本發(fā)明涉及一種同時利用風(fēng)能光能的聯(lián)合發(fā)電設(shè)備，屬于風(fēng)能光能聯(lián)合發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、進(jìn)步需要能源支撐，而能源供給主要以一次性化石燃料為主，如今化石燃料日趨匱乏及環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，能夠替代一次性能源的可再生、清潔、環(huán)保的綠色能源研究，特別是清潔能源發(fā)電的應(yīng)用已經(jīng)勢不可擋。針對我國南海地區(qū)的現(xiàn)實情況，人員生活所需的能源要靠從陸地運送汽油柴油供給，成本較高。所以利用南海地區(qū)日照強、風(fēng)能密度大的特點，在南海建立小型的風(fēng)能、太陽能發(fā)電裝置來供應(yīng)日常所需能源是一個大趨勢。

風(fēng)能、太陽能發(fā)電方式就是典型的清潔發(fā)電方式，具有眾多優(yōu)勢，同時也存在風(fēng)、太陽光的不穩(wěn)定和不確定性，發(fā)電成本高等缺點。綜合考慮這兩種發(fā)電方式的特點，采用風(fēng)能光能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)能充分發(fā)揮風(fēng)能、太陽能各自的優(yōu)勢，保證更加穩(wěn)定充足的電力供應(yīng)。

過去的十年間，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)受到了各國政府的大力支持，發(fā)展清潔能源已經(jīng)被提到國家戰(zhàn)略層面，光伏發(fā)電一直以清潔為宣傳口號，但其所使用的硅光板的生產(chǎn)需要消耗大量的能源，也會產(chǎn)生很大的污染。而采用以太陽能為熱源的斯特林循環(huán)發(fā)電，不需要使用能耗高、污染大的單晶硅、多晶硅材質(zhì)的光伏板，真正發(fā)揮了太陽能清潔能源的特點。理論研究表明，基于斯特林循環(huán)的太陽能發(fā)電方式比傳統(tǒng)光伏發(fā)電方式具有更高的發(fā)電效率，具有很好的發(fā)展前景。

傳統(tǒng)的主流風(fēng)力發(fā)電機均采用風(fēng)輪搭配塔架的建設(shè)方式，發(fā)電設(shè)備距地面幾十米左右，強風(fēng)期間這種塔架式風(fēng)力發(fā)電機不能工作，無法適應(yīng)南海地區(qū)終年強風(fēng)的惡劣氣候條件。在這種情況下，立軸風(fēng)力發(fā)電機就發(fā)揮了其獨特的優(yōu)勢。立軸風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電效率較傳統(tǒng)的風(fēng)輪塔架式發(fā)電機發(fā)電效率低，但其能夠在各種風(fēng)速條件下穩(wěn)定發(fā)電，甚至能抵御超強臺風(fēng)，不易損壞，易于維護(hù)，價格低廉。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出了一種風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電設(shè)備?；谒固亓盅h(huán)利用太陽能的熱效應(yīng)發(fā)電，避免使用能耗高污染大的光伏板；采用不易損壞，易于維護(hù)，價格低廉的立軸風(fēng)扇克服風(fēng)輪塔架式發(fā)電機強風(fēng)下不能工作的缺點。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電機，包括太陽能發(fā)電系統(tǒng)和風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)、太陽灶1、第一連接組件、第二連接組件和發(fā)電機15；太陽能發(fā)電系統(tǒng)與第一連接組件連接并將所做的功最終傳遞給發(fā)電機15，風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)與第二連接組件連接并將所做的功最終傳遞給發(fā)電機15；所述太陽灶與太陽能發(fā)電系統(tǒng)連接，用于聚集熱氣為太陽能發(fā)電系統(tǒng)提供熱能；

所述第一連接組件包括第一超越離合器22和鼓形齒式聯(lián)軸器21，太陽灶1產(chǎn)生的熱能帶動太陽能發(fā)電系統(tǒng)工作，太陽能發(fā)電系統(tǒng)做的功經(jīng)鼓形齒式聯(lián)軸器21及超越離合器12將功傳遞給發(fā)電機15，實現(xiàn)太陽能發(fā)電；所述第二連接組件包括大齒輪10、小齒輪11和第二超越離合器12，大齒輪10和小齒輪11相互嚙合，且小齒輪11與第二超越離合器12同軸；風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)所做的功經(jīng)第二超越離合器12傳遞給大齒輪10，大齒輪10繼而又帶動小齒輪11轉(zhuǎn)動，將功傳遞給發(fā)電機15，實現(xiàn)風(fēng)能系統(tǒng)發(fā)電。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述第一連接組件未與還發(fā)電機15連接的一端還連接有飛輪18，使太陽能發(fā)電系統(tǒng)運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述鼓形齒式聯(lián)軸器21消除因聯(lián)軸器前后兩軸運轉(zhuǎn)不同步而帶來的曲軸內(nèi)力，實現(xiàn)風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電，一齊輸送到發(fā)電機15。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述太陽能發(fā)電系統(tǒng)為斯特林機，包括熱氣缸2、冷氣缸3、散熱片4、熱氣缸活塞5、冷氣缸活塞6、回?zé)崞?、熱氣缸連桿8、冷氣缸連桿9、兩個套筒16和曲軸17；兩個氣缸之間通過回?zé)崞?相互貫通連接；熱氣缸2內(nèi)設(shè)有熱氣缸活塞5，冷氣缸3內(nèi)設(shè)有冷氣缸活塞6；套筒16套在曲軸17凸起處，兩個活塞與套筒16之間分別通過連桿進(jìn)行連接，且連桿兩端與活塞和套筒16鉸接；曲軸17靠近冷氣缸3的一端與鼓形齒式聯(lián)軸器21連接；冷氣缸3頂部包裹有散熱片4；活塞上下運動，由于采取鉸接，使得連桿在上下運動時能夠偏離活塞軸線進(jìn)行運動，從而帶動曲軸17軸向轉(zhuǎn)動進(jìn)行做功。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述套筒16采用兩個軸瓦拼接而成，材質(zhì)為黃銅，其在曲軸17上能夠進(jìn)行軸向轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)包括立式風(fēng)扇13、第二超越離合器12和兩個錐齒輪14；風(fēng)帶動立式風(fēng)扇13周向轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的扭矩將帶動兩個相互嚙合的錐齒輪14運動，經(jīng)第二超越離合器12傳遞給大齒輪10，大齒輪10帶動小齒輪11轉(zhuǎn)動，將功傳遞給發(fā)電機15。

發(fā)明效果

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：本發(fā)明提出的一種風(fēng)能光能的聯(lián)合發(fā)電設(shè)備采用基于斯特林循環(huán)利用太陽能熱效應(yīng)的發(fā)電方式，完全替代單晶硅、多晶硅材料，降低生產(chǎn)能耗，減少污染。本發(fā)明將現(xiàn)有的風(fēng)輪塔架式發(fā)電機替換為立軸風(fēng)扇，以立軸風(fēng)扇代替風(fēng)輪塔架式發(fā)電機，克服了強風(fēng)下不能工作的缺點，不易損壞，易于維護(hù)，價格低廉。采用太陽能回?zé)崞饕蕴岣邿崮艿睦眯剩诶錃飧淄獠考友b銅質(zhì)散熱片以提高散熱效率，二者對提高斯特林循環(huán)的效率具有良好的效果。

附圖說明

圖1為整體結(jié)構(gòu)圖

圖2為斯特林機說明圖

圖3為軸套部分局部放大圖

圖4為飛輪固定方式圖

圖5為換熱片細(xì)節(jié)圖

圖6為鼓形齒式聯(lián)軸器放大圖

附圖標(biāo)記說明：1—太陽灶；2—熱氣缸；3—冷氣缸；4—散熱片；5—熱氣缸活塞；6—冷氣缸活塞；7—回?zé)崞鳎?—熱氣缸連桿；9—冷氣缸連桿；10—大齒輪；11—小齒輪；12—第二超越離合器；13—立式風(fēng)扇；14—錐齒輪；15—發(fā)電機；16—套筒；17—曲軸；18—飛輪；19—軸肩；20—對頂螺母；21—鼓形齒式聯(lián)軸器22—第一超越離合器

具體實施方式

參見圖1-圖6，本發(fā)明包括太陽灶，斯特林機，飛輪，鼓形齒式聯(lián)軸器，超越離合器，立軸風(fēng)扇，發(fā)電機等裝置。

所述太陽灶為一個半球形的球面反射鏡，安裝于斯特林機的熱氣缸底部，聚焦太陽能加熱斯特林機的熱氣缸來為其提供熱能，球面反射鏡的球心位于熱氣缸中軸線上。

所述斯特林機為一個以聚焦太陽光為熱源的外燃機，主要結(jié)構(gòu)有熱氣缸、冷氣缸、散熱片、活塞、回?zé)崞?、連桿、曲軸、套筒。散熱片是位于冷氣缸上的銅質(zhì)同心圓環(huán)薄片，用于增加冷氣缸的散熱效率?；?zé)崞魑挥谶B接冷熱氣缸的通道中，熱氣缸向冷氣缸排氣時氣體對回?zé)崞魃?，冷氣從冷氣缸回流至熱氣缸時從回?zé)崞魑諢崃?，充分利用熱能，即太陽能使得熱氣缸活塞先動，然后帶動冷氣缸活塞動，從而依次交替運動，提高發(fā)電機效率。套筒內(nèi)圈的軸瓦為黃銅，曲軸為鋼材，二者配合可以降低摩擦，提高零件的使用壽命。連桿和活塞通過鉸鏈連接，連桿可以繞活塞有小角度的轉(zhuǎn)動。

所述飛輪為一個六孔鋼制輪盤，在曲軸運轉(zhuǎn)至上下死點(即當(dāng)壓力角等于90度時，連桿對從動件的驅(qū)動力或力矩為零的情形)時可以利用簡單的機械驅(qū)動裝置(旋轉(zhuǎn)飛輪)驅(qū)動飛輪旋轉(zhuǎn)使曲軸沖過死點開始運轉(zhuǎn)。飛輪具有較大的質(zhì)量，可以儲存釋放角動能使得斯特林機運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。由于曲軸轉(zhuǎn)速是隨轉(zhuǎn)動位置而變化的，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速增高時，飛輪的動能增加，把角動能貯蓄起來；當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速降低時，飛輪動能減少，把角動能釋放出來。同時，飛輪可以用來減少曲軸運轉(zhuǎn)過程的速度波動，使運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。

所述鼓形齒式聯(lián)軸器可以消除因聯(lián)軸器前后兩軸的不同軸度而帶來的曲軸17的內(nèi)力。

所述超越離合器也稱棘輪，作用是傳遞定向扭矩。若沒有此裝置，斯特林機或風(fēng)機某一裝置輸出軸功率較高時會帶動另一裝置轉(zhuǎn)動使其成為耗功裝置，兩個超越離合器配合使用可以有效解決這一問題。

所述立軸風(fēng)扇由五個彎曲的立軸風(fēng)扇組成，可利用的風(fēng)能裕度寬，即可在低風(fēng)速下穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)，也可在強風(fēng)條件下穩(wěn)定工作。

所述回?zé)崞鳛橐环N表面式熱交換器，即工質(zhì)通過熱交換器交換熱量，而工質(zhì)間無直接接觸的一種熱交換器?；?zé)崞魑挥谶B接冷熱氣缸的通道中，熱氣缸向冷氣缸排氣時氣體對回?zé)崞魃?，冷氣從冷氣缸回流至熱氣缸時從回?zé)崞魑諢崃浚責(zé)崞魍獠坎捎昧己玫慕^熱材料，管道采用熱的良導(dǎo)體，同時通過增大管道數(shù)量、減少管道直徑以增大換熱面積，從而達(dá)到減少散熱、充分利用熱能的目的。

該設(shè)備包括太陽灶1、斯特林機(熱氣缸2、冷氣缸3、散熱片4、熱氣缸活塞5、冷氣缸活塞6、回?zé)崞?、熱氣缸連桿8、冷氣缸連桿9、套筒16、曲軸17)、大齒輪10、小齒輪11、超越離合器12、立式風(fēng)扇13、錐齒輪14、發(fā)電機15、飛輪18、軸肩19、對頂螺母20、鼓形齒式聯(lián)軸器21。

斯特林機由熱氣缸2、冷氣缸3、散熱片4、熱氣缸活塞5、冷氣缸活塞6、回?zé)崞?、熱氣缸連桿8、冷氣缸連桿9組成，作用是利用太陽能輸出軸功率。太陽灶1連接在熱氣缸2的下部，反光聚焦為熱氣缸2提供熱能。熱氣缸連桿8、冷氣缸連桿9經(jīng)套筒16把動能傳遞給曲軸17，再由曲軸17經(jīng)鼓形齒式聯(lián)軸器21及超越離合器12將軸功率傳遞給發(fā)電機15。

循環(huán)過程：

定溫壓縮：承接自定容冷卻中的熱氣缸運動，循環(huán)開始，冷氣缸連桿9推動冷活塞6向上移動，熱活塞5不動，冷氣缸3中氣體被壓縮，向氣缸外放出熱量，氣體溫度不變。

定容加熱：冷氣缸連桿9繼續(xù)推動冷活塞6上移，在氣體壓力與熱氣缸連桿8控制下熱活塞5向下移動，冷氣缸3中的氣體通過回?zé)崞?進(jìn)入熱氣缸2，氣體通過回?zé)崞?時溫度升高壓力升高。

定溫膨脹：高溫氣體膨脹推動熱活塞5向下移動，對外做功，加熱源使熱氣缸2中氣體在膨脹做功時溫度不變，減緩氣壓下降，熱活塞5移動到下死點。

定容冷卻：熱氣缸連桿8控制熱活塞5向上移動，冷活塞6向下移動，氣體通過回?zé)崞?時對其放熱，溫度降低，壓力下降，等冷熱活塞移動到各自端頭整個循環(huán)完成。

立式風(fēng)扇13產(chǎn)生的扭矩通過兩個錐齒輪14經(jīng)超越離合器12傳遞給大齒輪10，繼而通過小齒輪11傳遞給發(fā)電機15。

飛輪18固定在曲軸17的左端，緊靠軸肩19，飛輪18左端用兩個對頂螺母擰緊固定。

本發(fā)明可以與各種類型的儲電裝置配合使用，儲存電力，再此不再贅述儲電裝置的選用。

該裝置主要由兩個動力系統(tǒng)組成，一部分為太陽能發(fā)電系統(tǒng)，一部分為風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，兩部分聯(lián)合工作，遂實現(xiàn)太陽能和風(fēng)能聯(lián)合發(fā)電的效果。

太陽灶1、斯特林機(熱氣缸2、冷氣缸3、散熱片4、熱氣缸活塞5、冷氣缸活塞6、回?zé)崞?、熱氣缸連桿8、冷氣缸連桿9、套筒16、曲軸17)、超越離合器12、飛輪18、軸肩19、對頂螺母20、鼓形齒式聯(lián)軸器21組成太陽能發(fā)電系統(tǒng)。其中，太陽灶1與斯特林機上熱氣缸2焊接，斯特林機與發(fā)電機轉(zhuǎn)軸通過鼓形齒式聯(lián)軸器21聯(lián)接，斯特林機的不可動原件按位置關(guān)系無縫焊接，飛輪與曲軸為軸肩與對頂螺母配合固定，可拆卸。冷氣缸連桿9熱氣缸連桿8分別與各自的套筒16焊接，套筒與曲軸17為軸瓦連接。以聚焦太陽光為熱源的斯特林發(fā)動機為起點，通過冷熱氣缸活塞的上下移動帶動熱氣缸連桿8、冷氣缸連桿9運動，經(jīng)由套筒16把傳遞軸功給曲軸17，再由曲軸17經(jīng)鼓形齒式聯(lián)軸器21及超越離合器12將軸功傳遞給發(fā)電機15實現(xiàn)太陽能發(fā)電。曲軸17最左端連接飛輪18，并用兩個對頂螺母擰緊固定，使得斯特林機運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。

超越離合器12、立式風(fēng)扇13、錐齒輪14組成風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。其中，立式風(fēng)扇13焊接在軸上，所有的齒輪與軸都通過平鍵連接。超越離合器選用楔塊超越離合器，其特點是用異形楔塊代替滾柱作為楔緊件，用楔塊和內(nèi)、外滾道組成摩擦副。當(dāng)內(nèi)環(huán)、外環(huán)與楔塊間無相對運動，轉(zhuǎn)向相同，轉(zhuǎn)速相等，才能傳遞轉(zhuǎn)矩，否則均為相對滑動，這種不傳遞轉(zhuǎn)矩的滑動狀態(tài)稱為超越。楔塊超越離合器可選型號為基本型、無內(nèi)環(huán)型和帶軸承型。其連接形式可采用鍵連接、齒輪連接、帶輪連接、鏈輪連接、螺栓連接。以立式風(fēng)扇13為起點，其受風(fēng)力而轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生的扭矩將帶動兩個咬合的錐齒輪14運動，經(jīng)超越離合器12傳遞給大齒輪10，大齒輪10繼而又帶動小齒輪11轉(zhuǎn)動，將功傳遞給發(fā)電機15。

當(dāng)兩系統(tǒng)同時工作時，考慮到兩部分功率不同，某一裝置輸出軸功率較高時會帶動另一裝置轉(zhuǎn)動使其成為耗功裝置，使效率降低，磨損機件。因而通過鼓形齒式聯(lián)軸器21將兩傳動軸連接，消除因聯(lián)軸器前后兩軸運轉(zhuǎn)不同步而帶來的內(nèi)力，實現(xiàn)風(fēng)光聯(lián)合發(fā)電，一齊輸送到發(fā)電機15。