专利名称：组合式风力气压提水发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力气压传动机械领域特别是一种用于提水和将静水转化成电能的组合式风力气压提水发电机。
利用风力机械提水，古而有之，利用风力气压原理提水的机械，国内外都曾有过报导，比较有代表性是获得中国专利的专利号为ZL00256343.6、ZL00264506.8、ZL00264507.6的风力气压自控提水机。但还未见有直接利用风力气压提水发电机械的报导。且本发明的工作原理与现有的风力气压扬水机的工作原理大不相同。
本发明提水发电的能量来源主要不是由风力能源中获得，而是充分利用了在本发明的系统内。高气压向低气压分级传输过程中可多次做功的气压传动原理，以及工作系统内设置的拱形气囊和拱形气囊内装置的高压气包的作用等独特结构组合成了本发明能够达到利用风力、气压提水发明的目的。故本发明与现有技术无可比性，本说明书对现有技术的评述和比较从略。
本发明的目的是为了改善人们利用不可再生能源煤。石油天然气、核原料发电以及在江河上建水电站发电面造成的对人类环境污染和生态平衡的恶化，提供的一种利用风力，特别是利用气压做功发电的风力气压提水发电机。它也可改作其它机械使用。
本发明的目的是这样实现的。设有以各种管道和开关连接的风力压缩空气机，拱型气囊压缩空气机、拱型气囊提水发电机组合成风力气压提水发电机。
上述风力压缩空气机是由垂直轴风力机的上部装置在有多面导向风板环绕的集风楼上，集风楼的导向风板能使任何方向的风作用到安装在垂直轴上部的平板上使其转动时都是顺时针转动，且能使垂直轴下部的喇叭口形加速气流收集器收集的风力和系统内各种气囊中排放出的高压气流都能混合成压缩气流去推动垂直轴上部平板转动做功的作用。
上述风力压缩空气机在其下部的垂直轴上装有两块条形推动板在风机转动时，推动室内空气压缩机运作产生高压气体供系统内的其它机组使用，其在转动时产生的力使得风机下部的空气流动加快。这一部分加快流动的空气被装置在其下部的喇叭口形加速气流收集器收集后传至上部喷放到上部平板上帮助其加速作功。
上述风机的空气压缩机是由风机下部带动的条形推板推动与其接触的或一定斜面摆放的平板，此平板后部是由两根支杆连接的空心活塞顶部平板，平板后部的两侧分别装有弹簧，起到帮助活塞在完成空缩空气做功后，将空心活塞复原的作用。活塞的底部与装置在空气室内的可伸缩空气罩相连，活塞在向空气室内推进并压缩空气室内空气时，空气罩被推挤得容积大为缩小，罩内的空气变成压缩空气，并将此压缩空气由输气管输送到系统内其它机组做功，空气室两侧开有两扇只能向内开的进气门，当活塞带动空气罩回复大容积原状时，空气室内形成的负压使外界的大气压能推开两扇进气门涌进外界的空气进入空气室，当活塞推动空气罩压缩室内空气时，进气门受压关闭。以上过程循环往复进行。
上述拱型气囊空气压缩机一般可由一个拱型气囊结构或一大二小拱形气囊结构的三个拱形气囊结构组合成高压气囊做功结构，此种组合的拱形气囊做功结构与杠杆的动力臂相连接，做功时使杠杆的阻力臂相连的活塞缸内气包里的标准大气压强的空气受压后变成高压空气，提供给系统内其它机组使用。
上述的拱型气囊结构的气囊外型与半个汽车轮胎相似，不同的是气囊内部设置了多个气门向内开的高压气包，当有高压空气进入气囊时，高压气包的气门被冲开进气，并和整个气囊构成一个能做功的高压气囊体，当其在完成做功过程后放出部分高压气体。开使气囊回复到未做功状态时，这部分气囊内的高压包保持装有高压气体的状态。也就是说，气囊在第二次做功时和以后多次做功时可大大减少输入用于做功需要的高压气体。这种气囊内装有高压气包的结构在本发明的拱型结构中是普遍使用，下不赘述上述拱型气囊结构的两端支承气囊的装置是由各种钢性材料构成的方型结构，此装置内设有各种管道，开关和控制元件，以保证机械正常运行。
上述的拱形气囊空气压缩机和拱形气囊提水发电机中的大气囊结构和小气囊结构的工作原理相同，部分结构有所不同，做功的对象有所不同，一般的与大拱形气囊结构配套使用的小拱形气囊结构是在大拱形气囊结构的两边各置一组小拱形气囊结构，其内部的做功气压低于大拱形气囊结构内的做功气压，与小拱形气囊结构相连的杠杆的阻力臂与滑轮上的牵引线的一端相连，牵引线的另一端与大拱形气囊的外部的一部分相接，在小拱形气囊充入高压气做功时，可帮助大拱形气囊更稳定的高效的工作。大拱形气囊结构两边的小拱形气囊的结构与工作气压都是相同运转的构件。
上述的气囊结构中的大气囊的中部顶端与一杠杆动力臂的支杆相接，支杆的下端装有一平型或弧型板与气囊相接，当气囊在充入高压气体逐渐由下垂至底部的位置逐渐提升做功时顶部的抬升过程中，杠杠另一端的阻力臂的支杆下部的面板或弧形板推动与其相接的活塞缸内的气包内的空气压缩。使之变成高压空气输送到系统内其它机组使用。
上述的气包上部装有与两重锤相连的连接环，此环与重锤的连线相接，当气包被压向下行时重锤随之上升，当气包不被压缩时重锤下降使气包恢复原状，两重锤装置的滑轮装在活塞缸顶部两侧。活塞缸内气包底部设有一进气门和一出气门，进气门是在气包被压缩时，放进大量的空气，此时出气门关闭，当气包被压缩时，进气门关闭，出气门打开输出压缩空气。
上述的拱型气囊提水发电机是由拱型气囊在充气做功时。使得杠杆阻力臂连接的支杆下部的活塞能压缩活塞缸内的伸缩形水罩内的水沿出水管将低处的水提升到高处的储水池，储水池中的水经导流管进入水轮发电机组发电，发电后的尾水经尾水管排入静水池，静水池的水可再次进入活塞缸内的伸缩形水罩内，再次被提升到高处的储水池内用于发电，如此可多次循环运行。
上述的活塞缸内的伸缩形水罩的上部有两个或多个连接环与重锤相连，当伸缩形水罩被压缩将罩内的水提升到高处时，重锤随之上升，当罩内开始从尾水池进水时，重锤下降，以保证伸缩形水罩回复到原来未被压缩时的容积。伸缩形水罩的下部与活塞缸内部相连处有一进水门，一出水门供水罩内的进，出水之用。
上述的构成风力气压提水发电机内的风机压缩空气机，拱形气囊压缩空气机，拱形气囊提水发电机在使用时，可由多个不同的数量的分机组合成最佳做功系统，以获得最佳机械效率。
本发明的工作原理是利用风机重锤轴的平板在风力或其它加速气流的推动下转动，带动下部轴上的推板在转动时推动空气室前部的平板向后压缩，与工作板相连的支杆带动活塞相连的伸缩形空气罩在向空气室的后部缩进时，使得空气罩内的标准大气压的空气变成高于标准大气压强的高压空气，经由空气室后部的出气管输往系统内需高压气体做功的拱形气囊提水发电机或拱形气囊压缩空气机使用。当风机上的推板转过空气室前部的平板接触范围后，平板回复到初始位置，等待下一次推板转动到此位置，而此时空气室内的高压气输送管道关闭，空气室内的伸缩形空气罩在活塞回复时已回复到初始状态，空气室后部两侧的两个进气门被外界的大气压冲开，放进空气，当推板再次推动空气前部的平板时，前述的工作过程又开始重复，如此循环进行。
而风机下部的推板在脱离工作板继续转动时使风机下部喇叭形的气流收集器周围的空气流动加速，这部分加速气流的一部分将被输送到风机上部喷向上部垂直轴上的平板，使之做功能量加大，工作速度加快。(上述的装置在风机下部的因风机下部的推板推动产生压缩空气的装置，扰动而产生加速气流被收集的喇叭形气流收集器一般在风机下部对称的各装两个，以保证风机稳定工作)。
当风机压缩空气机产生的高压气输往系统内的拱形气囊压缩机内的拱形气囊时，拱形气囊逐渐鼓起提升带动杠杆工作，使得杠杆阻力臂一端的支杆上的活塞压动活塞缸内的气包内的空气变成压缩空气，通过出气门输往系统内的另外的拱形气囊空气压缩机或拱形气囊提水发电机使用。
当活塞缸内气包内的空气已变成压缩空气输往另外机组内使用时。拱形气囊内的高压气被放出，气囊的中端顶部下降到最低处。拱形气囊内的高压气体被输往系统内的其它拱形气囊使用或通过排气管道输往风机上部放出提供这些装置使用。活塞缸顶部的重锤下降带动与之相连的气包回复到初始装置，活塞缸底部和气包底部的出气门关闭，进气门打开，放进外界空气，充满气包后，此时拱形气囊又开始充气，重复上述工作过程，如此循环进行。
系统内的拱形气囊提水发电机中的拱形气囊在接收到由输气管道输送过来的高压气体后，气囊开始鼓起提升，带动与之相连的杠杆动力臂上升做功，杠杆另一端的阻力臂的支杆下端的活塞向下运动，压动活塞缸内的伸缩形水罩内的水受压沿出水管上提至高处的储水池内，储不池内的水沿导水管流向水轮发电机组内发电，发电后的尾水沿尾水管流入静水池内，又可再次流进活塞缸内的伸缩形水罩内，再次被压向高处的储水池内，又流向发电机组，发电后进入静水池，如此循环工作许多次。
当活塞缸内伸缩形水罩内的水被压缩到活塞缸底部时，伸缩形水罩的水已基本被提升到高处储水池内时排水管的排水门关闭，进水门打开，放进静水池内的水进伸缩形水罩内。此时拱形气囊内放出的高压气体已排放至其它可用此气体的装置使用，气囊降到最低处后又开始充进高压气体，重复以上工作程序，如此反复循环进行。
需说明的是，拱形气囊内的高压气包的高压气体在第一次被充足高压后，第二次以及以后的多次的充放气过程中，基本上再无须往内充放气，也就是说气囊内每次的充放气过程中，只是充放气囊内除高压包外的部分高压气体。
组合式风力气压提水发电机内的风机压缩空气机，拱形气囊压缩空气机，拱形气囊提水发电机最好是作为系统工程来安排使用，其中的每种单个工作机在整机系统中所需的个数的多少依使用环境和工作需要而定，例如，在风力资源不充足的地方，就可少装置风机压缩空气机，多装置拱形气囊空气压缩机。也可形成较好的工作机械效率。
本发明中所有的开关装置既可使用机械，开关装置，也可使用由可编程序控制器操控的电动开关装置。
综上所述，本发明的优点在于一、拱形气囊内设置的一次充足气，在以后拱形气囊充放气做功过程中，可不充或少充气的高压气包装置，提高了整机的机械效率。
二、整机系统内的高压气体在一次做功后，还可继续向系统内其它做功气压相对较低的气囊内或风机传动，提高了整机的机械效率。
三、拱形气囊提水发电机子系统内装置在活塞缸内的伸缩形水罩的设置，可大为减少活塞缸与活塞运行时的阻力，提高了整机的机械效率。
四、由于本发明具有上述提高整机机械效率的优点以及其它优点，就可在无特殊的风力资源环境中广泛使用。适宜于全世界各地普遍使用，设备易造、易安装、发电成本低有可能使人类得到一个新的能源供应机械。
下面结合实施例对本发明作进一步说明
图1是本发明中的风力压缩空气机结构示意图。
图2是本发明中的拱形气囊压缩机的结构示意图。
图3是本发明中的拱形气囊提水发电机的结构示意图。
如图1所示的本发明的风机压缩空气机中的安装在风机垂直轴1上的平板2，受到由风机上部的导风板3将自然风力或加速气流导为一个方向后，推动平板2，顺时针方向转动，与导风板3相连的是喷放器4、喷放的是从输气管5、与输气管6、经过气流混合器7送来的能加速平板2转动的压力空气，输气管5连接的是位于风机下部的喇叭形加速气流收集器8，其收集的是风机垂直轴下部安装的推板9在做功转动时，扰动了风机下部部分区域的空气流动而产生加速气流。输气管6输送的是系统内各个完成了做功任务后，各拱形气囊排出的压缩空气。
图1中的风机下部的推板9在转动状态时，当转动到与空气压缩室前部的平板10相接触时，就会推动平板10向后运动，通过平板后面的支杆11带动连接在支杆另一端的空心活塞顶部平板12，使得空心活塞14推动装置在空气室15内的伸缩形空气罩16向空气室内15缩进，使得空气罩内的压缩空气通过空气室后部的出气门17和出气管道18、输往系统内做功，当伸缩空气罩16内的空气基本被排出后空心活塞顶端平板12后部的两个弹簧13被挤压，而此时推板9也已转过了平板10所占的区域，平板10在弹力作用下回复原状带动空心活塞14与伸缩空气罩16也回到初始状况，此时空气室15两侧的进气门19被外界大气压冲开放进外界空气，风机又开始重复以上做功过程。
图2是本发明中的拱形气囊压缩空气机的结构示意图。由系统内输气管道18从风力压缩空气机或拱形气囊提水发电机中的气囊中排放中的压缩空气经图2中的钢体结构20中的进气门21输进大拱形气囊23和两则的小拱形气囊24、25中，并使气囊中的高压气包26和气囊其余空间27全部被高压气体充满，被充满的大拱形气囊逐渐向上提升，带动气囊中部顶端的受力板28上端的支杆29上升，使杠杆的动力臂30上升，并使杠杆的阻力臂31连接的支杆32下端的部件下压做功；对于大拱形气囊所连接的杠杆的阻力臂31连接的支杆32是空心活塞的顶部33，压动整个空心活塞34压缩活塞缸35内的气包36里的空气37使之成为压缩空气通过出气门38和输气管道39输往系统内拱形气囊提水发电机或另外的拱形气囊压缩空气机内的拱形气囊做功使用；而此时与两个小拱形气囊24、25相连的的杠杆阻力臂下端的牵引索40经定滑轮41，拉动大拱形气囊23的外部受力点42，帮助大拱形囊上升做功；当活塞缸内气包里的空气37基本变成压缩空气被输送出后。活塞缸底部的与气包相连的进气门43打开，放进外界空气，此时，大小三个拱形气囊都开始通过钢体结构中的排气门22将此三个拱形气囊内的高压气体输往另外机组内的拱形气囊使用或者提供给风力机中用于加速其上部平板的转动。大小拱形气囊在排气过程中每个气囊的整体位置逐渐下降，直至气囊中部顶端下降到最低点为此，此时活塞缸顶部滑轮44上滑动的重锤45带动气包顶部的连接环46上升，使气包内又重新充满外界放进的空气，此时进气门43开闭，大小气囊的排气门22也开闭，进气门21打开，输入高压气体。整个拱形气囊压缩空气机又开始重复上述过程做功，如此重复不已。
图3是本发明中的拱形气囊提水发电机的结构示意图。其大小气囊做功运作的程序与上述拱形气囊压缩空气机的程序大至相同，这里不赘述，不同的是图4中的大拱形气囊连接的杠杆的阻力臂下部的空心活塞47的底部压缩的是伸缩形水罩48的顶部伸缩形水罩48在被往下压的过程中罩内的水经活塞缸49底部与水罩连接的已打开的排水门50经水管51上升到高处的储水池52，而储水池里的水经导水管53进入水轮发电机组54发电后，排出的尾水经尾水管55进入静水池56。若伸缩形水罩48内的水被基本提升到储水池52后，此时，大小拱形气囊均以上升到其最高位置。活塞缸内的排水门50关闭，活塞缸底部的进水门57打开，经连接静水池56与活塞缸内进水门57的输水管道58开始往水罩48内进水，此时活塞缸上部滑轮59上的重锤60下降带动伸缩形水罩顶部的连接环61，提升水罩48上升回到初始位置，使水罩内充满水后，进水门57开闭，排水门49打开，此时大小拱形气囊已经将气囊中的高压气体排放后经输气管道输往其它机组气囊充气做功或给风机帮助做功使用，又已开始重新充入高压气做功，重复以上提水发电过程。
对于本发明的运用，最好是由多个拱形气囊压缩空气机和多个拱形气囊提水发电机构成系统工程使用，可以获得很好的机械效率，在这种系统中，如果当地环境中风力资源不足，则可减少风力压缩空气机的使用。
权利要求
1.一种组合式风力气压提水发电机，它是由风力压缩空气机，拱形气囊压缩空气机，拱形气囊提水发电机等组合而成，在整机系统内做功的压缩空气可在系统内不同的做功分机系统内多次做功。
2.如权利要求1所述的风力压缩空气机，其特征在于风机上部的垂直轴1上的平板2，所受推力来自于经导风板导向后的自然风力和由输气管5，输气管6经过气流混合器7处理后由喷放器4喷放出的整机系统内产生的压力空气。
3.如权利要求1和权利要求2所述的风力压缩空气机，其特征在于风机下部的推板9能使空气室15内的伸缩形空气罩16内的空气受到推压时产生压缩空气送往系统内做功，当不受到推压时，可从外界得到非压缩空气利用。
4.如权利要求1中所述的拱形气囊压缩空气机，其特征在于拱形气囊23、24、25内设有高压气包26，气囊的两端的钢性结构内可设置各种管道、开关、控制元件。
5.如权利要求1中所述的拱形气囊提水发电机，其特征在于活塞缸内的伸缩形水罩48可由重锤60带动回复原状其中的水轮发电机组54发电后的尾水可流入静水池56，静水池的水可在系统内反复被提升、发电。
6.如权利要求1所述的风力气压提水发电机，其特征为在风力资源不足的地方，可利用其系统内使用的高压气体能多次传动做功的原理和结构，多设拱形气囊压缩空气机和拱形气囊提水发电机，少设风力压缩空气机来满足提水发电的要求。
全文摘要
本发明公开了一种组合式风力气压提水发电机，它是由风力压缩空气机，拱形气囊压缩空气机，拱形气囊提水发电机组合而成，在风力资源不足的地方，也可在整机系统内多设拱形气囊压缩空气机，拱形气囊提水发电机少设风力压缩空气机来提水发电。
文档编号F03D7/00GK1749558SQ200410060839
公开日2006年3月22日 申请日期2004年9月13日 优先权日2004年9月13日
发明者张文元 申请人:张文元