風能轉換輸出為機械能的氣球風車一體化系統的製作方法

2023-09-12 14:23:25 1

專利名稱：風能轉換輸出為機械能的氣球風車一體化系統的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種風能轉換輸出為機械能的氣球風車一體化系統，屬於風能轉換 輸出為機械能系統的創新改造技術。
背景技術：
新能源技術應用和發展的最大障礙並不只是能量利用效率問題，在實際應用中最 大的問題是成本和風險問題。在相對低風險的要求下，同樣成本的投入如何得到更多產出， 是整個經濟社會都想熱切關注的。現在很多相關環保新能源技術，例如各類垂直軸風車發 電系統，高空風力風能利用等，都很少有實際有效的產品面世或者得到廣泛應用。究其原 因，一是實用新型人急功近利，二是巨大開發成本投入下得到的產出遠低於同等條件下的 火力發電等能源利用技術，再者工業風險巨大(導致風險成本增加)也是重要因素。

實用新型內容本實用新型的目的在於考慮上述問題，提供了一種風能轉換輸出為機械能的氣球 風車一體化系統，本實用新型大大增加每基本單位成本投入對應的可利用能量，從而增加 單位產出，且本實用新型生產成本低廉，能以極低的成本進行風能轉換輸出為機械能。本實 用新型結構合理，社會效益及經濟效益顯著。本實用新型的技術方案是本實用新型的風能轉換輸出為機械能的氣球風車一體 化系統，由風車氣球一體化部件、受力轉向部件及機械能轉換部件組成，其中風車氣球一體 化部件受風力作用後，驅動受力轉向部件運動，受力轉向部件驅動機械能轉換部件運動，機 械能轉換部件通過傳動拉力索驅動受力轉盤運動進行機械能輸出。利用往復運動輸出機械能時，上述受力轉向部件包括轉子及定子；機械能轉換部 件包括內齒輪、傳動齒輪、轉向齒輪、觸發性離合器、繞線轉盤，轉子與風車氣球一體化部件 連接，轉子固定於軸承的外圈，定子固定於軸承的內圈，內齒輪與轉子連接，內齒輪與傳動 齒輪嚙合，傳動齒輪與定子連接，轉向齒輪與傳動齒輪嚙合，實現運動的接合及分離的觸發 性離合器裝設在轉向齒輪與繞線轉盤之間，繞線轉盤通過傳動拉力線索與受力轉盤連接， 且受力轉盤通過傳動帶與重物連接，風車氣球通過定位拉力索固定在地面或支架上。上述轉子焊接於軸承的外圈，定子焊接於軸承的內圈。利用循環運動輸出機械能時，上述受力轉向部件包括轉子及定子；機械能轉換部 件包括直接把風車氣球一體化部件的垂直自身旋轉轉換為水平橫向軸旋轉的轉向箱和用 於機械能傳動的傳動拉力索，轉子與風車氣球一體化部件連接，定子通過軸承與轉子連接， 轉向箱的主動件與定子連接，傳動拉力線索與轉向箱的從動件連接，傳動拉力線索繞在在 傳動拉力索作用下旋轉並對外做功輸出機械能的受力轉盤上，形成環狀循環傳動帶，且環 狀循環傳動帶上裝有重力作用下的滑車，重力作用下的滑車起到繃緊傳動帶的作用、並使 繃緊後的傳動帶起到定向作用、使得系統不會隨氣球風車自旋方向轉動。上述風車氣球一體化部件由若干使用氣球定型製作而成的受風葉片所組裝的風車狀氣球，且在氣球內充入氣體。上述受力轉盤能連接發電機、氣泵、水泵、抽水蓄能裝置或壓縮空氣蓄能裝置。本實用新型由於採用使用氣球風車得到較大的受風面積的結構，即可利用能量同比單位投入成本有較大提升，從而較大促進開發風力的成本效益；此外，本實用新型採用氣 球多片成型再組裝，即使由於意外使得其中幾件破裂也不會馬上墜地，高空應用時無須攜 帶沉重的設備升空，減低墜落時擊傷人畜的風險，還有使用不導電的拉力索進行傳動，沒有 閃電帶來的電擊風險。經過多方面解決安全問題，從而使得投資風險下降。另外，由於所有 部件都構造簡單，所以製造及維護成本都大為降低。系統中部分部件可充份採用現有成熟 的相關技術和產品，可使能量利用效率穩定提升，也有助於提高投資回報收益率。本實用新 型從實際應用角度以及「成本及風險決定一切」的原則出發，用氣球定型來製作受風葉片， 用相對較少的成本得到較大的風力受風面積，大大增加了單位成本投入的可利用能量，同 時提出可行且高度安全的低成本投入生產實施方案。本實用新型是一種設計巧妙，性能優 良，方便實用的風能轉換輸出為機械能的氣球風車一體化系統。

圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖，示意利用往復運動輸出機械能；圖2為本實用新型實施例2的結構示意圖，示意利用循環運動輸出機械能；圖3為本實用新型核心部件風車氣球及受力旋轉部件的俯視
具體實施方式
實施例1 本實用新型的結構示意圖如圖1所示，包括有風車氣球一體化部件1受力轉向部 件15、機械能轉換部件16、定位拉力索10、傳動拉力繩索11、受力轉盤12，其中風車氣球一 體化部件1內的浮力部件驅動受力轉向部件15運動，受力轉向部件15驅動機械能轉換部 件16運動，且機械能轉換部件16通過定位拉力索10驅動受力轉盤12運動進行機械能輸 出。風車氣球一體化部件1通過定位拉力索10相對固定於地面或支架上。本實施例中，上述受力轉向部件15包括轉子2及定子3 ；機械能轉換部件16包括 內齒輪5、傳動齒輪6、轉向齒輪7、觸發性離合器8、繞線轉盤9。轉子2與風車氣球一體化 部件1連接。轉子2焊接於軸承4的外圈。定子3焊接於軸承4的內圈，內齒輪5與轉子2 連接。內齒輪5與傳動齒輪6嚙合。傳動齒輪6與定子3連接。轉向齒輪7與傳動齒輪6 嚙合，實現運動的接合及分離的觸發性離合器8裝設在轉向齒輪7與繞線轉盤9之間。繞 線轉盤9通過傳動拉力線索11與受力轉盤12連接，且受力轉盤12通過傳動帶13與重物 14連接。上述風車氣球一體化部件1用定型設計，參考圖3，氣球製作成受風葉片並組裝成 風車。上述定位拉力索10為2條或以上的拉力索，定位拉力索10的一端分別在同一水 平面上與定子3底部連接，且按照繩索數量的等分分布在定子3底部。2條或以上等長的定 位拉力索10在同一水平面上與定子底部按照繩索數量的等分連接，如三條纜繩則三等分， 四條纜繩則四等分，如此類推，以保證定子的穩定性。[0019]本實用新型的工作原理如下當風車氣球一體化部件1受到風力定向旋轉後，帶動轉子2、內齒輪5、傳動齒輪6同向旋轉，通過轉向齒輪7使旋轉方向轉向成水平方向。轉 向齒輪7通過結合的觸發性離合器帶動繞線轉盤9旋轉，從而使傳動拉力線索11盤卷，提 升重物14。受力轉盤12能連接發電機、氣泵、水泵、抽水蓄能裝置或壓縮空氣蓄能裝置等。當提升量達到一定程度(可根據實際情況制定提升量)觸發性離合器受到觸發， 使繞線輪盤9與轉向齒輪7之間的嚙合分離，重物14在重力作用下自由下落，當下落量達 到一定程度時(可根據實際情況制定下落量)觸發性離合器8受到觸發，重新嚙合轉向齒 輪7與繞索轉盤9，重新提升重物，如此循環反覆。在重物循環提升-下降的過程中傳動帶會帶動受力轉盤12往復運動，受力轉盤12 可接發電機，氣泵，水泵等裝置，從而實現把高空風能轉變為可利用機械能。實施例2 本實用新型的結構示意圖如圖2所示，本實施例中，上述受力轉向部件15包括有 轉子2及定子3 ；機械能轉換部件16包括有轉向箱17、傳動拉力索11。轉子2與風車氣球 一體化部件1連接，定子3通過軸承4與轉子2連接，轉向箱17的主動件與定子3連接，傳 動拉力線索11與轉向箱17的從動件連接，傳動拉力線索11繞在受力轉盤12上形成環狀 循環傳動帶，且環狀循環傳動帶上裝有重力作用下的滑車18。其中轉向箱17的作用是直接 把風車氣球一體化部件1的垂直自身旋轉轉向為水平橫向軸旋轉，傳動拉力索11用於機械 能傳動，受力轉盤12在傳動拉力索11作用下旋轉並對外做功輸出機械能。重力作用下的 滑車18則起到繃緊傳動帶的作用，繃緊後的傳動帶起到定向的作用使得系統不會隨氣球 風車自旋方向轉動。
權利要求一種風能轉換輸出為機械能的氣球風車一體化系統，其特徵在於系統由風車氣球一體化部件(1)、受力轉向部件(15)及機械能轉換部件(16)組成，其中風車氣球一體化部件(1)受風力作用後，驅動受力轉向部件(15)運動，受力轉向部件(15)驅動機械能轉換部件(16)運動，機械能轉換部件(16)通過傳動拉力索(11)驅動受力轉盤(12)運動進行機械能輸出。
2.根據權利要求1所述的風能轉換輸出為機械能的氣球風車一體化系統，其特徵在 於利用往復運動輸出機械能時，上述受力轉向部件(15)包括轉子(2)及定子(3)；機械能 轉換部件(16)包括內齒輪(5)、傳動齒輪(6)、轉向齒輪(7)、觸發性離合器(8)、繞線轉盤 (9)，轉子(2)與風車氣球一體化部件(1)連接，轉子(2)固定於軸承(4)的外圈，定子(3) 固定於軸承(4)的內圈，內齒輪(5)與轉子(2)連接，內齒輪(5)與傳動齒輪(6)嚙合，傳 動齒輪(6)與定子(3)連接，轉向齒輪(7)與傳動齒輪(6)嚙合，實現運動的接合及分離的 觸發性離合器(8)裝設在轉向齒輪(7)與繞線轉盤(9)之間，繞線轉盤(9)通過傳動拉力 線索(11)與受力轉盤(12)連接，且受力轉盤(12)通過傳動帶(13)與重物(14)連接，風 車氣球一體化部件(1)通過定位拉力索(10)固定在地面或支架上。
3.根據權利要求2所述的風能轉換輸出為機械能的氣球風車一體化系統，其特徵在於 上述轉子(2)焊接於軸承(4)的外圈，定子(3)焊接於軸承(4)的內圈。
4.根據權利要求1所述的風能轉換輸出為機械能的氣球風車一體化系統，其特徵在於 利用循環運動輸出機械能時，上述受力轉向部件(15)包括轉子(2)及定子(3)；機械能轉 換部件(16)包括直接把風車氣球一體化部件(1)的垂直自身旋轉轉換為水平橫向軸旋轉 的轉向箱(17)和用於機械能傳動的傳動拉力索(11)，轉子(2)與風車氣球一體化部件(1) 連接，定子(3)通過軸承(4)與轉子(2)連接，轉向箱(17)的主動件與定子(3)連接，傳動 拉力線索(11)與轉向箱(17)的從動件連接，傳動拉力線索(11)繞在在傳動拉力索(11) 作用下旋轉並對外做功輸出機械能的受力轉盤(12)上，形成環狀循環傳動帶，且環狀循環 傳動帶上裝有重力作用下的滑車(18)，重力作用下的滑車(18)起到繃緊傳動帶的作用、並 使繃緊後的傳動帶起到定向作用、使得系統不會隨氣球風車自旋方向轉動。
5.根據權利要求1至4任一項所述的風能轉換輸出為機械能的氣球風車一體化系統， 其特徵在於上述風車氣球一體化部件(1)由若干使用氣球定型製作而成的受風葉片(IA) 所組裝的風車狀氣球，且在氣球內充入氣體。
6.根據權利要求5所述的風能轉換輸出為機械能的氣球風車一體化系統，其特徵在於 上述受力轉盤(12)能連接發電機、氣泵、水泵、抽水蓄能裝置或壓縮空氣蓄能裝置。
專利摘要本實用新型是一種風能轉換輸出機械能的氣球風車一體化系統。用定型設計的氣球充入比空氣輕的氣體製作成受風葉片並組裝成風車，使浮力部件、受力部件及轉向部件一體化，一體化後又稱氣球風車或風車氣球。風車氣球一體化部件(1)受風力作用後，驅動受力轉向部件(15)運動，受力轉向部件(15)驅動機械能轉換部件(16)運動，機械能轉換部件(16)通過傳動拉力索(11)對外做功實現機械能輸出。本實用新型結構合理，設計巧妙，大大增加了單位成本投入的可利用能量，綜合成本低廉，社會效益及經濟效益顯著。
文檔編號F03D5/00GK201568207SQ20092026788
公開日2010年9月1日 申請日期2009年10月25日 優先權日2009年10月25日
發明者董宇清, 陳雲座 申請人:陳雲座