CN104033318B - 缆绳传递扭矩的柔性联轴器及应用这种联轴器的发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缆绳传递扭矩的柔性联轴器及应用这种联轴器的风力发动机和无坝漂浮式水力发动机或发电机；通过缆绳组传递大扭矩的实现，几根缆绳将类似风筝的高空风力发电和无坝漂浮式水力发电机串联形成类似DNA螺旋结构的长串，单机功率非常大，极大的降低了发电成本；它不需要把发电设备和输送电流的电缆放飞到高空中，仅仅就是一个风筝，即便发生坠毁也不会造成多大伤害。

Description

缆绳传递扭矩的柔性联轴器及应用这种联轴器的发动机

技术领域

本发明涉及一种应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的发动机，具体的说是一种应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的风力转换发动机和无坝漂浮式水力转换发动机。

背景技术

传统的风力发电塔架越做越高，最后塔架的成本占总成本的比例越来越高。这是因为越高的地方风速越高，风力越稳定。多数情况下“塔架风电”风力机位置所能触及的高度只能到达50-80米；最高也只能达到100米左右的低空，否则其建设难度与综合成本将随着塔架建设高度的进一步发展呈现出几何级数加速扩大的态势。风力发电基本公式：

功率正比于流体密度乘以速度的三次方除以2。

其中P是功率、单位是w，是空气的密度1.29kg/m³，v是风速、设计风速约7~8m/s。

因此，风速的较小变化将导致能量的较大变化，风速翻倍则得到八倍能量。这正是传统风力发电塔架向高发展的源动力。

基于以上原因目前出现了高空风力发电思潮，基本上是由一根缆绳将风筝或漂浮气球固定；发电方式有三类，一类是风筝或气球将发电机漂浮于空中，发电后将电力用电缆输送至地面，这种困难在于电缆和发电机的重量很大，依靠缆绳传递至地面有困难；第二类是放风筝， 将风筝迎风角调大放远过程中拉动卷扬机拖动发电机做功， 然后迎风角调小拉回后再放，通过收放风筝实现发电；第三类是调整风筝的角度，同时用很多的风筝绳拉动类似于旋转木马式的转盘发电。 这三类发电技术各有优缺点， 但都是由绳不能传递大扭矩这条自然规律被逼无奈之举。

传统的水力发电机需要用大坝来提高水头，由于大坝建设周期长，影响自由航行，破坏了生态；因此，出现了一类漂浮于水面的漂浮式水力发电；这类发电技术克服了大坝的缺点，但是单机容量很难做大、成本高。

实际上漂浮式水力发电技术如果能借鉴高空风力发电的优点，并解决了缆绳不能传递大扭矩的缺点，单机功率能做的很大，同时造价将大幅下降。

发明内容

为了解决背景技术中所述的缆绳不能传递大扭矩和漂浮式水力发电成本高、单机功率小的缺点；本发明的目的在于提供一种简单可靠的缆绳传递大扭矩的风力发动机和水力发动机。

本发明提供了一种远距离缆绳传递大扭矩的柔性联轴器，单根缆绳传递扭矩较小，本发明使用两根或两根以上的缆绳传递扭矩，并联的缆绳中间加入支撑杆来防止缆绳缠绕。

本发明通过缆绳组解决了单根缆绳不能传递大扭矩这一自然规律，由于缆绳制成网的形式是复杂多样的，其它形式的通过缆绳网或缆绳与杆组合传递大扭矩的形式应视为本发明的一种形式。

本发明提供了一种应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的漂浮式水力发动机，由于单根缆绳传递扭矩较小，本发明使用两根或两根以上的缆绳传递扭矩，将一个或多个旋转叶轮的扭矩传递至发电机拖动发电机发电，多个旋转叶轮是串联或并联或串联和并联的任意组合。

本发明提供了一种应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的风力发动机，由于单根缆绳传递扭矩较小，本发明使用两根或两根以上的缆绳传递扭矩，将一个或多个旋转叶轮或旋转风筝的扭矩传递至发电机拖动发电机发电，多个旋转叶轮或旋转风筝是串联或并联或串联和并联的任意组合。

与现有技术相比，本发明所产生的技术效果是：

1、相同材料一般所能承受的压力和剪切力与能承受的拉力在百倍以上，两根及以上的缆绳传递的扭矩大，但缆绳仅仅受拉力。

2、多个水力发电旋转叶轮是串联或并联，单机功率大、造价低；发电机是放置在岸上或漂浮母船上方便维护。

3、多个旋转叶轮或旋转风筝是串联或并联，单机功率大、造价低；发电机是放置在地面上方便维护。

附图说明

图1是一种水轮机形式的缆绳传递扭矩的发动机的示意图。

图2是一种水车形式的缆绳传递扭矩的发动机的示意图。

图3是一种风车形式的缆绳传递扭矩的发动机的示意图。

图4是一种缆绳传递扭矩的柔性联轴器。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，该水轮机形式的缆绳传递扭矩的发动机包括了浮筒（１）、横叶片（２）、缆绳（３）。横叶片（2）连接在浮筒（１）上，缆绳（3）将前后紧挨着的浮筒（1）上的叶片（2）连接起来。

所述的发动机放置于河流或洋流中时，水流方向与浮筒（１）轴线大致平行，浮筒（１）是空心或内部装填了轻质泡沫材料，三个横叶片（2）受水流冲击旋转产生扭矩，三根缆绳（３）传递扭矩，扭矩传递到岸上或母船上的发电机，拖动发电机转动发电。

所述的浮筒（1）是空心的或装填了轻质泡沫材料的。

所述的缆绳（3）是钢丝绳、麻绳、或杆中的一种。

所述的前后两横叶片（2）之间的距离小于同一浮筒（1）的中心距时，缆绳没有互相缠绕的可能性，距离过大时由于除了扭矩之外还有轴向的拉力存在，大多数情况下仍能有效传递扭矩。

所述的浮筒是多个。

所述的同一个浮筒上连接的横叶片（2）和对应的缆绳（3）是多个。

实施例2：如图2所示，该水车形式的缆绳传递扭矩的发动机包括了浮筒（21）、纵叶片（22）、缆绳（23）、加强筋（24），纵叶片（22）连接到浮筒（21）上，缆绳（23）将左右紧挨着的浮筒（21）上的纵叶片（22）连接起来。

所述的发动机放置于河流或洋流中时，水流方向与浮筒（21）轴线大致垂直，浮筒（21）是空心或内部装填了轻质泡沫材料，三个纵叶片（22）受水流冲击旋转产生扭矩，三根缆绳（23）传递扭矩，扭矩传递到岸上或母船上的发电机，拖动发电机转动发电。

所述的浮筒（21）是空心的或装填了轻质泡沫材料；所述的缆绳（23）是钢丝绳、麻绳、缆绳或杆。

所述的前后两纵叶片（22）之间的距离小于相邻浮筒（21）的间距时，缆绳没有互相缠绕的可能性，如果距离过大时由于除了扭矩之外还有轴向的拉力存在，大多数情况下仍能有效传递扭矩。

所述的浮筒（21）是多个。

同一个浮筒（21）上连接的纵叶片（22）和对应的缆绳（23）是多个。

实施例3：如图3所示，该风车形式的缆绳传递扭矩的发动机，包括了中心轴（31）、风叶片（32）、缆绳（33），风叶片（32）连接在中心轴（31）上，缆绳（33）将前后紧挨着的中心轴（31）上的风叶片（32）连接起来。

所述的发动机像风筝一样放飞于风中，中心轴（31）中心设有圆孔，孔内穿缆绳或通过转环连接常规风筝或轻气球以辅助增加升力，三个风叶片（32）受风推动旋转产生扭矩，三根缆绳（33）传递扭矩，扭矩传递到地面上安装的发电机。

所述的前后两风叶片（32）之间的距离小于相邻两中心筒（31）的间距时，缆绳没有互相缠绕的可能性，如果距离过大时由于除了扭矩之外还有轴向的拉力存在，大多数情况下仍能有效传递扭矩。

所述的同一中心轴（31）上连接有多个风叶片（32）；前后串连的叶片可以长短不等，高空的风力大，低空的风力小，因此，高空的叶片长些，但最后传至地面的叶片做的较长。

所述的中心轴是多个。

所述的同一中心轴上的叶片是两个或两个以上。

所述的发动机通过调整最接近地面的一级叶片或联轴器的仰角来实现风力机高度，达到调节功率的目的。

虽然本实施例给出的是风车形式的，应用圆环状类似降落伞式的风轮通过缆绳组传递扭矩仍应视为本发明的一种实现形式，应用漂浮式轻气球、飞艇的风轮通过缆绳组传递扭矩也应视为本发明的一种实现形式。

实施例4：如图4所示，该缆绳传递扭矩的柔性联轴器，包括了主动轴（41）、主动杆（42）、缆绳（43）、从动杆（44）、从动轴（45），主动轴（41）垂直连接到主动杆（42）中间，主动杆（42）两头和从动杆（44）两头分别通过缆绳（43）连接，从动杆中间垂直连接着从动轴（45）。

主动轴（41）旋转时带动主动杆（42）旋转，主动杆带动二根缆绳（43）旋转，二根缆绳带动从动杆（44）旋转，从动杆带动从动轴（45）旋转。

该联轴器的主动轴和从动轴之间存在拉力时即可传递扭矩，当两杆之间的缆绳长度小于杆长时，缆绳没有互相缠绕的可能性，他们遵守三角形两边之和大于第三边的几何原理。

所述的柔性联轴器是多个串联。

本发明通过缆绳组解决了单根绳不能传递大扭矩这一自然规律，由于缆绳编制成网的形式是复杂多样的，其它形式的通过缆绳网或缆绳与杆的组合传递大扭矩的形式应视为本发明的一种形式。

Claims (7)

1.一种应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的发动机，其特征在于：该缆绳传递扭矩的柔性联轴器，包括了主动轴（41）、主动杆（42）、缆绳（43）、从动杆（44）、从动轴（45），主动轴（41）垂直连接到主动杆（42）中间，主动杆（42）两头和从动杆（44）两头分别通过缆绳（43）连接，从动杆（44）中间垂直连接着从动轴（45）；主动轴（41）旋转时带动主动杆（42）旋转，主动杆带动二根缆绳（43）旋转，二根缆绳带动从动杆（44）旋转，从动杆带动从动轴（45）旋转；

当应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的发动机为水轮机形式时，包括了浮筒（１）、横叶片（２）、缆绳（３），横叶片（2）连接在浮筒（１）上，缆绳（3）将前后紧挨着的浮筒（1）上的横叶片（2）连接起来，该发动机放置于河流或洋流中时，水流方向与浮筒（１）轴线大致平行，浮筒（１）是空心或内部装填了轻质泡沫材料，横叶片（2）受水流冲击旋转产生扭矩，缆绳（３）组传递扭矩，扭矩传递到岸上或母船上的发电机，拖动发电机转动发电；

当应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的发动机为水车形式时，包括了浮筒（21）、纵叶片（22）、缆绳（23）、加强筋（24），纵叶片（22）连接到浮筒（21）上，缆绳（23）将左右紧挨着的浮筒（21）上的纵叶片（22）连接起来，该发动机放置于河流或洋流中时，水流方向与浮筒（21）轴线大致垂直，浮筒（21）是空心或内部装填了轻质泡沫材料，纵叶片（22）受水流冲击旋转产生扭矩，缆绳（23）组传递扭矩，扭矩传递到岸上或母船上的发电机，拖动发电机转动发电；

当应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的发动机为风车形式时，包括了中心轴（31）、风叶片（32）、缆绳（33），风叶片（32）连接在中心轴（31）上，缆绳（33）将前后紧挨着的中心轴（31）上的风叶片（32）连接起来，该发动机像风筝一样放飞于风中，中心轴（31）中心打有孔，孔内穿缆绳或通过转环连接常规风筝或轻气球以辅助增加升力，风叶片（32）受风推动旋转产生扭矩，缆绳（33）组传递扭矩，扭矩传递到地面上安装的发电机。

2.根据权利要求1所述的一种应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的发动机，其特征在于：所述的联轴器是多个串联。

3.根据权利要求1所述的一种应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的发动机，其特征在于：所述的联轴器通过缆绳与杆的组合传递扭矩。

4.根据权利要求1所述的一种应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的发动机，其特征在于：所述的缆绳是钢丝绳或麻绳，或者将缆绳替换为杆。

5.根据权利要求1所述的一种应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的发动机，其特征在于：同一浮筒上的横叶片（2）、纵叶片（22）和同一中心轴（31）上的风叶片（32）是多个。

6.根据权利要求1所述的一种应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的发动机，其特征在于：所述的发动机是多个串连。

7.根据权利要求1所述的一种应用缆绳传递扭矩的柔性联轴器的发动机，其特征在于：所述的中心轴（31）中心设有圆孔并通过此孔穿缆绳或通过转环连接常规风筝、轻气球或飞艇。