CN103925162A - 气流发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能持续发电的气流发电装置，包括风能转化系统、空气净化器、空气蓄能系统、平衡器、气轮机和发电系统，由风能转化系统中的风轮机将风能转化成动能从而带动空气泵将空气吸入并压缩成高压气流后由导气管输入到空气净化器中进行空气净化，净化后的高压气流由导管充入蓄能器，为平衡器提供持续、稳定的气源，从空气射流喷嘴喷出的高压气流冲击气轮机，从而使气轮机带动发电机完成发电工作。空气净化器和蓄能器上的出水口连接水净化系统。本发明利用压缩气流发电，微风即可工作，风能利用率和除霾效率高，适用区域广。

Description

气流发电装置

技术领域

本发明涉及一种利用空气发电的装置。

背景技术

风力发电属于可再生、清洁能源，是风能利用的重要形式。现有的风力发电是在风电场进行。现有风电发电设备的主要结构是塔杆、风轮机、增速器和发电机。风轮机装在塔杆上，风轮机上装有风叶，风轮机连接增速器，增速器连接发电机。在风力带动下，由风轮机将风能转换为机械能，再通过增速器带动发电机发电。发电的过程在塔杆上完成，一个塔杆就是一个发电单元。存在的缺点是工作风力在3.5以上才能工作，我国多数地区不具备这一条件，风力时间短暂，只能断续发电，风小时不能工作，风大时又不能充分利用风能。另外，风电储存较难，需要大型蓄电池车间，几乎每年都要更换。

发明内容

       本发明的所要解决的技术问题是提供一种能持续发电的气流发电装置。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种气流发电装置，包括风能转化系统、空气净化器、空气蓄能系统、平衡器、气轮机和发电系统，

——风能转化系统，包括风轮机、增速器、空气泵和导气管，风轮机连接增速器，增速器的动力输出端连接空气泵的动力输入端，空气泵的空气出口连接导气管；

——空气净化器，包括壳体，壳体上设有进口端和出口端，进口端连接导气管，出口端连接空气蓄能系统；

——空气蓄能系统，由一个或一个以上的蓄能器串联组成，蓄能器包括容器和连接在容器上的进排管路，容器底部装有旋分器，蓄能器的进气管路连接空气净化器的出口端，排气管路连接至平衡器；

——平衡器，包括连接蓄能器的调压容器和设置在调压容器下端的空气射流喷嘴，调压容器内装有调压阀；

——气轮机，气轮机连接发电系统。

本发明的工作原理是由风能转化系统中的风轮机将风能转化成动能从而带动空气泵将空气吸入并压缩成高压气流后由导气管输入到空气净化器中进行空气净化，净化后的高压气流由导管充入蓄能器，为平衡器提供持续、稳定的气源，从空气射流喷嘴喷出的高压气流冲击气轮机，从而使气轮机带动发电机完成发电工作。

作为一种优选的技术方案，所述的空气净化器壳体内自下而上设置有水层，活性炭吸附层和微滤管，所述的微滤管包括高分子发泡聚合物制成的空腔体，其顶部开口并连接壳体上的出口端。采用三级过滤，提高了空气净化的效果。

作为一种优选的技术方案，所述的活性炭吸附层包括支撑于壳体内壁的孔板，孔板上放置由耐酸碱滤布包裹的活性炭，进一步提高了活性炭的吸附效果。

为了回收利用空气中分离出的水份，作为另一种优选的技术方案，本发明还包括一个水收集净化系统，所述的水收集净化系统包括壳体和装在壳体内的一级过滤元件和二级杀毒元件，壳体上的入口端连接空气净化器和蓄能器上的出水口，出口端连接蓄水罐或用户端。

本发明可以集发电、除霾和集水为一体，整合系统无污染，不需要消耗风能以外的能源。利用压缩气流发电，微风即可工作，风能利用率高，风力大于1m/s即可工作，适用区域广。由于适用的风速范围大，工作时间长，能够持续发电，供电恒定质量高，运行稳定可靠。能够有效净化空气，除霾效率高，单塔除霾可达15000m³/24h，空气中有害物质的消除率可达98%。在空气压缩过程中分离出的水份经过过滤杀毒后能够再次利用。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是增速器与空气泵的连接示意图。

图3是活性炭吸附层的结构示意图。

图4是微滤管的结构示意图。

图5是一级过滤元件和二级杀毒元件的连接示意图。

图中，1-风能转换系统，2-空气净化器，3-空气蓄能系统，4-平衡器，5-气轮机，6-发电系统，7-水收集净化系统，101-风轮机，102-增速器，103-空气泵，104-导气管，105-塔杆，106-风叶，107-气流控制器，108-弹性联轴器，201-壳体，202-水层，203-活性炭吸附层，204-微滤管，2031-孔板，2032-耐酸碱滤布，2033-活性炭，301-蓄能器，302-旋分器，303-安全阀，304-压力表，401-调压容器，402-空气射流喷嘴，403-管控电磁阀，501-蜗壳，502-排风筒，503-气轮，504-传动轴，601-发电机，602-砺磁机，603-电能输出装置，701-一级过滤元件，702-二级杀毒元件，703-蓄水罐。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的一种气流发电装置，包括风能转化系统1、空气净化器2、空气蓄能系统3、平衡器4、气轮机5和发电系统6。

如图1、2所示，风能转化系统1，包括风轮机101、增速器102、空气泵103和导气管104，风轮机101连接增速器102，增速器102的动力输出端连接空气泵103的动力输入端，空气泵103的空气出口连接导气管104。空气泵103的动力输入端是通过弹性联轴器108与增速器102的动力输出端连接。风轮机101固定在塔杆105顶部，风轮机101上装有风叶106，在风力的推动下，通过风轮机101上的风叶106将风能转换为机械能，机械能通过增速器102带动空气泵103，空气泵103将空气吸入并压缩成高压气流后进入导气管104，导气管104上设有气流控制器107。

如图1所示，空气净化器2，包括壳体201，壳体201上设有进口端和出口端，进口端连接导气管104，出口端连接空气蓄能系统。设置空气净化器的目的是过滤清除空气中的颗粒物的有害物质，本领域技术人员可以采用现有技术实现上述目的。

本发明提供的一种优选实施例是在所述的空气净化器壳体201内自下而上设置有水层202、活性炭吸附层203和微滤管204，如图4所示，所述的微滤管204包括高分子发泡聚合物制成的空腔体，其顶部开口并通过法兰连接壳体201上的出口端，空气可以透过微滤管204，在此过程中进行过滤。如图3所示，活性炭吸附层203包括支撑于壳体201内壁的孔板2031，孔板2031上放置由耐酸碱滤布2032包裹的活性炭2033。由风能转化系统压入导气管104的高压气流进入空气净化器2后冲击水层202，会将溶于水的颗料物和有害气体滤除，然后进入活性炭吸附层203再次净化，实现除霾净化空气的目的。最后经微滤管204，三级的过滤后，从壳,201的出口端经导管进入蓄能器301。

如图1所示，空气蓄能系统3，由一个或一个以上的蓄能器301串联组成，蓄能器301包括容器和连接在容器上的进排管路，容器底部装有旋分器302，蓄能器301的进气管路连接空气净化器2的出口端，排气管路连接至平衡器4。蓄能器301上装有安全阀303和压力表304，使蓄能器301内的气压保持在1~15kg/cm²范围内。旋分器302的作用是实现蓄能器301内的水气分离，分离出的水从旋分器302的出水端排出。

平衡器4，包括连接蓄能器301的调压容器401和设置在调压容器401下端的空气射流喷嘴402，调压容器401内装有调压阀。在连接调压容器401与蓄能器402的管路上装有管控电磁阀403。空气进入调压容器401时的气流压力为2~15kg/cm²，从空气射流喷嘴402排出时的气压是2kg/cm²。

如图1所示，气轮机5，气轮机5连接发电系统6。发电系统包括发电机601、励磁机602和电能输出装置603。所述的气轮机5主要由涡壳501、排风筒502，气轮503和传动轴504组成，气轮503和传动轴504安装在蜗壳501内，排风筒502连接在蜗壳501侧面，气轮503固定于传动轴504，传动轴504连接发电机601的输入轴。平衡器4的空气射流喷嘴402对准气轮503的叶片，气轮503接收空气射流喷嘴402喷出的高压气流，转换成圆周曲线运动以带动发电机601工作，并将做功后的气体通过与涡壳501相连的排风筒502排空。

如图1、5所示，水收集净化系统7，所述的水收集净化系统包括壳体和装在壳体内的一级过滤元件701和二级杀毒元件702，过滤元件和杀毒元件都可以采用现有产品。壳体上的入口端连接空气净化器2和蓄能器301上的出水口，出口端连接蓄水罐703或用户端。由于空气在压缩过程中会产生水，水净化系统收集空气净化器2和空气蓄能系统3底部产生的水。

       本发明的工作原理是由风能转化系统中的风轮机101将风能转化成动能从而带动空气泵103将空气吸入并压缩成高压气流后由导气管104输入到空气净化器2中进行空气净化，净化后的高压气流由导管充入蓄能器301，为平衡器4提供持续、稳定的气源，从空气射流喷嘴402喷出的高压气流冲击气轮机5，从而使气轮机5带动发电机601完成发电工作。空气净化器2和空气蓄能系统3底部定时排入水收集净化系统7中，净化后可以供生活使用。

Claims (5)

1.一种气流发电装置，其特征在于：包括风能转化系统（1）、空气净化器（2）、空气蓄能系统（3）、平衡器（4）、气轮机（5）和发电系统（6），

——风能转化系统（1），包括风轮机（101）、增速器（102）、空气泵（103）和导气管（104），风轮机（101）连接增速器（102），增速器（102）的动力输出端连接空气泵（103）的动力输入端，空气泵（103）的空气出口连接导气管（104）；

——空气净化器（2），包括壳体（201），壳体（201）上设有进口端和出口端，进口端连接导气管（104），出口端连接空气蓄能系统；

——空气蓄能系统（3），由一个或一个以上的蓄能器（301）串联组成，蓄能器（301）包括容器和连接在容器上的进排管路，容器底部装有旋分器（302），蓄能器（302）的进气管路连接空气净化器（2）的出口端，排气管路连接至平衡器（4）；

——平衡器（4），包括连接蓄能器（301）的调压容器（401）和设置在调压容器（401）下端的空气射流喷嘴（402），调压容器（401）内装有调压阀；

——气轮机（5），气轮机连接发电系统（6）。

2.根据权利要求1所述的气流发电装置，其特征在于：所述的空气净化器壳体（201）内自下而上设置有水层（202），活性炭吸附层（203）和微滤管（204），所述的微滤管（204）包括高分子发泡聚合物制成的空腔体，其顶部开口并连接壳体（201）上的出口端。

3.根据权利要求1或2所述的气流发电装置，其特征在于：所述的活性炭吸附层（203）包括支撑于壳体（201）内壁的孔板（2031），孔板（2031）上放置由耐酸碱滤布（2032）包裹的活性炭（2033）。

4.根据权利要求1或2所述的气流发电装置，其特征在于：所述的气轮机（5）主要由涡壳（501）、排风筒（502），气轮（503）和传动轴（504）组成，气轮（503）和传动轴（504）安装在蜗壳（501）内，排风筒（502）连接在蜗壳（501）侧面，气轮（503）固定于传动轴（504）。

5.根据权利要求1所述的气流发电装置，其特征在于：还包括一个水收集净化系统（7），所述的水收集净化系统（7）包括壳体和装在壳体内的一级过滤元件（701）和二级杀毒元件（702），壳体上的入口端连接空气净化器（2）和蓄能器（301）上的出水口，出口端连接蓄水罐（703）或用户端。