專利名稱：利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用風力、水力、波浪力作為自然力和電力進行互補來提供 直驅動力，通過膜分離及壓縮系統(tǒng)對空氣、液體或者氣液分離再使用；即利用自然力與電力 互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)。
背景技術：
作為一種自然力的風力、流水、波浪等，人們都在利用其為人類服務；另外動力能 源的壓縮空氣常常應用在增壓、氣體或者液體分離、氣動機械、物料傳輸、氣動工具、發(fā)電、 抽水、通風、換氣等各個領域中使用，應用領域非常廣泛。目前制取壓縮空氣主要是由電驅 動電動機以二次能源轉換方式制取壓縮空氣。現(xiàn)有的氣體、液體分離設備多采用電能驅動。
發(fā)明內容本實用新型所解決的技術問題是提供一種利用風力、水力、波浪力作為自然力和 電力進行互補來提供直驅動力，即利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)。達到 全天候、不間斷地制取壓縮空氣、介質分離、物流以及環(huán)保、節(jié)能、低碳的目的。為解決上述的技術問題，本實用新型采取的技術方案利用自然力與電力互補驅 動和膜分離及壓縮系統(tǒng)，在機架上，包括旋轉輪1用傳動軸2連接增速機3和電動機5，其 特征是位于傳動軸2處的轉速傳感器7用導線25、外接電源觀、控制電路四連接電動機 5輸入端，可利用自然力的旋轉輪1用傳動軸2依次連接增速機3、單向轉動體4、電動機5 和機械輸出裝置6，機械輸出裝置6輸出自然力與電力互補驅動動力。本實用新型采取的技術方案還包括所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)，其特征是傳動軸2上 的增速機3與單向轉動體4之間連接發(fā)電機24，電動機5與機械輸出裝置6之間連接恒速 傳動裝置18 ；控制電路四與電源觀之間依次連接蓄電池沈、整流器27，機械輸出裝置6輸 出自然力與電力互補驅動動力。所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)，其特征是傳動軸2上 的電動機5替換成發(fā)電、電動一體機35，發(fā)電、電動一體機35與機械輸出裝置6之間連接恒 速傳動裝置18 ；控制電路四與電源28之間依次連接蓄電池沈、整流器27，機械輸出裝置6 輸出自然力與電力互補驅動動力。所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)，其特征是旋轉輪1是 垂直軸風輪或者流水轉動輪或者波浪轉動輪；單向轉動體4是單向軸承或者是棘輪；機械 輸出裝置6是壓縮機15、牽引機8、真空泵34、抽油機、抽水機或者卷揚機；所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)，其特征是其機械輸出 裝置6為牽引機8，支撐架11上支撐可往復運行的牽引索9，由牽引機8驅動的牽引索9掛 接可載人或/和物的載運體。所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)，其特征是機械輸出裝置6為真空泵34，在傳動軸2上連接傳動輪13，傳動輪13經過傳動帶14連接風機16，風機 16位于高分子富氧膜17輸入口處，高分子富氧膜17輸出通過導管19連通真空泵34，真空 泵34輸出富氧氣21。所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)，其特征是各自然力與 電力互補驅動結構并列，其各機械輸出裝置6為壓縮機15，各個壓縮機15串聯(lián)，最后一個壓 縮機15輸出連通儲氣罐30，儲氣罐30儲存壓縮空氣37。所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)，其特征是機械輸出裝 置6為壓縮機15，壓縮機15輸出連接膜組件22，流體介質經過壓縮機15連通膜組件22，膜 組件22輸出分離介質。機械輸出裝置6為壓縮機15，壓縮機15輸出依次串聯(lián)加熱器32、過濾器33和中 空纖維膜20，空氣通過導管19經過壓縮機15、加熱器32、過濾器33和中空纖維膜20分離 出富氧氣21和氮氣23。所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)，其特征是各自然力與 電力互補驅動結構并列，其各機械輸出裝置6為壓縮機15，其中第一個的壓縮機15輸出通 過導管19依次連接中空纖維膜20、中間儲氣罐36、第二個的壓縮機15、中間儲氣罐36、第 三個的壓縮機15和儲氣罐30，空氣經過中空纖維膜20分離出富氧氣21和氮氣23，其中氮 氣23經過多級壓縮儲存在儲氣罐30內。本實用新型的優(yōu)點和效果本實用新型實現(xiàn)了自然力一風力(或者水流力、波浪 力)、風力發(fā)電儲電和外接電源互補驅動的全天候工作系統(tǒng)，實現(xiàn)載運箱近乎水平的、有坡 度的可往復運行的全天候工作系統(tǒng)。實現(xiàn)載運箱10、上行船只的拉牽不斷運行或者完成其 他壓縮介質、抽水抽油、抽真空等功能。制取的富氧氣用途很廣泛，為人們吸入富氧，提高人 們身體健康水平，或者富氧氣用在鍋爐、爐窯、發(fā)電、煉鋼等助燃的工業(yè)使用，也能夠應用在 魚池充氧需要富氧氣等農業(yè)上。分離出的氮氣在糧儲、滅火、輪胎充氣等場合使用。節(jié)能、 環(huán)保；適用于工業(yè)、農業(yè)、人們家庭生活、工作等，用途廣泛。

圖1為本實用新型作為實施例1用自然力和電力互補作為驅動動力裝置的基本結 構示意圖2為本實用新型作為實施例2用自然力、蓄電池和電力互補作為驅動動力裝置的基本整 體結構示意圖3為本實用新型作為實施例3用自然力和電力互補作為驅動發(fā)電或電動機輸出動力的基 本整體結構示意圖4為本實用新型作為實施例4同軸多H型疊加的自然力旋轉輪結構示意圖。 圖5為本實用新型作為實施例5自然力和電力互補驅動平地載運箱的結構示意圖； 圖6為本實用新型作為實施例6自然力和電力互補驅動斜坡載運箱的結構示意圖； 圖7為本實用新型作為實施例7自然力和電力互補驅動真空泵輸出富氧氣的結構示意圖； 圖8為本實用新型作為實施例8自然力和電力互補驅動裝置的壓縮機串聯(lián)輸出壓縮空氣的 結構示意圖9為本實用新型作為實施例9自然力和電力互補驅動壓縮機、膜組件分離流體介質的結構示意圖10為本實用新型作為實施例10自然力和電力互補驅動壓縮機、中空纖維膜分離空氣輸 出富氧氣和氮氣的結構示意圖11為本實用新型作為實施例11自然力和電力互補驅動壓縮機輸出壓縮氮氣的結構示意 圖。上述各圖中的標號說明1 一旋轉輪，2—傳動軸，3—增速機，4一單向轉動體，5— 電動機，6—機械輸出裝置，7—轉速傳感器，8—牽引機，9一牽引索，10—載運箱，11 一支撐 架，12—坡體，13—傳動輪，14 一傳動帶，15—壓縮機，16—風機，17—高分子富氧膜，18—恒 速傳動裝置，19一導管，20—中空纖維膜，21—富氧氣，22—膜組件，23—氮氣，24—發(fā)電機， 25—導線，沈一蓄電池，27—整流器，觀一電源，四一控制電路，30—儲氣罐，31—變頻器， 32—加熱器，33—過濾器，34—真空泵，35—發(fā)電、電動一體機，36—中間儲氣罐，37—壓縮 空氣。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。實施例1 圖1是用自然力和電力互補作為驅動動力裝置的基本整體結構示意圖， 在機架上(在圖中省略了機架)，旋轉輪1用傳動軸2依次連接增速機3、單向轉動體4、電動 機5和機械輸出裝置6，位于傳動軸2處的轉速傳感器7用導線25、外接電源觀、控制電路 29連接電動機5輸入端，電動機5輸出經過機械輸出裝置6輸出動力。這里所述的外接電 源觀是電網電、風力發(fā)電、油氣發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電等。工作原理旋轉輪1可以認為是垂直軸風輪、流水轉動輪或者波浪轉動輪，為了理 解方便，以垂直軸風輪作為旋轉輪1來說明以風力作為自然力驅動旋轉輪1轉動，在垂直 的傳動軸2上，固定的增速機3、單向轉動體4、電動機5以一個方向轉動，其中起到只能一 個方向轉動的單向轉動體4可以是單向軸承或棘輪，電動機5內軸轉動傳遞動力給機械輸 出裝置6，機械輸出裝置6可以認為是壓縮機15、牽引機8、真空泵34、抽油機、抽水機或者 電梯驅動卷揚機等任意一種；作為驅動輪1的垂直軸風輪在達到一定風速以上時，其傳動 軸2通過增速機3快速轉動，機械輸出裝置6正常工作；但是風速較低情況下，達不到設定 風速要求時，控制電路四將通過轉速傳感器7提供的信號，控制工業(yè)電給電動機5供電，此 時電動機5工作，并和風力共同作用于機械輸出裝置6工作。解決了利用自然力一風力和 外接電源互補驅動的全天候工作系統(tǒng)。實施例2，圖2是用自然力、蓄電池和電力互補作為驅動動力裝置的基本整體結構 示意圖；基本結構同上面圖1，不同點是把上述圖1中的增速機3與單向轉動體4之間連 接發(fā)電機24，電動機5與機械輸出裝置6之間連接恒速傳動裝置18，控制電路四與電源觀 之間依次連接蓄電池沈、整流器27。目的是在旋轉輪1的轉速達到一定的轉速以上時，發(fā) 電機M產生電給蓄電池沈儲存電能，以備旋轉輪1的轉速達不到要求時，蓄電池沈供電 作為驅動動力；同時外接電源觀經過整流器27給蓄電池沈儲存電能，通過轉速傳感器7 和控制電路四來實現(xiàn)是否驅動電動機5工作的轉換；恒速傳動裝置18是保證傳動軸2恒 速運轉工作。最終實現(xiàn)機械輸出裝置6不間斷的平穩(wěn)的工作。實施例3，圖3是用自然力和電力互補作為驅動發(fā)電或電動機輸出動力的基本整體結構示意圖；基本結構同上面圖1，不同點是把上述圖1中電動機5替換成發(fā)電、電動一 體機35，發(fā)電、電動一體機35與機械輸出裝置6之間連接恒速傳動裝置18。單向轉動體4 可以是單向軸承、棘輪；控制電路四與電源28之間依次連接蓄電池沈、整流器27。發(fā)電、 電動一體機35工作原理是這樣，當風輪作為旋轉輪1時，風速足夠高，驅動傳動軸2工作， 發(fā)電、電動一體機35處于發(fā)電給蓄電池沈儲電狀態(tài)，風速達不到要求時，蓄電池沈或者/ 和外接電源28供電給發(fā)電、電動一體機35，發(fā)電、電動一體機35處于電動機驅動狀態(tài)。發(fā) 電、電動一體機35的轉換工作均由控制電路四控制。實施例4，圖4是同軸多H型疊加的自然力旋轉輪結構示意圖。對照圖1，旋轉輪 1是一個H型的自然力旋轉輪，圖11采用同軸三個H型疊加的自然力旋轉輪1，實際上是串 聯(lián)在一起的旋轉輪1共同作用于傳動軸2上，如采用垂直軸風輪作為自然力旋轉輪1時，就 增大了整個旋轉輪1工作能力，提高了傳動軸2的轉動功率。實施例5，圖5是自然力和電力互補驅動平地載運箱的結構示意圖，在圖1的基礎 上，其機械輸出裝置6為牽引機8 (或者說卷揚機)時，支撐架11上支撐可往復運行的牽引 索9，由牽引機8驅動的牽引索9上掛接多個載運箱10，牽引索9上分布的各個載運箱10處 以相對水平往復運行的狀態(tài)，在風能發(fā)達的地區(qū)或者城市，可實現(xiàn)不受交通影響的客物流， 在兩山之間或兩地之間傳遞或者循環(huán)傳遞載運物(或者人)。解決了利用自然力和外接電源 互補完成載運箱近乎水平可往復運行的全天候工作系統(tǒng)。說明一點，由牽引機8驅動的牽 引索9上掛接可載人或/和物的載運體是指載運箱10或者上行船只等。實施例6，圖6是自然力和電力互補驅動斜坡載運箱的結構示意圖，實際上是圖5 的一種延伸，即整個自然力和外接電源互補的工作系統(tǒng)安裝在坡體12上，相對各個載運箱 10有高度差，這樣由牽引機8驅動的牽引索9上掛接多個載運箱10處以有坡度或者有角度 的往復運行的狀態(tài)，如旅游景點的上下纜車有坡度的往復運行，如礦山、制作水泥、煤炭等 企業(yè)，港口裝卸貨物、物流公司等都需要有斜度的載運箱10往復運行。也可以直接用牽引 索9驅動上行船只的牽拉。解決了利用自然力和外接電源互補完成載運箱有斜度可往復運 行的全天候工作系統(tǒng)。上述實施例中，如果機械輸出裝置6為牽引機8時，就能實現(xiàn)載運箱10、上行船只 的拉牽不斷運行的工作系統(tǒng)，如果機械輸出裝置6為壓縮機15、抽油機或者真空泵34時，就 能完成其他壓縮介質、抽水抽油、抽真空等功能。實施例7，圖7是自然力和電力互補驅動真空泵輸出富氧氣的結構示意圖，這是在 圖1的基礎上增加了風機16和高分子富氧膜17，同時當機械輸出裝置6為真空泵34時，從 結構上來說，在傳動軸2上連接傳動輪13，傳動輪13經過傳動帶14連接風機16，風機16 和高分子富氧膜17配套組合使用，高分子富氧膜17輸出通過導管19連通真空泵34，真空 泵34輸出富氧氣21。這里的風機16可以單獨用外接電源來驅動。工作原理風機16給 高分子富氧膜17提供足夠的流動空氣，空氣經過高分子富氧膜17、真空泵34分離制取富氧 氣21，富氧氣21的氧濃度為30%左右。制取的富氧氣21用途很廣泛，可直接送到各家各 戶、賓館房間、辦公室、會議室、礦山井下等有人生活、工作、學習的空間提供富氧，提高人們 身體健康水平，或者富氧氣再經過多次壓縮來使用，既可用于人們，也可用在鍋爐、爐窯、發(fā) 電、煉鋼等助燃的工業(yè)使用，也能夠應用在魚池充氧需要富氧氣等農業(yè)上。實施例8，圖8是自然力和電力互補驅動裝置的壓縮機串聯(lián)輸出壓縮空氣的結構示意圖；基本結構同上面圖1，不同點是把上述圖1三個同樣的結構并列，其中各個壓縮機 15串聯(lián)，第三個壓縮機15輸出連通儲氣罐30，儲氣罐30儲存壓縮空氣37，可直接使用或者 分裝到其他壓縮罐內使用，如供氣動車等使用。這里需要說明的是壓縮介質選用了空氣，如 果是液體也一樣；這樣對空氣或液體提供一級或者兩級、四級等多級的壓縮空氣或壓縮液 體，供有關單位使用。把上述圖1三個同樣的結構并列，就是各自然力與電力互補驅動結構并列，也就 是各自然力和電力互補驅動(動力)裝置并列。實施例9，圖9是自然力和電力互補驅動壓縮機、膜組件分離介質的結構示意圖； 基本結構同上面圖1，不同點是把上述圖1中的機械輸出裝置6為壓縮機15時，壓縮機15 輸出連接膜組件22，膜組件22對通過的介質進行分離。如空氣通過導管19經過壓縮機15、 膜組件22分離出富氧氣和氮氣；又如需要凈化的水通過導管19經過壓縮機15、膜組件22 分離出凈化水和污水，如造紙廠等化工企業(yè)排放的污水源經過一級分離或者多級分離，使 污水變?yōu)榭稍偕玫那鍧嵥Ｔ偃缧枰獨庖悍蛛x的介質通過導管19經過壓縮機15、膜組 件22分離出氣和液體。這里說明了一次分離流動的介質，如果將膜組件22再依次連接另 外一個壓縮機15和另外一個膜組件22，就實現(xiàn)了介質兩次串聯(lián)分離。實施例10，圖10是自然力和電力互補驅動壓縮機、中空纖維膜分離空氣介質輸出 富氧氣和氮氣的結構示意圖，基本結構同上面圖9，不同點是把上述圖9中的膜組件22具 體使用的是中空纖維膜20，在壓縮機15與中空纖維膜20之間依次串聯(lián)加熱器32、過濾器 33，這樣空氣通過導管19經過壓縮機15、加熱器32、過濾器33、中空纖維膜20分離出富氧 氣21和氮氣23。加熱器32主要起到分離空氣達到設定的溫度范圍，過濾器33起到凈化空 氣的作用，這樣分離出的富氧氣21可助燃、人們吸用等，分離的氮氣23可在糧儲、滅火、輪 胎充氣等場合使用。實施例11，圖11是自然力和電力互補驅動壓縮機輸出壓縮氮氣的結構示意圖；基 本結構同上面圖10，不同點是把上述圖10中自然力和電力互補驅動動力裝置并列三個， 其中第一個的壓縮機15輸出通過導管19依次連接中空纖維膜20、中間儲氣罐36、第二個 的壓縮機15、中間儲氣罐36、第三個的壓縮機15和儲氣罐30，空氣經過中空纖維膜20分離 出富氧氣21和氮氣23，其中氮氣23經過三級壓縮，最后在儲氣罐30儲存多級壓縮的氮氣 23，供氣動車、消防滅火、糧儲、油田開采等場合使用。需要說明的是，壓縮氮氣23不限于三 級，根據(jù)使用用途來決定是一級的、二級的或多級的壓縮的氮氣23。1、上述結構中的各個零部件都能夠在市場買到，控制電路也是現(xiàn)有技術，在這里 不再贅述，只是用控制電路概括性的來說明而已。2、外接電源指的是外部提供的電力。3、上述實施例子中，提到的自然力一風力，還包括其他自然力，如水上波浪力、水 力，這些利用哪一種自然力好，均根據(jù)本地方的實際情況來決定。4、所述的中空纖維膜5、高分子富氧膜16均是膜組件中的一種，膜組件分類含有 超濾膜、納濾膜、反滲透膜等。
權利要求1.利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)，在機架上，包括旋轉輪(1)用傳 動軸(2)連接增速機(3)和電動機(5)，其特征是位于傳動軸(2)處的轉速傳感器(7)用導 線(25 )、外接電源(28 )、控制電路(29 )連接電動機(5 )輸入端，可利用自然力的旋轉輪(1) 用傳動軸(2)依次連接增速機(3)、單向轉動體(4)、電動機(5)和機械輸出裝置(6)，機械輸 出裝置(6)輸出自然力與電力互補驅動動力。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)，其特征 是傳動軸(2)上的增速機(3)與單向轉動體(4)之間連接發(fā)電機(24)，電動機(5)與機械 輸出裝置(6)之間連接恒速傳動裝置(18);控制電路(29)與電源(28)之間依次連接蓄電 池(26)、整流器(27)，機械輸出裝置(6)輸出自然力與電力互補驅動動力。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)，其特征 是傳動軸(2)上的電動機(5)替換成發(fā)電、電動一體機(35)，發(fā)電、電動一體機(35)與機 械輸出裝置(6)之間連接恒速傳動裝置(18)；控制電路(29)與電源(28)之間依次連接蓄 電池(26)、整流器(27)，機械輸出裝置(6)輸出自然力與電力互補驅動動力。
4.根據(jù)權利要求1至3任意一個所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系 統(tǒng)，其特征是旋轉輪(1)是垂直軸風輪或者流水轉動輪或者波浪轉動輪；單向轉動體(4) 是單向軸承或者是棘輪；機械輸出裝置(6)是壓縮機(15)、牽引機(8)、真空泵(34)、抽油 機、抽水機或者卷揚機。
5.根據(jù)權利要求1至3任意一個所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系 統(tǒng)，其特征是其機械輸出裝置(6)為牽引機(8)，支撐架(11)上支撐可往復運行的牽引索 (9)，由牽引機(8)驅動的牽引索(9)掛接可載人或/和物的載運體。
6.根據(jù)權利要求1至3任意一個所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮 系統(tǒng)，其特征是機械輸出裝置(6)為真空泵(34)，在傳動軸(2)上連接傳動輪(13)，傳動輪 (13)經過傳動帶(14)連接風機(16)，風機(16)位于高分子富氧膜(17)輸入口處，高分子 富氧膜(17)輸出通過導管(19)連通真空泵(34)，真空泵(34)輸出富氧氣(21)。
7.根據(jù)權利要求1至3任意一個所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系 統(tǒng)，其特征是各自然力與電力互補驅動結構并列，其各機械輸出裝置(6)為壓縮機(15)， 各個壓縮機(15)串聯(lián)，最后一個壓縮機(15)輸出連通儲氣罐(30)，儲氣罐(30)儲存壓縮空 氣(37)。
8.根據(jù)權利要求1至3任意一個所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系 統(tǒng)，其特征是機械輸出裝置(6)為壓縮機(15)，壓縮機(15)輸出連接膜組件(22)，流體介 質經過壓縮機(15)連通膜組件(22)，膜組件(22)輸出分離介質。
9.根據(jù)權利要求1至3任意一個所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮 系統(tǒng)，其特征是機械輸出裝置(6)為壓縮機(15)，壓縮機(15)輸出依次串聯(lián)加熱器(32)、 過濾器(33)和中空纖維膜(20)，空氣通過導管(19)經過壓縮機(15)、加熱器(32)、過濾器 (33)和中空纖維膜(20)分離出富氧氣(21)和氮氣(23)。
10.根據(jù)權利要求1至3任意一個所述的利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓 縮系統(tǒng)，其特征是各自然力與電力互補驅動結構并列，其各機械輸出裝置(6)為壓縮機 (15)，其中第一個的壓縮機(15)輸出通過導管(19)依次連接中空纖維膜(20)、中間儲氣罐 (36)、第二個的壓縮機(15)、中間儲氣罐(36)、第三個的壓縮機(15)和儲氣罐(30)，空氣經過中空纖維膜(20)分離出富氧氣(21)和氮氣(23)，其中氮氣(23)經過多級壓縮儲存在儲 氣罐(30)內。
專利摘要本實用新型涉及一種利用風力、水力、波浪力作為自然力和電力進行互補來提供直驅動力，即利用自然力與電力互補驅動和膜分離及壓縮系統(tǒng)。目前現(xiàn)有的氣體分離設備多采用電能驅動。本實用新型目的是研制一種利用自然力及與電互補式膜分離和壓縮系統(tǒng)。結構是轉速傳感器連接控制電路，旋轉輪用傳動軸依次連接增速機、單向轉動體、電動機和機械輸出裝置，電動機輸出經過機械輸出裝置輸出動力。優(yōu)點是全天候、不間斷地制取壓縮空氣和氣體、液體分離，節(jié)能、環(huán)保。適用于工業(yè)、農業(yè)、人們家庭生活、工作等，用途廣泛。
文檔編號F03B13/14GK201880468SQ201020645348
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權日2010年12月7日
發(fā)明者張學 申請人:西安長通健身器材有限公司