一种风光储隧道通风系统

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1.本发明涉及隧道通风设计领域，尤其是涉及一种利用自然风能和光能配合直接驱动通风机的系统。

背景技术：

2.我国山区丘陵地域广阔，穿山而过的隧道连通四通八达的公路、铁路网，方便了人民的生活。但是在崇山峻岭中穿山而过的隧道，往往自然条件恶劣，潮湿多雨，因此隧道内要保证通风，以保证隧道内路况安全。但是山区内架设电网困难，成本高，为了解决现有技术中利用电能驱动通风风机，本发明提供一种不仅能够利用自然风直接驱动通风风机，而且能够当风力较弱利用光储能直接驱动通风风机的方法。既实现了自然能量的充分利用，保证隧道内通风的连续性；风能和光储能的直接驱动又能实现能量的直接转换，避免能量转化损耗，主要包括机齿轮箱转化效率、电转化效率、控制逆变器效率、电机效率等。齿轮箱、发电机、控制逆变器等部件还会增加系统投入成本，影响整个系统的可靠性。

技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提供一种风光储隧道通风系统可在风力驱动系统中加入了机械式的风力与光伏切换模块，当无风或风速较小时，退出风力驱动并切换成光伏驱动。避免了电子监控设备的采用，提高了隧道通风系统运行的可靠性。
4.一种风光储隧道通风系统包括垂直轴风力机、光伏驱动模块、固定模块、轴流风扇、风力与光伏切换模块。
5.所述光伏驱动模块包括储电系统、光伏发电系统、控制器、直流电机。
6.所述固定模块包括支架、滚动轴承。所述垂直轴风力机通过安装在支架上的滚动轴承固定，支架固定于山体之上。
7.所述风力与光伏切换模块包括扭矩传递机构和滑环。
8.进一步的，所述扭矩传递机构包括压缩弹簧、传动销、电极杆、内转盘、外转盘。轴流风扇连接外转盘，垂直轴风力机连接内转盘。压缩弹簧一端固定于内转盘中心，另一端与传动销固定连接；电极杆一端与传动销固定连接，电极杆位于压缩弹簧中间轴线处。
9.进一步的，垂直轴风力机通过风力与光伏切换模块中的扭矩传递机构连接驱动轴流风扇，在隧道上方打通风道，通风道上布置轴流风扇。当垂直轴风力机转速达到工作转速时，压缩弹簧在离心力的作用下向外运动，随之带动传动销向外运动，使内转盘和外转盘通过传动销相连，带动轴流风扇工作，使得垂直轴风力机直接驱动轴流风扇工作。
10.更进一步的，垂直轴风力机直接驱动轴流风扇工作时，滑环处于断路并未与电极杆连通，控制器通过判断滑环处于断路状态，使得光伏发电系统不工作或处于给储电系统工作状态。
11.采用垂直轴风力机直接同轴驱动轴流风扇，而非采用垂直轴风力机直接发电后再驱动轴流风扇的电机工作，目的是为了避免能量转化损耗，主要包括机齿轮箱转化效率、电
转化效率、控制逆变器效率、电机效率等。齿轮箱、发电机、控制逆变器等部件还会增加系统投入成本，影响整个系统的可靠性。
12.进一步的，光伏驱动模块驱动轴流风扇，此时，垂直轴风力机与风力与光伏切换模块中的扭矩传递机构断开，从而断开驱动轴流风扇。更进一步的，当风力机工作转速过小时，扭矩传递机构的内转盘和外转盘脱开，轴流风扇无法使垂直轴风力机反向工作。此时，在压缩弹簧向心力的作用下带动电极杆向内转盘中心运动并与滑环连通，通过滑环发送信号给控制器。控制器通过判断滑环处于开路状态，控制储电系统给直流电机供电，从而直流电机带动轴流风机工作，实现光储能系统直接驱动轴流风机进行隧道内的通风换气。
13.本发明可以解决如下技术问题：1.无风或风力较小时，采用光伏发电系统驱动直流电机工作，直流电机带动轴流风扇工作。此时，垂直轴风力机断开驱动轴流风扇，既实现光储能驱动轴流风扇，又避免垂直轴风力机反向工作时的鼓风损失。系统采用直流电机运行，避免普通光伏系统采用逆变器增加能量损失，并影响整个系统的可靠性。2.当垂直轴风力机转速达到工作转速时，能够利用自然风直接驱动通风风机。既实现了自然能量的充分利用，保证隧道内通风的连续性；风能和光储能的直接驱动又能实现能量的直接转换，
附图说明
14.图1为一种风光储隧道通风系统的安装图
15.图2为轴流风扇与垂直轴风力机的连接与安装固定
16.图3为风力与光伏切换模块
具体实施方式
17.本发明提供一种风光储隧道通风系统的技术实施方案，利用自然风能和光储能直接驱动隧道内的轴流风扇通风换气。一种风光储隧道通风系统包括垂直轴风力机4、光伏驱动模块1、固定模块2、轴流风扇5、风力与光伏切换模块6。
18.所述光伏驱动模块1包括储电系统101、光伏发电系统102、控制器103、直流电机104。
19.所述固定模块2包括支架201、滚动轴承202。
20.所述垂直轴风力机4通过安装在支架201上的滚动轴承202固定，支架201固定于山体之上。
21.所述风力与光伏切换模块6包括扭矩传递机构7和滑环3。
22.所述扭矩传递机构8包括压缩弹簧701、传动销702、电极杆703、内转盘704、外转盘705。轴流风扇5连接外转盘705，垂直轴风力机4连接内转盘704。压缩弹簧701一端固定于内转盘704中心，另一端与传动销702固定连接；电极杆702一端与传动销703固定连接，电极杆702位于压缩弹簧701中间轴线处。
23.所述轴流风扇5与垂直轴风力机4通过扭矩传递机构7进行连接。
24.垂直轴风力机4通过风力与光伏切换模块6中的扭矩传递机构7连接驱动轴流风扇5，在隧道上方打通风道，通风道上布置轴流风扇5。当垂直轴风力机4转速达到工作转速时，压缩弹簧701在离心力的作用下向外运动，随之带动传动销702向外运动，使内转盘704和外转盘705通过传动销702相连，带动轴流风扇5工作，实现垂直轴风力机4直接驱动轴流风扇5
工作。此时，滑环3处于断路并未与电极杆703连通，控制器103通过判断滑环3处于断路状态，，控制光伏发电系统102不工作或处于给储电系统101工作状态。。
25.光伏驱动模块1驱动轴流风扇5，此时垂直轴风力机4与风力与光伏切换模块6中的扭矩传递机构7断开，从而断开驱动轴流风扇5。当风力机工作转速过小时，内转盘704和外转盘705脱开。此时，在压缩弹簧701向心力的作用下带动电极杆703向内转盘704中心运动并与滑环3连通，通过滑环3发送信号给控制器103。控制器103通过判断滑环3处于开路状态，控制储电系统101给直流电机104供电，从而直流电机104带动轴流风机5工作，实现光储能系统直接驱动轴流风机进行隧道内的通风换气。
26.本发明既实现了自然能量的充分利用，保证隧道内通风的连续性；风能和光储能的直接驱动又能实现能量的直接转换。

技术特征：

1.一种风光储隧道通风系统包括垂直轴风力机(4)、光伏驱动模块(1)、固定模块(2)、轴流风扇(5)、风力与光伏切换模块(6)，其特征在于：所述风力与光伏切换模块(6)包括扭矩传递机构(7)和滑环(3)，所述轴流风扇(5)与垂直轴风力机(4)通过光伏切换模块(6)中的扭矩传递机构(7)进行连接与断开。2.根据权利要求1所述的风光储隧道通风系统，其特征在于：所述光伏驱动模块(1)包括储电系统(101)、光伏发电系统(102)、控制器(103)、直流电机(104)；所述固定模块(2)包括支架(201)、滚动轴承(202)；垂直轴风力机(4)通过安装在支架(201)上的滚动轴承(202)固定，支架(201)固定于山体之上。3.根据权利要求1所述的风光储隧道通风系统，其特征在于：所述扭矩传递机构7包括压缩弹簧(701)、传动销(702)、电极杆(703)、内转盘(704)、外转盘(705)；轴流风扇(5)连接外转盘(705)，垂直轴风力机(4)连接内转盘(704)，压缩弹簧(701)一端固定于内转盘(704)中心，另一端与传动销(702)固定连接；电极杆(702)一端与传动销(703)固定连接，电极杆(702)位于压缩弹簧(701)中间轴线处。4.根据权利要求3所述的风光储隧道通风系统，其特征在于：垂直轴风力机(4)通过风力与光伏切换模块(6)中的扭矩传递机构(7)连接驱动轴流风扇(5)，在隧道上方打通风道，通风道上布置轴流风扇(5)；当垂直轴风力机(4)转速达到工作转速时，压缩弹簧(701)在离心力的作用下向外运动，随之带动传动销(702)向外运动，使内转盘(704)和外转盘(705)通过传动销(702)相连，带动轴流风扇(5)工作，垂直轴风力机(4)直接驱动轴流风扇(5)工作。5.根据权利要求4所述的风光储隧道通风系统，其特征在于：垂直轴风力机(4)直接驱动轴流风扇(5)工作时，滑环(3)处于断路并未与电极杆(703)连通，控制器(103)通过判断滑环(3)处于断路状态，光伏发电系统(102)不工作或处于给储电系统(101)工作状态。6.根据权利要求3所述的风光储隧道通风系统，当风力机工作转速过小时，垂直轴风力机(4)与风力与光伏切换模块(6)中的扭矩传递机构(7)断开，断开驱动轴流风扇(5)，其特征在于：扭矩传递机构(7)中的内转盘(704)和外转盘(705)脱开。7.根据权利要求6所述的风光储隧道通风系统，其特征在于：在压缩弹簧(701)向心力的作用下带动电极杆(703)向内转盘(704)中心运动并与滑环(3)连通，通过滑环(3)发送信号给控制器(103)；控制器(103)通过判断滑环(3)处于开路状态，控制储电系统(101)给直流电机(104)供电，直流电机(104)带动轴流风机(5)工作。

技术总结

本发明提供一种风光储隧道通风系统，利用自然风能和光储能直接驱动隧道内的轴流风扇通风换气。一种风光储隧道通风系统包括垂直轴风力机、光伏驱动模块、固定模块、轴流风扇、风力与光伏切换模块。风力与光伏切换模块包括扭矩传递机构和滑环。所述轴流风扇与垂直轴风力机在风力较大时可通过扭矩传递机构进行连接，从而采用风力机直接同轴驱动轴流风扇。当风力机工作转速过小时，垂直轴风力机通过风力与光伏切换模块使得轴流风扇断开驱动，此时储电系统给直流电机供电，直流电机直接带动轴流风机工作。实现了自然能量的充分利用，保证隧道内通风的连续性；风能和光储能的直接驱动又能实现能量的直接转换。现能量的直接转换。现能量的直接转换。