专利名称：摆动式风力压缩空气发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机械工程，特别涉及一种风力发电机。
背景技术：
现有技术中的摆动式风力发电机，是将风能直接转换为摆动的机械能，经 往复摆动传动齿轮箱，转换为往同一方向连续运转的机械能，推动发电机发电。 摆动式风力发电机，是世界上新一代风力发电机，海上摆动式风力发电机，是 人类大规模开发利用海洋风能资源的先驱。由于自然界的风力时大时小，时有 时无的风况，影响到风电的质量，风电大规模集中上网时，可能给电网带来一 定的影响，现有电网对风电上网有一定的容量限制，就是防止风电可能对电网 带来的影响，这给大规模开发利用海上风能资源带来不利的影响。
发明内容
为克服大规模风电上网对电网带来的影响，及为大规模开发利用海上风能 资源作好技术准备，本发明提供一种摆动式风力压縮空气发电机，将风能转换 为压縮空气能，储存在压缩空气储能器中，然后，压縮空气储能器输出压縮空 气，推动汽轮发电机组发电。因此，时大时小或时有时无的风况，不会直接影 响到汽轮发电机的发电质量。
本发明解决其技术问题的技术方案是在摆动式风力发电机摆动轴两侧相 对应的位置上，设置一个以上的摆动空气压縮机，摆动轴的左右摆动，带动空 气压縮机汽缸的活塞运动，将空气压縮，并储存在压缩空气储能器中，再由压 縮空气储能器将压縮空气输出，推动汽轮发电机组发电，摆动式风力压縮空气 发电机，可以单机发电，也可以由多机，集中给一台大型或超大型的汽轮发电 机组，提供发电用的压縮空气，这就是摆动式风力压缩空气发电厂。摆动式风 力压縮空气发电厂，与燃气和燃煤发电厂一样，能够生产出高质量的电能，另 外，其发电成本最低最，最清洁环保，是最有发展前景的风力发电厂。
图1是摆动式风力压縮空气发电机的基本结构图
摆动式风力压縮空气发电机，也是一种摆动式风力发电机，它没有采用现 有技术的往复摆动传动齿轮箱，输出机械能推动发电机发电，而是采用摆动空 气压缩机，将机械能转化为压縮空气能，并储存在压縮空气储能器中，然后， 再由压缩空气储能器将压缩空气输出，推动汽轮发电机组发电。
摆动式风力压縮空气发电机，是由叶片l、叶片轴2、摆动行程控制装置3、 攻角控制装置4、摆动轴5、水平轴6、轴承7、摆动空气压縮机8、压縮空气储 能器9、汽轮发电机组IO、机座ll、向风机构12等组成。 叶片l，是现有技术摆动式风力发电机所用的叶片。 叶片轴2，也是现有技术獰动式风力发电机所用的叶片轴。 摆动行程控制装置3，也是现有技术摆动式风力发电机，所常用的摆动行程控制装置。
攻角控制装置4，也是现有技术摆动式风力发电机，所常用的攻角控制装置。
为方便安装和维修，将蜗轮蜗杆传动箱设置在叶片轴的上端。
摆动轴5，是一空心轴，分成上下两段设置，下段摆动轴的下端，直接与水 平轴6按设定的角度焊接在一起，上端设置一个联接法兰，上段摆动轴的下端 设置一个联接法兰，上端设置叶片攻角控制装置4的蜗轮蜗杆传动箱。摆动轴5 两侧相对应的位置上，设置一个以上的水平耳轴，水平耳轴可以在摆动轴5的 侧面上，纵向布设，也可横向布设焊接在摆动轴5侧面的钢横梁上，钢横梁可 以设置一个水平耳轴，也可以设置多个水平耳轴， 一根钢横梁上，可设置一排 水平耳轴，多根钢横梁上，即可设置多排水平耳轴。 一个水平耳轴与对应的摆 动空气压縮机8的一个活塞杆耳环联接，活塞杆以水平耳轴为转动轴心，作一 定角度的转动。 一排水平耳轴，可配置摆动空气压縮机8的一排空气压縮汽缸, 多排水平耳轴，可配置多排摆动空气压縮8的空气压縮汽缸。叶片轴2装进上 段摆动轴的内腔后，用卡环将叶片轴2卡在上段摆动轴的内腔中，使叶片轴2 在上段摆动轴的内腔中，只能左右转动而不能上下串动，将上下两段摆动轴的 法兰用螺杆连接在一起，就组成摆动轴5。在双叶片的摆动式风力压縮空气发电 机中，第2根摆动轴5 — 1，其结构和功能与摆动轴5相同。
水平轴6，是一根水平设置的轴，它顺风向水平安装在机座上的轴承7中， 水平轴6与摆动轴5的下端成设定的角度联接，叶片l、叶片轴2和摆动轴5， 以水平轴6为摆动的轴心左右摆动。水平轴6，支承着叶片1与叶片轴2和摆动 轴3的重量，以及它们产生的作用力，同时将这些重力传递给水平轴两端的轴 承7。在双叶片的摆动式风力压縮空气发电机中，第2根水平轴6 — 1，其结构 和功能与水平轴6相同，同步钢丝绳13，交叉缠绕在水平轴6和水平轴6—1上， 组成水平轴同步装置，使两个叶片同步反向摆动，同时承受两个叶片的摆动所 产生的作用力。
轴承7，是设置在机座上的滚动轴承或滑动轴承，轴承7设置在摆动轴5两 侧的水平轴的两端与水平轴同步装置的另一端。
摆动空气压縮机8，是摆动式风力压縮空气发电机最特出的特征，是类似于 单作用单杆活塞油缸结构的空气压缩机，空气压縮机8，有一个以上的空气压縮 汽缸，空气压縮气缸采用金属活塞环，缸体采用水或风冷却，由于工作中，空 气压縮汽缸随着摆动轴5的摆动，而作一定角度的摆动，所以，称之为摆动空 气压縮机8。摆动空气压縮机8活塞杆前端有一个耳环，与摆动轴5上的水平耳 轴相联接，摆动空气压縮机8的活塞杆，在摆动轴5的左右摆动中，以水平耳 轴为轴心，作一定角度的转动，以适应作用力的角度变化。摆动空气压縮机8 缸体的后端，设置一个汽缸体耳环，汽缸体耳环与汽缸座上的相对应的水平耳 轴相联接，摆动空气压缩机8的缸体，在摆动轴5的左右摆动中，以汽缸座上 的耳轴为轴心，作一定角度的转动，以适应作用力的角度变化。摆动空气压縮 机8每一个汽缸缸体的后端盖上，分别设置一个进气阀和一个出气阀，摆动轴5 往左摆动时，拉动右边摆动空气压縮机8的活塞往外运动，将空气从进气阀中 吸进汽缸，同时推动左边摆动空气压縮机8的活塞往里运动，将空气压縮后经出气阀输出汽缸。摆动轴5往右摆动时，拉动左边摆动空气压缩机8的活塞往
外运动，将空气从进气阀中吸进汽缸，同时推动右边摆动空气压縮机8的活塞
往里运动，将空气压縮后经出气阀输出汽缸。显然，左右两边的摆动空气压縮
机8，是交替进气和交替压縮的，如用左边的若干个摆动空气压縮机8，或用右 边的若干个摆动空气压縮机8，交叉给另一边的一个摆动空气压縮机8，供应压 縮空气，可将输出的压縮空气的压力提高一个等级。摆动空气压縮机8的规格 及压力等级，可以相同，也可以不同，汽缸座设置在风力发电机的机座ll上， 汽缸座是一个长方体的钢结构，汽缸座靠里面的一端，设置有一轴套，此轴套 与设置在机座11下的轴相配合，将汽缸座安装在机座11上，汽缸座靠外的一 端，设置一个轴销孔，此轴销孔与机座上的2个弹簧复位轴销相匹配，将汽缸 座销定在机座ll上，在汽缸座轴销孔中，设置一个气动顶出装置，在叶片需要 放下到左边的地面或水面时，起动气动顶出装置，将安装在机座11上的2个弹 簧复位轴销顶出汽缸座的两个侧面，左边一侧的汽缸座，其外端和摆动空气压 縮机8的后端一起，析合起来随叶片的降落而滑落下机座11，而右边一侧的汽 缸座，其外端和摆动空气压縮机8的后端，被摆动轴5拉离机座11，支撑在机 座上，这样叶片自由平稳地降落在左边的地面或水面上。叶片从地面或水面被 拉起进入工作行程时，摆动空气压縮机8和机座则自动复位，被机座11上的2
个弹簧复位轴销销定。
压縮空气储能器9，是储存高压气体的压力容器，是一个高能压缩空气储能 器。在岸摆动式风力压縮空气发电机的压縮空气储能器9，设置在机座ll或地 面上，而海上摆动式风力压縮空气发电机的压縮空气储能器9，则设置在机座下 的浮动基础中，浮动基础中的2个大型的浮筒，是非常理想的压縮空气储能器9。
在岸摆动式风力压縮空气发电机风电场中，不需每机都设置压縮空气储能 器9和汽轮发电机组10，只需设置一个中心压縮空气储能器9，与一台超大型 或特大型的汽轮发电机组10，用管路17和各空气压縮机8相联接，就可集中供 气发电。
在海上摆动式风力压縮空气发电机风电场中，不需每机都设置汽轮发电机 组10，可在风电场中心的海域上，设置一个中心压縮空气储能器9，在两个压 縮空气储能器9浮筒上，架设机座ll，并在上设置汽轮发电机组10，各个压縮 空气储能器9，通过管路17将压縮空气输送到中心压縮空气储能器9中，集中 供气给机座11上的汽轮发电机组10发电。
汽轮发电机组IO，是现有技术的汽轮发电机组，它设置在机座ll上，由压 縮空气储能器9输出的高压空气推动其发电机，控制压縮空气输入汽轮机中压 力和流量，就可控制发电机的发电量，而风力的大小，叶片摆动的快慢，与发 电机的发电没有直接的关系，显然，摆动式风力压縮空气发电机，不需采用限 制叶片1的摆动速度和摆动频率，来调控发电机输出电流的电压和频率，这样, 就可最大限度地利用风能生产压缩空气，显然，摆动式风力压缩空气发电机， 风能的利用效率最高。单机发电的摆动式风力压縮空气发电机，每一台都必需 配备一部汽轮发电机组10，在风电场中，不需要每一个摆动式风力压縮空气发 电机都发电，可以采用集中发电的模式，即用几台、十几台、甚至整个风电场的摆动式风力压縮空气发电机，所生产的高压压縮空气，专供一台超大型或特 大型的汽轮发电机组10发电，这种发电模式是发电厂的发电模式。这种风电场， 就是一种风力发电厂。
机座ll，是现有技术中的钢结构机座。
向风机构12，是现有技术中的向风机构，在岸摆动式风力压缩空气发电机， 采用电动蜗轮蜗杆传动的向风机构，海上摆动式风力压縮空气发电机，采用整
体向风机构。海上浮动基础摆动式风力压縮空气发电机，采用三根缆绳14和三 个锚锭15的3点定位方式，将其锚锭在海面上一个很小的范围内，三根缆绳14 和三个锚锭15的3点定位方式，与一根缆绳14和一个锚锭15的定位方式相比， 浮动体被定位的活动半径要小，定位较精确。
在摆动式风力压縮空气发电机的压縮空气回路中，必要时应设置后空气冷 却器、自动分水排水器、自动排油器、空气滤清器、空气干燥器等辅属设备。
2台同功率的在岸风力发电机，摆动式风力压縮空气发电机，与摆动式风力 发电机相比，前者的造价高些。2台同功率的海上浮动基础的风力发电机，摆动 式风力压縮空气发电机，与摆动式风力发电机相比，两者的造价就不相上下。2 个总功率相同的风电场，摆动式风力压縮空气发电机风电场，与摆动式风力发
电机风电场相比，前者的总造价远低于后者，这是因为在风电场上，每台摆动 式风力发电机，只能单机发电，每台摆动式风力发电机上，都必需配置往复摆 动传动齿轮箱和发电机，而摆动式风力压縮空气发电机，是将风能转化成的机 械能，再将机械能转化为压縮空气能，然后，再用压縮空气能转化为电能，所 以，不必在每一台摆动式风力压縮空气发电机上，都配置汽轮发电机组，它们 可用几台，十几台，甚至是整个风电场上的摆动式风力压縮空气发电机，所生 产的压縮空气，集中供应一台特大型的汽轮发电机组发电，从而节省大量发电
设备的投资。
显然，这种集供气发电的摆动式风力压縮空气发电机风电场，是一座摆动 式风力压縮空气发电厂。风电场上风况时大时小和时有时无的变化，对摆动式 风力压縮空气发电厂的发电，没有直接的影响，风大时，多生产的压縮空气储 存在压縮空气储能器中，风小或没风时，储存在压縮空气储能器中压縮空气， 在一定时间内能给摆动式风力压縮空气发电厂，提供足够的发电用气，使之给 电网提供额定功率，高质量的清洁廉价电能。摆动式风力压縮空气发电厂的出 现，使风电产生质的飞跃，它能给电网稳定地提供大功率、高质量的清洁廉价 *能。
摆动式风力压縮空气发电机，是由叶片l、叶片轴2、摆动行程控制装置3、 攻角控制装置4、摆动轴5、水平轴6、轴承7、摆动空气压縮机8、压縮空气储 能器9、汽轮发电机组IO、机座ll、向风机构12组成，其特征是摆动轴5分 上下两段，由法兰和螺杆联接而成，叶片轴2设置在上段摆动轴5内腔中，攻 角控制装置4设置在摆动轴5的顶端，摆动轴5两侧相对应的位置上，设置有 一个以上的水平耳轴，水平轴6上设置有轴承7，水平轴6顺风向水平设置在机 座11上，水平轴6与摆动轴5的下端按设定的角度联接，与双叶片匹配的水平 轴6和水平轴6—1，既是各自叶片摆动的转动轴，也是两个叶片的同步转动轴，两根水平轴和交叉缠绕在两轴之间的同步钢丝绳13 —起,组成水平轴同步装置，
使两个叶片同步反向摆动，摆动空气压縮机8，有一个以上与摆动轴5两侧水平 耳轴相对应的活塞汽缸，活塞汽缸的活塞杆耳环与摆动轴5上的水平耳轴联接， 在摆动轴5的左右摆动中，活塞杆耳环以水平耳轴为轴心，作一定角度的转动， 以适应作用力的角度变化，摆动空气压縮机8缸体的后端，设置一个汽缸体耳 环，汽缸体耳环与机座11的汽缸座上相对应的水平耳轴相联接，摆动压縮汽缸 8的缸体，在摆动轴5的左右摆动中，汽缸耳环以汽缸座上的耳轴为轴心，作一 定角度的转动，以适应作用力的角度变化，摆动轴5的左右摆动，带动摆动空 气压縮机8的活塞运动，将空气从进气阀中吸进汽缸，进行压縮后经出气阀输 出，摆动轴5两侧的多个摆动空气压缩机8，可交叉串连成多种压力等级的压縮 汽缸，将压縮空气的压力提高到设定值后，输入至压縮空气储能器9中，压縮 空气储能器9输出的压縮空气，推动汽轮发电机组IO发电，其能量转换过程是， 风能转换为摆动机械能，摆动机械能转换为压縮空气能，压縮空气能转换为电 能。
上面所述的水平轴同步装置，其特征是水平轴6和水平轴6 —1，相对平 行排列，同步钢丝绳13的始端固定在水平轴6上，从水平轴的右端往左端缠绕， 在水平轴6上顺时针缠绕第1组同步钢丝绳13绳圈1圈以上，然后反时针绕向 水平轴6—1，在水平轴6—1上反时针缠绕第2组同步钢丝绳13绳圈1圈以上， 并将反时针缠绕的第2组同步钢丝绳13绳圈的终端，固定在水平轴6—1上， 再在水平轴6 — 1上继续反时针缠绕第3组同步钢丝绳]3绳圈1圈以上，然后 顺时针绕向水平轴6，在水平轴6上顺时针缠绕第4组同步钢丝绳13绳圈1圈 以上，并将顺时针缠绕的第4组同步钢丝绳13绳圈的终端，固定在水平轴6上， 再在水平轴6上顺时针缠绕第5组同步钢丝绳13绳圈1圈以上，然后又反时针 绕向水平轴6—1，就这样来回在2根水平轴之间一组一组地交叉缠绕和固定同 步钢丝绳13， 一直达到所需的抗拉强度，由于各组同步钢丝绳13的始端或终端 固定在水平轴6或水平轴6—1上，水平轴的旋转变化，必定引起各组同步钢丝 绳的长短变化，反过来，各组同步钢丝绳的长短变化，必定引起水平轴的旋转 变化，水平轴6的旋转，必定引起水平轴6—1的反方向旋转，水平轴同步装置 中的同步钢丝绳13，相当于同步齿轮，它直接相互传递着2根水平轴上的机械 能。
图2是海上浮动基础摆动式风力压縮空气发电机基本结构图 海上浮动基础摆动式风力压縮空气发电机，是一种双叶片结构的摆动式风 力发电机，在风力发电机上，2个叶片时刻处在同步反向的位置上，这样2个叶 片所产生的侧向倾力，大小相等，方向相反，时刻相互抵消，风力发电机工作 时相对平稳。
海上浮动基础摆动式风力压縮空气发电机，是一种结构非常好的摆动式风 力压縮空气发电机，2个上100立方米的浮筒式浮动基础，是很好的压縮空气储 能器9，海上摆动式风力压縮空气发电机，可以采用单机发电模式，即是一个风 力压縮空气发电机上，设置一台汽轮发电机组10，也可采用集中供气发电模式， 即多个风力压縮空气发电机生产的压縮空气，集中供应一台大型或超大型的汽轮发电机组10发电，甚至是整个海上风电场上，所有的风力压縮空气发电机生 产的压縮空气，集中供应一台超大型或特大型的汽轮发电机组10发电，这种集 中供气发电模式的风电场中，只有一台汽轮发电机组10，其余的海上浮动基础 摆动式风力压縮空气发电机上，都不设置汽轮发电机组10，这一种摆动式风力 压缩空气发电机，也可称之为摆动式风力空气压縮机，这种风电场，就是一个 风力发电厂。显而易见，这种风力发电厂式的海上风电场，其投资成本和发电 成本最低，风能利用效率高，发电质量S1，不稳定的风况，不会直接影响风力 发电厂的发电。
海上浮动基础摆动式风力压缩空气发电机，采用三根缆绳14和三个锚锭15 的3点定位方式，将其锚锭在海面上一个很小的范围内，三根缆绳14和三个锚 锭15的3点定位方式，与一根缆绳14^1一个锚锭15的定位方式相比，浮动体 被定位的活动半径要小，定位较精确。
双叶片摆动式风力压縮空气发电+几，有一个叶片反向摆动的问题，在双叶 片摆动式风力发电机中，是采用往复摆动传动齿轮箱中的同步齿轮，来解决2 个叶片的同步反向摆动问题。在双叶片摆动式风力压縮空气发电机中，不设置 往复摆动传动传动齿轮箱，所以，必需采用另一种同步装置，来解决2个叶片 的同步问题，这就是水平轴同步装置。
图3是水平轴同步装置基本结构图
图中与摆动轴5和摆动轴5 — 1联接的水平轴6和水平轴6—1，相对平行排 列，实际上水平轴6与水平轴6—1是同一规格的轴，摆动轴5与摆动轴5 — 1， 可以设置在同一方向，也可以相互反方向设置。同步钢丝绳13是现有技术的钢 丝绳，它从水平轴的右端往左端缠绕，々台端固定在水平轴6上，在水平轴6上 顺时针缠绕第1组同步钢丝绳13绳圈1圈以上，然后反时针绕向水平轴6—1， 在水平轴6—1上反时针缠绕第2组同i^钢丝绳13绳圈1圈以上，并将反时针 缠绕的第2组同步钢丝绳13绳圈的终》瑞，固定在水平轴6—1上，再在水平轴6 一l上继续反时针缠绕第3乡且同步钢丝绳12绳圈1圈以上，然后顺时针绕向水 平轴6，在水平轴6上顺时针缠绕第4乡且同步钢丝绳13绳圈1圈以上，并将顺 时针缠绕的第4组同步钢丝绳13绳圈的终端，固定在水平轴6上，再在水平轴 6上顺时针缠绕第5组同步钢丝绳13乡虽圈1圈以上，然后又反时针绕向水平轴 6—1，就这样来回在2根水平轴之间一会且一组地交叉缠绕和固定同步钢丝绳13， 一直达到所需的抗拉强度。由于各组同步钢丝绳13的始端或终端固定在水平轴 6或水平轴6—1上，水平轴的旋转变4t，必定引起各组同步钢丝绳的长短变化， 反过来，各组同步钢丝绳的长短变化，必定引起水平轴的旋转变化，水平轴6 的旋转，必定引起水平轴6—1的反方向旋转，这就象2个齿轮齿合在一起的2 根齿轮轴一样，实际上，水平轴同步装置中的同步钢丝绳13，相当于同步齿轮， 它直接相互传递着2根水平轴上的机械會^。
当水平轴6作为主动轴，作反时f十旋转时，第1组顺时针缠绕的同步钢丝 绳13，将反时针缠绕在水平轴6-1上的第2组同步钢丝绳13收巻过来，第1 组同步钢丝绳13增长，第2组同步钢丝绳13縮短，水平轴6 — 1被牵引顺时针 旋转，由于水平轴6—1顺时针旋转，将顺时针缠绕在水平轴6上的第4组同步钢丝绳13收巻过来，第3组同步钢丝绳13增长，第4组同步钢丝绳13縮短， 水平轴6上相邻的两组同步钢丝绳13， 一组收巻过来的同步钢丝绳13的长度， 等于另一组同步钢丝绳13縮短的长度，而水平轴6 — 1上相邻的两组同步钢丝 绳13， 一组同步钢丝绳13缩短的长度，等于另一组收巻过来的同步钢丝绳13 的长度，显然，缠绕在水平轴6上的同步钢丝绳13的圈数不变。
当水平轴6—1作为主动轴，作反时针旋转时，反时针缠绕在水平轴6—1 上的第2组同步钢丝绳13，将顺时针缠绕在水平轴6上的第1组同步钢丝绳13 收巻过来，第2组同步钢丝绳13增长，第1组同步钢丝绳缩短，水平轴6被牵 引顺时针旋转，由于水平轴6顺时针旋转，将反时针缠绕在水平轴6—1上的第 3组同步钢丝绳13收巻过来，第4组同步钢丝绳13增长，第3组同步钢丝绳 13缩短，水平轴6—1上相邻的两组同步钢丝绳13， 一组同步钢丝绳13縮短的 长度，等于另一组收巻过来的同步钢丝绳13的长度，而水平轴6上相邻的两组 同步钢丝绳13, —组收巻过来的同步钢丝绳13的长度，等于另一组同步钢丝绳 13縮短的长度，缠绕在水平轴6 — 1上的同步钢丝绳13的圈数不变。
在图3中，由于12组同步钢丝绳13,分别固定在水平轴6和水平轴6—1 上，12组同步钢丝绳13的相互牵连作用，拉动水平轴6和水平轴6 — 1的同步 反向转动。同步钢丝绳13在水平轴6和水平轴6_1上缠绕的圈数，与各组同 步钢丝绳13的始端或终端固定点所受到的拉力成反比，与叶片同步反向摆动的 角度成正比。实际上同步钢丝绳13在2根水平轴上只缠绕1圈，并将这一圈同 步钢丝绳13的中点固定在水平轴上，水平轴同步装置就能正常工作，只不过， 其同步反向摆动的角度最大为180度角，同步钢丝绳13在同步轴上的固定点所 受的拉力较大。
摆动式风力压縮空气发电机，其叶片摆动行程控制装置和叶片攻角控制装 置，同步控制着2个叶片将风能转化为同步反向摆动的机械能，水平轴6与水 平轴6—1都是主动轴，水平轴同步装置的作用，是在2个叶片所受风力大小不 同时，强制2个叶片同步摆动，使2个叶片在摆动中，所产生的侧向倾力相互 抵消，如没有水平轴同步装置的强制作用，2个叶片最终会往一个方向摆动，显 然，其侧向倾力，必定将风力发电机颠覆。
在大型或超大型的双叶片摆动式风力发电机中，为减轻往复摆动传动齿轮 箱同步齿轮的荷载，在往复摆动传动齿轮箱外面的2根平行排列的水平轴上， 交叉缠绕同步钢丝绳13，使之成为水平轴同步装置，这样，水平轴同步装置就 可承担2个巨大叶片反向摆动中产生的荷载，从而减轻同步齿轮的荷载。
实际上，可以采用现有技术中的连杆机构，将摆动机械运动转变成往复机 械运动或旋转机械运动，带动现有技术的空气压縮机生产压縮空气，也可用往 复摆动传动箱带动现有技术的空气压縮机生产压縮空气，推动汽轮发电机组发 电。但这种结构的摆动式风力压縮空气发电机，造价较高，维护较困难。
图1是摆动式风力压縮空气发电机基本结构图
1、叶片 2、叶片轴 3、摆动行程控制装置4、攻角控制装置5、摆动轴 6、水平轴 7、轴承 8、摆动空气压縮机
9、压縮空气储能器 10、汽轮发电机组 11机座 12、向风机构
图2是海上浮动基础摆动式风力压縮空气发电机基本结构图
1、叶片 2、叶片轴 3、摆动行程控制装置 4、攻角控制装置
5、摆动轴 5_1、摆动轴 6、水平轴 6 — 1、水平轴
7、轴承 8、摆动空气压縮机9、压縮空气储能器10、汽轮
发电机组 11机座 13、同步钢丝绳14、缆绳15、锚锭
图3是同步绳轴装置基本结构图
5、摆动轴 5 — 1、摆动轴 6、水平轴 6_1、水平轴
13、同步钢丝绳
图4是在岸风电场摆动式风力压縮空气发电机基本结构图
1、叶片 2、叶片轴 3、摆动行程控制装置 4、攻角控制装置
5、摆动轴 6、水平轴 7、轴承 8、摆动空气压縮机
9、压縮空气储能器 10、汽轮发电机组 11机座 12、向风机构
13、同步钢丝绳 16、自动解缠绕装置17、管路
图5是海上风电场浮动基础摆动式风力压縮空气发电机基本结构图
1、叶片 2、叶片轴 3、摆动行程控制装置 4、攻角控制装置
5、摆动轴 5 — 1、摆动轴 6、水平轴 6 — 1、水平轴
7、轴承 8、摆动空气压縮机9、压縮空气储能器10、汽轮
发电机组 11机座 13、同步钢丝绳 14、缆绳15、锚锭
16、自动解缠绕装置 17、管路
具体实施例方式
实施例1、在岸风电场摆动式风力压縮空气发电机(如图4所示) 在岸风电场摆动式风力压縮空气发电机，是安装在在岸风电场中的摆动式 风力压縮空气发电机。在岸风电场摆动式风力压縮空气发电机，采用集中供气 发电的方式发电，在风电场上的摆动式风力压縮空气发电机，不需要在每一台 摆动式风力压縮空气发电机上设置发电机组10，这样，摆动式风力压縮空气发 电机就变成摆动式风力空气压縮机，而集中发电的超大型或特大型的汽轮发电 机组10，就可设置在风电场中心位置的机房里，在机房的地下室里，或者在机 房旁的地面上，设置大型的中心压縮空气储能器9，风电场中，各个摆动式风力 空气压縮机所生产的压縮空气，通过自动解缠绕装置16，经埋设在地下的分支 管路17，汇集到若干条地下主干管路17，最后集中到中心压縮空气储能器9中， 在管路17联接的网络中，应在一些联接点处设置单向阀，以确保管路17网络 中的工作气压。在压縮空气回路中，必要时应设置后空气冷却器、自动分水排 水器、自动排油器、空气滤清器、空气干燥器等辅属设备。在中心压縮空气储能器9中的气压达到工作压力后，可控制中心压縮空气
储能器中的压縮空气输出，推动汽轮发电机组10发电。显而易见，这是一个摆
动式风力压縮空气发电厂。摆动式风力压縮空气发电厂，风能利用效率高，建 造成本低，发电质量高，对电网不会造成影响，是一种真正意义上的清洁廉价 的再生能源发电厂。
实施例2、海上风电场浮动基础摆动式风力压縮空气发电机
海上风电场浮动基础摆动式风力压縮空气发电机，是安装在海上风电场中 的摆动式风力压縮空气发电机。海上风电场，可以采用单机发电的模式发电， 也可采用集中供气发电的模式发电，从风电场的造价来看，集中供气发电模式 的风电场，其造价远低于单机发电模式的风电场，同时发电的质量也远高于单 机发电模式的风电场。采用集中供气发电的方式发电，每一台摆动式风力压縮 空气发电机上，都不设置发电机组10，这样，风电场中的摆动式风力压縮空气 发电机，就变成摆动式风力空气压縮机，而集中发电的超大型或特大型的汽轮 发电机组IO，就是一个风力发电厂。
风电场中的超大型或特大型的汽轮发电机组10，可以设置在风电场中心位 置，独立的浮动基础发电机房里，也可设置在某一浮动基础摆动式风力压縮空 气发电机上。海上独立的浮动基础发电机房，由于其上面没有叶片，不需要采 用任何向风装置，只需用三根缆绳14和三个锚锭15的3点定位方式，将其锚 锭在海面上，就能正常工作。
海上风电场中，海上浮动基础摆动式风力压縮空气发电机，采用整机向风 机构，用三根缆绳14和三个锚锭15的3点定位方式，将其锚锭在海面上，三 根缆绳14和三个锚锭15的3点定位方式，与一根缆绳14和一个锚锭15的定 位方式相比，浮动体被定位的活动半径要小，定位较精确。海上浮动基础摆动 式风力压縮空气发电机，随风向的变化自动旋转对风，这样，压縮空气输出管 路17就可能造成缠绕，为解决管路缠绕问题，在海上浮动基础摆动式风力压縮 空气发电机上，设置一个自动解缠绕装置16，当管路17发生缠绕时，自动解缠 绕装置16，可自动解开管路的缠绕。在压縮空气回路中，必要时应设置后空气 冷却器、自动分水排水器、自动排油器、空气滤清器、空气干燥器等辅属设备。
海上浮动基础摆动式风力压縮空气发电机，所生产的压縮空气，先储存在 各自的浮动基础压縮空气储能器9中，然后，通过自动解缠绕装置16，经海底 分支管路17，汇集到若干条海底主干管路17中，最后集中到中心压縮空气储能 器9中，在管路17联接的网络中，应在一些联接点处设置单向阀，以确保管路 17网络中的工作气压。在中心压縮空气储能器9中的气压达到工作压力后，可 控制中心压縮空气储能器9中的压縮空气输出，推动汽轮发电机组10发电，显 而易见，这是一个海上浮动基础摆动式风力压縮空气发电厂。
海上浮动基础摆动式风力压縮空气发电厂，风能利用效率高，建造成本低， 发电质量好，风电上网不会对电网造成影响。由于海上风能资源是陆地风能资 源的3倍，海上浮动基础摆动式风力压縮空气发电厂，发电成本远低于现有技 术的火力发电厂，是一种真正意义上的清洁廉价的再生能源发电厂。
权利要求
1、摆动式风力压缩空气发电机，是由叶片1、叶片轴2、摆动行程控制装置3、攻角控制装置4、摆动轴5、水平轴6、轴承7、摆动空气压缩机8、压缩空气储能器9、汽轮发电机组10、机座11、向风机构12组成，其特征是摆动轴5分上下两段，由法兰和螺杆联接而成，叶片轴2设置在上段摆动轴5内腔中，攻角控制装置4设置在摆动轴5的顶端，摆动轴5两侧相对应的位置上，设置有一个以上的水平耳轴，水平轴6上设置有轴承7，水平轴6顺风向水平设置在机座11上，水平轴6与摆动轴5的下端按设定的角度联接，与双叶片匹配的水平轴6和水平轴6-1，既是各自叶片摆动的转动轴，也是两个叶片的同步转动轴，两根水平轴和交叉缠绕在两轴之间的同步钢丝绳13一起，组成水平轴同步装置，使两个叶片同步反向摆动，摆动空气压缩机8，有一个以上与摆动轴5两侧水平耳轴相对应的活塞汽缸，活塞汽缸的活塞杆耳环与摆动轴5上的水平耳轴联接，在摆动轴5的左右摆动中，活塞杆耳环以水平耳轴为轴心，作一定角度的转动，以适应作用力的角度变化，摆动空气压缩机8缸体的后端，设置一个汽缸体耳环，汽缸体耳环与机座11的汽缸座上相对应的水平耳轴相联接，摆动压缩汽缸8的缸体，在摆动轴5的左右摆动中，汽缸耳环以汽缸座上的耳轴为轴心，作一定角度的转动，以适应作用力的角度变化，摆动轴5的左右摆动，带动摆动空气压缩机8的活塞运动，将空气从进气阀中吸进汽缸，进行压缩后经出气阀输出，摆动轴5两侧的多个摆动空气压缩机8，可交叉串连成多种压力等级的压缩汽缸，将压缩空气的压力提高到设定值后，输入至压缩空气储能器9中，压缩空气储能器9输出的压缩空气，推动汽轮发电机组10发电，其能量转换过程是，风能转换为摆动机械能，摆动机械能转换为压缩空气能，压缩空气能转换为电能。
2.上面所述的水平轴同步装置，其特征是水平轴6和水平轴6—1，相对平 行排列，同步钢丝绳13的始端固定在水平轴6上，从水平轴的右端往左端缠绕， 在水平轴6上顺时针缠绕第1组同步钢丝绳13绳圈1圈以上，然后反时针绕向 水平轴6—1，在水平轴6—1上反时针缠绕第2组同步钢丝绳13绳圈1圈以上， 并将反时针缠绕的第2组同步钢丝绳13绳圈的终端，固定在水平轴6—1上， 再在水平轴6—1上继续反时针缠绕第3组同步钢丝绳13绳圈1圈以上，然后 顺时针绕向水平轴6，在水平轴6上顺时针缠绕第4组同步钢丝绳13绳圈1圈 以上，并将顺时针缠绕的第4组同步钢丝绳13绳圈的终端，固定在水平轴6上， 再在水平轴6上顺时针缠绕第5组同步钢丝绳13绳圈1圈以上，然后又反时针 绕向水平轴6 — 1，就这样来回在2根水平轴之间一组一组地交叉缠绕和固定同 步钢丝绳13， 一直达到所需的抗拉强度，由于各组同步钢丝绳13的始端或终端 固定在水平轴6或水平轴6—1上，水平轴的旋转变化，必定引起各组同步钢丝 绳的长短变化，反过来，各组同步钢丝绳的长短变化，必定引起水平轴的旋转 变化，水平轴6的旋转，必定引起水平轴6—1的反方向旋转，水平轴同步装置 中的同步钢丝绳13，相当于同步齿轮，它直接相互传递着2根水平轴上的机械
全文摘要
摆动式风力压缩空气发电机，涉及一种工程机械，特别涉及一种风力发电机。摆动式风力压缩空气发电机，将风能转化为摆动的机械能后，再经空气压缩机将机械能，转化为压缩空气能，储存在压缩空气储能器中，然后从压缩空气储能器中控制输出压缩空气，推动汽轮发电机组发电。风电场中的所有摆动式风力压缩空气发电机，可以集中供气给一台汽轮发电机组发电，这是一种风力发电厂。图1是摆动式风力压缩空气发电机基本结构图。
文档编号F03D9/00GK101319659SQ20081006879
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月26日 优先权日2008年6月26日
发明者欧子文 申请人:欧子文