CN106150903B - 风机联动停机装置及包含该装置的风机 - Google Patents

风机联动停机装置及包含该装置的风机 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种风机联动停机装置，其包括制动器固定板、联动传动机构固定座、停机驱动机构、联动传动机构、机械制动机构、变桨制动机构，其中，机械制动机构和变桨制动机构经由联动传动机构联动，且机械制动机构构造成在变桨制动机构完成对风机叶片的变桨制动时启动对发电机主轴的机械制动，因而本发明可先通过变桨来改变风机叶片工况，降低叶轮捕获风能的能力，有效降低叶轮转速及能量，再通过机械制动机构制动，能够有效避免风机停机过程中产生较大冲击并克服制动过热、过磨的问题，整套联动停机装置更安全稳定，使得整个机组可靠性更高。

Description

风机联动停机装置及包含该装置的风机
技术领域
本发明涉及中小型风机，尤其涉及一种风机的大风停机保护装置，更尤其涉及一种风机联动停机装置。
背景技术
在传统的中小型风机中，大风停机保护的通常处理方式是采用机械摩擦制动，其主要缺陷是在制动过程中，风机的风轮捕获风能的能力吸收功依然较大，再加上惯性储能，造成这种直接制动产生相当大的冲击，使得不可避免地出现制动器摩擦材料过热、过磨损等刹车失效问题，时间久了，风机的叶片轴类、电机主轴类等关键零部件都会产生疲劳。
发明内容
因此，本发明提供一种能够先通过变桨来降低叶轮捕获风能的能力然后对发电机主轴制动的风机联动停机装置及包含该装置的风机将是有利的，其能够有效的解决较大冲击和制动过热过磨问题，提高整个风机机组的安全稳定性。
为此，本发明提供一种风机联动停机装置，其中包括固定于发电机后端盖上的制动器固定板、固定于制动器固定板上的联动传动机构固定座、安装于联动传动机构固定座上的停机驱动机构、安装于联动传动机构固定座上并由停机驱动机构驱动的联动传动机构、安装在制动器固定板上并与联动传动机构的一侧连接用于制动发电机主轴的机械制动机构、以及与联动传动机构的另一侧连接用于制动风机叶片的变桨制动机构，其中所述机械制动机构构造成在变桨制动机构完成对风机叶片的变桨制动时启动对发电机主轴的机械制动。
在本发明中，由于机械制动机构和变桨制动机构经由联动传动机构联动，且机械制动机构构造成在变桨制动机构完成对风机叶片的变桨制动时启动对发电机主轴的机械制动，因而本发明可先通过变桨来改变风机叶片工况，降低叶轮捕获风能的能力，有效降低叶轮转速及能量，再通过机械制动机构制动，能够有效避免风机停机过程中产生较大冲击并克服制动过热、过磨的问题，整套联动停机装置更安全稳定，使得整个机组可靠性更高。
具体地，上述联动传动机构包括直线可移动地装设于联动传动机构固定座内并与上述机械制动机构连接的双面直齿套、销接于上述联动传动机构固定座上方并啮合于双面直齿套上侧的制动联动齿轮拉杆、销接于联动传动机构固定座中心内并啮合于双面直齿套下侧的直齿轮、直线可移动地装设于上述联动传动机构内并啮合于直齿轮下侧的单面直齿轮套轴、相对发电机主轴可转动的变桨芯轴，变桨芯轴的一端装设于单面直齿轮套轴内并相对于单面直齿轮套轴轴向固定，另一端穿过发电机主轴和风机叶片的轮毂且与变桨制动机构连接。
再具体地，上述停机驱动机构包括液压油缸，液压油缸的推杆连接上述双面直齿套，从而驱动上述双面直齿套在上述联动传动机构固定座内直线移动，进而驱动上述制动联动齿轮拉杆和上述直齿轮同时转动，上述直齿轮的转动带动上述单面直齿轮套轴直线移动从而带动上述变桨芯轴沿上述发电机主轴轴线直线移动。
又具体地，上述机械制动机构包括制动力臂、制动凸轮轴、制动凸轮架、一对制动凸轮滑销、一对制动蹄、以及制动毂，其中，上述制动力臂一端经由制动可调拉杆与上述制动联动齿轮拉杆连接，另一端固定在制动凸轮轴上，上述制动凸轮轴可枢转地安装于制动凸轮架上，每个上述制动凸轮滑销可滑动地安装在制动凸轮架上，且一侧与制动凸轮轴的凸轮面接触，另一侧与相对应的一个上述制动蹄的自由端接触，上述一对制动蹄的一端各自可转动地安装在上述制动器固定板上，并适于在风机联动停机过程中接触并抱死制动毂，另一端经由制动蹄复位弹簧连接在一起，上述制动蹄的上述另一端具有上述自由端，制动毂安装固定于上述发电机主轴上，其中，上述制动凸轮轴的凸轮面设置成：在上述变桨制动机构完成对上述风机叶片的变桨制动时，上述制动凸轮滑销被所述凸轮面顶抵而接触上述制动蹄的自由端，进而使得制动蹄接触并抱死制动毂。
进一步具体地，上述制动可调拉杆经由安装在其一端的反丝扣球头轴承与上述制动联动齿轮拉杆连接，且经由安装在其另一端的力臂球头轴承与上述制动力臂的上述一端连接。
再进一步具体地，上述一对制动蹄的每个在与上述制动毂接触的一侧具有制动阻尼材料。
又再进一步具体地，上述一对制动蹄的上述一端经由制动蹄复位备用弹簧连接在一起。
具体地，上述变桨制动机构包括变桨导向轴、变桨销轴、变桨同步滑套、变桨可调拉杆、叶柄套，其中，变桨导向轴固定在上述轮毂上且其上设置有轴向长通孔，上述变桨芯轴穿过上述轮毂的部分位于变桨导向轴内，变桨同步滑套套接在变桨导向轴上，变桨芯轴的上述另一端的端头通过变桨销轴连接变桨同步滑套，变桨销轴可在变桨导向轴上的长通孔内直线滑移，从而带动变桨同步滑套沿变桨导向轴直线滑移，变桨同步滑套连接变桨可调拉杆，变桨可调拉杆连接叶柄套，从而制动安装固定在叶柄套上的上述风机叶片。
进一步具体地，变桨球头轴承销接于上述变桨同步滑套上，上述变桨可调拉杆的一端安装于上述变桨球头轴承上，另一端安装有反丝扣变桨球头轴承，上述反丝扣变桨球头轴承在其球头端销接于上述叶柄套上。
再进一步具体地，在上述变桨制动机构中，上述变桨球头轴承、上述变桨可调拉杆以及上述反丝扣变桨球头轴承的个数与上述风机叶片的个数相对应。
根据本发明的另一个方面，提供一种具有上述风机联动停机装置的风机。
通过参考下面所描述的实施方式，本发明的上述这些方面和其他方面将会得到更清晰地阐述。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个优选实施方式的风机联动停机装置装配在风机上之后的剖视图；
图2示出了图1中风机联动停机装置位于发电机后端盖一侧的部件及其装配关系；
图3示出了从图2前侧向后侧看过去的视图，为清楚起见省去了制动器固定板后侧的部件；
图4示出了图1中风机联动停机装置的机械制动机构位于制动器固定板上的部分。
附图标记说明：
风机联动停机装置 100
制动器固定板 10 联动传动机构固定座 20
停机驱动机构 30
液压油缸 31 推杆 310
联动传动机构 40
双面直齿套 41 制动联动齿轮拉杆 42
直齿轮 43 单面直齿轮套轴 44
变桨芯轴 45 轮毂 46
深沟球和推力球轴承组合套 47
固定螺母 48
齿轮拉杆销轴 420 拉杆轴部分 421
直齿轮销轴 430
机械制动机构 50
制动力臂 51 制动凸轮轴 52
制动凸轮架 53 制动凸轮滑销 54
制动蹄 55 制动毂 56
制动蹄转销 57 制动蹄复位弹簧 58
制动可调拉杆 59
力臂球头轴承 510 凸轮面 520
自由端 550 制动蹄复位备用弹簧 551
制动阻尼材料 552 反丝扣球头轴承 590
变桨制动机构 60
变桨导向轴 61 变桨销轴 62
变桨同步滑套 63 变桨可调拉杆 64
叶柄套 65 变桨球头轴承 66
反丝扣变桨球头轴承 67 叶柄轴 68
发电机 70
发电机后端盖 71 发电机主轴 72
风机叶片 80
具体实施方式
根据要求，这里将披露本发明的具体实施方式。然而，应当理解的是，这里所披露的实施方式仅仅是本发明的典型例子而已，其可体现为各种形式。因此，这里披露的具体细节不被认为是限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础以及作为用于教导本领域技术人员以实际中任何恰当的方式不同地应用本发明的代表性的基础，包括采用这里所披露的各种特征并结合这里可能没有明确披露的特征。
应当注意到，在本文中，用于解释所揭露实施方式的各个部分的结构和/或动作的方向表示，诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”，等等，并不是绝对的，而是相对的。当所揭露实施方式的各个部分位于图中所示位置时，这些表示是合适的。如果所揭露实施方式的位置或参照系改变，这些表示也要根据所揭露实施方式的位置或参照系的改变而发生改变。
如图1所示，根据本发明的一个优选实施方式的风机联动停机装置100包括：制动器固定板10、联动传动机构固定座20、停机驱动机构30、联动传动机构40、机械制动机构50、变桨制动机构60。如图2清晰所示，制动器固定板10固定于风机发电机后端盖71上，联动传动机构固定座20固定于制动器固定板10上，停机驱动机构30安装于联动传动机构固定座20上，联动传动机构40安装于联动传动机构固定座20上并由停机驱动机构30驱动，机械制动机构50安装在制动器固定板10上并与联动传动机构30的一侧连接，用于制动发电机主轴72，变桨制动机构60与联动传动机构40的另一侧连接，用于制动风机叶片80，其中，机械制动机构50构造成在变桨制动机构60完成对风机叶片80的变桨制动时启动对发电机主轴72的机械制动。
如图2所示，并参考图3和图4，在本实施方式中，停机驱动机构30包括液压油缸31；联动传动机构40包括双面直齿套41、制动联动齿轮拉杆42、直齿轮43、单面直齿轮套轴44、变桨芯轴45、轮毂46；机械制动机构50包括制动力臂51、制动凸轮轴52、制动凸轮架53、一对制动凸轮滑销54、一对制动蹄55、以及制动毂56；变桨制动机构60包括变桨导向轴61、变桨销轴62、变桨同步滑套63、变桨可调拉杆64、叶柄套65。
再如图2所示，液压油缸31安装于联动传动机构固定座20上，而且液压油缸31的推杆310连接双面直齿套41；双面直齿套41安装在联动传动机构固定座20内，可以沿其轴线方向直线滑移；制动联动齿轮拉杆42销接于联动传动机构固定座20上方，制动联动齿轮拉杆42的齿面与双面直齿套41的上侧直齿正确啮合，且制动联动齿轮拉杆42可绕齿轮拉杆销轴420旋转；双面直齿套41的另外一侧直齿即下侧直齿与直齿轮43正确啮合，直齿轮43销接于联动传动机构固定座20中心内，在双面直齿套41直线运动时，正确啮合可带动直齿轮43绕直齿轮销轴430旋转；单面直齿轮套轴44安装在联动传动机构固定座20下方，且其单面齿朝上，并与直齿轮43的齿面正确啮合；联动传动机构固定座20固定在制动器固定板10上，制动器固定板10固定在发电机后端盖71上，发电机后端盖71刚性连接于发电机70及机舱（图未示）。
制动毂56是独立安装固定于发电机主轴72上的，如图2所示。再如图4所示，制动蹄55通过制动蹄转销57固定于制动器固定板10上，且成对安装，制动蹄55可绕制动蹄转销57转动，以接触和抱死制动毂56；制动蹄复位弹簧58安装于两个制动蹄55之间，对制动蹄起到张蹄后复位的作用。优选地，制动蹄55的上述一端经由制动蹄复位备用弹簧551连接在一起。又优选地，制动蹄55在与制动毂56接触的一侧具有制动阻尼材料552。
制动凸轮架53安装在制动器固定板10上，如图2所示。再如图3和4所示，制动蹄55的自由端550与制动凸轮滑销54一侧接触，且制动凸轮滑销54另一侧与制动凸轮轴52的凸轮面520接触；制动凸轮滑销54与制动凸轮架53之间是直线滑动的关系，即制动凸轮滑销54直线可移动地安装在制动凸轮架53上；制动凸轮轴52通过轴承安装于制动凸轮架53上，制动凸轮轴52可绕其轴线相对于制动凸轮架53旋转；制动力臂51一端通过销连接力臂球头轴承510、力臂球头轴承510螺纹连接制动可调拉杆59一端，反丝扣球头轴承590安装于可调拉杆59的另一端，反丝扣球头轴承590销接于制动联动齿轮拉杆42的拉杆轴部分421；制动力臂51的另一端固定在制动凸轮轴52上。
回过来再次参见图1并结合图2，变桨芯轴45穿入发电机主轴72，可在主轴长孔（图未示）内轴向滑移，一端穿入单面直齿套轴44，再套入深沟球和推力球轴承组合套47，通过两固定螺母48轴向锁紧，使得单面直齿轮套轴44在联动传动机构固定座20内的轴向滑动可以传导到变桨芯轴45，且变桨芯轴45随发电机主轴72一起旋转运动，变桨芯轴45的旋转运动通过深沟球和推力球轴承组合套隔离，从而传递不到单面直齿轮套轴44上。变桨芯轴45的另外一端穿入轮毂46和变桨导向轴61。轮毂46固定在发电机主轴72上，变桨导向轴61固定在轮毂46上，变桨同步滑套63套接在变桨导向轴61上，变桨芯轴45的端头通过变桨销轴62连接变桨同步滑套63。变桨导向轴61上开有长通孔（图未示），变桨销轴62可在变桨导向轴61上的长通孔内滑行，即可带动变桨同步滑套63仅沿变桨导向轴61轴线滑移，且不能轴向转动。三套变桨球头轴承66销接在变桨同步滑套63上，三套变桨可调拉杆64分别安装于三套变桨球头轴承66上。在变桨可调拉杆64上安装有反丝扣变桨球头轴承67，并与反丝扣变桨球头轴承67的安装丝扣端连接，反丝扣变桨球头轴承67球头端销接于叶柄套65上。叶柄套65通过两盘叶柄轴承安装于叶柄轴68上，风机叶片80安装固定在叶柄套65上。
下面参考图1至图4介绍一下本实施方式的风机联动停机装置100的工作原理：
如图2所示，液压站（图未示）驱动液压油缸31使得推杆310推动双面直齿套41在联动传动机构固定座20内直线滑动，在齿条和齿轮啮合下，带动制动联动齿轮拉杆42和直齿轮43，直齿轮43带动单面直齿轮套轴44在联动传动机构固定座20内做直线滑动。
如图2所示并结合图1，变桨芯轴45在风机主机正常工作时是与发电机主轴72同步旋转的。变桨芯轴45的旋转运动通过深沟球和推力球轴承组合套47与单面直齿套轴44进行旋转运动的隔离，并一同与单面直齿轮套轴44做直线滑动。变桨芯轴45在发电机主轴72内轴向滑动，通过变桨销轴62带动变桨同步滑套63在变桨导向轴62上滑动，进而驱动变桨球头轴承66以及变桨可调拉杆64控制叶柄套65的角度，进而改变风机叶片80的安装角度，达到风机叶片气动刹车的效果，降低风机叶片吸收风能的目的同时也降低了叶轮的转速。
如图2所示，并结合图3和图4，双面直齿轮套轴44在联动传动机构固定座20内直线滑动，其齿面与制动联动齿轮拉杆42的齿面啮合，驱动制动联动齿轮拉杆42绕其齿轮拉杆销轴420旋转，进而带动制动可调拉杆59，见图3，制动可调拉杆59作用制动力臂51，制动力臂51驱动制动凸轮轴52使得制动凸轮轴52绕其轴线旋转，凸轮面520带动制动凸轮滑销54向左右两侧移动，从而由制动凸轮滑销54再推动制动蹄55的自由端550张蹄，进而接触并抱紧制动毂56。凸轮面520设计成符合先变桨制动机构60先动作到位后，使得机械制动机构50的张蹄动作逐步实施，最终达到气动制动先行，降低风轮转速及能量的吸收能力，减小系统冲击，最后逐步实施机械制动，风轮完全停止旋转。
在本发明中，由于机械制动机构和变桨制动机构经由联动传动机构联动，且机械制动机构构造成在变桨制动机构完成对风机叶片的变桨制动时启动对发电机主轴的机械制动，因而本发明可先通过变桨来改变风机叶片工况，降低叶轮捕获风能的能力，有效降低叶轮转速及能量，再通过机械制动机构制动，能够有效避免风机停机过程中产生较大冲击并克服制动过热、过磨的问题，整套联动停机装置更安全稳定，使得整个机组可靠性更高。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种具有上述风机联动停机装置100的风机。
本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims (10)

1.一种风机联动停机装置，其特征在于包括固定于发电机后端盖上的制动器固定板、固定于制动器固定板上的联动传动机构固定座、安装于联动传动机构固定座上的停机驱动机构、安装于联动传动机构固定座上并由停机驱动机构驱动的联动传动机构、安装在制动器固定板上并与联动传动机构的一侧连接用于制动发电机主轴的机械制动机构、以及与联动传动机构的另一侧连接用于制动风机叶片的变桨制动机构，其中所述机械制动机构构造成在变桨制动机构完成对风机叶片的变桨制动时启动对发电机主轴的机械制动。
2.根据权利要求1所述的风机联动停机装置，其特征在于，所述联动传动机构包括直线可移动地装设于所述联动传动机构固定座内并与所述机械制动机构连接的双面直齿套、销接于所述联动传动机构固定座上方并啮合于双面直齿套上侧的制动联动齿轮拉杆、销接于联动传动机构固定座中心内并啮合于双面直齿套下侧的直齿轮、直线可移动地装设于所述联动传动机构内并啮合于直齿轮下侧的单面直齿轮套轴、相对所述发电机主轴可转动的变桨芯轴，所述变桨芯轴的一端装设于单面直齿轮套轴内并相对于单面直齿轮套轴轴向固定，另一端穿过所述发电机主轴和所述风机叶片的轮毂且与所述变桨制动机构连接。
3.根据权利要求2所述的风机联动停机装置，其特征在于，所述停机驱动机构包括液压油缸，液压油缸的推杆连接所述双面直齿套从而驱动所述双面直齿套在所述联动传动机构固定座内直线移动，进而驱动所述制动联动齿轮拉杆和所述直齿轮同时转动，所述直齿轮的转动带动所述单面直齿轮套轴直线移动从而带动所述变桨芯轴沿所述发电机主轴轴线直线移动。
4.根据权利要求2或3所述的风机联动停机装置，其特征在于，所述机械制动机构包括制动力臂、制动凸轮轴、制动凸轮架、一对制动凸轮滑销、一对制动蹄、以及制动毂，其中，所述制动力臂一端经由制动可调拉杆与所述制动联动齿轮拉杆连接，另一端固定在制动凸轮轴上，所述制动凸轮轴可枢转地安装于制动凸轮架上，每个所述制动凸轮滑销可滑动地安装在制动凸轮架上且一侧与制动凸轮轴的凸轮面接触另一侧与相对应的一个所述制动蹄的自由端接触，所述一对制动蹄的一端各自可转动地安装在所述制动器固定板上并适于在风机联动停机过程中接触并抱死制动毂，另一端经由制动蹄复位弹簧连接在一起，所述制动蹄的所述另一端具有所述自由端，制动毂安装固定于所述发电机主轴上，其中，所述制动凸轮轴的凸轮面设置成：在所述变桨制动机构完成对所述风机叶片的变桨制动时，所述制动凸轮滑销被所述凸轮面顶抵而接触所述制动蹄的自由端，进而使得制动蹄接触并抱死制动毂。
5.根据权利要求4所述的风机联动停机装置，其特征在于，所述制动可调拉杆经由安装在其一端的反丝扣球头轴承与所述制动联动齿轮拉杆连接，且经由安装在其另一端的力臂球头轴承与所述制动力臂的所述一端连接。
6.根据权利要求5所述的风机联动停机装置，其特征在于，所述一对制动蹄的每个在与所述制动毂接触的一侧具有制动阻尼材料。
7.根据权利要求6所述的风机联动停机装置，其特征在于，所述一对制动蹄的所述一端经由制动蹄复位备用弹簧连接在一起。
8.根据权利要求2或3所述的风机联动停机装置，其特征在于，所述变桨制动机构包括变桨导向轴、变桨销轴、变桨同步滑套、变桨可调拉杆、叶柄套，其中，变桨导向轴固定在所述轮毂上且其上设置有轴向长通孔，所述变桨芯轴穿过所述轮毂的部分位于变桨导向轴内，变桨同步滑套套接在变桨导向轴上，变桨芯轴的所述另一端的端头通过变桨销轴连接变桨同步滑套，变桨销轴可在变桨导向轴上的长通孔内直线滑移从而带动变桨同步滑套沿变桨导向轴直线滑移，变桨同步滑套连接变桨可调拉杆，变桨可调拉杆连接叶柄套从而制动安装固定在叶柄套上的所述风机叶片。
9.根据权利要求8所述的风机联动停机装置，其特征在于，变桨球头轴承销接于所述变桨同步滑套上，所述变桨可调拉杆的一端安装于所述变桨球头轴承上，另一端安装有反丝扣变桨球头轴承，所述反丝扣变桨球头轴承在其球头端销接于所述叶柄套上。
10.一种风机，其特征在于具有根据权利要求1至9任一项所述的风机联动停机装置。
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