CN110360058B - 一种垂直轴风力发电机塔架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垂直轴风力发电机塔架，涉及风力发电设备技术领域，包括调平底座、调平锥、转动支架、偏移座和可调塔身，调平底座下沿设有圆套，调平底座设置在地面上，调平锥设有多个，每个调平锥穿过调平底座下沿的一个圆套，多个调平锥围绕调平底座周向均匀设置，转动支架设置在调平底座顶部与调平底座通过轴承连接，转动支架水平转动，转动支架与偏移座底部通过螺母连接，可调塔身底部固定在偏移座顶部中心，可调塔身的高度可以调节。本发明的有益效果是设置有调平底座、调平锥和偏移座，通过调平底座和调平锥配合使风力发电机塔架可以更好固定在地面，偏移座的设置减小了塔架受到的应力，减少了塔架金属的疲劳值，增加了塔架的使用寿命。

Description

一种垂直轴风力发电机塔架
技术领域
本发明涉及风力发电设备技术领域，尤其是涉及一种垂直轴风力发电机塔架。
背景技术
为了更好的利用风能，长期以来，人们设计了多种结构形式的风力发电机装置，风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，利用风力发电非常环保，且能够产生的电能非常巨大，由于高度越高受到的风力越大，所以风力发电塔架一般都很高，现有的风力发电机塔架为一体式结构，安装和运输不便，同时当塔架使用一定年限后，塔架金属的疲劳值增加，因此需要对整个塔架进行检测、维修、更换，由于塔架重量过大造成维护成本高且维护困难。因此需要设计一种分体式塔架，可以减少塔架所受应力，同时在维护时仅需对部分结构进行维护，无需更换整个塔架，减少维护成本。
已经存在通过设置多组支撑杆以解决塔体所受应力过大以及维修保养不便的现有技术，例如：CN101100976A，本发明为一种垂直轴风力发电机塔架，具体公开了一种垂直轴风力发电机。其塔架结构由三组或三组以上的支撑杆组成，所述每组支撑杆垂直向上并在同一圆周上，所述圆周的圆心为所述塔架结构的中心，其中每根支撑杆向内圆一侧的同一高度设有可支承所述机座的重力支承架，发电机和风轮可以稳固的安装在该塔架的工作空间内，且该塔架可以牢固地安装在地上，然而，该对比文件通过设置多组支撑杆的方式解决一体式塔架受应力大易倾倒的问题，没有考虑多组支承杆的设置增加了塔架的制造成本，以及多组支撑杆会大大增加塔架重量导致塔架地基不稳定的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垂直轴风力发电机塔架，以解决现有技术中垂直轴风力发电机塔架受应力大、维修不便以及塔架地基不稳易倾倒的问题。
本发明提供一种垂直轴风力发电机塔架，包括调平底座、调平锥、转动支架、偏移座和可调塔身，所述调平底座下沿设有圆套，所述调平底座设置在地面上，所述调平锥设有多个，每个所述调平锥穿过所述调平底座下沿的一个圆套，多个所述调平锥围绕所述调平底座周向均匀设置，所述转动支架设置在所述调平底座顶部与所述调平底座通过轴承连接，所述转动支架水平转动，所述转动支架与所述偏移座底部通过螺母连接，所述可调塔身底部固定在所述偏移座顶部中心，所述可调塔身的高度可以调节。
进一步，所述调平底座包括底盘、立柱、顶盘和防脱套，所述立柱设置在所述顶盘和所述底盘之间，所述防脱套焊接在所述顶盘上，所述防脱套为管状体，所述防脱套外径小于所述底盘外径，所述防脱套高度大于所述转动支架高度的一半且小于所述转动支架的高度。
进一步，所述调平锥包括锥体、固定倒钩、螺母座和锁紧手轮，所述锥体上开设有导向槽，所述固定倒钩设有多个，多个所述固定倒钩沿锥体周向均匀分布，所述螺母座焊接在所述圆套上，所述锁紧手轮穿过所述螺母座抵触在导向槽内，所述锁紧手轮与所述螺母座通过螺纹连接。
进一步，所述转动支架包括推力轴承、支撑轴和支腿，所述推力轴承设置在所述支撑轴底部，所述支腿设有多个，多个所述支腿沿所述支撑轴周向均匀分布，所述支腿与所述支撑轴焊接，所述支腿通过螺母固定在所述偏移座底部。
进一步，所述偏移座包括座体、座心和稳定弹簧，所述稳定弹簧设有多个，多个所述稳定弹簧沿所述座心等间距设置，所述稳定弹簧中心设有伸缩导向杆，所述伸缩导向杆一端焊接在座心上，所述伸缩导向杆另一端穿过座体与座体铰接，所述稳定弹簧一端与座心焊接，所述稳定弹簧另一端与座体焊接，原始状态下所述座体与所述座心的中心轴线相同。
进一步，所述可调塔身包括第一塔身、第二塔身、卡紧装置和安装座，所述第一塔身焊接在所述偏移座中心顶部，所述第二塔身套设在第一塔身内部，所述第二塔身上开设有卡紧槽，所述卡紧装置设置在第一塔身顶部，所卡紧装置一部分可以卡合在卡紧槽内，所述安装座内侧设有花键，安装座与第二塔身顶部通过花键连接。
进一步，所述卡紧装置包括卡紧电机、连杆、卡紧座和导向套，所述卡紧电机安装在第一塔身顶部，所述连杆一端与卡紧电机铰接，所述连杆另一端与所述卡紧座铰接，所述导向套固定在所述第一塔身顶部，所述卡紧座穿过所述导向套与导向套滑动连接。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
其一，设置有调平底座和调平锥，所述调平锥穿过所述调平底座固定在地面上，在安装调平底座时，首先将调平底座放置在地面上，之后将调平锥插入地面，调平底座与所述调平锥之间通过滑动连接，使得调平锥在完成固定后可以对调平底座进行微调，保持调平底座与地面的垂直度，同时在使用一段时间后，若调平底座发生轻微倾斜也可以通过调平锥与调平底座配合将调平底座修正，当调平底座调平工作完成后，通过调平锥上设置的锁紧手轮可以将调平锥与调平底座固定，防止调平底座在使用过程中晃动过大，同时调平锥上设有固定倒钩，在调平锥插入地面后，固定倒钩提供张力使调平锥可以紧固的卡合在地面内避免调平锥晃动，通过调平锥和调平底座的配合，使得垂直轴风力发电机塔架在安装时更容易调整塔架与地面间的垂直度，避免塔架在安装过程中发生倾斜，同时在使用一段时间后，塔架晃动产生的倾斜也可以通过调平底座与调平锥进行调平，减轻塔架的晃动，使塔架可以更加平稳的工作，进一步减轻了塔架反复受应力的大小，增加了塔架的使用寿命，减少了塔架的维修成本。
其二，设置有偏移座，所述偏移座包括座体、座心和稳定弹簧，在塔架使用过程中，可调塔身焊接在座心上，当可调塔身受力时，通过座心将可调塔身受力传递至稳定弹簧，稳定弹簧弹性变形产生弹力将可调塔身所受作用力平衡，相较于传统的一体式塔架，偏移座的设置吸收了一部分塔身上所受的作用力从而减少了塔身受力变形的程度，减轻了塔身的金属疲劳，增加了塔身的使用寿命，同时偏移座将一体式塔架分隔成多个部分，在对塔架进行维修更换时，仅需将损坏部分进行更换即可完成对塔架的维修更换，无需将整个塔架进行维修更换，减小了塔架的维修成本，同时分体式的塔身还便于安装运输。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中调平底座的结构示意图；
图3为图2中A处的放大图；
图4为本发明中转动支架的结构示意图；
图5为本发明中偏移座的结构示意图；
图6为本发明中可调塔身的结构示意图。
附图标记：
调平底座1，调平锥2，转动支架3，偏移座4，可调塔身5，圆套6，底盘101，立柱102，顶盘103，防脱套104，锥体201，固定倒钩202，螺母座203，锁紧手轮204，推力轴承301，支撑轴302，支腿303，座体401，座心402，稳定弹簧403，伸缩导向杆404，第一塔身501，第二塔身502，卡紧装置503，安装座504，卡紧电机5031，连杆5032，卡紧座5033，导向套5034。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连同。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1至图6所示，本发明实施例提供一种垂直轴风力发电机塔架，包括调平底座1、调平锥2、转动支架3、偏移座4和可调塔身5，所述调平底座1下沿设有圆套6，所述调平底座1设置在地面上，所述调平锥2设有多个，每个所述调平锥2穿过所述调平底座1下沿的一个圆套6，多个所述调平锥2围绕所述调平底座1周向均匀设置，所述转动支架3设置在所述调平底座1顶部与所述调平底座1通过轴承连接，所述转动支架3水平转动，所述转动支架3与所述偏移座4底部通过螺母连接，所述可调塔身5底部固定在所述偏移座4顶部中心，所述可调塔身5的高度可以调节。本发明的工作原理是：通过调平底座1和调平锥2配合，使调平底座1可以水平安装在地面上，且安装完成后可以对调平底座1进行微调，在垂直轴风力发电机塔架使用过程中，调平底座1固定在地面不动，通过转动支架3连接偏移座4和调平底座1，在转动支架3的作用下偏移座4整体可以水平转动，可调塔身5安装在偏移座4上，可调塔身5带动偏移座4转动将垂直轴风力发电机的动力传递至偏移座4，可调塔身5在运转过程中会产生应力，通过偏移座4可以将可调塔身5的一部分应力吸收减小塔身受力产生的形变。
具体的，本发明的调平底座1包括底盘101、立柱102、顶盘103和防脱套104，所述立柱102设置在所述顶盘103和所述底盘101之间，所述防脱套104焊接在所述顶盘103上，所述防脱套104为管状体，所述防脱套104外径小于所述底盘101外径，所述防脱套104高度大于所述转动支架3高度的一半且小于所述转动支架3的高度。调平底座1底盘101的设置扩大了调平底座1与地面的接触面积从而降低了调平底座1的重心，使调平底座1可以更将稳定的对垂直轴风力发电机进行支撑，同时防脱套104高度大于转动支架3高度的一半，可以使转动支架3卡合在防脱套104内，避免转动支架3从防脱套104内脱离，同时防脱套104高度小于转动支架3高度，使得防脱套104与转动之间顶部留有空隙，便于转动支架3的安装和拆卸。
具体的，本发明的调平锥2包括锥体201、固定倒钩202、螺母座203和锁紧手轮204，所述锥体201上开设有导向槽，所述固定倒钩202设有多个，多个所述固定倒钩202沿锥体201周向均匀分布，所述螺母座203焊接在所述圆套6上，所述锁紧手轮204穿过所述螺母座203抵触在导向槽内，所述锁紧手轮204与所述螺母座203通过螺纹连接。调平锥2在安装时，首先将锥体201插入地面，之后通过固定倒钩202增加锥体201与地面的张力，使锥体201可以固定的更加牢固，之后旋转锁紧手轮204，通过锁紧手轮204抵触在锥体201上对锥体201进行锁紧，防止锥体201在使用过程中发生滑动使调平底座1产生倾斜，避免风力发电机发生倾倒，除本实施例外，还可以采用固定的锥体201焊接在调平底座1上，同样可以实现对调平底座1的固定，但固定锥体201在埋入地面后无法移动，当调平底座1发生倾斜时无法进行微调保持垂直轴风力发电机与地面垂直，而本实施例中调平锥2和调平底座1之间可以进行微调使调平底座1始终保持垂直度，所以本实施例应为最优实施方案。
具体的，本发明的转动支架3包括推力轴承301、支撑轴302和支腿303，所述推力轴承301设置在所述支撑轴302底部，所述支腿303设有多个，多个所述支腿303沿所述支撑轴302周向均匀分布，所述支腿303与所述支撑轴302焊接，所述支腿303通过螺母固定在所述偏移座4底部。当垂直轴风力发电机运行时，叶片在风力作用下带动主轴旋转，主轴重力集中在主轴轴承上会造成主轴轴承磨损严重，同时主轴也会承受不同方向的力导致主轴轴承产生偏磨，因此主轴轴承需要定期维修保养和更换，本实施例通过设置支腿303和支撑轴302，使得主轴在承受不同方向的风力产生轻微倾斜时，通过支腿303可以对主轴进行支撑从而减小主轴施加在轴承上的力，减轻主轴轴承的偏磨增加轴承使用寿命，同时在对主轴轴承进行更换时，传统的一体式塔架需要将整个塔架拆除，而本实施例中采用的转动支架3结构仅需将转动支架3上方结构拆除，转动支架3下方结构无需拆除，方便了对转动支架3上的推力轴承301的维修更换。
具体的，本发明的偏移座4包括座体401、座心402和稳定弹簧403，所述稳定弹簧403设有多个，多个所述稳定弹簧403沿所述座心402等间距设置，所述稳定弹簧403中心设有伸缩导向杆404，所述伸缩导向杆404一端焊接在座心402上，所述伸缩导向杆404另一端穿过座体401与座体401铰接，所述稳定弹簧403一端与座心402焊接，所述稳定弹簧403另一端与座体401焊接，原始状态下所述座体401与所述座心402的中心轴线相同。当可调塔身5受力时，通过座心402将可调塔身5受力传递至稳定弹簧403，稳定弹簧403弹性变形产生弹力将可调塔身5所受作用力平衡，相较于传统的一体式塔架，偏移座4的设置吸收了一部分塔身上所受的作用力从而减少了塔身受力变形的程度，减轻了塔身的金属疲劳，增加了塔身的使用寿命，同时偏移座4将一体式塔架分隔成多个部分，在对塔架进行维修更换时，仅需将损坏部分进行更换即可完成对塔架的维修更换，无需将整个塔架进行维修更换，减小了塔架的维修成本，同时分体式的塔身还便于安装运输。
具体的，本发明的可调塔身5包括第一塔身501、第二塔身502、卡紧装置503和安装座，所述第一塔身501焊接在所述偏移座4中心顶部，所述第二塔身502套设在第一塔身501内部，所述第二塔身502上开设有卡紧槽，所述卡紧装置503设置在第一塔身501顶部，所卡紧装置503一部分可以卡合在卡紧槽内，所述安装座内侧设有花键，安装座与第二塔身502顶部通过花键连接。第一塔身501和第二塔身502的设置，使可调塔身5在使用时可以根据需要调节高度从而充分利用不同高度的风速，同时将可调塔身5分为第一塔身501和第二塔身502，使维修人员在对可调塔身5进行维修时，可以根据磨损情况分别对第一塔身501和第二塔身502进行维修和更换，相较于传统的塔架，一方面套装的结构减小了可调塔身5运输占用的空间，同时相较于设置多组支撑杆的结构，第一塔身501和第二塔身502结构更为简单且耗费的材料成本更低，同时第一塔身501和第二塔身502可以分别更换，降低了维修的成本，同时垂直轴风力发电机的叶片可以安装在安装座上，安装座通过花键与第二塔身502连接，便于对安装座进行更换，同时花键结构使安装座与第二塔身502紧密结合可以更好的将叶片上的力传递至第二塔身502，减轻了叶片与第二塔身502连接部位的磨损。
具体的，本发明的卡紧装置503包括卡紧电机5031、连杆5032、卡紧座5033和导向套5034，所述卡紧电机5031安装在第一塔身501顶部，所述连杆5032一端与卡紧电机5031铰接，所述连杆5032另一端与所述卡紧座5033铰接，所述导向套5034固定在所述第一塔身501顶部，所述卡紧座5033穿过所述导向套5034与导向套5034滑动连接。在对第二塔身502进行卡紧时，首先卡紧电机5031动作带动连杆5032运动，连杆5032拉动卡紧座5033沿导向套5034运动使卡紧座5033卡合在第二塔身502上开设的卡紧槽内，完成对第二塔身502的卡紧，在需要对第一塔身501进行拆卸时，卡紧电机5031动作带动连杆5032运动，连杆5032推动卡紧座5033脱离卡紧槽内，解除对第一塔身501的锁紧，便于后续对第二塔身502进行拆卸，卡紧装置503的设置使得在对第二塔身502进行拆装时，通过远程控制电机运转即可实现卡紧与松脱，使维修人员在地面通过起吊机即可完成对第二塔身502高度的调节或对第二塔身502进行更换。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种垂直轴风力发电机塔架，其特征在于：包括调平底座(1)、调平锥(2)、转动支架(3)、偏移座(4)和可调塔身(5)，所述调平底座(1)下沿设有圆套(6)，所述调平底座(1)设置在地面上，所述调平锥(2)设有多个，每个所述调平锥(2)穿过所述调平底座(1)下沿的一个圆套(6)，多个所述调平锥(2)围绕所述调平底座(1)周向均匀设置，所述转动支架(3)设置在所述调平底座(1)顶部与所述调平底座(1)通过轴承连接，所述转动支架(3)水平转动，所述转动支架(3)与所述偏移座(4)底部通过螺母连接，所述可调塔身(5)底部固定在所述偏移座(4)顶部中心，所述可调塔身(5)的高度可以调节；
所述调平锥(2)包括锥体(201)、固定倒钩(202)、螺母座(203)和锁紧手轮(204)，所述锥体(201)上开设有导向槽，所述固定倒钩(202)设有多个，多个所述固定倒钩(202)沿锥体(201)周向均匀分布，所述螺母座(203)焊接在所述圆套(6)上，所述锁紧手轮(204)穿过所述螺母座(203)抵触在导向槽内，所述锁紧手轮(204)与所述螺母座(203)通过螺纹连接；
所述转动支架(3)包括推力轴承(301)、支撑轴(302)和支腿(303)，所述推力轴承(301)设置在所述支撑轴(302)底部，所述支腿(303)设有多个，多个所述支腿(303)沿所述支撑轴(302)周向均匀分布，所述支腿(303)与所述支撑轴(302)焊接，所述支腿(303)通过螺母固定在所述偏移座(4)底部；
所述偏移座(4)包括座体(401)、座心(402)和稳定弹簧(403)，所述稳定弹簧(403)设有多个，多个所述稳定弹簧(403)沿所述座心(402)等间距设置，所述稳定弹簧(403)中心设有伸缩导向杆(404)，所述伸缩导向杆(404)一端焊接在座心(402)上，所述伸缩导向杆(404)另一端穿过座体(401)与座体(401)铰接，所述稳定弹簧(403)一端与座心(402)焊接，所述稳定弹簧(403)另一端与座体(401)焊接，原始状态下所述座体(401)与所述座心(402)的中心轴线相同。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机塔架，其特征在于：所述调平底座(1)包括底盘(101)、立柱(102)、顶盘(103)和防脱套(104)，所述立柱(102)设置在所述顶盘(103)和所述底盘(101)之间，所述防脱套(104)焊接在所述顶盘(103)上，所述防脱套(104)为管状体，所述防脱套(104)外径小于所述底盘(101)外径，所述防脱套(104)高度大于所述转动支架(3)高度的一半且小于所述转动支架(3)的高度。
3.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机塔架，其特征在于：所述可调塔身(5)包括第一塔身(501)、第二塔身(502)、卡紧装置(503)和安装座(504)，所述第一塔身(501)焊接在所述偏移座(4)中心顶部，所述第二塔身(502)套设在第一塔身(501)内部，所述第二塔身(502)上开设有卡紧槽，所述卡紧装置(503)设置在第一塔身(501)顶部，所卡紧装置(503)一部分可以卡合在卡紧槽内，所述安装座内侧设有花键，安装座与第二塔身(502)顶部通过花键连接。
4.根据权利要求3所述的一种垂直轴风力发电机塔架，其特征在于：所述卡紧装置(503)包括卡紧电机(5031)、连杆(5032)、卡紧座(5033)和导向 套(5034)，所述卡紧电机(5031)安装在第一塔身(501)顶部，所述连杆(5032)一端与卡紧电机(5031)铰接，所述连杆(5032)另一端与所述卡紧座(5033)铰接，所述导向套(5034)固定在所述第一塔身(501)顶部，所述卡紧座(5033)穿过所述导向套(5034)与导向套(5034)滑动连接。
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