换成机械能输出的能量收集驱动装置、与能量收集驱动装置连接且用来将初次转换的机械能转换成液压能储存在低压储能器中的能量转换储存装置、与能量转换储存装置连接且用来将低压储能器储存的液压能放大并储存到高压储能器中的能量叠加放大储存装置、与能量叠加放大储存装置连接且用来将高压储能器储存的液压能再次转换成机械能输出的能量传递动力装置以及与能量传递动力装置连接从而对再次转换的机械能加以使用或者将再次转换的机械能进一步转换成其它能源的终端设备。较之现有技术而言,本实用新型具有以下优点(1)本实用新型通过有效收集、转换储存、叠加放大、反馈控制等内部循环系统,可将外界收集到的风能或潮汐能等不稳定能量转换为可调节的稳定的能源供终端设备使用,从而不再需要依靠可控性较强的能源来补充调节自身不稳定问题,成为独立的供给能源或主要动力的备用能源。(2)用风能和水能取代现今世界用燃料产生的热能或液态能是大势所趋,符合国家“调整产业结构、转变增长方式”的节能环保政策。本实用新型的实施,可为人类节约燃料的损耗达50%,减少自然资源的破坏,为子孙后代保护一方青山绿水;以风能、水能做“动力燃料”的新世界将不再释放污染气体,为我们守护一片蔚蓝天空。

图1是本实用新型提供的风力或潮汐能源收集转换系统的实施例1结构原理框图。图2是本实用新型提供的风力或潮汐能源收集转换系统的实施例2结构原理框图。图3是本实用新型提供的风力或潮汐能源收集转换系统的实施例3结构原理框图。图4是本实用新型提供一种的杠杆式活塞泵组的结构示意图。图5是图4的另一种使用状态示意图。图中标号说明1、低压储能器;2、高压储能器;3、回油箱;4、风车;5、水车;6、液压泵组;7、第一单向阀;8、第二单向阀;9、调压阀;10、第一油马达;11、杠杆式活塞泵组,11-1、转轮,11-2、固定支座,11-3、T型杠杆,11-4、第一导轮,11_5、第二导轮,11_6、第一拉绳,11-7、第二拉绳,11-8、活塞泵;12、第三单向阀;13、比例电子调节阀;14、第二油马达;15、发电机;16、正反馈压力减压阀;17、第四单向阀;18、测速传感器;19、智能控制装置;20、第一安全阀;21、第二安全阀;22、低压补充电动机;23、低压补充液压泵;24、第五单向阀;25、压力检测开关;26、低压补充控制装置;27、凸轮轴;28、凸轮;29、曲轴;30、锥齿轮变速传动组;31、齿轮变速箱;32、风向风速检测仪;33、风向跟踪控制装置;34、风向跟踪执行机构;35、风速调整控制装置;36、风速调整执行机构;37、低压配电板;38、交直流稳压电源变压器;39、蓄电池组;40、升压器;41、高压配电板。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型内容进行详细说明实施例1如图1所示为本实用新型提供的一种风力或潮汐能源收集转换系统的实施例1结构原理框图,其特征在于它包括用来将风能(或潮汐能)收集并初次转换成机械能输出的能量收集驱动装置、与能量收集驱动装置连接且用来将初次转换的机械能转换成液压能储存在低压储能器1中的能量转换储存装置、与能量转换储存装置连接且用来将低压储能器1储存的液压能放大并储存到高压储能器2 (高压储能器2收集到的压力和流量可以比低级储能器1大上百倍)中的能量叠加放大储存装置、与能量叠加放大储存装置连接且用来将高压储能器2储存的液压能再次转换成机械能输出的能量传递动力装置以及与能量传递动力装置连接从而对再次转换的机械能加以使用或者将再次转换的机械能进一步转换成其它能源的终端设备。所述风力或潮汐能源收集转换系统还包括回油箱3 ;所述能量收集驱动装置包括用来收集风能(或潮汐能)的风车4 (或水车幻以及与风车4(或水车幻连接驱动从而将风能(或潮汐能)初次转换成机械能输出的传动组件;所述能量转换储存装置包括液压泵组6、第一单向阀7和低压储能器1 ;传动组件与液压泵组6连接驱动从而将初次转换的机械能转换成液压能;液压泵组6、第一单向阀7和低压储能器1依次连接供油;回油箱3与液压泵组6连接供油;所述能量叠加放大储存装置包括第二单向阀8、调压阀9、第一油马达10、具有液压能放大功能的杠杆式活塞泵组11、第三单向阀12及高压储能器2 ;其中低压储能器1与第二单向阀8连接供油,第二单向阀8、调压阀9及第一油马达10依次连接供油,第一油马达10与回油箱3连接回油;第一油马达10与杠杆式活塞泵组11连接驱动;回油箱3与杠杆式活塞泵组11连接供油,杠杆式活塞泵组11、第三单向阀12及高压储能器2依次连接供油;所述能量传递动力装置包括依次连接供油的比例电子调节阀13和第二油马达14,所述高压储能器2与比例电子调节阀13连接供油,第二油马达14与回油箱3连接回油;所述终端设备由与第二油马达14连接驱动的发电机15构成。所述终端设备还可以是船舶推进器、汽车轮子、水泵等具有动力需求的机械传动设备。它还包括连接于高压储能器2和低压储能器1之间的能量调控反馈装置,所述能量调控反馈装置包括与高压储能器2连接的正反馈压力减压阀16及连接于正反馈压力减压阀16和低压储能器1之间且控制油路只能从高压储能器2向低压储能器1方向单向流动的第四单向阀17。通过能量调控反馈装置,可把作功后多余的能量反馈回低压储能器1,使其能再次循环放大到高压储存器2内持续工作,使能量充分利用,不受损耗而又不影响作功。它还包括负载自动调节装置,所述负载自动调节装置包括设于发电机15转轴上的测速传感器18以及连接于测速传感器18和比例电子调节阀13的控制端之间且能根据测速传感器18测得的发电机15转轴转速的变化及时调整比例电子调节阀13的压力和流量的智能控制装置19。它还包括安全保护装置,所述安全保护装置包括连接于低压储能器1和回油箱3之间的第一安全阀20以及连接于高压储能器2和回油箱3之间的第二安全阀21。它还包括低压补充泵组;所述低压补充泵组包括低压补充电动机22、由低压补充电动机22驱动的低压补充液压泵23、连接于低压补充液压泵23和低压储能器1之间的第五单向阀24、与低压储能器1连接以检测压力的压力检测开关25以及连接于压力检测开关25和低压补充电动机22之间的低压补充控制装置沈,所述回油箱3与低压补充液压泵23连接供油。所述低压补充液压泵23也可如图所示,从回油管路中接出一个分支进油。所述发电机15的输出端与低压配电板37连接供电;低压配电板37与低压补充控制装置沈连接供电,低压配电板37还可通过交直流稳压电源变压器38与智能控制装置19连接供电,所述交直流稳压电源变压器38还可与蓄电池组39连接。低压配电板37可通过升压器40与高压配电板41连接。所述液压泵组6包括四个柱塞泵,各柱塞泵的进油口同时与回油箱3连接,出油口同时与第一单向阀7连接;所述传动组件包括与风车4的车轴连接传动的凸轮轴27、与凸轮轴27的不同轴向位置分别偏心连接的四个凸轮观以及分别连接于四个凸轮观和四个柱塞泵的活塞杆之间的四根曲轴四,四个凸轮观的偏心连接轴以凸轮轴27轴心为中心,彼此呈90度或180度交错布设。它还包括设风向风速检测仪32、风向跟踪控制装置33、风向跟踪执行机构34、风速调整控制装置35及风速调整执行机构36,所述风向风速检测仪32设于风车4上并与智能控制装置19连接以输入风向风速信号;所述风向跟踪执行机构34与风车4连接用来调整风车4的迎风方向,所述智能控制装置19通过风向跟踪控制装置33与风向跟踪执行机构34连接从而根据检测到的风向信号发出调整风车4迎风方向的指令;所述风速调整执行机构36与风车4连接用来调整风车4的进风量,智能控制装置19通过风速调整控制装置35与风速调整执行机构36连接从而根据检测到的风速信号发出调整风车4进风量的指令。所述杠杆式活塞泵组11包括由第一油马达10的动力轴带动旋转的转轮11-1、铰接于固定支座11-2上的T型杠杆11-3、分设于T型杠杆11-3的纵杆端部两侧且同时位于转轮11-1轮壁两旁侧的第一导轮11-4和第二导轮11-5、一端与转轮11-1偏心固定连接且另一端绕过第一导轮11-4后与T型杠杆11-3的纵杆端部固定连接的第一拉绳11-6、一端与转轮11-1偏心固定连接且另一端绕过第二导轮11-5后与T型杠杆11-3的纵杆端部固定连接的第二拉绳11-7、分设于T型杠杆11-3的横杆两端的两组活塞泵11-8,两组活塞泵11-8的活塞杆驱动端分别与T型杠杆11-3的横杆两端铰接连接,两组活塞泵11-8的进油口均与回油箱3连接,两组活塞泵11-8的出油口均与第三单向阀12连接;T型杠杆11-3与固定机架的铰接点位于T型杠杆11-3的横杆和纵杆交接部。实施例1的工作原理说明如下(一 )主回路工作过程如图1和图2所示,图中两组风车4通过联接法兰与传动组件连接(如实施例1的传动组件由凸轮轴27、凸轮观及曲轴四连接组成,实施例2的传动组件由锥齿轮变速传动组30和齿轮变速箱31连接组成)。风车4在风力的作用下开始旋转,通过曲轴四带动液压泵组6往复式工作,产生的液压能经过第一单向阀7给低压储能器1输送液压油,低压储能器1的工作压力可设计大约在10兆帕以内,经过低压储能器1的压力油通过调压阀9调节,输送稳定平滑的压力油给第一油马达10工作,第一油马达10旋转后驱动杠杆式活塞泵组11工作,产生大流量高压力的液压能,经第三单向阀12给高压储能器2输送压力油,高压储能器2的压力可设计在30兆帕以内,经过比例电子调节阀13调节作用,第二油马达14工作,带动发电机15工作,产生电能送到低压配电板37,由低压配电板37分配一路供给低压补充控制装置沈及其相关元件用,主要的电能通过升压器40供给高压配电板41,进行高压并网输出,通过第二油马达14作功后的液压油通过回油管再回到回油箱3进行循环工作。(二)正反馈放大回路工作过程该装置设有两路正反馈补充放大回路,其一,在高压储能器2和低压储能器1之间之间设置了一个由正反馈压力减压阀16和第四单向阀17连接组成的能量调控反馈装置,当高压储能器2的压力到达一定压力时,通过正反馈压力减压阀16和第四单向阀17将多余部份压力油反馈回低压储能器1内再次放大利用;其二,在低压储能器1上设了一个压力检测开关25,当由于风力不足或暂时瞬间停风,使低压储能器1的压力下降时,压力检测开关25工作,启动低压补充控制装置沈工作,低压补充电动机22带动低压补充液压泵23工作,给低压储能器1补充能量,来稳定本实用新型装置的正常工作。(三)安全保护装置在低压储能器1和回油箱3之间设立了一个第一安全阀20,在高压储能器2和回油箱3之间设立了一个第二安全阀21,当压力分别超过设定值时,自动打开相应的安全阀,超压的压力油往回油箱3里放,达到安全保护的目的。(四)负裁自动调节回路当发电机15与电网并网工作时,随着电网负载的变化,通过设于发电机15转轴上的测速传感器18,经过智能控制装置19计算判定,然后通过比例电子调节阀13调整压力和流量来到达平稳工作。(五)风向跟踪调节系统通过风向风速检测仪32检测到的风向信号,经放大转换,控制风向跟踪控制装置33和风向跟踪执行机构34,使风车4处于自动跟踪风向壮态,使风车处于最佳的迎风角度。(六)风速调节系统风向风速检测仪32检测到的风速信号,通过智能控制装置19、风速调整控制装置35及风速调整执行机构36来调节风门板的角度,从而调整进风量。实施例2实施例2与实施例1的区别在于传动组件和液压泵组6采用了另一种结构,具体如下所述传动组件包括与风车4 (或水车幻的车轴连接传动的锥齿轮变速传动组30以及连接于锥齿轮变速传动组30的输出端与液压泵组6之间的齿轮变速箱31。实施例3实施例3与实施例2的区别在于实施例3中,将风车4改成水车5,同时也相应地减少了风向风速检测仪32、风向跟踪控制装置33、风向跟踪执行机构34、风速调整控制装置35及风速调整执行机构36。
权利要求1.一种风力或潮汐能源收集转换系统,其特征在于它包括用来将风能或潮汐能收集并初次转换成机械能输出的能量收集驱动装置、与能量收集驱动装置连接且用来将初次转换的机械能转换成液压能储存在低压储能器(1)中的能量转换储存装置、与能量转换储存装置连接且用来将低压储能器(1)储存的液压能放大并储存到高压储能器( 中的能量叠加放大储存装置、与能量叠加放大储存装置连接且用来将高压储能器( 储存的液压能再次转换成机械能输出的能量传递动力装置以及与能量传递动力装置连接从而对再次转换的机械能加以使用或者将再次转换的机械能进一步转换成其它能源的终端设备。
2.根据权利要求1所述的风力或潮汐能源收集转换系统,其特征在于它还包括回油箱⑶;所述能量收集驱动装置包括风车(4)或水车(5)以及与风车(4)或水车( 连接驱动的传动组件;所述能量转换储存装置包括液压泵组(6)、第一单向阀(7)和低压储能器(1);传动组件与液压泵组(6)连接驱动;液压泵组(6)、第一单向阀(7)和低压储能器(1)依次连接供油;回油箱C3)与液压泵组(6)连接供油;所述能量叠加放大储存装置包括第二单向阀(8)、调压阀(9)、第一油马达(10)、具有液压能放大功能的杠杆式活塞泵组(11)、第三单向阀(1 及高压储能器O);其中低压储能器(1)与第二单向阀(8)连接供油,第二单向阀(8)、调压阀(9)及第一油马达(10)依次连接供油,第一油马达(10)与回油箱C3)连接回油;第一油马达(10)与杠杆式活塞泵组 (11)连接驱动;回油箱C3)与杠杆式活塞泵组(11)连接供油,杠杆式活塞泵组(11)、第三单向阀(1 及高压储能器( 依次连接供油;所述能量传递动力装置包括依次连接供油的比例电子调节阀(1 和第二油马达 (14),所述高压储能器(2)与比例电子调节阀(13)连接供油,第二油马达(14)与回油箱 ⑶连接回油;所述终端设备由与第二油马达(14)连接驱动的发电机(1 构成。
3.根据权利要求2所述的风力或潮汐能源收集转换系统,其特征在于它还包括连接于高压储能器( 和低压储能器(1)之间的能量调控反馈装置,所述能量调控反馈装置包括与高压储能器(2)连接的正反馈压力减压阀(16)及连接于正反馈压力减压阀(16)和低压储能器⑴之间且控制油路只能从高压储能器⑵向低压储能器⑴方向单向流动的第四单向阀(17)。
4.根据权利要求2所述的风力或潮汐能源收集转换系统,其特征在于它还包括负载自动调节装置,所述负载自动调节装置包括设于发电机(1 转轴上的测速传感器(18)以及连接于测速传感器(18)和比例电子调节阀(1 的控制端之间且能根据测速传感器(18) 测得的发电机(1 转轴转速的变化及时调整比例电子调节阀(1 的压力和流量的智能控制装置(19)。
5.根据权利要求2所述的风力或潮汐能源收集转换系统,其特征在于它还包括安全保护装置,所述安全保护装置包括连接于低压储能器(1)和回油箱(3)之间的第一安全阀 (20)以及连接于高压储能器(2)和回油箱(3)之间的第二安全阀01)。
6.根据权利要求2所述的风力或潮汐能源收集转换系统,其特征在于它还包括低压补充泵组;所述低压补充泵组包括低压补充电动机0 、由低压补充电动机0 驱动的低压补充液压泵(23)、连接于低压补充液压泵和低压储能器(1)之间的第五单向阀 (M)、与低压储能器(1)连接以检测压力的压力检测开关05)以及连接于压力检测开关 (25)和低压补充电动机0 之间的低压补充控制装置( ),所述回油箱C3)与低压补充液压泵连接供油。
7.根据权利要求4所述的风力或潮汐能源收集转换系统,其特征在于所述液压泵组(6)包括四个柱塞泵,各柱塞泵的进油口同时与回油箱(3)连接,出油口同时与第一单向阀(7)连接;所述传动组件包括与风车的车轴连接传动的凸轮轴(27)、与凸轮轴(XT)的不同轴向位置分别偏心连接的四个凸轮08)以及分别连接于四个凸轮08)和四个柱塞泵的活塞杆之间的四根曲轴09),四个凸轮08)的偏心连接轴以凸轮轴(XT)轴心为中心,彼此呈90度或180度交错布设。
8.根据权利要求4所述的风力或潮汐能源收集转换系统,其特征在于所述传动组件包括与风车(4)或水车(5)的车轴连接传动的锥齿轮变速传动组(30)以及连接于锥齿轮变速传动组(30)的输出端与液压泵组(6)之间的齿轮变速箱(31)。
9.根据权利要求7或8所述的风力或潮汐能源收集转换系统,其特征在于它还包括设风向风速检测仪(32)、风向跟踪控制装置(33)、风向跟踪执行机构(34)、风速调整控制装置(35)及风速调整执行机构(36),所述风向风速检测仪(32)设于风车(4)上并与智能控制装置(19)连接以输入风向风速信号;所述风向跟踪执行机构(34)与风车(4)连接用来调整风车的迎风方向,所述智能控制装置(19)通过风向跟踪控制装置(3 与风向跟踪执行机构(34)连接从而根据检测到的风向信号发出调整风车(4)迎风方向的指令;所述风速调整执行机构(36)与风车(4)连接用来调整风车(4)的进风量,智能控制装置(19) 通过风速调整控制装置(3 与风速调整执行机构(36)连接从而根据检测到的风速信号发出调整风车(4)进风量的指令。
10.根据权利要求2所述的风力或潮汐能源收集转换系统,其特征在于所述杠杆式活塞泵组(11)包括由第一油马达(10)的动力轴带动旋转的转轮(11-1)、铰接于固定支座(11-2)上的T型杠杆(11-3)、分设于T型杠杆(11-3)的纵杆端部两侧且同时位于转轮 (11-1)轮壁两旁侧的第一导轮(11-4)和第二导轮(11-5)、一端与转轮(11-1)偏心固定连接且另一端绕过第一导轮(11-4)后与T型杠杆(11- 的纵杆端部固定连接的第一拉绳(11-6)、一端与转轮(11-1)偏心固定连接且另一端绕过第二导轮(11- 后与T型杠杆 (11-3)的纵杆端部固定连接的第二拉绳(11-7)、分设于T型杠杆(11-3)的横杆两端的两组活塞泵(11-8),两组活塞泵(11-8)的活塞杆驱动端分别与T型杠杆(11- 的横杆两端铰接连接,两组活塞泵(11- 的进油口均与回油箱C3)连接,两组活塞泵(11- 的出油口均与第三单向阀(12)连接;T型杠杆(11-3)与固定机架的铰接点位于T型杠杆(11-3)的横杆和纵杆交接部。
专利摘要本实用新型涉及一种风力或潮汐能源收集转换系统,它包括用来将风能或潮汐能收集并初次转换成机械能输出的能量收集驱动装置、与能量收集驱动装置连接且用来将初次转换的机械能转换成液压能储存的能量转换储存装置、与能量转换储存装置连接且用来将储存的液压能放大的能量叠加放大储存装置、与能量叠加放大储存装置连接且用来将液压能再次转换成机械能输出的能量传递动力装置以及与能量传递动力装置连接的终端设备。本实用新型可将风能或潮汐能等不稳定能量转换为可调节的稳定能源供终端设备使用,从而不再需要依靠可控性较强的能源来补充调节自身不稳定问题,成为独立的供给能源,减少燃料能源的消耗和环境污染。
文档编号F03D9/02GK202326031SQ201120438149
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者宋祖昌 申请人:福建航电控制设备有限责任公司

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