专利名称：联合聚风特大功率风力热泵机组的制作方法
技术领域：
本发明提出的“联合聚风特大功率风力热泵机组”属于风力热泵机组类型开发技术领域。
背景技术：
风能是全球分布最广泛、蕴藏量最丰富、能量最巨大的可再生能源，在世界多数地区通常情况是秋、冬、春三季风力更为强盛，能够有效利用风能提供的天然巨大能量解决同时期对居室房屋的供暖需求是再理想不过的可再生能源广泛、规模、实效、廉价的利用方式。
而热泵技术是近年来国际上新兴的能源技术，其原理基于逆卡诺循环，采用消耗电能或其它能源形成机械动力驱动压缩机，实现由低温热源(如自然空气、地下水、土层地热、河、海、污水等)中吸收热能，然后转换为较高温热源并使之释放至所需空间或区域内的机械装置。在标准工况下，系统消耗一个单位的能量，从低温热源中可提取二个单位的能量，合在一起输出三个单位的能量。这种装置即可用作供热采暖、洗浴设备，又可用作制冷降温设备，从而达到一机两用的目的。
在中国北方与沿海的广大地区、海岛及世界许多国家和地区，秋、冬、春三季低温寒冷季节均存有长期稳定的巨大风能，将其“用高效能风力机”转换形成巨大机械输出动力，直接驱动热泵压缩机工作，就可形成“以不竭天然生态能源供暖、供热”的持久理想状态出现，如在沿海、海岛周边滩涂规模化集中建设特大功率风力热泵机组群(或称为特大功率风力热泵机站)更可以用热泵直接吸取海水热量供暖、供热将是取之不尽的热泵热源。
与风力发电机组相比较，风力热泵机组没有严格的设备运行频率调控要求，采用往复式热泵压缩机没有对风力方向改变的调控需要，因此直接用风力机驱动热泵压缩机具有诸多优势。
但是，建设风力热泵机组首要的条件是只有在其配合的风力机组能够提供高效、巨大风力转换出力能力的情况下才能使风力热泵技术真正进入规模化、经济性、实效性建设与运行阶段，否则建设成本高，风力转换形成的热能少，投资效益低下，得不偿失。
中国发明专利200710063204.X提出的“联合聚风超大功率风力热泵机组”在国际上首次提出了“超大功率风力热泵机组”的全新概念及高效能应用装备，其是将拥有全面综合优势功效的独创风能转化设备“联合聚风超大功率风力机”与“热泵机组的压缩机以多种不同结构与传动方式配合”{本发明将其称为多热泵压缩机传动系统}后形成；同时还提出了在其上附加电动机形成“电机动力辅助驱动‘多热泵压缩机传动系统’并使其实现一体化接替、交替配合的系统方案”{本发明将其简称为多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统}，以实现风力、电力两种动力驱动方式之间可方便转换的机组出力与运行调控，满足“用同一热泵系统装置在微风和无风的条件下完成全天候供暖运行”的理想应用目标；本发明同样也可选择“将风力热泵供暖系统与城镇现有的锅炉供暖系统管网连接运行”的方式，从而实现锅炉与风力热泵供暖方式之间的互补，也可选择在无风、微风的暂短时段用电热器、煤炉等常规简单的辅助加热供暖方式进行应用互补。
200710063204.X发明专利提出了7种不同的联合聚风风力机组与热泵压缩机之间的传动配合方式，其中适合于本发明特大功率机组采用的传动配合方式有(1)采用在同一传动大齿轮盘上一同配合设置一个或多个热泵压缩机进行出力能力的多梯级大幅度调整变化；(2)采用曲轴与1-多个热泵压缩机活塞连杆进行连接[分离]配合结构与动力输出方式；(3)采用由1-多层大直径链条轮盘输出动力，配合带动1-多个小链条轮盘及活塞连杆的传动的方式；(4)采用由风力热泵机组与附加的电机动力共同驱动和完全由电机动力驱动的方式及其两者之间可方便转换的结构设计方案。
与超大功率风力发电机的发电机设备比较，超、特大功率风力热泵设备及配合辅助电力推动电机的设计结构更不适宜塔架高空安置，因为热泵机组还有设置实现热泵热能交换的制冷剂循环流动管道的需求。
200710063204.X对上述热泵压缩机传动系统部分均是采用风力机塔架高空安装的方式，而其风力热泵辅助电力推动电机就需设在风力机桨轮风轮的轮下，因此需采用仰式传动的安装方式，并在塔架上设置“电动机井”，这对特大型机组及“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”结构设计来讲，对其“塔架与基础”的建设面积、体积、强度需求将大幅度增加，也使其机组整体设计结构与复杂性和设备安装与维护的难度大幅度增加，从而导致建设成本的大量增加，而对于特大功率机组将形成更大、更多的困难，并使机组的整体美观性降低……；因此塔架安装热泵压缩机方式较适合中小型简单的风力热泵机组采用。
从“联合聚风超大功率风力热泵机组”的动力输出结构与动力输出方式可以看出其“立式双桨轮风轮”可实现相临“桨轮风轮齿轮”的相互传动形成联合联动的出力态势，并且是由其中的一个“立式桨轮风轮轴”(即主风轮轴)将联合联动风力机形成的动力输出，并通过大齿轮盘或曲轴与1个以上数量的热泵压缩机配合形成梯级调控能力，可见其动力输出与传递结构十分简捷、单一。此外，立式桨轮风轮的动力输出轴均是以垂直形态设置的，这就为主风轮轴向下延伸将其联合联动动力向下直接传动到地面上或安装平台上，从而使其实现上下一体化连接传动设计创造了得天独厚的条件。
发明内容
本发明的目的是提出一种“联合聚风特大功率风力热泵机组”全新设计方案，其是由(一)联合聚风特大功率风力机组结构部分，(二)设置在地面或安装平台上的“多热泵压缩机传动系统”或“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”结构部分，(三)通过延长的“主风轮轴”使(一)、(二)部分实现连接传动与配合调控3个结构部分构成与实现(特大功率联合聚风风力机组的主体功能结构、出力方式、调控方式等与先前技术方案所描述的内容大致相同，但上述结构设计的改变也引起了联合聚风风力机部分组成结构、名称和功效的相应变化)，下面分别对以上3个结构部分的结构、名称、功效进行具体的描述(一)联合聚风特大功率风力机组结构部分(1)分风式风力机机舱因为“联合聚风特大功率风力热泵机组”的热泵压缩机全部设置在地面[或安装平台]上，因此其没有“联合聚风超大功率风力热泵机组”所描述的“分风式风力机”与“分风式风轮机”的类型之分，可全部称为“分风式风力机”，其设计形态、规格与多样化变化是形成本发明“联合聚风风力机组”技术方案与形成功效的核心之一。
分风式风力机的机舱(也可简称为分风机舱)是通过菱形或长菱形分风机舱体实现前后双方向的分风与机舱两侧的相邻聚风；小中型机组采用的分风机舱可将其建成菱形形态(见图示1、2)，大型、巨型机组及采用更大直径的桨轮风轮的风力机则将采用长菱形分风机舱设计形态(见图示13)，并采用将双桨轮风轮进行交错排列设置的形态，其可大幅度减少大直径桨轮风轮对机舱建设面积的需求。分风机舱的顶部一般设有机舱顶板，其可一同起到固定双桨轮风轮上部轴端、封闭分风机舱、遮风挡雨和使各个机舱聚风斜面顶部连接固定等多重作用；从俯视角度看菱形分风机舱的顶板如同一个菱形体，其左右两侧各有两个聚风斜面，左右两侧聚风斜面的实际交汇点构成分风机舱前后两端的分风角，两侧聚风斜面延伸虚拟交差点附近的机舱底板和顶板上，是桨轮风轮轴的安装处，其双桨轮风轮是以完全横向排列方式安装的。
相同方式观察长菱形分风机舱的顶板和底板(见图示13)，其如同在菱形分风机舱的中间加设了一个长方形的结构体，因此可称其为“长菱形分风机舱”，中间加设的一个长方形结构体是桨轮风轮的安装位置，其安装桨轮风轮轴的位置还可通过在两风力机之间设置的“互连横梁”(见示意图13、14)进行加固加强，“互连横梁”同时可将相邻两风力机及将全部联合并联风力机进行横向连接加固。
长菱形分风机舱的双桨轮风轮是采用错位的布置设置方式，其联合聚风排列后可使在各个分风机舱外部悬空的两个桨轮风轮相邻并列(见示意图13所示)，如果形成“连动风力机组”形态其还将其进行相邻风轮齿轮的配合，实现联合传动形态。
(图示1)和(图示13)为两个极端的分风机舱与桨轮风轮的设置结构举例，即将桨轮风轮完全进行横向排列和相对完全进行纵向排列；此外，其还可采用中间的形态，即将(图示13)的分风机舱宽度加大，将双桨轮风轮的排列形态加横向些。
(2)设有桨叶伸缩调控系统的立式双桨轮风轮设有桨叶伸缩调控系统的立式双桨轮风轮可简单、准确、快速、有效、同步地调控桨轮风轮各个桨叶伸展幅面的大小变化，在机组故障、热泵机过载、速度超标、起动时，可通过风轮缩桨减力或附加配合简单的机械制动实现机组在大风力情况下的减力刹车控制，使之得到及时保护，消除自然风力变化对机组稳定运行产生的影响，实现机组出力能力的变化调整；其小、中、大、巨型桨轮风轮可有不同的桨叶伸缩方式与设计结构，以适应不同的出力能力调控与桨轮风轮的规格设计需求。
在分风机舱中部的底板与顶板之间并联设置立式双桨轮风轮，分风机舱的聚风斜面或直面可遮挡住桨轮风轮半部分旋转弧面体，悬空在分风机舱以外的双桨轮风轮桨叶可承接分风机舱联合并列设置后形成的最窄通道内的聚集气流(聚风)，可使其能够按照不同季节的风向变化，来回双向冲击桨轮风轮的外部悬空桨叶，形成最大的转换出力。
桨轮风轮可分为中心大辊筒型(见示意图3所示)、中心中辊筒型和中心小辊筒型等不同的结构设计形态。中心大辊筒型桨轮风轮的中部为大直径圆柱体辊面结构设计，中为中；小为小，后者较少采用。所谓中心大、中、小辊筒型是指其中心辊筒直径相对于桨轮风轮整体直径的规格设计比例而言，其不同的比例关系决定了其可采用的不同缩桨结构与缩桨方式。
在小、中、大中心辊筒的周边均匀分布设有3-6个、大直径风轮可设置6-8个、更大直径可设置8-10个乃至更多个以相同直径方向设置的桨叶，在双桨轮风轮上采用的中心辊筒直径、高度、桨叶设置数量与设计规格相同，为了加强各个桨叶的乘风支撑强度和方便对桨叶进行伸缩调控，在桨轮风轮的纵向中部可间隔均布设置1-多层支撑圆环(或板)。
风力热泵机组必须拥有一套控制风轮出力能力的调控系统，用来限制与调控风轮的乘风出力能力和对机组转速变化的调整，与现有机组变桨距操作过程采用的“顺桨”作用目标等效对应，桨轮风轮实现上述相同功效的操作过程叫“缩桨”，即将各个方向的桨轮风轮上的桨叶同时、同速、同位、统一化一的地向中心方向收缩移动，使桨轮风轮上的各个桨叶乘风幅面减小到实现全无；或相同方式实现反方向的伸桨移动调控与位置随时固定。
中心大辊筒型结构可实现“辊内缩桨”操作(见示意图3、5)，即将各方面的桨叶宽幅的绝大部分或是全部收缩进入中心大辊筒内；还可实现“重叠缩桨”操作，即将各个桨叶分为两幅或是三幅，并进行“双叠缩桨”(1/2缩减)，或形成“三叠缩桨”形态(2/3缩桨)；(见示意图4)中心中辊筒型结构可实现“双叠-辊内缩桨”或“辊内-双叠缩桨”操作，其为重叠缩桨与辊内缩桨相结合的缩桨形态；“双叠辊内缩桨”是使其先实现桨叶的双重叠，如果机组控制系统需要其继续进行缩桨，再将已经双重叠的桨叶一同进行辊内缩桨操作；其也可采用相反的“辊内-双叠缩桨”方式，即先使其部分幅面实现辊内缩桨，如果控制系统需要其继续缩桨，再将外露的桨叶进行辊内双重叠缩桨。上述几种缩桨方式与形态可适应多数桨轮风轮规格与中心辊筒直径规格的配合设计。
缩桨与桨轮风轮缩桨减力配合制动，可实现机械制动与桨叶收缩减力配合的机组刹车控制，刹车制动系统可与桨轮轮盘一体化设计；对于一些控制制动需求不大的机组来讲，可完全通过缩桨减力实现制动控制，无需设置复杂的机械制动系统装置。
实现上述各种“缩桨”调控的系统装置叫做“伞式桨叶伸缩控制系统”(可简称为缩桨系统；见示意图3、4、5、6)，其是由与各个桨叶一体化安装设置的桨叶推拉滑杆、和与各个桨叶推拉滑杆连接的伞式推拉杆和与各个伞式推拉杆共同汇集连接于其上的“伞式滑圈”，以及可使伞式滑圈实现上下可控制式移动与位置随时固定操作的伞式滑圈调控装置联合构成；同一组连动风力机组上的双桨轮风轮一般需要同时进行上述相同方式的桨叶伸缩控制；其可由热泵机输出功率的反馈信号实现自动控制，或配合必要的手动电动控制；(3)将相同规格“分风式风力机”进行间隔并列联合设置，形成“联合聚风风力机组”结构部分，其相邻机组之间可产生相互聚风效果；并且可通过采用将“主风轮齿轮”同时与左右若干个“分风式风力机”上的“风轮齿轮”咬合配合，实现一体化联合传动的“连动(联动)风力机组”形态(见示意图13所示)。
(4)塔架与互连横梁结构部分通过塔架与基础实现分风式风力机(分风机舱)的高举。
对一个分风机舱的支撑最经济的方法是采用前后2个塔架，也可采用1个塔架实现支撑，对于更高大与更宽大的分风机舱和采用联合一体化传动方式的“连动风力机组”来讲，可采用将整个联合排列的各个机组机舱地板、顶部用1-2个“互连横粱”进行相邻机组之间的串联固定(见示意图13、14)，使其形成相互依靠的、横向一体化的稳定结构体；互连横梁可与分风机舱低部的加强横梁形成“十字形”一体化结构体，还可在“互连横粱”上设置风力机机械制动系统，其刹车制动装置与方法可采用气动、液压、电磁、手动等方式或其结合，采用最简单的方式即可，有些还可不设置。
(二)“多热泵压缩机传动系统”或“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”结构部分热泵系统是利用压缩机驱动管道内的制冷剂循环流动，不断的蒸发冷凝，通过制冷剂温差吸热和压缩机压缩制热后，把外界的热量源源不断的聚集到热泵主机上的加热盘管上，再经过高科技的导热材料使储水器中的水温迅速上升。热水经循环管路送入终端用户室内以供洗浴和采暖。
一台压缩式热泵装置主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四部分组成。本发明提出的风力热泵可以是空气热源热泵、水源热泵及热源热泵等，由于各种热泵技术产品已经拥有十分成熟的销售商品，在此对热泵其它组成部分的结构性能不进行具体描述。
本发明是通过将联合聚风超大功率热泵机组前述的(1)-(4)种“多热泵压缩机传动系统”或采用的“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”结构部分全部转设在地面或安装平台上(如在水面上建设风力热泵机组，可在塔架之间设置水面安装平台，将其设置在安装平台上)，本发明最终发明目的是将上述风力机形成的动力能量进行输出，并且以多种方式和结构与压缩机进行多种动力传输方式的配合；同时可形成不同的出力能力的梯级巨大差距变化和及时方便的适应调控，这对于风力热泵机组、尤其是对于大功率风力热泵机组具有特别重要的效益形成作用，其可充分利用微风，又可在强风时间大幅度提高机组出力能力，而这一目标的实现只是配合增加了1-几个压缩机。
本发明提出的“多热泵压缩机传动系统”配合方式可以采用(1)采用在同一传动大齿轮盘上再一同并列设置一个或多个热泵压缩机进行出力能力的多梯级大幅度调整变化，(如上所述本发明将其称为多热泵压缩机传动系统；即由1个大齿轮轮盘承接、输出联合聚风风力机的联合联动动力，同时使其配合带动1-多个小齿轮轮盘及小齿轮轮盘配合的活塞连杆的传动方式，小齿轮轮盘可与大齿轮轮盘方便实现滑动咬合与分离，或可采用活塞连杆与小齿轮轮盘的方便连接与分离方式实现相同调控目标；如图10所示)；(2)采用曲轴与1-多个压缩机活塞连杆进行配合的结构与动力输出方式(如其图9示)；(3)采用由1-多层大直径链条轮盘输出动力，配合带动1-多个小链条轮盘及其活塞连杆的传动的方式(如其示意图11所示)。
(4)采用由风力机组与电机动力方式共同驱动热泵压缩机传动系统结构和完全由电机驱动及其两种驱动方式之间的方便交替转换的结构设计方案。(如上所述，本发明将(4)简称为多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统；即在上述(1)、(2)、(3)的动力输出轮盘或结构上，可配合设置由电动机驱动的齿轮大轮盘、或链条轮盘、或曲轴，可使风力机动力输出轴与大齿轮轮盘、或链条轮盘、或曲轴实现方便操作的动力一体化连接联动与分离脱离，并实现连接与分离的方便配合(如其示意图7、8所示)，其连接与分离方式与结构为常规简单技术；其采用大齿轮盘、或曲轴、或链轮的经济性差别是后者设备更加简单、低价)。
也可选择与城市现有的锅炉供暖系统管网进行一体化连接运行的方式，从而实现锅炉与风力热泵供暖方式的互补，包括在风力不大风力热泵供热温度不高情况下的锅炉补充加温方式。
可见，本发明热泵机组实现多级出力能力设计目标的理由有三1.由风力特性决定设置一个更大的压缩机(包括热泵机组)不如设置1个以上合计功率相同压缩机进行组合安装，后者可通过1个以上压缩机的设置方式，简单方便地形成机组出力能力调控的梯级巨大变化，方便扩大机组的用风强度范围和用风的季节时间范围；2.可使联合机组实现出力能力的梯级调控与桨叶伸缩操作系统出力能力调控的配合在热泵机组设置数量形成的梯级出力能力范围内进行桨叶伸缩的微调，当处于梯级交汇处时，风力再大机组不一定要进行缩桨操作，而是要提高压缩机的设置数量，并同时进行伸桨操作增加热量提供；反之风力再小，伸桨已到尽头没有作用，可减少热泵系统压缩机的设置数量；3.热泵传动系统的总体设计结构和传动机构的设计形态可以十分简单、方便、廉价地实现设置一个以上拥有可分合、撤并功能压缩机的独特优势。
因联合聚风风力机有来回风力方向变化的特点，况且其更加适用于较大功率与规模的热泵系统采用，因此本发明机组主要采用往复式压缩机，往复式压缩机对于风力机转动方向的改变没有影响。上述传动结构控制方式可采用传感器自动控制，实现完全自动化控制或与手动控制配合。
(三)通过延长的“主风轮轴”使(一)、(二)部分实现连接传动与配合调控的结构部分本发明通过将可实现动力单一输出能力的“主风轮轴”向下延伸，将联合聚风风力机组产生的联合动力直接传递到地面(或安装平台上)，并通过与在地面上(或安装平台上)设置的(二)部分描述的“多热泵压缩机传动系统”或“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”连接与配合调控，完成特大功率风力热泵机组的设计目的。
形成优势联合聚风特大功率风力机的设计形态为“联合聚风特大功率风力热泵机组”的产生提供了基础条件，使“联合聚风特大功率风力热泵机组”通过简捷的传动轴延长设置结构取代了超大功率机组高空大面积安装巨型多机热泵压缩机系统所需要的广泛安装平台，从而使特大功率风力热泵机组的设计结构简化、轻化、理想化。在地面上或安装平台上设置“多热泵压缩机传动系统”或“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”更可为特大功率热泵机组提供稳固的安装基础和广泛的安装空间，同时也更适合热泵制冷剂循环管道的安装，热泵技术的其它技术、设备已经有成熟的产品提供，可直接购买，在此不进行表述；
与“联合聚风超大功率风力热泵机组”比较，其可使塔架的建设面积、体积、强度需求大幅度减低与简化，使建设成本与安装难度大幅度降低，同时消除了限制联合聚风热泵机组实现更大功率设计的关键技术结构瓶颈，从而使风力热泵机组单机“特大功率”的设计成为现实，结合联合聚风风力机组创新技术的综合优势群的共同作用，本发明技术将使风力热泵供暖方式上升为风能丰富地区冬季主要供暖热源方式之一，本发明创新技术可使风力热泵进入适用性大规模实际推广应用阶段。
下面结合示意图说明“联合聚风特大功率风力热泵机组”的创新功能结构和其作用效果。
图1是“联合聚风特大功率风力热泵机组”的俯视宏观示意图，其为菱形分风机舱与桨轮风轮配合结构的中部横剖面俯视示意图，表示该机组是由多个“分风式风力机组”联合并列设置构成，……和箭头表示，并列可持续延长、延多与其一体化联合连动设置的“分风式风力机组”，提高其联合出力能力。
图2是多热泵压缩机传动系统设在地面的菱形特大功率风力热泵机组侧视宏观示意图。
图3是立式桨轮风轮辊内缩桨式缩桨过程的俯视结构示意图。
图4是“重叠缩桨”式伞式桨叶伸缩调控系统伸桨与缩桨的形态变化示意图。
图5是伞式桨叶伸缩调控系统“辊内缩桨”形态的风轮径向剖面结构示意图。
图6是(图5所示)的伞式桨叶伸缩调控系统“伸桨”形态的风轮径向剖面示意图。
图7是使“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”设置在水面上的安装平台上，并由向下延长的“主风轮轴”进行连接传动的特大功率热泵机组侧视结构示意图。
图8(图7)表示的由四个热泵压缩机与四个电动机配合形成的“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”的俯视示意图。
图9是采用曲轴与2个压缩机进行一体化连接配合的结构与动力输出方式的结构示意图。
图10是采用在同一传动大齿轮盘上再一同并列设置一个或若干个热泵压缩机、电动机进行出力能力的多梯级大幅度调整变化与电动机辅助运行，同时使其配合的小齿轮轮盘可与大齿轮轮盘实现滑动分离与咬合的结构俯视(上)、侧视(下)示意图。
图11是采用由2层大直径链条轮盘输出动力，配合带动2个小链条轮盘及活塞连杆的传动的方式的结构示意图。
图12是分风机舱内部两个并列风轮齿轮之间相互咬合实现一体化联动形态的示意图。
图13是大直径桨轮采用的长菱形分风式风力机的俯视示意图。
图14是由各分风式风力机组联合并列设置，其主风轮轴向下延伸与“多热泵压缩机传动系统”接传动共同构成的“联合聚风特大功率风力热泵机组”的迎风面(主视)的宏观示意图。
图1中1.桨轮风轮；2.聚风斜面；3.风力方向。
图2中4.桨轮辊；5.风轮桨叶；6.机舱聚风斜面；7.机舱顶板；8.向下延伸的主风轮轴；9.覆盖“多热泵压缩机传动系统”的设备间；10.塔架；11.地面。
图3中12.桨叶推拉杆滑道；13.缩桨过程中的桨叶；14.中心辊筒。
图4中15.桨叶推拉滑杆；16.伞式推拉杆；17.双叠式活动外桨叶；18.中心小辊筒；19.双叠缩桨滑道；20.伞式滑圈。
图5中21.中心大辊筒(剖面)；22.桨叶推拉杆滑道；23.缩入的桨叶；24.伞式推拉杆；25.伞式系统驱动装置与制动装置；26.驱动器与制动器支撑体(或称伞式滑圈行程定位架；27.与桨轮风轮相互连接的风轮齿轮；28.伞式滑圈(其为一体化设计形态)；29.桨叶推拉滑杆及推拉杆滑道。
图6中30.桨叶推拉滑杆；31.完全伸出后桨叶；32.中心大辊筒；33.伞式滑圈；34.风轮动力输出轴；35.伞式推拉杆；36.中心大辊筒内壁。
图7中37.桨轮风轮；38.分风机舱；39.塔架；40.主风轮轴；41.热泵压缩机设备间；42.可移动电动机；43.往复式热泵压缩机；44.在水面上设置的、与塔架配合的安装平台；45.与主风轮轴连接、与热泵压缩机齿轮配合的细齿大齿轮盘。
图8中46.设备间外壳；47.可移动电动机驱动制动装置；48.电动机、压缩机移动滑轨；49.细齿大齿轮盘；50.往复式热泵压缩机；51.电动机轴(剖面)。
图9中52.主风轮轴；53.设备间外壳；54.曲轴；55.往复式压缩机连杆；56.往复式压缩机；57.地面安装基础。
图10中58.小传动轮；59.主风轮轴；60.往复式压缩机；61.大细齿轮盘；62.往复式压缩机连杆。
图11中63.大链轮盘；64.小链轮盘；65.链条；66.往复式压缩机。
图12中67.大齿轮盘；68.轮盘架；69.桨轮风轮轴。
图13中70.分风机舱分解的风力；71.桨轮与桨轮轴；72.风力方向；73.互连横梁；74.分风机舱。
图14中75.上互连横梁；76.桨轮风轮桨叶；77.桨轮辊；78.分风机舱分风角分解的风力；79.桨轮轴；80.主风轮轴；81.分风角；82.“多热泵压缩机传动系统”与热泵压缩机设备间；83.地面基础。
运行方式本发明对“联合聚风特大功率风力热泵机组”主要创新运行方法的描述是将多个“分风式风力机”进行间隔并列联合设置，使相邻风力机间悬空于分风机舱外部的桨轮风轮桨叶的旋转弧面的最外边对接靠近，使相同一组“连动风力机组”上的风轮齿轮形成相互配合连动传动的结构，使之形成“联合聚风风力机组”的设计形态；由1个“联合聚风风力机组”所形成的联合风力出力可由其“主风轮轴”集中向下延伸传动到在地面上或在安装平台上设置的“多热泵压缩机传动系统”上形成热泵出力能力与配合的梯级出力能力调控，或将“主风轮轴”集中向下延伸传动的出力与“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”连接配合，实现在微风与无风的情况下用电力电动机进行辅助推动热泵系统运行，实现用同一热泵系统安装装置实现全天候运行调控的目标；或与城市锅炉供暖系统连接，实现风力与锅炉供暖方式的时间互补，也可选择在无风、微风的暂短时段用电热器等常规简单的辅助供暖方式进行应用互补。
权利要求
1.一种“联合聚风特大功率风力热泵机组”，其特征在于其是由(一)“联合聚风特大功率风力机组”的结构部分，(二)设置在地面或安装平台上的“多热泵压缩机传动系统”或“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”的结构部分，(三)通过延长的‘主风轮轴’使(一)、(二)部分实现上下连接传动与配合调控的结构部分构成与实现，对以上3个结构部分的结构、名称、功效的概要描述是(一)联合聚风特大功率风力机组结构部分(1)分风式风力机机舱分风式风力机的机舱(分风机舱)是通过菱形或长菱形分风机舱体实现前后双方向的分风与机舱两侧的相邻聚风；小中型机组采用的分风机舱可将其建成菱形形态，大型、巨型机组及采用更大直径的桨轮风轮的风力机则将采用长菱形分风机舱设计形态，并采用将双桨轮风轮进行交错排列设置的形态，分风机舱的顶部一般设有机舱顶板；从俯视角度看菱形分风机舱的顶板如同一个菱形体，其左右两侧各有两个聚风斜面，左右两侧聚风斜面的实际交汇点构成分风机舱前后两端的分风角，两侧聚风斜面延伸虚拟交差点附近的机舱底板和顶板上，是桨轮风轮轴的安装处，其双桨轮风轮是以完全横向排列方式安装的；长菱形分风机舱的顶板和底板如同在菱形分风机舱的中间加设了一个长方形的结构体，中间加设的一个长方形结构体是桨轮风轮的安装位置，其安装桨轮风轮轴的位置还可通过在两风力机之间设置的“互连横梁”进行加固加强，“互连横梁”同时可将相邻两风力机及将全部联合并联风力机进行横向连接加固；长菱形分风机舱的双桨轮风轮是采用错位的布置设置方式，其联合聚风排列后可使在各个分风机舱外部悬空的两个桨轮风轮相邻并列，如果形成“连动风力机组”形态其还将其进行相邻风轮齿轮的配合，实现联合传动形态；(2)设有桨叶伸缩调控系统的立式双桨轮风轮设有桨叶伸缩调控系统的立式双桨轮风轮可简单、准确、快速、有效、同步地调控桨轮风轮各个桨叶伸展幅面的大小变化，实现机组出力能力的变化调整；其中、大、巨型桨轮风轮可有不同的桨叶伸缩方式与设计结构，以适应不同的出力能力调控与桨轮风轮的规格设计需求；在分风机舱中部的底板与顶板之间并联设置立式双桨轮风轮，分风机舱的聚风斜面或直面可遮挡住桨轮风轮半部分旋转弧面体，悬空在分风机舱以外的双桨轮风轮桨叶可承接分风机舱联合并列设置后形成的最窄通道内的聚集气流(聚风)，可使其能够按照不同季节的风向变化，来回双向冲击桨轮风轮的外部悬空桨叶，形成最大的转换出力；桨轮风轮可分为中心大辊筒型、中心中辊筒型和中心小辊筒型等不同的结构设计形态；在小、中、大中心辊筒的周边均匀分布设有3-6个、大直径风轮可设置6-8个、更大直径可设置8-10个乃至更多个以相同直径方向设置的桨叶，在双桨轮风轮上采用的中心辊筒直径、高度、桨叶设置数量与设计规格相同，在桨轮风轮的纵向中部可间隔均布设置1-多层支撑圆环(或板)；中心大辊筒型结构可实现“辊内缩桨”、“重叠缩桨”、“双叠-辊内缩桨”、“辊内-双叠缩桨”、“辊内-双叠缩桨”等操作方式，上述几种缩桨方式与形态可适应多数桨轮风轮规格与中心辊筒直径规格的配合设计；缩桨与桨轮风轮缩桨减力配合制动，可实现机械制动与桨叶收缩减力配合的机组刹车控制，刹车制动系统可与桨轮轮盘一体化设计；“伞式桨叶伸缩控制系统”是由与各个桨叶一体化安装设置的桨叶推拉滑杆、和与各个桨叶推拉滑杆连接的伞式推拉杆和与各个伞式推拉杆共同汇集连接于其上的“伞式滑圈”、以及可使伞式滑圈实现上下可控制式移动与位置随时固定操作的伞式滑圈调控装置联合构成；同一组连动风力机组上的双桨轮风轮一般需要同时进行上述相同方式的桨叶伸缩控制；其可由热泵机输出功率的反馈信号实现自动控制，或配合必要的手动电动控制；(3)将相同规格“分风式风力机”进行间隔并列联合设置，形成“联合聚风风力机组”结构部分，其相邻机组之间可产生相互聚风效果；并且可通过采用将“主风轮齿轮”同时与左右若干个“分风式风力机”上的“风轮齿轮”咬合配合，实现一体化联合传动的“连动(联动)风力机组”形态；(4)塔架与互连横梁结构部分分风机舱一般采用前后2个塔架，小的也可采用1个塔架实现支撑，“连动风力机组”可将整个联合排列的各个机组机舱地板、顶部用1-2个“互连横粱”进行相邻机组之间的串联；可在“互连横粱”上设置风力机机械制动系统；(二)设置在地面或安装平台上的“多热泵压缩机传动系统”或“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”结构部分将“多热泵压缩机传动系统”或采用的“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”结构部分全部转设在地面或安装平台上(如在水面上建设风力热泵机组，可在塔架之间设置水面安装平台，将其设置在安装平台上)，所述的“多热泵压缩机传动系统”配合方式可以采用(1)采用在同一传动大齿轮盘上再一同并列设置一个或多个热泵压缩机进行出力能力的多梯级大幅度调整变化；(2)采用曲轴与1-多个压缩机活塞连杆进行配合的结构与动力输出方式；(3)采用由1-多层大直径链条轮盘输出动力，配合带动1-多个小链条轮盘及其活塞连杆的传动的方式；(4)采用由风力机组与电机动力方式共同驱动热泵压缩机传动系统结构和完全由电机驱动及其两种驱动方式之间的方便交替转换的结构设计方案；也可选择与城市现有的锅炉供暖系统管网进行一体化连接运行的方式，从而实现锅炉与风力热泵供暖方式的互补，包括在风力不大风力热泵供热温度不高情况下的锅炉补充加温方式；上述传动结构控制方式可采用传感器自动控制，实现完全自动化控制或与手动控制配合；(三)通过延长的“主风轮轴”使(一)、(二)部分实现连接传动与配合调控的结构部分通过将实现联合联动动力输出的“主风轮轴”向下延伸，将联合聚风风力机组产生的联合动力直接传递到地面(或安装平台上)，并通过与在地面上(或安装平台上)设置的“多热泵压缩机传动系统”或“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”结构部分连接与配合调控，完成特大功率风力热泵机组的设计目的。
全文摘要
一种“联合聚风特大功率风力热泵机组”，其是将“多热泵压缩机传动系统”或“多热泵压缩机与发电机一体化传动与分离系统”结构部分全部设置在地面或安装平台上，并将联合聚风风力机组产生的联合联动动力由“主风轮轴”向下延伸完成其上下分离结构的连接传动；与前比较，可使塔架的建设面积、体积、强度、成本与设备安装维护难度大幅减低，同时消除了限制风力热泵机组实现更大功率设计的关键技术瓶颈，结合“联合聚风风力机组”独创发明技术综合优势群的共同作用，其可使风力热泵进入经济性、适用性大规模实际推广应用阶段，将使风力热泵供暖方式升为风能丰富地区主要供暖热源方式之一，社会、经济、环境、生态效益持久巨大。
文档编号F03D3/02GK101046194SQ20071009865
公开日2007年10月3日 申请日期2007年4月24日 优先权日2007年4月24日
发明者陈晓通 申请人:陈晓通