具有收放繩功能的驅動架的製作方法
2023-12-08 03:13:11
專利名稱：具有收放繩功能的驅動架的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種浮空式風力發電設備，具體而言是涉及一種用於浮空式風力發電 設備、具有收放繩功能的驅動架。
背景技術：
眾所周知，空中的氣流越往高處其風速越高，所攜帶的能量越大。如1000米高 空的風速是地面的三倍，則所攜帶的能量是地面附近的27倍(根據風能密度公式為P = 1/2 P V3)。因此，充分利用空中氣流能量進行風力發電是提高發電能力，減少發電成本的有 效途徑。為此，目前世界各國相繼研製了利用高空氣流做功的浮空式風力發電設備。浮空 式風力發電設備，就是將高空氣流所攜帶的能量轉化為電能的裝置。如利用高空型風箏發 電的風能發電裝置，採用高空渦輪發動機型、高空兜風輪型和高空直升機型等浮空式風能 發電裝置等等。這些風能發電裝置的都需要將風能接收裝置或發電機構由浮空裝置升到空 中，接收高空風能，並將產生的電能輸送回地面。而浮空式風力發電設備為將高空的氣流風 能轉化為發電的動能，需要將其風能接收裝置升於空中，並由牽引繩連接於地面，而風能接 收裝置的升降就需要相應機構收放牽引繩來實現。同時，這些浮空式風力發電設備也要通 過收放繩機構調整其升空高度。目前，常見的收放繩機構是卷揚機，為驅動該卷揚機需要增設動力設備，對於大型 的風能發電設備，需要的卷揚機的也比較大，無疑會增加設備的體積和製造成本。而對於某些風能發電裝置，如前面所述高空風箏式風能發電裝置其發電設備設於 地面而數個風箏(即風能接收裝置)則浮於空中，每個風箏都有不只一條牽引繩，因此需要 多臺卷揚機，將該多臺卷揚機裝於一巨大的驅動架，利用風箏接收的風能帶動驅動架旋轉， 從而驅動發電機構發電。在該種發電裝置中，卷揚機不僅用於風箏的升降，還用於風箏的姿 態控制，因此，除了機構複雜外，由於還涉及到多臺卷揚機的同步及協調的問題，在增加成 本的同時也增加了控制難度。
發明內容
有鑑於此，本發明解決的技術問題在於，提供一種結構簡單、容易控制、成本低而 且無需增設收放繩動力設備的具有收放繩功能的驅動架。為解決上述問題，本發明採用的技術方案是一種具有收放繩功能的驅動架，其包括架體；驅動軸，該驅動軸設置於所述架體下方；導繩裝置，裝於所述架體，用於引導牽引繩；收繩套筒，套裝於所述驅動軸，用於固定所述牽引繩下端；及制動裝置，安裝於發電機構，用於收繩套筒的制動。
優選地，所述導繩裝置包括導輪和防止所述牽引繩脫出該導輪的限制部。可選擇地，所述導輪按其軸線平行於所述架體的切線方向而設置。可選擇地，所述導輪的軸線垂直於由以所述架體分界的牽引繩上段與下段所構成 的平面。進一步地，所述導輪位於所述架體的下方，而所述限制部為在所述架體上設置的 導向孔，該導向孔貫穿所述架體並且其延長線位於所述導輪外側的切線位置。進一步地，所述導輪通過支撐架安裝於所述架體下方，所述導輪的軸線所在的水 平面位置位於所述收繩套筒的的兩端面之間。進一步地，所述導輪位於所述架體外側，而所述限制部為兩端連接於所述導輪輪 軸的半環件。優選地，在所述收繩套筒兩端設有徑向延伸的環形凸緣。進一步地，所述制動裝置包括制動蹄，該制動蹄與所述環形凸緣相對設置。更進一步，所述制動蹄為一對，該對制動蹄彼此相對並位於所述環形凸緣外圓周 表面的外側。更進一步，所述制動蹄為一對，該對制動蹄彼此相對並位於所述環形凸緣的上下表面。由於本發明的驅動架具有收放繩功能，採用了收繩套筒和制動收繩套筒的制動裝 置，在未制動時，收繩套筒可以隨驅動架的驅動軸一起旋轉，此時沒有收繩動作；在制動裝 置制動時，收繩套筒停止轉動而架體及其驅動軸在連接於風能接收裝置的牽引繩的作用下 仍繼續旋轉，使得架體及驅動軸與收繩套筒之間產生相對旋轉運動，並將牽引繩不斷地纏 繞在收繩套筒上。隨著牽引繩的不斷縮短，可以將風能接收裝置降低到較低的位置或完全 收回，以避免惡劣天氣對風能接收裝置的損害。反之在需要將風能接收裝置升到空中時，只 需要解除制動，在風能接收裝置的浮力作用下，收繩套筒即可相對於驅動軸旋轉而釋放牽 引繩。與現有技術相比，本發明的收繩裝置無需增設收放繩動力設備，僅需利用制動裝 置控制架體及驅動軸與收繩套筒之間的相對運動而產生收繩動作，實現收放牽引繩功能， 其結構簡單，造價較低，而且由於本發明通過控制制動裝置的制動與否即可以控制收放繩 動作，其操控也比較簡單。本發明提供的收繩裝置尤其適用於本發明人的浮空式風能發電設備。
圖1是裝有本發明驅動架的風能發電設備地面設備的正面視圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1的右視圖。圖4是圖3的A處放大圖。圖5是圖3的B處放大圖。圖6是圖3中的導繩裝置另一個可替換實施例的結構示意圖。圖7是圖3中的制動裝置另一個可替換實施例的結構示意圖。圖中
11、驅動軸 12、架體
20、導繩裝置 21、導輪 22、導向孔 23、半環件24、支撐架
30、收繩套筒 31、環形凸緣
40、制動裝置 41、制動蹄 50、牽引繩 60、發電機構70、立柱 80、隨動機構
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述。本發明的收放繩機構是裝於浮空式風力發電設備，用於將浮空式風力發電設備連 接風能接收裝置的牽引繩收回或放出，從而使風能接收裝置升空或回收的裝置。圖1所示是裝有本發明驅動架的風能發電設備的地面設備正面視圖。圖2是圖1 的俯視圖。圖3是圖1的右視圖。圖4是圖3的A處放大圖。圖5是圖3的B處放大圖。參閱圖1 圖5，本發明的具有收放繩功能的驅動架，包括架體12和驅動軸11，該驅動軸11設置於該架體12下方。所述架體12，是用來連接牽引繩50，牽引繩50 —端連接風能接收裝置(圖未示)， 用於將風能接收裝置接收的動能通過驅動軸11傳遞給發電機構60，帶動發電機構60發電。 該架體12可以具有圖2所示的三個徑向伸出端，也可以根據需要採用具有三個以上徑向伸 出端的架體，還可以採用其他形狀的架體如圓形、多邊形等等，只要是便於與牽引繩連接能 夠輸出動力的均可。所述驅動軸11，設置於所述架體12下方，用於連接發電機構60的動力輸入軸，將 動力傳遞給發電機構60，其連接方式可以採用通用的連接方式如聯軸器連接。導繩裝置20，裝於所述架體12，用於引導牽引繩50，牽引繩50既能經過導繩裝置 20而上下移動，完成收放繩動作，又能通過導繩裝置20將風能接收裝置接收的風能傳輸到 架體12。優選的，所述導繩裝置20包括導輪21和限制部，導輪21可以減少牽引繩50收放 的摩擦阻力，該限制部用於防止所述牽引繩50脫出該導輪21。參見圖3、圖4，在本實施例中，所述導輪21位於所述架體12的下方，而所述限制 部為在所述架體12上設置的導向孔22，該導向孔22貫穿所述架體12並且其延長線位於所 述導輪21外側的切線位置。導向孔22位置可以根據牽引繩50的位置設置，如果在風能接 收裝置的螺旋體內外均設置牽引繩的，相應的在架體12的中間和邊緣位置均設置導向孔 22，如果僅在螺旋體外側設有牽引繩的也可以僅在架體12的邊緣位置設置導向孔22。收繩套筒30，套裝於所述驅動軸11，用於固定牽引繩50的下端。在收繩套筒30 與架體12及驅動軸11產生相對旋轉運動時，可以將牽引繩50纏繞在該收繩套筒30上。優選地，在所述收繩套筒30兩端設有徑向延伸的環形凸緣31，以防止牽引繩50在 纏繞的過程中，纏繞到收繩套筒30外。上述徑向凸緣31也可以用其他結構形式代替，如帶有輪輻的車輪狀結構等。
制動裝置40，安裝於發電機構60，用於收繩套筒30的制動。所述制動裝置40包括制動蹄41，該制動蹄41與所述環形凸緣31相對設置。參見圖3、圖5，在本實施例中，所述制動蹄41為一對，該對制動蹄41彼此相對並 位於所述環形凸緣31外圓周表面的外側，以便於在收繩套筒30上形成均衡的制動力矩。在圖1 圖5所示的實施例中，所述導輪21按其軸線平行於所述架體12的切線 方向而設置，以便與牽引繩50垂直，使牽引繩能在導輪的輪槽內移動得更順暢。而實際使用中，由於牽引繩50在驅動時會產生一個扭轉角，因此較佳的，所述導 輪21的軸線垂直於由以所述架體12分界的牽引繩上段與下段所構成的平面。由於由牽引 繩所構成的平面在風力變化以及牽引繩纏繞的位置變化時會有所不同，但其變化很小可以 忽略不計，而在設定導輪21角度的時候，可以按照收繩套筒30在未纏繞牽引繩時的初始位 置和平均風力值時牽引繩的扭轉角來確定牽引繩平面，進而確定導輪輪軸的角度。由圖1 圖3可見，在各部件組裝後，如在導繩裝置20安裝於架體12，驅動軸11 連接於發電機構60的動力輸入軸，制動裝置40連接於發電機構60的外殼，發電機構60通 過隨動機構80安裝在立柱70上之後，各組裝部件一起構成風力發電設備的地面設備。本發明的驅動架，不限於上述實施例所描述的結構，還可有諸多變型。圖6是上述實施例中的導繩裝置另一個可替換實施例的結構示意圖。在圖6中，所述導輪21位於所述架體12外側，而所述限制部為兩端連接於所述導 輪21輪軸的半環件23。而在上述實施例中，所述導輪21還可通過支撐架24安裝於所述架體12下方，所 述導輪21所在的位置最好位於所述收繩套筒30的的兩端面之間，以便牽引繩50儘量纏繞 在收繩套筒30的中間位置。圖7是上述實施例中的制動裝置另一個可替換實施例的結構示意圖。在圖7中，所述制動蹄41為一對，該對制動蹄41彼此相對並位於所述環形凸緣31 的上下表面。根據本發明的記載，本領域技術人員容易想到，上述制動蹄41也可為二對乃至多 對，各對制動蹄可均勻分布或對稱在所述環形凸緣31的上下表面。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，也可以將上述技術內 容進行組合形成其他的技術方案，這些改進和潤飾，以及形成的其他技術方案也應視為本 發明的保護範圍。
權利要求
一種具有收放繩功能的驅動架，其特徵在於包括架體；驅動軸，該驅動軸設置於所述架體下方；導繩裝置，裝於所述架體，用於引導牽引繩；收繩套筒，套裝於所述驅動軸，用於固定所述牽引繩下端；及制動裝置，安裝於發電機構，用於收繩套筒的制動。
2.根據權利要求1所述具有收放繩功能的驅動架，其特徵在於所述導繩裝置包括導 輪和防止所述牽引繩脫出該導輪的限制部。
3.根據權利要求2所述具有收放繩功能的驅動架，其特徵在於所述導輪按其軸線平 行於所述架體的切線方向而設置。
4.根據權利要求2所述具有收放繩功能的驅動架，其特徵在於所述導輪的軸線垂直 於由以所述架體分界的牽引繩上段與下段所構成的平面。
5.根據權利要求2所述具有收放繩功能的驅動架，其特徵在於所述導輪位於所述驅 動架的下方，而所述限制部為在所述架體上設置的導向孔，該導向孔貫穿所述架體並且其 延長線位於所述導輪外側的切線位置。
6.根據權利要求5所述具有收放繩功能的驅動架，其特徵在於所述導輪通過支撐架 安裝於所述架體下方，所述導輪的軸線所在的水平面位置位於所述收繩套筒的的兩端面之 間。
7.根據權利要求2所述具有收放繩功能的驅動架，其特徵在於所述導輪位於所述架 體外側，而所述限制部為兩端連接於所述導輪輪軸的半環件。
8.根據權利要求1所述具有收放繩功能的驅動架，其特徵在於在所述收繩套筒兩端 設有徑向延伸的環形凸緣。
9.根據權利要求8所述具有收放繩功能的驅動架，其特徵在於所述制動裝置包括制 動蹄，該制動蹄與所述環形凸緣相對設置。
10.根據權利要求9所述具有收放繩功能的驅動架，其特徵在於所述制動蹄為一對， 該對制動蹄彼此相對並位於所述環形凸緣外圓周表面的外側。
11.根據權利要求9所述具有收放繩功能的驅動架，其特徵在於所述制動蹄為一對， 該對制動蹄彼此相對並位於所述環形凸緣的上下表面。
全文摘要
本發明公開了一種具有收放繩功能的驅動架，包括架體；設置於所述架體下方的驅動軸；用於引導牽引繩的導繩裝置，裝於所述架體；用於固定所述牽引繩下端以纏繞牽引繩的收繩套筒，套裝於所述驅動軸；及用於收繩套筒的制動的制動裝置，安裝於發電機構。與現有技術相比，本發明的驅動架無需增設收放繩動力設備，僅需利用制動裝置控制架體和驅動軸與收繩套筒之間的相對運動而產生收繩動作，實現收放牽引繩功能，其結構簡單，造價較低，而且由於本發明通過控制制動裝置的制動與否即可以控制收放繩動作，其操控也比較簡單。
文檔編號F03D5/00GK101994644SQ20091009154
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月25日 優先權日2009年8月25日
發明者張陽 申請人:中國中煤能源集團有限公司