CN102226444A - 轨道滑旋轴承与框架空心轴 - Google Patents

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Abstract

一种轨道滑旋轴承与框架空心轴，以框架为主体，采用条形材料铆合或焊接成的柱型框架，或采用版型材料卷曲成的空心柱体，相似于机械学轴的形状和功能；用框架空心轴底座做轴承的内圈，滑轮做轴承的滚动体，轨道做轴承的外圈，形成一个巨大的类似轴承体，相似于机械学轴承的功能。采用该方法可以制造比现在机械制造的轴与轴承大数百上千倍的类似轴与类似轴承体。轨道滑旋轴承与框架空心轴是一套由组合部件整合成的旋转装置，避免了目前大型聚能装置如风电机组在制造、运输、安装、维护等方面对大型设备的依赖，使各环节成本大幅降低，为气流、洋流及河流动能利用制造巨型装备创造新的方法，使制造更大的流体发电机组成为可能。

Description

轨道滑旋轴承与框架空心轴
技术领域
本发明涉及一种全新概念的轨道滑旋轴承与框架空心轴，是一种能有效长距离传递能量和承载大重量的超大型机械部件，在气流、洋流及河流能量利用上有广泛的利用前景。
背景技术
由太阳照射地球引起的大气环流、大海洋流及江河水流携带巨量的能量，是人类发展需要的绿色再生能源资源，在石油、煤炭开采逐渐枯竭的情况下，利用再生绿色能源是人类生活和发展的理想，特别是大气环流、大海洋流覆盖分布广、能量巨大，是获取再生能源的主要取向。
虽然世界上风力发电技术已比较成熟，在一些发达国家，风力发电已成规模的发展起来，并形成一个新兴产业，但因为风力发电目前成本较高，难与同成本较低的水电、核电和火电实现同电同价，大多国家的风电企业多处于靠国家补贴生存的状况，其主要原因之一是采用原有的机械设计概念，用大型设备制造、安装和维护，将成百吨的设备高举安装在空中，在稳固、安装和维护上花费过高，成本难以降低。
洋流发电目前还处于试验阶段，主要问题之一仍然是采用原有的机械设计概念无法解决深海洋流能量采集和输送到海面利用的问题。
针对现有流体利用装置结构中存在的不足问题，本发明提供一种结构简单、易于制造，运行安全，安装维护方便，投资成本较低，可实现低位安装发电机组的新型轨道滑旋轴承与框架空心轴，可广泛适用于建立大型的气流、洋流及河流发电系统。
发明内容
本发明提供的轨道滑旋轴承与框架空心轴包括框架空心轴(1)、框架空心轴底座(2)、滚动轮(3)、圆环状驱动齿环(5)、圆环旋转轨道(4)等，适用于不同流体介质环境，具体装置采用主体部分或全部发明内容。
所述的框架空心轴(1)是用条形材料铆合或焊接成的柱型框架，或采用版型材料卷曲成的空心柱体，相似于机械学轴的形状和功能，周围安装流体叶片或叶片架，把聚集能量传输到发电装置或推动力装置。实体形态如象高层楼房建设中的起重机立架或高压电杆。
所述的框架空心轴底座(2)是固定在框架空心轴端头用来承受框架空心轴(1)的底座，相似于机械学轴承的内圈功能，和框架空心轴(1)一端固定形成整体，框架空心轴底座(2)装上滚动轮(3)或磁悬浮后可在轨道上转动。
所述的滚动轮(3)是位于框架空心轴底座(2)和圆环旋转轨道(4)之间供旋滑的轮子，相似于机械学轴承的滚动体的功能，根据实际需要固定在框架空心轴底座(2)或圆环旋转轨道(4)上，保持框架空心轴底座(2)在圆环旋转轨道(4)上平稳旋转。采用磁悬浮旋滑时可不使用滚动轮。
所述的圆环状驱动齿环(5)是设置在框架空心轴底座(2)上输出能量的齿环，与框架空心轴底座(2)形成整体，框架空心轴底座(2)在流体作用下沿轨道转动时，驱动齿环也做圆周运动，带动变速箱(7)和发电机组(8)。
所述的圆环旋转轨道(4)是装置进行旋转滑行的轨道，是一闭合的圆圈轨道，相似于机械学轴的外圈功能，引导着框架空心轴底座(2)上承载的装置做圆周运动。
轨道滑旋轴承与框架空心轴包括框架空心轴(1)、框架空心轴底座(2)、滚动轮(3)、圆环状驱动齿环(5)、圆环旋转轨道(4)等相似于传统的轴和轴承的部件功能，但在形态上更加巨大，功能更加强大。而在制造、运输过程中却都可以撤分，到施工现场再进行组合安装成整体装置，破解了流体能量开发上超大型轴与轴承制造的难题。节省了建立高空塔柱的大量的钢材，也降低了风电机组在高空安装大型机组部件的难度，在制造、运输、安装、维护等方面减少甚至摆脱了对大型设备的依赖。有轨道滑旋轴承与框架空心轴为基础，使开发制造低成本的大型风电机组、洋流发电机组及河流发电机组成为现实。
气流组合式滑旋聚能装置，将变速、发电等部件放到地面或平台安装，完全改变了水平轴风电机组头重脚轻的结构，稳定性问题得到解决，扩大了气流利用的区域，使风力发电机组适用于地面、房顶平面、海洋浮架平台、轮船平台，并建立大型的风力发电系统成为可能。
具体实施方式
图1、图2为轨道滑旋轴承与框架空心轴运用于气流发电的示意图，如图所示。
轨道滑旋轴承与框架空心轴运用于气流发电时，挡风叶片框架可以直接固定在框架空心轴底座(2)上，框架空心轴(1)被视为零长度，制造上可以减化。在框架空心轴底座(2)上均匀安装滚动轮(3)和圆环状驱动齿环(5)，在地面或搭建平台上安装圆环旋转轨道(4)。框架空心轴底座(2)边缘设置滚动轮(3)与闭合圆环旋转轨道(4)契合，保证气流聚能组合装置在风力推动时平稳旋转。
框架空心轴(1)、框架空心轴底座(2)、滚动轮(3)、圆环状驱动齿环(5)、圆环旋转轨道(4)皆以装置中心点位为圆心，使装置在风力推动时平稳旋转。由圆环状驱动齿环(5)带动框架空心轴底座(2)下方的传动齿轮(6)，把能量传输到变速箱(7)和发电机组(8)，实现发电过程。
轨道滑旋轴承与框架空心轴运用于气流发电装置，将变速箱、发电机组等重型部件放到地面或平台安装，完全改变了水平轴风电机组头重脚轻的结构，不再需要塔筒，稳定性问题得到解决，使气流发电装置广泛适用于地面、房顶平面、海洋浮架平台，轮船平台建立大型的风力发电系统。
图3为轨道滑旋轴承与框架空心轴运用与洋流发电的示意图。
轨道滑旋轴承与框架空心轴在开发洋流上利用，与气流聚能组合装置反向，洋流聚能装置倒置于海水中，框架空心轴(1)穿过水面浮架平台(9)。在海水中，框架空心轴(1)下端周围设置转动叶片或叶片架。在海面上，框架空心轴底座(2)大于框架空心轴在水面浮架平台(9)上的穿孔，框架空心轴底座(2)的边缘下方安装滚动轮(3)，与设置在水面浮架平台上(9)的闭合圆环旋转轨道(4)或磁悬浮滑轨反扣契合，使洋流聚能装置头部悬挂于水面浮架平台(9)下。圆环状驱动齿环(5)固结在装置的框架空心轴底座(2)上，与发电机组齿轮(6)进行连接。
在应用于洋流发电装置时，框架组合式概念轴近海底端头设置滑旋头(10)，可系绳链(11)辅助稳定海上水面浮架平台(9)。
图4为轨道滑旋轴承与框架空心轴运用于河流发电的示意图。
轨道滑旋轴承与框架空心轴运用于河流聚能装置可采用横跨方式，在河两岸设立支撑点，建造凹形混凝土墩或基础钢架。半圆状的凹形基础架内安装滑轮，起到支撑旋转装置的作用，相当于传统轴承的外圈。
用条形钢管或角钢材料铆合或焊接成圆形柱形的框架空心轴(1)，两端头绕框架空心轴柱体固定安装闭合圆环旋转轨道(2)，端头用齿轮环或轴(5)与齿轮箱(7)连接，圆环旋转轨道(2)在半圆状的凹形基础架(4)内安装的滑轮(3)上契合。在横跨两岸的框架空心轴(1)周围均匀排列数个转动叶片架，转动叶片架之间用条形钢材相互支撑连接，使之形成辐射状整体框架。框架空心轴底座(2)用轴或齿轮与齿轮箱(7)和发电机组(8)连接。
图5为轨道滑旋轴承与框架空心轴运用于轮船推动力的示意图。
轨道滑旋轴承与框架空心轴运用于轮船平台(9)，可实现海上风力轮船或风油混动力轮船。
轨道滑旋轴承与框架空心轴运用于轮船推动力是将图1的气流发电装置安放在船头平台上，在叶片架底座(2)安装滚动轮(3)，与闭合圆环旋转轨道(4)固定在轮船平台(9)，在叶片架底座(2)与圆环状驱动齿环(5)之间增加一段框架空心轴(1)，框架空心轴(1)上端连接叶片架底座(2)，下段连接圆环状驱动齿环(5)，叶片架底座(2)旋转的能量通过框架空心轴(1)传递到圆环状驱动齿环(5)，再传递到螺旋桨连接齿轮(6)，带动螺旋桨(7)旋转产生推进力，实现轮船的推动过程。

Claims (6)

1.一种轨道滑旋轴承与框架空心轴，是一种类似轴与类似轴承体，由框架空心轴、框架空心轴底座、滚动轮、圆环状驱动齿环、圆环旋转轨道等组成，其特征在于：以框架为主体，采用条形材料铆合或焊接成的柱型框架，或采用板型材料卷曲成的空心柱体，相似于机械学轴的形状和功能；用框架空心轴底座做轴承的内圈，滑轮做轴承的滚动体，轨道做轴承的外圈，形成一个巨大的类似轴承体，相似于机械学轴承的功能。
2.根据权利要求1所述的框架空心轴，其特征在于：框架空心轴是用条形材料铆合或焊接成的柱型框架，或采用板型材料卷曲成的空心柱体，相似于机械学轴的形状和功能，用来安装流体叶片或叶片架，把聚集能量传输到发电装置或推动力装置。
3.根据权利要求1所述的框架空心轴底座，其特征在于：框架空心轴底座是固定在框架空心轴端头用来承受框架空心轴及轴体上叶片的底座，相似于机械学轴承的内圈功能，和框架空心轴一端固定形成整体，框架空心轴底座装上滚动轮或磁悬浮后可在轨道上转动。
4.根据权利要求1所述的滚动轮，其特征在于：滚动轮是位于框架空心轴底座和圆环旋转轨道之间供旋滑的轮子，相似于机械学轴承的滚动体的功能，根据实际需要固定在框架空心轴底座或圆环旋转轨道上，保持框架空心轴底座在圆环旋转轨道上平稳旋转。
5.根据权利要求1所述的圆环状驱动齿环，其特征在于：圆环状驱动齿环是设置在框架空心轴底座上输出能量的齿环，与框架空心轴底座形成整体，框架空心轴底座在流体作用下沿轨道转动时，驱动齿环也做圆周运动，带动变速箱和发电机组。
6.根据权利要求1所述的圆环旋转轨道，其特征在于：圆环旋转轨道是装置进行旋转滑行的单轨或多轨道，是一闭合的圆圈轨道，相似于机械学轴的外圈功能，引导着框架空心轴底座上承载的装置做圆周旋转。
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