一种加压系统和发电系统的制作方法

1.本发明涉及风力工程技术领域，并且特别涉及一种加压系统和发电系统。


背景技术：

2.当下空气压缩机主要通过电能来驱动，而风能是电能主要来源之一，其能量清洁、由大自然免费供应。现有风力发电机将叶片收集的风能直接发电并网，由于风力资源的不稳定性，使发电的输出功率不稳定，当大规模风电并网时会对电网造成不利影响，且在用电低峰时弃风弃电造成巨大浪费。
3.中国专利文献“202022311787.7”，公开了“一种风力空气压缩装置”，直接将水平轴风机收集的风能转化成气能，避免先通过风能转化电能、电能再转化气能所需要的设备成本及能量损耗。该技术方案通过改造水平轴风机进行传动，不利水平轴风叶对风转向，导致风能利用率低，且水平轴风机的叶片达到几十米甚至上百米，设置面积需求大、气动噪音大，安装选址颇为局限，因此需要对该风力空气压缩机进行进一步改进，提升其风能利用率、方便安装选址。
4.为解决风力发电机将叶片收集的风能直接发电并网所带来的问题，中国发明专利文献“cn201811623274.0”提出“利用风力收集压缩空气作为动力的发电系统”，通过压缩空气进行蓄能，将间歇式风能“拼接”起来，并稳定地输出，压缩空气储能，成本较低，对环境的污染很小。但是该技术方案通过改造水平轴风机进行传动，不利水平轴风叶对风转向，风能利用率低，且水平轴风机的叶片达到几十米甚至上百米，设置面积需求大、气动噪音大，不利于安装在城市区或居民区，从而使得其依附于发电系统的热能回收系统、冷气回收系统难以实现商业化。因此需要对该风力发电机进行进一步改进，提升其的风能利用率，空气压缩结构适应度。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中常见的加压系统和发电系统的体积庞大、风能利用率较低，造成能量浪费等一系列技术问题，本发明提出了一种加压系统和发电系统，用以解决上述问题。
6.根据本发明的一个方面，提出了一种加压系统，包括聚风装置、加压装置和储气装置，聚风装置包括多个叶片和旋转轴，多个叶片围绕旋转轴沿空间螺旋轨迹分布设置，所形成的螺旋轨迹的圈数至少大于1.5圈，在一个螺旋圈数内至少分布有3个叶片，以叶片在靠近旋转轴的部位为根部，每个叶片具有的迎风表面均面向旋转轴并朝向旋转轴倾斜，每个叶片的迎风表面在根部的中心处的内法线与远离空间螺旋轨迹的旋转方向的轴线形成的夹角为锐角，旋转轴与加压装置中用于压缩做功的输入端连接，加压装置中的气缸通过单向阀连接储气装置。本系统中聚风装置在风的作用下旋转同时在叶片的导向下将气流引导至空间螺旋轨迹内部形成与空间螺旋轨迹的旋转方向相同的气旋，通过气旋产生的气压差将外部气流导向至内部气旋，使得装置对风能的利用率更高，并将聚风装置的旋转轴的持
续高效输出作为加压装置的驱动进行空气压缩。
7.优选的，聚风装置还包括螺旋引导结构，螺旋引导结构包括自上而下渐缩或渐扩的空间螺旋结构，螺旋引导结构环绕旋转轴呈空间螺旋结构设置，多个叶片间隔设置于螺旋引导结构上，螺旋引导结构的头部和/或尾部与旋转轴固定连接，空间螺旋轨迹为自上而下渐扩的空间对数螺旋轨迹。凭借该结构能够在螺旋引导结构与旋转轴之间形成一定的空间结构便于内部气旋的形成。
8.进一步优选的，空间螺旋结构的轮廓取自对数螺旋线中的一段或多段拼接。凭借该设置能够引导气流沿对数螺旋轨迹旋转形成对数螺旋状的气旋。
9.优选的，以从叶片的根部起向远离根部方向延伸的长度方向的线段作为叶片的迎风表面的引导线，以叶片的宽度方向的线段作为迎风表面的母线，引导线和母线的线段取自对数螺旋线中的一段。该结构的叶片能够在旋转时为气旋提供更多的导向气流。
10.优选的，聚风装置还包括固定轴和导风板，旋转轴为中空结构，旋转轴可旋转地套设于固定轴上，导风板遮挡相对于阻挡叶片旋转方向的背风表面，始终引导气流朝向驱使叶片旋转的迎风表面的一侧，导风板通过连接杆可旋转地设置于固定轴上。凭借该结构能够提高旋转轴的稳定性，导风部的设置能够将风引导至迎风表面保证装置的高效旋转，根据风向实现导风板与装置的相对位置调整，令导风板始终引导气流朝向驱使叶片旋转的迎风表面的一侧，使装置的旋转效率最大化。
11.优选的，旋转轴通过曲柄连杆机构驱动加压装置的活塞在气缸内往复作动，旋转轴与曲柄连杆机构之间通过齿轮传动。利用齿轮传动将旋转轴的旋转运动转换为活塞的往复运动，方便于利用齿轮传动的减速比控制扭矩以保证活塞的加压动作。
12.进一步优选的，包括多级加压装置，上级加压装置的出气口与下级加压装置的进气口连通，且连通处设置有单向阀，同级加压装置包括至少一对加压装置，当其中一个加压装置的活塞处于压缩状态时，另一个加压装置的活塞处于进气状态。凭借多级加压装置可以获得更大的压缩气压，同时同级加压装置的不同状态设置能够保证传动过程中的稳定性。
13.优选的，加压装置还可以为螺杆式压缩装置或转子式压缩装置，旋转轴驱动螺杆式压缩装置或转子式压缩装置向储气装置内压缩空气。多种加压装置均可以利用旋转轴的旋转驱动实现加压，可满足不同压力需求。
14.优选的，加压装置和储气装置上设有风冷结构，加压装置和储气装置上设有风冷结构，风冷结构设置于螺旋轨迹的旋转方向末端的下方。利用设置于气旋旋转轨迹方向末端的风冷结构可以有效地实现对加压装置或储气装置的冷却，利用螺旋轨迹内部的气旋的对加压装置或储气装置上的风冷结构进行散热，充分利用风能。
15.根据本发明的第二个方面，提出了一种发电系统，包括上述加压系统，还包括气体发动机和发电机，利用储气装置内的压缩空气驱动气体发动机旋转以带动发电机运作发电。
16.优选的，所述气体发动机包括外圈、芯体；所述外圈的内环面周向上设置有所述驱动凹部，所述芯体同轴设置在外圈内并能相对外圈转动；所述芯体的外环面设有至少一喷口、至少一排口；所述芯体还具有连通外界的进气通道与排气通道，所述进气通道呈对数螺旋线流道状与所述喷口连通，所述排气通道与排口连通；所述芯体在喷口和排口之间设置
有至少一次冲流道，所述次冲流道的入口与出口连通外圈对应的前后两驱动凹部，所述入口与喷口或次冲流道的出口相靠近设置以使自所述喷口喷出的气体作用于外圈周向上的至少二驱动凹部。凭借该结构的气体发动机可以利用压缩空气获得高效稳定地动力，提高发电机的效率。
17.优选的，还包括冷气输送管道，冷气输送管道用于将气体发动机的出气端排出的气体输送至加压装置中气缸的进气口。利用冷气输送管道将气体发动机出气端温度较低的气体作为加压装置中的进气源，可以一定程度上冷却加压装置，提高压缩效率。
18.本发明的加压系统利用聚风装置的结构，使得其在风作用于迎风表面下推动叶片进而带动螺旋部和旋转轴整体的旋转，利用旋转轴的旋转为储能装置中的加压装置提供动力，具体可以采用活塞式或者螺杆式的加压装置进行加压；同时聚风装置中另一部分的风在叶片导向作用下沿着空间螺旋轨迹，在空间螺旋轨迹内部形成与叶片的旋转方向相同的螺旋气旋，该螺旋气旋一方面可以从内部协助叶片的旋转，另一方面可以使得空腔内与外部形成一定的气压差，为外部的风提供一定的气流导向，将装置外部的气流引导至空间螺旋结构内部，该方向的气流同样可以作用于叶片的迎风表面，另外可以将冷却装置设置于螺旋气旋的出气方向，可以利用螺旋气旋所产生的风冷却加压装置，充分利用风能。利用加压系统中获取的压缩空气作为气源驱动气动发动机进而带动发电机实现发电，可以获得更加稳定的发电效果。
附图说明
19.包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
20.图1是根据本发明的一个实施例的加压系统的结构示意图；
21.图2是根据本发明的一个实施例的聚风装置的结构示意图；
22.图3是根据本发明的一个具体的实施例的叶片的结构示意图；
23.图4a
‑
e是根据本发明的一个具体的实施例的叶片的角度示意图；
24.图5是根据本发明的一个具体的实施例的螺旋引导结构的结构示意图；
25.图6是根据本发明的一个具体的实施例的具有导风板的聚风装置的结构示意图；
26.图7是根据本发明的一个具体的实施例的导风板的导流工作示意图；
27.图8是根据本发明的一个具体的实施例的多级加压系统的结构示意图；
28.图9是根据本发明的一个实施例的发电系统的结构示意图；
29.图10是根据本发明的一个实施例的具有多级加压系统的发电系统的结构示意图；
30.图11是根据本发明的一个具体的实施例的气体发动机的结构示意图；
31.图12是根据本发明的一个具体的实施例的气体发动机的动力机芯剖视图；
32.图13是根据本发明另一个具体的实施例的气体发动机的动力机芯剖视图。
具体实施方式
33.在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实
践本发明的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例或可以做出逻辑改变，而不背离本发明的范围。因此以下详细描述不应当在限制的意义上被采用，并且本发明的范围由所附权利要求来限定。
34.图1示出了根据本发明的实施例的加压系统的结构图。如图1所示，该加压系统包括聚风装置100、传动装置200、加压装置300和储气装置400，聚风装置100能将风力转换为旋转运动以驱动传动装置200进而推动加压装置300将空气压缩至储气装置400内。
35.在具体的实施例中，图2示出了根据本发明的一个具体的实施例的聚风装置的结构示意图，如图2所示聚风装置包括内轴101、旋转轴102、叶片103和螺旋引导结构104。旋转轴102为一中空结构，套设与内轴101上，内轴101与旋转轴102共同旋转。螺旋引导结构104呈空间螺旋状，并且螺旋引导结构104的头尾两端与旋转轴102固定连接，使其可以与旋转轴101同步旋转。多个叶片103沿螺旋引导结构104的空间螺旋轨迹间隔分布，螺旋引导结构104为包括至少2个有效螺旋圈数的空间螺旋结构，并且在一个有效螺旋圈数内，至少排布有3个叶片103。优选的，叶片103可以沿螺旋轨迹并以一定的弧长间隔排布，随着螺旋圈数的增大，叶片103在一个有效圈数内的数量递增，以确保装置的有效受力情况，提高旋转效率。在一些其他的实施例中，例如图1中示出的聚风装置100，也可以不单独设置内轴101，利用旋转轴102直接作为输出轴传递旋转运动。还可以在旋转轴102的末端设置一飞轮，以提高整体旋转的稳定性和旋转力矩，以便更好地推动传动装置旋转。
36.根据科普中国中对于母线的定义，曲面图形可看成动线运动时的轨迹，形成曲面的动线称为母线，在本技术中，叶片的迎风表面也可以视为母线沿引导线运动形成的表面。结合图3中叶片的结构示意图可以看出，叶片103具有迎风表面和背风表面，叶片103的迎风表面是由引导线1031控制母线1032运动形成，其中，以远离叶片103的根部的长度方向作为引导线1031，垂直于该长度方向的宽度方向作为母线1032。叶片103设置于聚风装置上时，定义叶片103靠近并面向旋转轴102的厚度端面为叶片的根部1036，在图3中，该叶片的根部1036表现为一条与该厚度端面处叶片103的母线相同的曲线，叶片的根部1036在迎风表面的中心定义为根部中心1037，下面结合具体的叶片103的角度设置的实施例对叶片103与旋转轴102的空间角度关系进行具体说明：
37.如图4a中叶片的角度示意图所示，每个叶片具有的迎风表面均面向旋转轴102并且朝向旋转轴102倾斜，空间螺旋轨迹为自上而下顺时针渐扩的的空间对数螺旋轨迹，叶片的迎风表面朝向逆时针方向，所以受到风力驱动时，聚风装置将进行顺时针转动。叶片103以上述形态排布于空间螺旋轨迹上，可以使得叶片与螺旋轨迹存在空间角度关系(叶片朝向根部的方向指向螺旋轨迹的旋转方向)，风经过叶片的导向会向空间螺旋轨迹的内部引导汇聚，而不是被引导至装置外部扩散。每个叶片在其迎风表面上的根部中心处的内法线(即本实施例中根部中心处与迎风表面的切平面在该根部中心的法向量)与旋转轴102在远离空间螺旋轨迹的旋转方向(本实施例中空间螺旋轨迹旋转向下，远离该需安装方向即朝上的方向)的轴线的夹角β为锐角，在叶片迎风表面均面向旋转轴102且朝向旋转轴102倾斜的前提下能使得叶片的迎风表面具有一朝上且朝向旋转轴的趋势，以便于将气流向空间螺旋轨迹的内部引导，最终在空间螺旋轨迹的内部汇聚形成与空间螺旋轨迹同一旋转方向
(即本实施例中顺时针旋转向下)的气旋，该气旋能够在空间螺旋轨迹内部产生一定的负压，使得上方的空气被吸引进入聚风装置，同时能够将上述因气旋所产生的负压从上方被吸入螺旋轨迹内部的气流转化为作用于该迎风表面的推动力，进一步推动聚风装置旋转，风能利用率得到进一步地提升。
38.在其中一个优选的实施例中，如图4b中叶片的角度示意图所示，叶片103的至少部分引导线1031在叶片根部的切线可延伸到叶片空间螺旋轨迹旋转方向上的另一叶片的迎风表面并存在交点，引导线1031在母线1032的轨迹上具有多条，但是至少满足部分引导线1031在叶片根部的切线可延伸至另一叶片迎风表面，优选的，该部分越大引导气流对另一叶片的二次冲击效果越好，本实施例中以过母线1032中点的引导线1031为例进行说明，假定该切线与其他叶片的迎风表面的交点为a，叶片根部的切线延伸至旋转方向上的另一叶片的迎风表面，引导线在叶片根部的切线朝交点a延伸的方向，就是气流脱离叶片根部时的气流走向，可以将作用于叶片上的风引导至另一叶片，形成对另一叶片的二次冲击，提高能量的利用率，避免风作用于叶片之后直接排出装置并消散与空气中。
39.继续参考图4c中的叶片角度示意图，该图截取了一个有效圈数内的叶片引导线的水平面投影图，在交点a所处的叶片的迎风表面作过交点a朝向叶片根部的切线1034’，切线1034与切线1034’在水平面的投影线之间朝向旋转轴102的角度α呈一钝角，应当认识到，在图4a中该钝角为空间上的夹角，为了更直观地表示，以图4b中的投影角度作为解释，二者所能达到的技术效果实际上均是为了能够避免气流往外装置外部扩散，同时将上述二次冲击的气流继续向内引导，应当注意的是，该钝角不可过于接近90
°
，越靠近90度，越不利于叶片向内引导气流，在一个进一步优选的实施例中，该钝角设置为大于135
°
。通过该角度设置，能够将作用于叶片103的气流向其他叶片继续冲击，并且气流由外向内引导，跟随螺旋轨迹的旋转方向汇聚于螺旋引导结构104的内部，多股气流最终于螺旋引导结构104的内部形成气旋，利用气旋在螺旋引导结构104内部形成的负压可以吸引外部气流进入装置内部，进一步提升风能利用率。
40.在具体的实施例中，叶片根部设置有安装部1033，安装部1033可以为螺纹柱，用以安装固定于螺旋引导结构上。引导线1031和母线1032可以为直线、曲线或其组合，形成的叶片的迎风表面对应为平面、曲面或其组合，优选的，引导线1031和母线1032均取自对数螺旋线，通过对数螺旋线的引导线与母线形成的叶片的迎风表面，能够配合空间对数螺旋轨迹更好地将气流导向空间对数螺旋轨迹的内部形成气旋。
41.继续参考图4d，从叶片根部的中心处水平面的投影示意图来体现叶片的角度，引导线1031在叶片根部安装点的切线方向偏向所在螺旋轨迹的螺旋内侧设置，即引导线1031在螺旋轨迹线1042存在交点b(假定为叶片根部中心)，在该交点b处引导线1031的切线1034与螺旋轨迹在交点b处的切线1043之间存在夹角γ，优选的，该夹角γ为一锐角。设置该角度可以便于叶片安装于螺旋轨迹上，并且还可以引导其流往接近于螺旋轨迹切向方向汇入，另外可一定程度上增大叶片的扫掠面积，提高装置的旋转效率。在其他实施例中，过交点b作指向旋转轴轴线的法向线1035，第一切线1034位于第二切线1043与法向线1035的所形成夹角θ的区域内，在第一切线1034接近于法向线1035时，夹角γ也可能为钝角，该角度下引导气流朝向螺旋轨迹内部的效果较为一般，部分气流会被引导至叶片外沿进而扩散于聚风装置外部，角度γ若大于夹角θ，则叶片的迎风表面则会背向远离旋转轴，此时风作用
于叶片迎风表面后大部分将会被引导至聚风装置的外部，无法将气流引导至螺旋轨迹的内部。
42.继续参考图4e中的叶片角度示意图，该图示出了俯视方向的叶片示意图，空间螺旋轨迹1042呈顺时针旋转，多个叶片103间隔排布于空间螺旋轨迹1042，叶片103的迎风表面均朝向旋转轴倾斜，在风的作用下在空间螺旋轨迹内形成与空间螺旋轨迹1042的旋转同向的气旋，气旋在空间螺旋轨迹内形成气压差，吸引上方的空气进入装置，此时进入装置的气流还可以从垂直方向作用于叶片的迎风表面，再次推动叶片旋转，并且依靠叶片之间的排布使得每个叶片在俯视图方向下均有部分迎风表面暴露，使得装置每个叶片均能获得因气压差向内吸引的气流的作用力，提高聚风装置的旋转效率。
43.综上所述，叶片103围绕旋转轴102沿空间螺旋轨迹排布，结合每个叶片具有迎风表面均面向旋转轴102并且朝向旋转轴102倾斜，可以使得叶片指向根部的引导线的方向偏向于空间螺旋轨迹的旋转方向，该设置能够引导气流向空间螺旋轨迹的内部且沿着空间螺旋轨迹的旋转方向流动最终汇聚形成气旋，假若叶片指向根部的引导线的方向与于空间螺旋轨迹的旋转方向相反，此时叶片的迎风表面则会处于背离旋转轴的方向，该状态的叶片则无法将气流导向空间螺旋轨迹内部，而是向聚风装置的外部导向。在上述实施例中，叶片的迎风表面为凹面，即迎风表面的凹面朝向旋转轴102，并且倾斜一角度，使得叶片103具有一朝向旋转轴102轴线的方向，具体可以根据空间螺旋轨迹的旋转方向定义。倾斜的角度可以定义为每个所述叶片的迎风表面在根部的中心处的内法线与远离空间螺旋轨迹的旋转方向的轴线形成的夹角，该角度为锐角，凭借空间螺旋轨迹排布、叶片迎风表面朝向旋转轴倾斜以及叶片的迎风表面在根部的中心处的内法线与远离空间螺旋轨迹的旋转方向的轴线形成的锐角的共同作用下，在空间螺旋轨迹内部形成气旋，装置内外的压力差将外部气流引导至装置内部，此时叶片103的朝向以及角度使其迎风表面能够迎向该部分被引导至装置内部的气流，驱使聚风装置更加高效地旋转。
44.在具体的实施例中，图5示出了根据本发明的一个具体的实施例的螺旋引导结构的结构示意图，如图5所示，螺旋引导结构104呈空间螺旋状，具体可以为三维螺旋或圆柱螺旋结构，并且该空间螺旋结构至少形成大于1.5圈的螺旋圈数，并且在一个有效的螺旋圈数内至少分布有3个叶片，通过头尾两端与旋转轴102固定连接，可以在其与旋转轴102之间形成一定程度的空腔结构，以利于气流在内部形成与装置旋转方向相同的气旋。在其他的实施例中，根据整体结构、尺寸和稳定性情况还可以仅将螺旋引导结构104的上端或下端固定于旋转轴102上，另外，除了通过螺旋引导结构104的方式将多个叶片103排布于旋转轴102，可预先在螺旋引导结构104上设置好叶片103的安装孔位1041，无需单独针对每一叶片进行角度调整，便于进行规模化的生产、装配和维护。但是应当认识到，还可以通过其他的叶片固定方式，例如采用连接杆的方式将叶片103固定于旋转轴102的表面，排布形成螺旋圈数至少大于1.5圈的空间螺旋结构，叶片3同样相对于旋转轴102在空间上呈现与图4中示出的叶片角度相同或接近，保证叶片103与旋转轴102之间同样存在能够形成气旋的空间，在旋转时同样能够获得本技术的上述技术效果。虽然上述图中示出的螺旋引导结构104的空间螺旋轨迹为自上而下渐扩的空间螺旋结构，应当认识到，螺旋引导结构104的空间螺旋轨迹还可以为自上而下渐缩的空间螺旋结构或者圆柱螺旋结构亦或者渐缩和渐扩的空间螺旋结构的组合，叶片的大小也可以根据以上空间螺旋结构进行递增或递减的调整，以在叶片
外延形成渐缩、渐扩或其组合的空间螺旋结构亦或者圆柱螺旋结构，该配置可以形成多种叶片与螺旋轨迹的组合方案，具体可根据实际的设计要求而定。
45.继续参考图6，图6示出了根据本发明的一个具体的实施例的具有导风板的聚风装置的结构示意图，如图6所示，还可以在该聚风装置上设置导风板106，导风板106可以为平面或曲面，利用上固定板1061和下固定板1062将导风板106固定于其间，上固定板1061和下固定板1062分别通过轴承可旋转地设置于固定轴107上，该实施例中，旋转轴102同样为一中空结构，套设于固定轴107上，用相对于旋转轴102独立的固定轴107替代与旋转轴102同步旋转的内轴101，通过旋转轴102上下两端的轴承与固定轴107配合，实现旋转轴102可以相对于固定轴107旋转运动，导风板106、上固定板1061和下固定板1062可相对于固定轴107转动，以便于根据风向进行导风板角度的调节，该导风板106可以根据风向以固定轴为轴心转动实现角度的调整，结合偏航系统控制导风板106的旋转角度的控制以及制动定位，使得进入聚风装置的风始终朝向叶片的迎风表面的一侧，将处于该风向上的装置上叶片的背风表面遮挡，克服因背风表面受到风的阻力，提高聚风装置的旋转效率。图7示出了根据本发明的一个具体的实施例的导风板的导流工作示意图，如图7所示，风在向聚风装置作用时，会同时作用到聚风装置一侧叶片的迎风表面和另一侧叶片的背风表面，导致聚风装置的旋转效率低，利用导风板6的设置，将处于背风表面一侧的叶片遮挡，并将该部分的风在导风板6的导向下，施加与于处于迎风表面受力一侧的叶片上，减少背风表面受力，使得聚风装置能够更加高效地旋转。虽然图1中并未示出该导风板结构，应当认识到，将该导风板结构设置于图1中的加压系统中，可以不设置内轴101，直接利用旋转轴102与传动装置200的主齿轮201连接实现传动，固定轴107用于导风板106的可旋转设置，采用具有导风板的聚风装置可以进一步提高聚风装置的旋转效率，以此提高加压装置的压缩效率。在其他实施例中，上固定板1061和下固定板1062可以分别通过轴承可旋转地套设在内轴101上，地面上还配置有导风板固定机构，由于采用轴承套设，内轴101在工作时可以相对导风板106转动，不影响其工作；又或者导风板及其固定机构不依赖聚风装置100设置，在聚风装置100外部另行设置导风板及其固定机构，只要满足引导至聚风装置的风始终朝向叶片的迎风表面的一侧即可。
46.在优选的实施例中，加压系统中传动装置200采用齿轮传动，包括主齿轮201、从动齿轮202和连杆203，主齿轮201设置于内轴101上跟随旋转轴102旋转，从动齿轮202与主齿轮201啮合，连杆203与从动齿轮202连接形成曲柄连杆机构将从动齿轮202一端的旋转运动转换为连杆203另一端的往复直线运动。
47.在具体的实施例中，加压装置300采用活塞式加压装置，包括活塞301和气缸302，气缸302设置有出气口303和进气口304，活塞301由传动装置200的连杆203推动，实现活塞于气缸内的往复运动，进气口304上设置有单向阀以保证活塞301往压缩气体的方向运动时压缩气体只能够从出气口303排出，活塞301往远离压缩气体的方向运动时外部的气体可以从进气口304进入气缸302内。可替代的，加压装置300除了使用活塞式的加压装置，还可以根据压缩空气的不同压力需求采用螺杆式、转子式等其他结构的加压装置，利用旋转轴驱动上述装置的驱动轴，同样能够实现本技术压缩空气的技术效果。
48.继续参考图8，图8示出了根据本发明的一个具体的实施例的多级加压系统的结构示意图，如图8所示，该多级加压系统设置了预加压装置300’，该预加压装置300’同样包括
有预加压活塞301’和预加压气缸302’，其中预加压气缸302’的进气口304’同样设置有单向阀以保证预加压活塞301’往压缩气体的方向运动时压缩气体只能够从出气口303’排出，并且通过连接管将预加压的气体输送至加压装置300的进气口304，令加压装置300的初始气压为预加压装置300’的压缩气压，进一步提高加压装置300的压缩气压，以获得更高压力的压缩空气。还可以在连接管中部设置一过渡储气装置，一方面可以获得一部分较低压力的压缩空气，同时也能根据下级加装置的需求平稳的供给具有一定气压的气源，以保证最终整体加压装置的加压效率。
49.在具体的实施例中，传动装置200增设第二从动齿轮204和第二连杆205，第二从动齿轮204与主齿轮201啮合，第二连杆205与第二从动齿轮204连接形成第二曲柄连杆机构将第二从动齿轮204一端的旋转运动转换为第二连杆205与第二活塞301’连接的往复直线运动。优选的，预加压装置300’与加压装置300同时作动，且当其中一活塞处于往压缩气体的压缩方向运动时，另一活塞处于远离压缩气体的进气方向运动，该设置可以平衡主齿轮201两端的力矩，增加整个传动系统的稳定性，同时还可以根据气缸的大小、齿轮的减速比进行调配，进一步提高传动的效率和稳定性。
50.在另一优选的实施例中，多级加压系统还可以包括多组同级加压装置，多组同级加压装置的输出可以作为下一级加压装置的输入，逐级增加压缩空气的压力，并且同级加压装置包括至少一对加压装置，至少一对的同级加压装置参照类似图2的设置方式，即当其中一个加压装置的活塞朝向压缩空气方向的压缩状态运动时，另一个加压装置的活塞向远离压缩空气方向的进气状态运动，二者的进气口通过单向阀直接连通外部空气，二者的出气口接入下一级加压装置的进气口，实现逐级加压的操作。可替代的，同级加压装置还可以配置为3个、4个甚至更多的加压装置，通过合理的配置充分利用旋转轴的旋转驱动，同时保证各驱动部的力矩平衡，以获得平稳的加压效果。
51.在具体的实施例中，储气装置400可以为储气罐的结构或其他能够储存压缩空气的任意结构，虽然图中仅示出了一个加压装置300和储气装置400，但是应当认识到，可以根据压缩空气的压力要求、聚风装置的输出情况配置多组加压装置300和储气装置400，或者1组加压装置300对应多个储气装置400。
52.在其他实施例中，储气装置可以为管道储气结构，管道储气结构包括储气管道、基座、与所述储气管道联通的进气口以及出气口。该进气口以及出气口均设置于基座上，所述基座的表面开设有多个用于固定所述储气管道的凹槽，该凹槽与储气管道联通，且该凹槽均与进气口以及出气口联通。所述凹槽呈矩阵式排列，从而使所述储气管道呈矩阵式排列于所述基座表面，适当控制所述储气管道的管径和所述储气管道之间的间距。一方面可以使所述储气管道具有较大储气空间(在单位体积内)，另一方面可以使所述储气管道之间具有良好的高温散热及低温吸热效果。
53.在优选的实施例中，加压装置300和储气装置400上设有风冷结构，风冷结构设置于螺旋轨迹的旋转方向末端的下方(即聚风装置形成的气旋出气方向)，风冷结构可以为设置于加压装置300和储气装置400上的导热装置，通过增大散热面积的方式依靠气旋的出气方向的气流实现快速降温冷却，防止加压装置和储气装置过热。可替代的，还可以采用水冷的方式，实现对加压装置300和储气装置400的散热，在一些居住区设置中可以集中利用该部分热量对生活用水进行加热，可以在某种程度上取代热水器。
54.图9示出了根据本发明的一个实施例的发电系统的结构示意图，在如图1所示的加压系统的基础上，配置了气体发动机500和发电机600，图10为具有多级加压系统的发电系统的结构示意图，其在如图8所示的多级加压系统的基础上配置气体发动机500和600，利用储气装置400的气源驱动气体发动机500旋转进而带动发电机600的转子旋转发电。在其他方案中，还可以利用气体发动机500带动发电机600的定子旋转实现发电，同样可以获得本技术的利用压缩空气进行发电的技术效果。
55.在具体的实施例中，图11示出了根据本发明的一个具体的实施例的气体发动机的结构示意图，如图11所示，气体发动机500包括外圈501、中心轴502和芯体503，芯体503置于外圈501的内部，中心轴502一端设置有进气轴道508，另一端设置有出气轴道509，并且进气轴道508和出气轴道509在中心轴502上并不连通。
56.请参考图12，所述芯体503的外环面设有至少一喷口511、至少一排口512；所述芯体还具有进气通道506、排气通道507，所述进气通道506与所述喷口511连通，所述排气通道507与排口512连通；进气流道506通过进气连接孔进气轴道508连通，排气通道507通过出气连接孔与出气轴道509连通。进一步参考图11和图12的剖视图可以看出，外圈501内环面周向上设有多个驱动凹部510，所述芯体503在喷口511和排口512之间设置有至少一次冲流道513，所述次冲流道513的入口与出口连通外圈对应的前后两驱动凹部510，所述入口与喷口或次冲流道的出口相靠近，距离小于一个驱动凹部510所对应的弧度；从而气体从进气通道506进入，通过芯体503的喷口511及次冲流道513的逐阶喷出，作用于外圈501周向上的至少二驱动凹部510，对这些驱动凹部510产生推力推动外圈501旋转做功，实现动力连续输出，最后，气体通过芯体503的排口512经排气通道507、中心轴502的出气轴道509排出，实现速度和扭矩连续输出。
57.在优选的实施例中，请参考图12与图13，进气流道506由中心向外延伸的走向为对数螺旋线，即呈对数螺旋线流道状，该对数螺旋线的极点设置在中间轴502中心轴线上，由于对数螺旋线压力角恒定的特性，使得压缩气体在喷射过程中的损耗最小，又能够保证压缩气体以同样时间和推力作用在驱动槽510上，传动平稳。对数螺旋线走向角决定了压缩气体喷射的角度，其大小影响旋转外圈501驱动的速度和旋转的力矩。走向角太大，外圈501驱动力在切向方向上分力变小，甚至出现无法转动的现象；走向角太小，外圈501的驱动面受力面积太小，旋转驱动力也较小。因此，对数螺旋线走向角优选15
°‑
45
°
。同时，对数螺旋线走向角也决定了内芯体503喷射口同时作用的驱动槽510的数量，可以根据要求进行设计。
58.在优选的实施例中，次冲流道513具有回程道和相通的冲程道，且回程道和冲程道的走向为芯体503边缘向内再到边缘弯折延伸的弧形线，弧形线中优选的为对数螺旋线，次冲流道的冲程道对数螺旋线的走向与进气通道对数螺旋线的走向大致相同，从而使得次冲流道513驱动外圈501的切向分力更大。
59.在优选的实施例中，由于气体发动机500的作用是将一定压力的压缩空气作用于发动机运动后释放，是一个吸热过程，因此可设置冷气输送管道，冷气输送管道用于将气体发动机的出气端排出的低温气体输送至加压装置中气缸的进气口。利用冷气输送管道将气体发动机出气端温度较低的气体作为加压装置中的进气源，可以一定程度上冷却加压装置，以提高压缩效率。
60.本发明的加压系统利用大自然中最常见的风作为动力源，可以利用聚风装置将风
能转换为旋转运动的机械能进而利用该旋转运动进行压缩气体的加压收集，并利用压缩空气进行发电，具有广泛的推广利用价值，例如可以在风能较为丰富的地区建立加气站、发电站，同时还可以利用加压所产生的热量，例如在居民区设置本系统，一方面可以实现自主发电，另一方面还利用加压装置所产生的热量加热生活用水进而取代热水器，气体发动机输出的低温气体还可以经过处理后作为冷气供给，实现能量的利用最大化。可在社区楼宇屋顶、大型建筑物顶层、高速公路、城市公共照明系统等地安装本发明的发电系统，在用电高峰期供给稳定的电源。本发明的加压系统、发电系统风能利用率高、发电时间可控、输出功率稳定、发电机组设置在地面，对安装和维修要求不高，家庭或企业均适用。
61.显然，本领域技术人员在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以作出对本发明的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本发明的权利要求及其等同形式的范围内，则本发明还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。