CN102705163A - 一种手动气压制动风力机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种手动气压制动风力机，包括：风力传动系统、调向轴座、手动转换阀和制动执行装置，手动转换阀上设有压力气进口、泄压口和排气口，所述储气室经气路与所述压力气进口连通，所述排气口经气路与所述泄压口连通；制动执行装置设置于所述驱动轴上，其上设有进气管，所述手动转换阀的排气口经气路与所述进气管连通；手动转换阀开启，压力气进口同所述排气口连通，泄压口关闭，制动执行装置对驱动轴执行制动；手动转换阀关闭，压力气进口同所述排气口阻断，泄压口同外界大气连通，所述制动执行装置解除对驱动轴的制动；本发明通过手动调节和气压制动相结合的方式实现对其自身的制动，制动过程中不会造成能量的损耗。

Description

一种手动气压制动风力机

技术领域

本发明涉及风力机制动领域，特别涉及一种手动气压制动风力机。

背景技术

目前，世界上所采用的风力设备主要有两类，一类是水平轴风力设备，通常采用螺旋桨叶片，并用风舵来跟踪风向，此类在风力发电机被广泛应用。另一类是垂直轴风力设备；不管是哪一类，都是需要安装制动装置，以便维修或更换零部件。

目前的风力机的制动大都采用人为攀爬关闭风力机的方式，由于风力机塔架高速超过6米，在不用水的时候需要人工攀爬风力机去关机困难并且危险。

中国专利文献CN201198815Y中公开了一种风力发电机的刹车装置，提出采用吸合式电磁制动结构，在风力发电机转轴与风力发电机机架或机壳之间设有电磁制动机构，当风大时，通过吸合式电磁制动机构吸合面间的摩擦力来实现转轴减速、停止。

上述专利文献所存在的缺陷如下：上述专利在对风力机进行制动时采用的是电磁制动，电磁制动是依靠消耗电能来实现的，风力转轴制动后还要继续对其施加制动力，因此，上述专利的整个制动过程始终存在能量的消耗，一旦所储备的电能消耗完后，无法进行对转轴进行制动。

中国专利文献CN 201486780U中公开了一种风力发电机制动装置及其制动机构，包括制动座板、制动轮毂、刀形杠杆以及两制动机构，每一制动机构包括：缸体，固定在制动座板上；活塞轴，位于缸体内，其第一端从缸体中穿出，活塞轴和缸体之间设置有弹簧；活动连杆，第一端可转动地连接制动座板，第二端可转动地连接活塞轴的第一端；以及摩擦件，具有用于与制动轮毂的内圆面接触的圆弧摩擦面，该圆弧摩擦面的曲率与制动轮毂的内圆的曲率相同，在活动连杆的第一端和第二端之间活动连接活动连杆；两所述制动机构彼此对称，刀形杠杆为制动机构的动力输入件，刀形杠杆的第一端枢接在制动座板上，且刀形杠杆的第二端设置有与动力单元连接的结构，刀形杠杆的两侧具有传动斜面，该传动斜面分别用于接触从两制动机构的缸体内露出的钢珠，钢珠是由活塞轴的第二端借助所述弹簧顶出，在制动状态时，刀形杠杆朝一方转过一角度后，通过其两侧传动斜面同时内压两制动机构的所述钢珠以及活塞轴、活动连杆的依次传动，将两制动机构的摩擦件的圆弧摩擦面压在制动轮毂的内圆面上，在执行制动动作时，拉动钢丝绳，刀形杠杆机会切向两个钢珠之间，在刀形杠杆的刀形斜面推力下，两个钢珠会各自向相反方向推顶活塞轴10的下端，使弹簧压缩，两活塞轴分别向外侧推，从而将制动轮毂内侧摩擦。

上述专利采用钢丝绳拉拽从而使活塞轴外顶对制动轮毂产生制动，风力较大时，由于风力机转轴转速较高，对于大型风力机的制动，需要施加较大的制动力，如果仅靠人工拉拽很难将其及时制动，若借助于外力拉拽钢丝绳，则需要消耗能量。

发明内容

本发明的目的是利用直驱凹凸式风力机自身所产生的压缩气体，通过手动调节和气压制动相结合的方式实现对其自身的制动，解决人为攀爬关闭风力机的技术问题，使整个制动过程不造成能量的损耗。

为实现本发明的发明目的，本发明提供了一种手动气压制动风力机，所述技术方案如下：

一种手动气压制动风力机，包括：

风力传动系统，包括驱动轴和驱动轴座，所述驱动轴设置于所述驱动轴座内并同其可旋转配合连接；

调向轴座，设置于所述驱动轴座的下部，用于调节所述风力传动系统的方向，其包括一旋转轴；

储气室，用于储存风力机所产生的压缩空气；

制动装置，用于对所述驱动轴进行制动操作，

所述制动装置包括：

手动转换阀，其上设有压力气进口、泄压口和排气口，所述储气室经气路与所述压力气进口连通，所述排气口经气路与所述泄压口连通；

制动执行装置，设置于所述驱动轴上，其上设有进气管，所述排气口经气路与所述进气管连通；

手动转换阀开启，所述压力气进口同所述排气口连通，所述泄压口关闭，所述制动执行装置对驱动轴执行制动；

手动转换阀关闭，所述压力气进口同所述排气口阻断，所述泄压口同外界大气连通，所述制动执行装置解除对驱动轴的制动。

进一步，所述调向轴座的下端还固定一气密旋转装置，所述气密旋转装置包括固定接头、旋转接头和气封元件；

所述旋转接头与所述旋转轴同轴设置，所述旋转接头的一端与所述进气管连通；

所述固定接头的一端经气路与所述排气口连通；

所述固定接头的另一端和所述旋转接头的另一端经所述气封元件实现动密封连通。

所述手动转换阀包括：

阀壳，所述压力气进口、排气口和泄压口均成型于所述阀壳上，所述阀壳上还成型一外排气口，

旋转阀芯，设置于所述阀壳内并同所述阀壳密封连接，所述旋转阀芯内成型一进气通道和一泄压通道，所述进气通道同所述压力气进口连通；

手动操作机构，设置于所述旋转阀芯上，其通过手动来控制转换阀的启闭；

所述旋转阀芯旋转使所述排气口同所述进气通道对应连通，所述泄压口、外排气口和所述泄压通道对应连通。

进一步优选，所述阀壳上还设有一外排管，所述外排管通过气路同扬水机相连通；

手动转换阀关闭，所述压力气进口同所述外排管相通，所述储气室内的压力气体通过进气通道外排至扬水机。

进一步，所述手动操作机构包括两操作手柄，两所述操作手柄形成一夹角固定于所述旋转阀芯的端部。

进一步优选，所述阀壳上还设有两限位块，用于限制两所述操作手柄的旋转角度，所述限位块置于所述手动转换阀的开启和闭合位置。

最优选，两所述操作手柄呈90°设置，两所述操作手柄的端部各设有一配重球，两所述限位块设置于所述旋转阀芯旋转90度角的位置。

进一步，所述制动执行装置包括：

凸轮式制动器，同所述驱动轴同轴固定连接，包括一制动杆；

制动执行机构包括：缸体、皮碗式活塞、复位弹簧和推力杆，所述缸体固定于所述驱动轴轴座上，所述进气管设置于所述缸体上并同所述缸体内腔连通，所述推力杆的一端固定于所述皮碗式活塞上，其另一端伸出所述缸体同所述凸轮式制动器的制动杆相铰接，所述复位弹簧套置于所述推力杆上，并位于所述皮碗式活塞与所述缸体之间，用于所述推力杆的复位。

本发明所提供的技术方案具有以下有益效果：

1、本发明的风力机所产生的压力气体被储存于储气室内，通过设置一固定于适合人工操作位置的手动转换阀，使储气室内存储的压力气体进入手动换向阀中，执行制动时，只需要对手动转换阀进行旋转，使储气室内的部分压力气体通过气路进入制动执行机构的缸体内，压力气体对缸体内的皮碗式活塞施加作用力，皮碗式活塞推动推力杆将压力气体的作用力传递给凸轮式制动器，凸轮式制动器对驱动轴进行制动，此时储气室同制动执行机构的缸体相连通，压力气体被密封在气路和缸体内，不会造成气体压力的降低，整个制动过程不会产生能量的损耗；如果需要解除制动只需要人工旋转转换阀即可改变气路走向，此时缸体和气管内的压力气体外排，操作方便，结构简单。

2、能实现平稳制动，在制动过程中，由于储气室内的压力气体压力恒定，因此进入缸体内的压力气体作用于皮碗式活塞上的作用力恒定不变，这样有利于保护制动装置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所提供的整体结构图；

图2是图1中的制动调节阀结构示意图(处于制动状态)；

图3是图1中的制动调节阀结构示意图(处于非制动状态)；

图4是图2中的手动操作机构结构示意图；

图5是图1中的制动执行装置结构示意图；

图6是图5中的凸轮式制动器结构示意图；

图7是本发明所示提供的气密旋转装置的设置图。

图中：

1-风力传动系统，11-驱动轴、12-驱动轴座；

2-调向轴座，21-旋转轴；

3-储气室；

4-手动转换阀，

41-阀壳、42-旋转阀芯、421-进气通道、422-泄压通道；

43-手动操作机构，431-操作手柄、432-限位块；

411-压力气进口、412-泄压口、413-排气口、414-外排气口、415-外排管；

5-配重球

6-气密旋转装置，61-固定接头、62-旋转接头、63-气封元件；

7-制动执行装置

71-进气管；

72-凸轮式制动器、721-轮毂、722-制动片、723-制动蹄、724-制动凸轮、725-制动杆、726-推动杆；727-固定支架、728-凸轮联动杆、729-拉簧；

73-制动执行机构、731-缸体、732-皮碗式活塞、733-推力杆、734-复位弹簧；

8、尾翼装置、9-空压机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明的整体结构图，其包括：风力传动系统1、调向轴座2、储气室3、手动转换阀4、制动装置7和空压机9等。

其中的风力传动系统包括：驱动轴11和驱动轴座12，所述驱动轴11设置于驱动轴座12内并同其可旋转配合连接，调向轴座2设置于驱动轴座12的下部，用于调节所述风力传动系统1的方向，其包括一旋转轴21，储气室3设置于调向轴座2的下方，储气室3起到支撑风力传动系统1和空压机9的作用，这里主要利用空压机9所产生的储存于储气室3中的压力气体。

制动装置，用于对所述驱动轴11进行制动操作，其包括：手动转换阀4和制动执行装置7。手动转换阀4上设有压力气进口411、泄压口412和排气口413，所述储气室3经气路与所述压力气进口411连通，所述排气口413经气路与所述泄压口412连通；

制动执行装置7，设置于所述驱动轴11上，其上设有进气管71，所述手动转换阀4的排气口413经气路与所述进气管71连通；

手动转换阀4开启，所述压力气进口411与所述排气口413连通，所述泄压口412关闭，所述制动执行装置7对驱动轴11执行制动；

手动转换阀4关闭，所述压力气进口411与所述排气口413阻断，所述泄压口412与外界大气连通，所述制动执行装置7解除对驱动轴11的制动。

手动转换阀4固定于储气室3上，也可以相对与储气室3固定连接，若手动转换阀4直接固定于储气室3的下部，由于储气室3处于静止状态，而制动装置是同驱动轴11连接，若风向变化时，制动装置将会随着调向轴座2一起旋转，在这种情况下，为了保证作为动部件的制动装置与作为静部件的手动转换阀4之间的连接，本发明设置了一个气密旋转装置6，其结构如图7所示。气密旋转装置6固定于调向轴座2的下端，调向轴座2包括一个中空的旋转轴21，空压机9所产生的气体通过此旋转轴21排入储气室3中。

所述气密旋转装置6包括固定接头61、旋转接头62和气封元件63；

所述旋转接头62与所述旋转轴21同轴设置，所述旋转接头62的一端与所述进气管71连通；

所述固定接头61的一端经气路与所述排气口413连通；

所述固定接头61的另一端和所述旋转接头62的另一端经所述气封元件63实现动密封连通。气密旋转装置6的设置可以使固定于储气室3下部的手动转换阀4的排气口413与固定接头61相连通，因为固定接头61和手动转换阀4相对静止，而旋转接头62的一端与制动执行装置7的进气管71相连接，旋转接头62与制动执行装置7处于相对静止，旋转接头62与固定接头61之间经气封元件63实现二者的动密封连通，如此以来，储气室3中的压力气体依次经手动转换阀4、固定接头61、旋转接头62和进气管71进入制动执行装置7中供制动执行装置7执行制动。

其中的手动转换阀4的结构如图2和图3所示：

手动转换阀4包括：

阀壳41，所述压力气进口411、排气口413和泄压口412均成型于所述阀壳41上，所述阀壳41上还成型一外排气口414；

旋转阀芯42，设置于所述阀壳41内并同所述阀壳41动密封连接，所述旋转阀芯42内成型一进气通道421和一泄压通道422，所述进气通道421同所述压力气进口411连通；

手动操作机构43，设置于所述旋转阀芯42上，其通过手动来控制转换阀4的启闭；

所述旋转阀芯42旋转使所述排气口413与所述进气通道421对应连通，所述泄压口412、外排气口414和所述泄压通道422对应连通，优选的气路转换角度为90度。储气室3中的压力气体首先由手动转换阀4的压力气进口411进入其进气通道421，需要制动时，使其排气口413与进气通道421连通，这时压力气体从排气口413排出进入制动执行装置7，此时手动转换阀4的阀壳41上的泄压口412不同外界大气连通；当需要解除制动时，旋转手动转换阀4，使排气口413关闭，泄压口412同外界大气连通，即可实现制动解除。

为了同扬水机进行连接，对手动转换阀4的结构作了进一步优选，在其阀壳41上设有一外排管415，外排管415通过气路同扬水机等需要压力气体的设备连通；

手动转换阀4关闭，压力气进口411同所述外排管415相通，储气室3内的压力气体通过进气通道421外排至扬水机等进行使用。

另外，为了实现手动转换阀4的自动泄压，在手动转换阀4的旋转阀芯42上设置了一泄压通道422，在阀壳41上设置了一个外排气口414，执行泄压时泄压通道422与泄压口412和外排气口414同时连通，进而将用于制动做功的压力气体释放至大气中。

其中手动操作机构43的结构如图4所示。

所述手动操作机构43包括两操作手柄431，两所述操作手柄431形成一夹角并固定于所述旋转阀芯42的端部。

优选方案，为了限制操作手柄431的旋转角度，在所述阀壳41上还设有两限位块432，所述限位块432置于所述手动转换阀4的开启和闭合位置。

另外，为了实现操作手柄431的配重平衡，两所述操作手柄431的端部各设有一配重球5，两操作手柄431呈90°设置，旋转阀芯42的旋转角度为90°，当其中一个操作手柄431置于水平位置时，其另一操作手柄431在限位块432的作用下置于竖直状态，进气通道421与排气口413或外排管415相连通。这里不限于90度的旋转角，也可采用其他角度的设置，其旋转角度同手动转换阀4的启闭保持一致。

其中的制动执行装置7如图5和图6所示，其包括：

凸轮式制动器72，见图6，其同所述驱动轴11同轴固定连接，包括一制动杆725，这里的凸轮式制动器72为现有技术，这里就不再赘述。

制动执行机构73，见图5，其包括：缸体731、皮碗式活塞732、复位弹簧734和推力杆733，所述缸体731固定于所述驱动轴座12上，所述进气管71设置于所述缸体731上并同所述缸体731内腔连通，所述推力杆733的一端固定于所述皮碗式活塞732上，其另一端伸出所述缸体731同所述凸轮式制动器72的制动杆725相铰接，所述复位弹簧734套置于所述推力杆733上，并位于所述皮碗式活塞732与所述缸体731之间，用于所述推力杆733的复位。

执行制动时，只需要对手动转换阀4进行旋转，使储气室3内的部分压力气体通过气路进入制动执行机构73的缸体731内，压力气体对缸体731内的皮碗式活塞732施加作用力，皮碗式活塞732推动推力杆733将压力气体的作用力传递给凸轮式制动器72，凸轮式制动器72对驱动轴11进行制动，此时储气室3同制动执行机构73的缸体731相连通，压力气体被密封在气路和缸体731内，不会造成气体压力的降低，整个制动过程不会产生气体能量的损耗；如果需要解除制动只需要人工旋转手动转换阀4即可改变气路走向，此时缸体731和气路内的封存气体外排，操作方便，结构简单。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种手动气压制动风力机，包括：

风力传动系统(1)，包括驱动轴(11)和驱动轴座(12)，所述驱动轴(11)设置于所述驱动轴座(12)内并同其可旋转配合连接；

调向轴座(2)，设置于所述驱动轴座(12)的下部，用于调节所述风力传动系统(1)的方向，其包括一旋转轴(21)；

储气室(3)，用于储存风力机所产生的压缩空气；

制动装置，用于对所述驱动轴(11)进行制动操作，

其特征在于，所述制动装置包括：

手动转换阀(4)，其上设有压力气进口(411)、泄压口(412)和排气口(413)，所述储气室(3)经气路与所述压力气进口(411)连通，所述排气口(413)经气路与所述泄压口(412)连通；

制动执行装置(7)，设置于所述驱动轴(11)上，其上设有进气管(71)，所述手动转换阀(4)的排气口(413)经气路与所述进气管(71)连通；

手动转换阀(4)开启，所述压力气进口(411)与所述排气口(413)连通，所述泄压口(412)关闭，所述制动执行装置对驱动轴(11)执行制动；

手动转换阀(4)关闭，所述压力气进口(411)与所述排气口(413)阻断，所述泄压口(412)与外界大气连通，所述制动执行装置(7)解除对驱动轴(11)的制动。

2.根据权利要求1所述的手动气压制动风力机，其特征在于，

所述调向轴座(2)的下端还固定一气密旋转装置(6)，所述气密旋转装置(6)包括固定接头(61)、旋转接头(62)和气封元件(63)；

所述旋转接头(62)与所述旋转轴(21)同轴设置，所述旋转接头(62)的一端与所述进气管(71)连通；

所述固定接头(61)的一端经气路与所述排气口(413)连通；

所述固定接头(61)的另一端和所述旋转接头(62)的另一端经所述气封元件(63)实现动密封连通。

3.根据权利要求1或2所述的手动气压制动风力机，其特征在于，

所述手动转换阀(4)固定于所述储气室(3)的下部，其包括：

阀壳(41)，所述压力气进口(411)、排气口(413)和泄压口(412)均成型于所述阀壳(41)上，所述阀壳(41)上还成型一外排气口(414)，

旋转阀芯(42)，设置于所述阀壳(41)内并同所述阀壳(41)密封连接，所述旋转阀芯(42)内成型一进气通道(421)和一泄压通道(422)，所述进气通道(421)同所述压力气进口(411)连通；

手动操作机构(43)，设置于所述旋转阀芯(42)上，其通过手动来控制转换阀(4)的启闭；

所述旋转阀芯(42)旋转使所述排气口(413)同所述进气通道(421)对应连通，所述泄压口(412)、外排气口(414)和所述泄压通道(422)对应连通。

4.根据权利要求3所述的手动气压制动风力机，其特征在于，

所述阀壳(41)上还设有一外排管(415)，所述外排管(415)通过气路同扬水机相连通；

手动转换阀(4)关闭，所述压力气进口(411)同所述外排管(415)相通，所述储气室(3)内的压力气体通过进气通道(421)外排至扬水机。

5.根据权利要求3或4所述的手动气压制动风力机，其特征在于，

所述手动操作机构(43)包括两操作手柄(431)，两所述操作手柄(431)形成一夹角固定于所述旋转阀芯(42)的端部。

6.根据权利要求5所述的手动气压制动风力机，其特征在于，

所述阀壳上还设有两限位块(432)，用于限制两所述操作手柄(431)的旋转角度，两所述限位块(432)分置于所述手动转换阀(4)的开启和闭合位置。

7.根据权利要求6所述的空气压缩气压手动制动风力机，其特征在于，

两所述操作手柄(431)呈90°设置，两所述操作手柄(431)的端部各设有一配重球(5)，两所述限位块设置于所述旋转阀芯(42)旋转90度角的位置。

8.根据权利要求1-7任一所述的手动气压制动风力机，其特征在于，

所述制动执行装置(7)包括：

凸轮式制动器(72)，同所述驱动轴(11)同轴固定连接，包括一制动杆(725)；

制动执行机构(73)包括：缸体(731)、皮碗式活塞(732)、复位弹簧(734)和推力杆(733)，所述缸体(731)固定于所述驱动轴座(12)上，所述进气管(71)设置于所述缸体(731)上并同所述缸体(731)内腔连通，所述推力杆(733)的一端固定于所述皮碗式活塞(732)上，其另一端伸出所述缸体(731)同所述凸轮式制动器(72)的制动杆(725)相铰接，所述复位弹簧(734)套置于所述推力杆(733)上，并位于所述皮碗式活塞与所述缸体之间，用于所述推力杆(733)的复位。

Images