風力發電系統的機械儲能機構的製作方法

2023-06-03 05:12:11 4

專利名稱：風力發電系統的機械儲能機構的製作方法
技術領域：
本發明屬於風力資源的應用裝置技術領域，具體涉及一種風力發電系統的機械儲能 機構，將風力發電系統的能量採集機構採集的能量儲存並且在釋放時起到諸如對機械負載 起動時的緩衝或使空氣壓縮裝置之類的儲能氣缸工作。
背景技術：
風力資源是公認的廉價、環保資源而越來越為人們所重視並且加以利用，尤其是隨 著石油煤碳、天然氣之類的不可再生的並且被視為戰略資源的銳減，各國對太陽能、風能 的開發應用節奏日益加快。關於風力發電系統的技術信息在文獻例如中國專利文獻中已不 乏見諸，較為典型的有A).授權公告號CN1313730C公開的大功率儲能風力發電機組； B).授權公告號CN2373592Y介紹的調控彈性儲能風力發電機；C).公開號CN1277323A推 薦的風力儲能動力發電方法及其儲能動力設備，等等。
上述文獻A)的技術要點由說明書第1頁第12 — 22行描述，從該技術方案中可知其 儲能是憑藉太陽能吸收板來體現的，未教導有以機械方式實施儲能的技術信息。上述文獻 B)是針對先有技術中因通過風帆和/或風葉直接將風能轉換為電能即在風帆轉動時帶動發 電機，由發電機將電能儲存於電瓶內或將電能直接輸入電網所存在的儲能時能量損失大、 輸出功率小等缺陷而提出的，於是推薦了利用一組介於風扇軸與發條箱的輸入主軸之間的 齒輪來實現儲能，具體由風扇驅動風扇軸，經一組齒輪的過渡使所述的輸入主軸運動，從 而帶動發條箱內的發條儲能，具體可參見該專利的說明書第3頁第11至第4頁第8行以 及說明書附圖的圖1。本申請人認為這種結構因中間過渡環節多而致能量損耗大，例如從 風扇軸上的齒輪至發條箱的輸入主軸上的輸入齒輪之間的齒輪數量多達十個以上，在逐級 傳遞過程中無疑會引起較大的能量損失；結構較為複雜，無疑安裝較為煩瑣。上述文獻C) 著重於教導了原理，但對具體的結構未作過多的技術啟示。
如業界所知之理，機械儲能機構是風力發電系統中的一個十分重要的組成部分，如 何將風力發電系統的能量採集機構所採集的能量可靠地儲存和順利地釋放並且確保在儲 存與釋放過程中能量耗失小以及結構簡單一直是人們關注和期取解決的技術問題，申請人經過長期的探索，找到了解決的辦法，下面將要提供的技術方案便是在這種背景下產生的。

發明內容
本發明的任務在於提供一種結構簡練、儲能效果好並且在儲能和能量釋放時能量損 失小的風力發電系統的機械儲能機構。
本發明的任務是這樣來完成的， 一種風力發電系統的機械儲能機構，所述的風力發 電系統包括能量採集機構和能量轉換機構，所述的機械儲能機構包括彈簧儲能裝置，該彈 簧儲能裝置包括一彈簧盤、 一彈簧固定軸、 一組片式彈簧、彈簧壓蓋、輸出齒輪、連接盤、 第一固定座和軸座，彈簧固定軸的上端轉動地支承在彈簧盤的中央並且位於彈簧盤腔內， 下端伸展到彈簧盤外轉動地支承在軸座上， 一組片式彈簧容設在彈簧盤腔內，各片式彈簧 的一端與彈簧盤腔的內壁聯結，各另一端與彈簧固定軸固定，彈簧壓蓋固定在彈簧盤上，
對彈簧盤腔封閉，輸出齒輪與彈簧固定軸的下端固定，連接盤固定在彈簧壓蓋的中央並且 與所述的彈簧固定軸相對應，軸座固定在固定座上，其中，所述的輸出齒輪與所述的能量 轉換機構相聯結，所述的連接盤與所述的能量採集機構聯結。
在本發明的一個具體的實施例中，所述的彈簧盤腔的內壁上構成有與所述的一組片 式彈簧的數量相等的鉸接座並且各鉸接座在彈簧盤腔的內壁上呈等間距分布，所述的一組 片式彈簧通過彈簧接板與鉸接座聯結。
在本發明的另一個具體的實施例中，所述的彈簧接板的端部構成有一銷軸套，該銷 軸套由銷軸與所述的鉸接座鉸聯。
在本發明的還一個具體的實施例中，所述的一組片式彈簧的數量至少有兩枚。
在本發明的又一個具體的實施例中，所述的彈簧固定軸的上端窄縮成有一軸頭，該 軸頭探出於所述的彈簧壓蓋並且還探入到所述的連接盤內。
在本發明的再一個具體的實施例中，所述的能量釆集機構包括一組風葉、風葉轉盤、 風葉軸、轉盤支管和基座， 一組風葉的基部鉸設在風葉轉盤上，風葉轉盤支承在轉盤支座 上並且通過第一軸座與風葉軸的中部聯結，風葉軸的上端探出於風葉轉盤並且由迫固裝置 迫固，風葉軸的下端與所述的連接盤固定，轉盤支座固定在基座上。
在本發明的更而一個具體的實施例中，所述的一組風葉的數量為12 — 48枚，各風葉 的基部構成有一風葉軸套，風葉軸套通過軸銷而鉸設於風葉轉盤上，並且由延設在風葉轉盤上的擋突限位，所述的第一軸承為單向軸承，所述的迫固件包括壓板和螺母，壓板套置 在所述風葉軸上，與風葉轉盤的上端面接觸，螺母位於壓板的上部，與風葉軸旋固。
在本發明的進而一個具體的實施例中，所述的連接盤的中央構成有一風葉軸座，在 風葉軸座的內壁開設有鍵槽，所述的風葉軸的下端伸展於所述的風葉軸座內並且由平鍵與 鍵槽鍵固。
在本發明的又更而一個具體的實施例中，所述的能量轉換機構包括動力輸入齒輪、 第一輸出軸、軸座、第二輸出軸、連杆臂、底座和儲能氣缸，動力輸入齒輪固定在第一輸 出軸上並且與所述的輸出齒輪相嚙合，第一輸出軸通過第二軸承轉動地設在軸座上，軸座 固定在所述的固定座上，第二輸出軸的一端與第一輸出軸聯結，另一端與連杆臂的一端聯 結，連杆臂的另一端與儲能氣缸的氣缸柱聯結，底座與連杆臂聯結。
在本發明的又進而一個具體的實施例中，所述的第一輸出軸上構成有一第一連接法 蘭，所述的第二輸出軸上構成有一第二連接法蘭，第一、第二連接法蘭彼此固聯，所述的 連杆臂的一端具有一連桿頭，連桿頭上固設有第一、第二連接片，第一連接片與第二輸出 軸固連，而第二連接片與所述的底座連結，所述的第二軸承為單向軸承。
本發明所提供的技術方案的機械儲能機構的結構的零部件數目少，片式彈簧的儲能 和能量釋放效果好並且能量損失小。


圖1為本發明風力發電系統的機械儲能機構一優選的實施例結構暨應用例結構圖。 圖2為片式彈簧的剖面示意圖。
具體實施例方式
為了使專利局的審查員特別是公眾能更加清楚地理解本發明的技術實質和有益效 果，申請人將在下面以給出的附圖為例對本發明的技術方案作更為詳細的說明，但是，附 圖以及對附圖的說明並不是對本發明方案的限制，任何依據本發明構思所作出的僅僅為形 式而並非為實質的變化都應當視為本發明公開的技術方案的範疇。此外，凡對申請人所定 義的附圖標記以及相關的名詞術語的變換例如將片式彈簧稱為旋盤彈簧，又例如將彈簧連 接板稱為直徑可變連接器等等，均應視為等效性變換。
實施例1:
6請見圖1和圖2，給出的優選而非絕對限於的風力發電系統的機械儲能機構的結構如 下作為構成彈簧儲能裝置3的彈簧盤31具有一彈簧盤腔311，對於彈簧盤31的大小在 本實施例中不需要進行限定，例如直徑可以是幾米，也可以是十幾米乃至更大。作為一個 實施例申請人推薦有三根片式彈簧33，這三根片式彈簧33的起始端在所述的彈簧盤腔311 中呈120°間隔地與彈簧盤腔311的內壁聯結，三根片式彈簧33的末端在彈簧固定軸32 上同樣呈120。間隔地固定，為此，在彈簧盤腔311的內壁上以120°相間隔地延伸構成 有三個鉸接座312。由於三根片式彈簧33與鉸接座312和彈簧固定軸32的固定方式是完 全相同的，因此申請人擇其一進行說明，因為可根據舉一反三之理推知其餘兩根。在片式 彈簧33的一端即前述的起始端固定一彈簧連接板331的一端，固定方式既可採用鉚接， 也可使用焊接，還可利用其它的固定連接方式，在彈黌連接板331的另一端構成有一銷軸 套33U，用圖1中示意的銷軸3312插入鉸接座312上的孔中並且進而插入銷軸套3311上 的孔中，從而使彈簧連接板331攜片式彈簧33與彈簧盤腔311的內壁聯結，銷軸3312的 底部既可以置於相對應的鉸接座312上，也可以直接插入於彈簧盤腔311底部的孔3111 內，本實施例選擇後者。片式彈簧33的末端既可以以鉤嵌方式嵌固在彈簧固定軸32上， 也可以加壓板332與彈簧固定軸32固定，本實施例選擇後者，即，使用壓板332與彈簧 固定軸32固定。彈簧固定軸32的上端通過第三軸承322轉動地支承在彈簧盤31的中央 並且位於彈簧盤腔311內，下端伸展到彈簧盤31外同樣地通過與第三軸承322相等效的 但在圖中未示出的軸承轉動地支承於軸座38上，對第三軸承322採用單向軸承。由圖1 所示，在彈簧固定軸32的上端窄縮地構成有一軸頭321，這裡在所稱的窄縮的概念是指， 軸頭321的直徑顯著地小於彈簧固定軸32的軸體的直徑，該軸頭32透過彈簧壓蓋34上 的孔而探入到連接盤36內。彈簧壓蓋34用一組螺釘341與彈簧盤31上的螺釘座313即 採用螺釘固定座實現固定，由彈簧壓蓋34在彈簧盤腔311封閉並同時在片式彈簧31進行 管束，這裡所稱的管束的概念是指防止片式彈簧31竄出彈簧盤腔311。輸出齒輪35優選 採用平鍵與彈簧固定軸32的下端固定，軸座38使用固定螺釘381與固定座37固定。進 而由圖1所示，連接盤36用一組連接盤螺釘362與前述的彈簧壓蓋34的中央部位固定， 在該連接盤36的中央構成有一風葉軸座361 ，並且在風葉軸座361的內壁開設有鍵槽3611 ， 通過連接盤36實施與下面即將描述的能量採集機構1傳動聯結。更具體地講，當風力發
7電系統的能量採集機構1驅使連接盤36旋轉時，由於連接盤36是與彈簧壓蓋34固定的， 因此帶動彈簧壓簧蓋34旋轉，又由於彈簧壓蓋34是通過一組螺釘341與彈簧盤31固定 的，因此彈簧盤31也旋轉，在彈簧盤31旋轉時，便使設在彈簧盤腔311內的三根片式彈 簧33以發條般的效應旋緊而儲能，只有在三根片式彈簧33被充分旋緊的狀態下才使彈簧 固定軸32旋轉，進而由彈簧固定軸32帶動輸出齒輪35運動，進而由輸出齒輪35驅使下 面還要詳述的能量轉換機構2工作，而當能量採集機構1因靜風原因而無法採集能量時， 則由三根已被儲足了能量的片式彈簧33的釋放而繼續使能量轉換機構2工作。
請具體見圖1，作為本發明所推薦的優選而非限於的風力發電系統的一個具體的能量 釆集機構l的結構如下 一組風葉ll (本實施例選擇24片風葉)的基部各構成有一風葉 軸套lll，用軸銷1111將其鉸設在風葉轉盤12上，由圖所示，在風葉轉盤12的上、下端 各開設有軸銷孔123，只要將前述的軸銷1111插入到軸銷孔123和風葉軸套111上的孔中 即可實現將風葉11鉸設於風葉轉盤12上。前述的風葉11的長度在本發明中不需要進行 限定，但通常為十米以上；前述的風葉轉盤12通過第一軸承121與風葉軸13聯結，換言 之，風葉轉盤12通過第一軸承121而設在風葉軸13上，並且風葉轉盤12轉動地支承於 轉盤支座14上。為了對各風葉11的基部限位，即防止風葉11之間相互幹擾，因此在風 葉轉盤12上設有與風葉il的數量相等的擋突122。前述的轉盤支座14的底部構成有一固 定法蘭141，在固定法蘭141上間隔開設有一組法蘭孔1411，用螺釘穿入法蘭孔1411將 轉盤支座14與基座15固定。前述的風葉軸13的上端探出於風葉轉盤12的上端面並且設 有迫固裝置131，迫固裝置131包括螺母1311和壓板1312，先將壓板1312套置於風葉軸 13上，並且與風葉轉盤12的上端面貼觸，再將螺母1311與風葉軸13上的螺紋旋配，從 而由迫固裝置131起到對風葉轉盤12的限定，防止風葉轉盤12出現上下竄動情形。風葉 軸13的下端伸展到前述的連接盤36的風葉軸座3611內並且優選採用平鍵藉助於前述的 鍵槽3611鍵固。由此而知，當風葉11在風源的作用下帶動風葉轉盤12運動時，風葉轉 盤12通過第一軸承121帶動風葉軸13運動，從而由風葉軸13帶動連接盤36運動(旋轉)。
請繼續見圖1，作為本發明所推薦的優選而非限制性的風力發電系統的一個具體的能 量轉換機構2的結構如下 一個輸入齒輪21固定在穿過固定座37的第一輸出軸22的上端並且與本發明的彈簧儲能裝置3的輸出齒輪35相嚙合，第一輸出軸22的近中部通過第 二軸承221轉動地設置在軸座23上，第二軸承221為單向軸承，軸座23用一組軸座固定 螺釘231固定在固定座37上，在第一輸出軸22的下端構成有一第一連接法蘭222，與之 相對應地，在第二輸出軸24的上端同樣地構成有一第二連接法蘭241，第一、第二連接法 蘭222、 241用一組法蘭連結螺釘進行固聯，第二輸出軸24的下端與連杆臂25固連。在 連杆臂25的一端即圖1所示的左端構成有一連桿頭251，在連桿頭251上固設有第一、第 二連接片2511、 2512的一端，其中，第一連接片2511與前述的第二輸出軸24的下端固 聯，而第二連接片2512與底座26固聯，連杆臂25的另一端即圖1所示的右端與儲能氣 缸27的氣缸柱271連結。前述的底座26既可以固定在另行配置的支架上，也可以根據需 要而直接與地坪固定，在底座26的中央具有一鉸接凸臺261，在鉸接凸臺261上設置有轉 臂262，在轉臂262上設有轉臂軸2621，該轉臂軸2621與前述的第二連接片2512聯結。
在前述的本發明的彈簧儲能裝置3的輸出齒輪35的運動下，帶動動力輸入齒輪21, 由動力輸入齒輪21帶動第一輸出軸22，由於第一輸出軸22是與第二輸出軸24固聯的， 因此由第一輸出軸22帶動第二輸出軸24旋轉，又由於第二輸出軸24是與連杆臂25聯結 的，因此由第二輸出軸24帶動連杆臂25作往復運動，對儲能氣缸27提供壓縮空氣，當 壓縮空氣達到設定的或稱恆定的工作壓強後，對氣馬達發電機提供動力，即提供工業和/ 或民用電力。
實施例2:
圖略，僅將本發明的彈簧儲能裝置3的片式彈簧33的數量改為兩根，兩根片式彈簧 33的起始端以相隔180°與鉸接座312鉸接，末端同樣相隔180。與彈簧固定軸32固定； 將風力發電系統的能量採集機構1的風葉11的數量改為48枚，其餘均同對實施例1的描 述。
實施例3:
圖略，僅將本發明的彈簧儲能裝置3的片式彈簧33的數量改為四根，將風力發電系 統的能量採集機構l的風葉ll的數量改為36枚，其餘均同對實施例l的描述。其中，四 根片式彈簧33的起始端均以90。相間隔地與鉸接座312鉸接，而末端均以卯。相間隔地 與彈簧固定軸32固定。
權利要求
1、一種風力發電系統的機械儲能機構，所述的風力發電系統包括能量採集機構(1)和能量轉換機構(2)，其特徵在於所述的機械儲能機構包括彈簧儲能裝置(3)，該彈簧儲能裝置(3)包括一彈簧盤(31)、一彈簧固定軸(32)、一組片式彈簧(33)、彈簧壓蓋(34)、輸出齒輪(35)、連接盤(36)、第一固定座(37)和軸座(38)，彈簧固定軸(32)的上端轉動地支承在彈簧盤(31)的中央並且位於彈簧盤腔(311)內，下端伸展到彈簧盤(31)外轉動地支承在軸座(38)上，一組片式彈簧(33)容設在彈簧盤腔(311)內，各片式彈簧(33)的一端與彈簧盤腔(311)的內壁聯結，各另一端與彈簧固定軸(32)固定，彈簧壓蓋(34)固定在彈簧盤(31)上，對彈簧盤腔(311)封閉，輸出齒輪(35)與彈簧固定軸(32)的下端固定，連接盤(36)固定在彈簧壓蓋(34)的中央並且與所述的彈簧固定軸(32)相對應，軸座(38)固定在固定座(37)上，其中，所述的輸出齒輪(35)與所述的能量轉換機構(2)相聯結，所述的連接盤(36)與所述的能量採集機構(1)聯結。
2、 根據權利要求1所述的風力發電系統的機械儲能機構，其特徵在於所述的彈簧 盤腔(311)的內壁上構成有與所述的一組片式彈簧(33)的數量相等的鉸接座(312)並且各鉸 接座(312)在彈簧盤腔(311)的內壁上呈等間距分布，所述的一組片式彈簧(33)通過彈簧接 板(331)與鉸接座(312)聯結。
3、 根據權利要求2所述的風力發電系統的機械儲能機構，其特徵在於所述的彈簧 接板(331)的端部構成有一銷軸套(3311)，該銷軸套(3311)由銷軸(3312)與所述的鉸接座(312) 鉸聯。
4、 根據權利要求1或2所述的風力發電系統的機械儲能機構，其特徵在於所述的 一組片式彈簧(33)的數量至少有兩枚。
5、 根據權利要求1所述的風力發電系統的機械儲能機構，其特徵在於所述的彈簧 固定軸(32)的上端窄縮成有一軸頭(321)，該軸頭(321)探出於所述的彈簧壓蓋(34)並且還探 入到所述的連接盤(36)內。
6、 根據權利要求1或5所述的風力發電系統的機械儲能機構，其特徵在於所述的 能量採集機構(l)包括一組風葉(ll)、風葉轉盤(12)、風葉軸(13)、轉盤支管(14)和基座(15)，一組風葉(11)的基部鉸設在風葉轉盤(12)上，風葉轉盤(12)支承在轉盤支座(14)上並且通過 第一軸座(121)與風葉軸(13)的中部聯結，風葉軸(13)的上端探出於風葉轉盤(12)並且由迫 固裝置(131)迫固，風葉軸(13)的下端與所述的連接盤(36)固定，轉盤支座(14)固定在基座 (15)上。
7、 根據權利要求1所述的風力發電系統的機械儲能機構，其特徵在於所述的一組 風葉(ll)的數量為12 — 48枚，各風葉(11)的基部構成有一風葉軸套(111)，風葉軸套(111) 通過軸銷(1111)而鉸設於風葉轉盤(12)上，並且由延設在風葉轉盤(12)上的擋突(122)限 位，所述的第一軸承(121)為單向軸承，所述的迫固件(131)包括壓板(1312)和螺母 (1311)，壓板(312)套置在所述風葉軸(13)上，與風葉轉盤(12)的上端面接觸，螺母(1311) 位於壓板(1312)的上部，與風葉軸(13)旋固。
8、 根據權利要求6所述的風力發電系統的機械儲能機構，其特徵在於所述的連接 盤(36)的中央構成有一風葉軸座(361)，在風葉軸座(361)的內壁開設有鍵槽(3611)，所 述的風葉軸(13)的下端伸展於所述的風葉軸座(361)內並且由平鍵與鍵槽(3611)鍵固。
9、 根據權利要求1所述的風力發電系統的機械儲能機構，其特徵在於所述的能量 轉換機構(2)包括動力輸入齒輪(21)、第一輸出軸(22)、軸座(23)、第二輸出軸(24)、連 杆臂(25)、底座(26)和儲能氣缸(27)，動力輸入齒輪(21)固定在第一輸出軸(22)上並且 與所述的輸出齒輪(35)相嚙合，第一輸出軸(22)通過第二軸承(221)轉動地設在軸座(23) 上，軸座(23)固定在所述的固定座(37)上，第二輸出軸(24)的一端與第一輸出軸(22)聯 結，另一端與連杆臂(25)的一端聯結，連杆臂(25)的另一端與儲能氣缸(27)的氣缸柱(27) 聯結，底座(26)與連杆臂(25)聯結。
10、 根據權利要求9所述的風力發電系統的機械儲能機構，其特徵在於所述的第一 輸出軸(22)上構成有一第一連接法蘭(222),所述的第二輸出軸(24)上構成有一第二連接 法蘭(24D，第一、第二連接法蘭(222、 241)彼此固聯，所述的連杆臂(25)的一端具有一 連桿頭(251)，連桿頭(251)上固設有第一、第二連接片(2511、 2512),第一連接片(2511) 與第二輸出軸(24)固連，而第二連接片(2511)與所述的底座(26)連結，所述的第二軸承 (221)為單向軸承。
全文摘要
一種風力發電系統的機械儲能機構，屬於風力資源的應用裝置技術領域。風力發電系統包括能量採集機構和能量轉換機構，機械儲能機構包括彈簧儲能裝置，該彈簧儲能裝置包括一彈簧盤、一彈簧固定軸、一組片式彈簧、彈簧壓蓋、輸出齒輪、連接盤、第一固定座和軸座，彈簧固定軸的上端支承在彈簧盤的中央且位於彈簧盤腔內，下端伸展到彈簧盤外支承在軸座上，一組片式彈簧容設在彈簧盤腔內，彈簧壓蓋固定在彈簧盤上，輸出齒輪與彈簧固定軸的下端固定，連接盤固定在彈簧壓蓋的中央且與彈簧固定軸相對應，軸座固定在固定座上。優點機械儲能機構的結構的零部件數目少，片式彈簧的儲能和能量釋放效果好並且能量損失小。
文檔編號F03D9/02GK101509471SQ20091002607
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月24日 優先權日2009年3月24日
發明者趙雲文 申請人:常熟市天銀機電有限公司