CN107061174B - 一种具有分离功能的海上风力发电机 - Google Patents

一种具有分离功能的海上风力发电机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有分离功能的海上风力发电机，包括海底锚、连接桩、基座、浮体、塔筒、发电机组、驱动机构、第一固定机构和第二固定机构，第一固定机构包括支杆、推杆、第一齿条、第二齿条和圆齿轮，第二固定机构包括力传感器、卷扬机和拉绳，驱动机构包括叶片、法兰盘和传动轴。该具有分离功能的海上风力发电机，在正常情况时，风力发电机的塔筒固定于基座内，当发生暴风雨、海啸等状况导致海平面极度上升时，在浮体的作用下，塔筒可漂浮与海面上。另外，该风力发电机还设有防撞机构，在船只撞击时，对该风力发电机本身与船只都能起到保护作用。

Description

一种具有分离功能的海上风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电设备领域，特别涉及一种具有分离功能的海上风力发电机。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。
风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。
由于风力发电机需要架设在长期风力稳定的地方，因此海洋成了架设风力发电机的理想地方，由于海洋上方几乎无任何遮挡物，因此风力较为稳定。然而将风力发电机架设在海洋上也有一定的风险，特别是发生暴风雨或者海啸等现象时，升高的海平面容易将风力发电机淹没。另外，架设在海上的风力发电机还容易遭受船只的撞击。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有分离功能的海上风力发电机。
本发明解决问题所采用的技术方案是：一种具有分离功能的海上风力发电机，包括海底锚、连接桩、基座、浮体、塔筒、发电机组、驱动机构、第一固定机构和第二固定机构；
所述基座的底部通过若干个连接桩与海底锚连接，所述基座的上端面设有第一凹槽，所述塔筒竖向设置在第一凹槽内，所述浮体的形状为圆柱环形，所述浮体套设在塔筒上，所述浮体与塔筒滑动连接，所述浮体位于基座的上方，所述塔筒上设有限位圈，所述限位圈位于浮体的上方，所述限位圈的外径大于浮体的内径，所述发电机组设置在塔筒的顶部，所述驱动机构设置在发电机组的顶部，所述第一固定机构有若干个，所述第一固定机构位于基座内，所述浮体内设有若干腔体，所述第二固定机构有若干个，所述第二固定机构位于腔体内，所述浮体通过第二固定机构与基座连接；
所述第一固定机构包括支杆、推杆、第一齿条、第二齿条和圆齿轮，所述塔筒的周向设有若干个第二凹槽，所述第二凹槽内设有复位组件，所述复位组件包括支板和第一弹簧，所述支板通过水平设置的第一弹簧与第二凹槽的槽底连接，所述支杆竖向设置，所述支杆的一端位于基座内，所述支杆另一端位于基座的上方，所述推杆水平设置，所述推杆的一端位于基座内，所述推杆的另一端位于第一凹槽内，所述第一齿条竖向设置在支杆上，所述第二齿条水平设置在推杆上，所述圆齿轮设置在基座内，所述第一齿条和第二齿条均与圆齿轮啮合；
所述第二固定机构包括力传感器、卷扬机和拉绳，所述卷扬机通过力传感器与腔体内部的顶面连接，所述基座的顶部均匀设有若干个连接扣，所述拉绳的一端卷绕在卷扬机上，所述拉绳的另一端伸出腔体且与连接扣连接；
所述驱动机构包括叶片、法兰盘和传动轴，所述传动轴竖向设置且与发电机组连接，所述法兰盘水平设置在传动轴的顶部，所述叶片有若干个，各叶片在法兰盘的周向均匀设置。
作为优选，为了防止该风力发电机遭受撞击后损坏，所述浮体的外周设有防撞机构。
作为优选，所述防撞机构包括缓冲圈和若干个连接缓冲圈与浮体的缓冲组件，所述缓冲圈与浮体同轴设置，所述缓冲圈的内径大于浮体的外径。
作为优选，所述缓冲组件包括缓冲单元和气囊，所述缓冲单元包括第二弹簧和阻尼器，所述第二弹簧套设在阻尼器上。
作为优选，所述阻尼器为摩擦阻尼器。
作为优选，所述缓冲圈的制作材料为橡胶。
作为优选，为了起到夜间照明和警示作用，所述塔筒的顶部设有照明灯。
作为优选，为了提高拉绳的牢固度，所述拉绳的制作材料为钢缆。
作为优选，为了防止发电机组进水，所述传动轴与发电机组的连接处设有接触式密封圈。
作为优选，为了提高塔筒的抗腐蚀性，所述塔筒的外壁设有热镀锌层。
本发明的有益效果是，该具有分离功能的海上风力发电机结构精巧，在正常情况时，风力发电机的塔筒固定于基座内，当发生暴风雨、海啸等状况导致海平面极度上升时，在浮体的作用下，塔筒可漂浮与海面上。另外，该风力发电机还设有防撞机构，在船只撞击时，对该风力发电机本身与船只都能起到保护作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种具有分离功能的海上风力发电机的结构示意图。
图2是图1的A部放大图。
图3是本发明的一种具有分离功能的海上风力发电机的基座的俯视图。
图4是本发明的一种具有分离功能的海上风力发电机的防撞机构与浮体的连接示意图。
图中：1.海底锚，2.连接桩，3.基座，4.浮体，5.塔筒，6.发电机组，7.第一凹槽，8.限位圈，9.腔体，10.支杆，11.推杆，12.第一齿条，13.第二齿条，14.圆齿轮，15.第二凹槽，16.支板，17.第一弹簧，18.力传感器，19.卷扬机，20.拉绳，21.连接扣，22.叶片，23.法兰盘，24.传动轴，25.缓冲圈，26.气囊，27.第二弹簧，28.阻尼器，29.照明灯。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-4所示，一种具有分离功能的海上风力发电机，包括海底锚1、连接桩2、基座3、浮体4、塔筒5、发电机组6、驱动机构、第一固定机构和第二固定机构；
所述基座3的底部通过若干个连接桩2与海底锚1连接，所述基座3的上端面设有第一凹槽7，所述塔筒5竖向设置在第一凹槽7内，所述浮体4的形状为圆柱环形，所述浮体4套设在塔筒5上，所述浮体4与塔筒5滑动连接，所述浮体4位于基座3的上方，所述塔筒5上设有限位圈8，所述限位圈8位于浮体4的上方，所述限位圈8的外径大于浮体4的内径，所述发电机组6设置在塔筒5的顶部，所述驱动机构设置在发电机组6的顶部，所述第一固定机构有若干个，所述第一固定机构位于基座3内，所述浮体4内设有若干腔体9，所述第二固定机构有若干个，所述第二固定机构位于腔体9内，所述浮体4通过第二固定机构与基座3连接；
所述第一固定机构包括支杆10、推杆11、第一齿条12、第二齿条13和圆齿轮14，所述塔筒5的周向设有若干个第二凹槽15，所述第二凹槽15内设有复位组件，所述复位组件包括支板16和第一弹簧17，所述支板16通过水平设置的第一弹簧17与第二凹槽15的槽底连接，所述支杆10竖向设置，所述支杆10的一端位于基座3内，所述支杆10另一端位于基座3的上方，所述推杆11水平设置，所述推杆11的一端位于基座3内，所述推杆11的另一端位于第一凹槽7内，所述第一齿条12竖向设置在支杆10上，所述第二齿条13水平设置在推杆11上，所述圆齿轮14设置在基座3内，所述第一齿条12和第二齿条13均与圆齿轮14啮合；
所述第二固定机构包括力传感器18、卷扬机19和拉绳20，所述卷扬机19通过力传感器18与腔体9内部的顶面连接，所述基座3的顶部均匀设有若干个连接扣21，所述拉绳20的一端卷绕在卷扬机19上，所述拉绳20的另一端伸出腔体9且与连接扣21连接；
所述驱动机构包括叶片22、法兰盘23和传动轴24，所述传动轴24竖向设置且与发电机组6连接，所述法兰盘23水平设置在传动轴24的顶部，所述叶片22有若干个，各叶片22在法兰盘23的周向均匀设置。
作为优选，为了防止该风力发电机遭受撞击后损坏，所述浮体4的外周设有防撞机构。
作为优选，所述防撞机构包括缓冲圈25和若干个连接缓冲圈25与浮体4的缓冲组件，所述缓冲圈25与浮体4同轴设置，所述缓冲圈25的内径大于浮体4的外径。
作为优选，所述缓冲组件包括缓冲单元和气囊26，所述缓冲单元包括第二弹簧27和阻尼器28，所述第二弹簧27套设在阻尼器28上。
作为优选，所述阻尼器28为摩擦阻尼器。
作为优选，所述缓冲圈25的制作材料为橡胶。
作为优选，为了起到夜间照明和警示作用，所述塔筒5的顶部设有照明灯29。
作为优选，为了提高拉绳20的牢固度，所述拉绳20的制作材料为钢缆。
作为优选，为了防止发电机组6进水，所述传动轴24与发电机组6的连接处设有接触式密封圈。
作为优选，为了提高塔筒5的抗腐蚀性，所述塔筒5的外壁设有热镀锌层。
该具有分离功能的海上风力发电机的工作原理为：在初始状态时，基座3位于海平面的上方，此时浮体4在重力作用下坐落于基座3上，浮体4将支杆10压下，支杆10上的第一齿条12带动圆齿轮14转动，圆齿轮14带动设有第二齿条13的推杆11水平移动，使推杆11的一端伸入位于塔筒5上的第二凹槽15内，起到固定塔筒5的作用。当发生暴风雨或海啸导致海平面不断上升时，海水一旦将基座3淹没，此时浮体4还浮力作用下浮起，此时浮体4与基座3分离，塔筒5上的第二凹槽15中的复位组件中的第一弹簧17通过支板16将推杆11从第二凹槽15中推出，与此同时浮体4通过上升至与限位圈8抵靠，并通过限位圈8将塔筒5顶起并漂浮于海面上。在塔筒5的整个上升过程中，第二固定机构中的力传感器18如果感受到浮力，则通过卷扬机19放开拉绳，使塔筒5顺利上升。
与现有技术相比，该具有分离功能的海上风力发电机设计巧妙，在正常情况时，风力发电机的塔筒5固定与基座3内，当发生暴风雨、海啸等状况导致海平面极度上升时，在浮体4的作用下，塔筒5可漂浮于海面上。另外，该风力发电机还设有防撞机构，在船只撞击时，对该风力发电机本身与船只都能起到保护作用。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种具有分离功能的海上风力发电机，其特征在于，包括海底锚(1)、连接桩(2)、基座(3)、浮体(4)、塔筒(5)、发电机组(6)、驱动机构、第一固定机构和第二固定机构；
所述基座(3)的底部通过若干个连接桩(2)与海底锚(1)连接，所述基座(3)的上端面设有第一凹槽(7)，所述塔筒(5)竖向设置在第一凹槽(7)内，所述浮体(4)的形状为圆柱环形，所述浮体(4)套设在塔筒(5)上，所述浮体(4)与塔筒(5)滑动连接，所述浮体(4)位于基座(3)的上方，所述塔筒(5)上设有限位圈(8)，所述限位圈(8)位于浮体(4)的上方，所述限位圈(8)的外径大于浮体(4)的内径，所述发电机组(6)设置在塔筒(5)的顶部，所述驱动机构设置在发电机组(6)的顶部，所述第一固定机构有若干个，所述第一固定机构位于基座(3)内，所述浮体(4)内设有若干腔体(9)，所述第二固定机构有若干个，所述第二固定机构位于腔体(9)内，所述浮体(4)通过第二固定机构与基座(3)连接；
所述第一固定机构包括支杆(10)、推杆(11)、第一齿条(12)、第二齿条(13)和圆齿轮(14)，所述塔筒(5)的周向设有若干个第二凹槽(15)，所述第二凹槽(15)内设有复位组件，所述复位组件包括支板(16)和第一弹簧(17)，所述支板(16)通过水平设置的第一弹簧(17)与第二凹槽(15)的槽底连接，所述支杆(10)竖向设置，所述支杆(10)的一端位于基座(3)内，所述支杆(10)另一端位于基座(3)的上方，所述推杆(11)水平设置，所述推杆(11)的一端位于基座(3)内，所述推杆(11)的另一端位于第一凹槽(7)内，所述第一齿条(12)竖向设置在支杆(10)上，所述第二齿条(13)水平设置在推杆(11)上，所述圆齿轮(14)设置在基座(3)内，所述第一齿条(12)和第二齿条(13)均与圆齿轮(14)啮合；
所述第二固定机构包括力传感器(18)、卷扬机(19)和拉绳(20)，所述卷扬机(19)通过力传感器(18)与腔体(9)内部的顶面连接，所述基座(3)的顶部均匀设有若干个连接扣(21)，所述拉绳(20)的一端卷绕在卷扬机(19)上，所述拉绳(20)的另一端伸出腔体(9)且与连接扣(21)连接；
所述驱动机构包括叶片(22)、法兰盘(23)和传动轴(24)，所述传动轴(24)竖向设置且与发电机组(6)连接，所述法兰盘(23)水平设置在传动轴(24)的顶部，所述叶片(22)有若干个，各叶片(22)在法兰盘(23)的周向均匀设置。
2.如权利要求1所述的具有分离功能的海上风力发电机，其特征在于，所述浮体(4)的外周设有防撞机构。
3.如权利要求2所述的具有分离功能的海上风力发电机，其特征在于，所述防撞机构包括缓冲圈(25)和若干个连接缓冲圈(25)与浮体(4)的缓冲组件，所述缓冲圈(25)与浮体(4)同轴设置，所述缓冲圈(25)的内径大于浮体(4)的外径。
4.如权利要求3所述的具有分离功能的海上风力发电机，其特征在于，所述缓冲组件包括缓冲单元和气囊(26)，所述缓冲单元包括第二弹簧(27)和阻尼器(28)，所述第二弹簧(27)套设在阻尼器(28)上。
5.如权利要求4所述的具有分离功能的海上风力发电机，其特征在于，所述阻尼器(28)为摩擦阻尼器。
6.如权利要求5所述的具有分离功能的海上风力发电机，其特征在于，所述缓冲圈(25)的制作材料为橡胶。
7.如权利要求1所述的具有分离功能的海上风力发电机，其特征在于，所述塔筒(5)的顶部设有照明灯(29)。
8.如权利要求1所述的具有分离功能的海上风力发电机，其特征在于，所述拉绳(20)的制作材料为钢缆。
9.如权利要求1所述的具有分离功能的海上风力发电机，其特征在于，所述传动轴(24)与发电机组(6)的连接处设有接触式密封圈。
10.如权利要求1所述的具有分离功能的海上风力发电机，其特征在于，所述塔筒(5)的外壁设有热镀锌层。
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Address after: 314001 Room 223, Building 1, 3339 Linggongtang Road (Jiaxing Science and Technology City), Nanhu District, Jiaxing City, Zhejiang Province

Applicant after: Jiaxing Titanium Amine New Material Technology Co., Ltd.

Address before: 518000 Room 201, building A, 1 front Bay Road, Shenzhen Qianhai cooperation zone, Shenzhen, Guangdong

Applicant before: Shenzhen city Naishidi Technology Development Co. Ltd.

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Address after: 314031 room 304, building 22, Zhifu center, Gaozhao street, Xiuzhou District, Jiaxing City, Zhejiang Province

Patentee after: Jiaxing noan New Material Technology Co.,Ltd.

Address before: 314001 Room 223, Building 1, 3339 Linggongtang Road (Jiaxing Science and Technology City), Nanhu District, Jiaxing City, Zhejiang Province

Patentee before: Jiaxing Titanium Amine New Material Technology Co.,Ltd.

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