CN112696315B - 旋转上抬式减速装置、风力发电机的旋转上抬式制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转上抬式减速装置、风力发电机的旋转上抬式制动系统。旋转上抬式减速装置，包括：壳体、摇摆盘、传动连杆及传动齿轮；壳体具有收容腔，收容腔的底部设置有锥形底座，摇摆盘与锥形底座铰接；传动连杆的一端与摇摆盘偏心连接，另一端延伸出收容腔后与传动齿轮连接；收容腔内设置有第一气体腔及第二气体腔，第一气体腔设置有第一单向进气阀和第一单向出气阀，第二气体腔设置有第二单向进气阀和第二单向出气阀。本发明公开的旋转上抬式减速装置、风力发电机的旋转上抬式制动系统，当风力过大时自动进入制动状态，从而对风力发电机进行减速，避免风力发电机超负荷运行，从而延长风力发电机的使用寿命。

Description

旋转上抬式减速装置、风力发电机的旋转上抬式制动系统

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，特别是涉及一种旋转上抬式减速装置、风力发电机的旋转上抬式制动系统。

背景技术

风力发电是将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能的过程。这个过程不需要燃料，也没有辐射，对空气和环境没有产生污染，因此，风能是一种清洁能源。

然而，输入至风力发电设备的风力并非人为设定的，而是取于风力发电设备所处的工作环境的自然风的大小，即驱动风力发电设备的风力大小并非可控的。目前，市面上的风力发电机容易存在因为风力过大而导致超负荷运行，并最终使风力发电设备过载而烧坏。

当然，也有风力发电设备在风力过大的情况下，启动保护功能，来保护风力发电设备，防止风力发电设备超负荷运行而烧坏。例如，公开号为CN104500337A的发明专利，在风力过大时，需要工作人员手动操作手柄，来启动保护机构实现保护功能。通过人工手动操作的保护机制，一方面需要实时监控风力大小，人力成本高；另一方面从工作人员获悉风力过大，到工作人员手动完成保护机构的保护操作需要一定的时间，在这个时间段内，风力发电设备处于超负荷状态。因此，风力发电设备不可避免地会存在超负荷状态，从而对风力发电设备的保护效果并不理想。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种旋转上抬式减速装置、风力发电机的旋转上抬式制动系统，当风力过大时自动进入制动状态，从而对风力发电机进行减速，避免风力发电机超负荷运行，从而延长风力发电机的使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种旋转上抬式减速装置，包括：壳体、摇摆盘、传动连杆及传动齿轮；所述壳体具有收容腔，所述收容腔的底部设置有锥形底座，所述摇摆盘与所述锥形底座铰接；所述传动连杆的一端与所述摇摆盘偏心连接，另一端延伸出收容腔后与所述传动齿轮连接；

所述收容腔内设置有第一气体腔及第二气体腔，所述第一气体腔设置有第一单向进气阀和第一单向出气阀，所述第二气体腔设置有第二单向进气阀和第二单向出气阀；

所述旋转上抬式减速装置还包括第一复位弹簧、第一活塞、第二复位弹簧及第二活塞；所述第一活塞的一端通过所述第一复位弹簧与所述第一气体腔的顶壁连接，另一端与所述摇摆盘抵持；所述第二活塞的一端通过所述第二复位弹簧与所述第二气体腔的顶壁连接，另一端与所述摇摆盘抵持；所述第一复位弹簧及所述第二复位弹簧分别收容于所述第一气体腔及所述第二气体腔。

在其中一个实施例中，所述摇摆盘的中心处设置有自由连接柱，所述传动连杆的一端开设有偏心收容槽，所述自由连接柱部分伸入至所述偏心收容槽中。

在其中一个实施例中，所述锥形底座与所述摇摆盘通过万向球连接。

在其中一个实施例中，所述传动连杆的一端设置有防脱凸台，所述收容腔设置有与所述防脱凸台配合的限位收容槽，所述防脱凸台转动设置在所述限位收容槽中。

在其中一个实施例中，所述第一活塞与所述摇摆盘抵持的一端设置有第一抵持锥，所述第一抵持锥与所述摇摆盘抵持。

在其中一个实施例中，所述第二活塞与所述摇摆盘抵持的一端设置有第二抵持锥，所述第二抵持锥与所述摇摆盘抵持。

在其中一个实施例中，所述壳体为圆柱体。

本发明还公开一种风力发电机的旋转上抬式制动系统，包括所述旋转上抬式减速装置；所述风力发电机的旋转上抬式制动系统还包括风力感应驱动装置，所述旋转上抬式减速装置与所述风力感应驱动装置驱动连接。

本发明公开的旋转上抬式减速装置、风力发电机的旋转上抬式制动系统，当风力过大时自动进入制动状态，从而对风力发电机进行减速，避免风力发电机超负荷运行，从而延长风力发电机的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的旋转上抬式减速装置的结构示意图；

图2为图1所示的旋转上抬式减速装置的另一视角示意图；

图3为图1所示的旋转上抬式减速装置的分解图；

图4为图1所示的旋转上抬式减速装置的状态切换示意图；

图5为本发明的风力发电机的旋转上抬式制动系统的结构示意图；

图6为图5所示的风力发电机的旋转上抬式制动系统的部分结构示意图；

图7为图5所示的风力感应驱动装置的结构示意图；

图8为图5所示的风力感应组件与制动解锁组件的配合示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1及图2所示，本发明公开一种旋转上抬式减速装置10，包括：壳体100、摇摆盘200、传动连杆300及传动齿轮400。壳体100具有收容腔500(如图3所示)，收容腔500的底部设置有锥形底座510，摇摆盘200与锥形底座510铰接；传动连杆300的一端与摇摆盘200偏心连接，另一端延伸出收容腔500后与传动齿轮400连接。具体的，壳体100(如图5所示)为圆柱体。具体的，锥形底座510与摇摆盘200通过万向球(图未示)连接。

如图2所示，具体的，收容腔500内设置有第一气体腔520及第二气体腔530，第一气体腔520设置有第一单向进气阀521和第一单向出气阀522，第二气体腔530设置有第二单向进气阀531和第二单向出气阀532。在本实施例中，第一单向出气阀522外接第一储气缸(图未示)，第二单向出气阀532外接第二储气缸(图未示)。

如图2所示，具体的，旋转上抬式减速装置10还包括第一复位弹簧600、第一活塞700、第二复位弹簧800及第二活塞900。第一活塞700的一端通过第一复位弹簧600与第一气体腔520的顶壁连接，另一端与摇摆盘200抵持。第二活塞900的一端通过第二复位弹簧800与第二气体腔530的顶壁连接，另一端与摇摆盘200抵持。第一复位弹簧600及第二复位弹簧800分别收容于第一气体腔520及第二气体腔530。

如图3及图4所示，具体的，摇摆盘200的中心处设置有自由连接柱210，传动连杆300的一端开设有偏心收容槽310，自由连接柱210部分伸入至偏心收容槽310中。在本实施例中，偏心收容槽310开设在防脱凸台320的偏心处。

如图3及图4所示，具体的，传动连杆300的一端设置有防脱凸台320，收容腔500设置有与防脱凸台320配合的限位收容槽540，防脱凸台320转动设置在限位收容槽540中。

如图2所示，具体的，第一活塞700与摇摆盘200抵持的一端设置有第一抵持锥710，第一抵持锥710与摇摆盘200抵持。

如图2所示，具体的，第二活塞900与摇摆盘200抵持的一端设置有第二抵持锥910，第二抵持锥910与摇摆盘200抵持。

下面对旋转上抬式减速装置10的工作原理进行说明(请一并参阅图1至图4)：

传动齿轮400转动时通过传动连杆300带动防脱凸台320转动，由于防脱凸台320与摇摆盘200偏心连接，且摇摆盘200通过万向球与锥形底座510铰接，故防脱凸台320转动时带动摇摆盘200摇摆式转动；摇摆盘200摇摆式转动时反复交替地抬起第一活塞700和第二活塞900；

需要说明的是，摇摆盘200抬起第一活塞700的过程中，第一活塞700不断压缩第一气体腔520中的气体，使气体从第一单向出气阀522排出至第一储气缸；与此同时，第一活塞700不断压缩第一复位弹簧600，第一复位弹簧600为第一活塞700提供弹性回复力，使第一活塞700具有向靠近锥形底座510的方向复位的趋势；需要说明的是，摇摆盘200抬起第一活塞700所需要的动力来源于传动连杆300的转动，即间接来源于传动齿轮400的转动；

当摇摆盘200将第一活塞700抬起至最高处时，摇摆盘200开始抬起第二活塞900；摇摆盘200抬起第二活塞900的过程中，第二活塞900不断压缩第二气体腔530中的气体，使气体从第二单向出气阀532排出至第二储气缸；与此同时，第一活塞700在第一复位弹簧600的弹性回复力作用下，向靠近锥形底座510的方向复位；在此过程中，壳体100外的气体通过第一单向进气阀521进入到第一气体腔520中；

当然，摇摆盘200抬起第一活塞700的过程中，第二活塞900在第二复位弹簧800的弹性回复力作用下向靠近锥形底座510的方向复位；且，与此同时，壳体100外的气体通过第二单向进气阀531进入到第二气体腔530中；

需要说明的是，第一抵持锥710及第二抵持锥910的设置，使得第一活塞700及第二活塞900与摇摆盘200的抵持平稳，确保摇摆盘200的摇摆式转动保持平稳、顺畅；

本发明提供的旋转上抬式减速装置10，在摇摆盘200持续做摇摆式转动的过程中，摇摆盘200反复交替地抬起第一活塞700和第二活塞900从而实现交替地对第一气体腔520及第二气体腔530进行吸气、排气；从而实现持续、稳定的减速。

如图5所示，本发明还公开一种风力发电机的旋转上抬式制动系统20，包括旋转上抬式减速装置10及风力感应驱动装置30，旋转上抬式减速装置10与风力感应驱动装置30驱动连接。

如图5所示，具体的，风力感应驱动装置30包括：风力感应组件40、制动解锁组件50及风力制动组件60，风力感应组件40与制动解锁组件50连接，制动解锁组件50与风力制动组件60接触或分离，旋转上抬式减速装置10与风力制动组件60驱动连接。

如图5所示，具体的，风力感应组件40包括：风帆(图未示)、自由连杆401、引导基座402、自由滑块403及传动复位弹簧404；风帆通过自由连杆401与自由滑块403连接；自由滑块403滑动设置在引导基座402上；传动复位弹簧404的一端与自由滑块403连接，另一端与引导基座402连接。

如图5、图7及图8所示，具体的，制动解锁组件50包括支撑连杆501及V型传动件502，V型传动件502转动套设在支撑连杆501上；V型传动件502具有位移感应端503，自由滑块403开设有阶梯式引导槽405，位移感应端503滑动卡接于阶梯式引导槽405。作为优选的实施方式，位移感应端503设置有球头504，球头504滑动卡接在阶梯式引导槽405中。这样就使得位移感应端503顺畅地与阶梯式引导槽405配合。此外，球头504滑动卡接在阶梯式引导槽405中，一方面对球头504实现了限位作用，防止球头504从阶梯式引导槽405脱离；另一方面通过控制位移感应端503来间接控制V型传动件502的状态，从而实现V型传动件502与制动解锁件603的锁扣或分离，由此控制制动系统20是否进入制动状态。

如图6及图7所示，具体的，风力制动组件60包括：制动棘轮601、制动齿轮602、制动解锁件603及制动连杆604，制动棘轮601与制动连杆604驱动连接，制动齿轮602活动套接在制动连杆604上，且制动齿轮602与传动齿轮400啮合；制动解锁件603转动设置在制动齿轮602上，V型传动件502还具有制动锁扣端505，制动解锁件603与制动锁扣端505锁扣或与制动棘轮601锁扣。

如图7所示，具体的，风力制动组件60还包括限位弹片605，限位弹片605设置在制动齿轮602上且抵持于制动解锁件603，以使得制动解锁件603具有与制动棘轮601锁扣的趋势。需要说明的是，限位弹片605抵持于制动解锁件603，以使得制动解锁件603具有与制动棘轮601锁扣的趋势；即限位弹片605为制动解锁件603提供的抵持力，克服了制动解锁件603自身的重力，确保制动解锁件603稳定地与制动棘轮601锁扣在一起，防止脱钩；从而确保制动系统20的稳定性，为风力发电机提供可靠的制动保护。

如图7所示，具体的，制动解锁件603具有锁扣配合端606及联动锁扣端607，锁扣配合端606与制动锁扣端505锁扣或分离；联动锁扣端607与制动棘轮601锁扣或分离。

如图7所示，具体的，联动锁扣端607具有勾子608，勾子608与制动棘轮601的棘槽609锁扣或分离。通过勾子608与棘槽609的结构配合，一方面确保联动锁扣端607与制动棘轮601容易锁扣上；另一方面确保联动锁扣端607与制动棘轮601分离也容易；由此确保制动系统20的可靠性和稳定性。

如图8所示，具体的，引导基座402开设有线性引导槽406，自由滑块403沿线性引导槽406滑动设置。

本发明的风力发电机的旋转上抬式制动系统20应用于风力发电机时，制动连杆604与风力发电机的传动轴连接。要特别说明的是，风叶与风力发电机之间通过制动连杆604连接，即风叶通过制动连杆604带动风力发电机的传动轴转动，从而实现风力发电机的发电。

本发明公开的风力发电机的旋转上抬式制动系统20应用于风力发电机技术领域；在风力发电机周围的风力超过预先设定的极限值时，对风力发电机进行制动，防止风力发电机超负荷运行而缩短使用寿命或烧坏。

下面对风力发电机的旋转上抬式制动系统20的工作原理进行说明(请一并参阅图5至图8)：

首先针对风力发电机的负荷能力设定超负荷极限值，当风力未超过超负荷极限值时，制动系统20处于非制动状态，风力发电机正常运行发电；当风力超过超负荷极限值时，制动系统20进入制动状态，制动系统20对风力发电机的传动轴进行减速；防止传动轴转速过快而烧坏发电机；

当风力未超过预设的超负荷极限值时，制动系统20处于非制动状态；此时，V型传动件502的制动锁扣端505勾住制动解锁件603的锁扣配合端606，从而使得制动解锁件603的联动锁扣端607与制动棘轮601的棘槽609分离；这样就使得制动棘轮601与制动齿轮602之间不存在联动，即制动棘轮601跟随制动连杆604转动时，制动齿轮602保持静止；

随着风力的增大，风帆向靠近传动复位弹簧404的方向移动时，风帆通过自由连杆401带动自由滑块403向靠近传动复位弹簧404的方向移动，并不断压缩传动复位弹簧404，且阶梯式引导槽405也不断移动，使得球头504在阶梯式引导槽405的位置也不断改变；当然，在此过程中，V型传动件502的制动锁扣端505依然保持勾住制动解锁件603的锁扣配合端606，使得制动解锁件603的联动锁扣端607与制动棘轮601的棘槽609保持分离；

当风力增大至超过超负荷极限值时，制动系统20从非制动状态进入制动状态；具体过程为：随着风力的增大，风帆在风力作用下通过自由连杆401进一步带动自由滑块403向靠近传动复位弹簧404的方向移动；在此过程中，传动复位弹簧404进一步被压缩，且阶梯式引导槽405远离传动复位弹簧404的一端进一步向靠近球头504的方向移动，并最终使得球头504抵持于阶梯式引导槽405远离传动复位弹簧404的一端处；需要特别说明的是，在此过程中，V型传动件502沿支撑连杆501转动一角度，并使得V型传动件502的制动锁扣端505与制动解锁件603的锁扣配合端606分离；

制动锁扣端505与锁扣配合端606分离后，制动解锁件603在限位弹片605的弹性作用力下，其联动锁扣端607向制动棘轮601靠近并最终与制动棘轮601的棘槽609锁扣一起；制动解锁件603与制动棘轮601锁扣一起后，使得制动齿轮602与制动棘轮601之间形成联动；这样就使得制动棘轮601跟随制动连杆604转动时带动制动齿轮602一同转动；制动齿轮602转动时带动传动齿轮400转动，从而驱动旋转上抬式减速装置10运行，进而实现对传动轴进行减速；防止风力过大导致传动轴转速过快而使得风力发电机超负荷运转；

本发明的风力发电机的旋转上抬式制动系统20，在风力过大时，对风力发电机的传动轴进行减速；避免风力过大导致传动轴转速过快而使得风力发电机超负荷运转；而且，本发明的制动系统20能实时感应风力的大小，并在风力超过预设的超负荷极限值时，瞬间进入制动状态进行减速处理，实现自动制动的同时制动迅速及时；

当风力减小至低于预设的超负荷极限值时，制动系统20恢复至非制动状态并不再对风力发电机进行制动；具体过程为：当风力减小时，风帆所受的风力减小；此时，自由滑块403在传动复位弹簧404的弹性力作用下向远离传动复位弹簧404的方向复位；此时，阶梯式引导槽405靠近传动复位弹簧404的一端到达位移感应端503的球头504处并与球头504配合；此时，V型传动件502转动复位，并使得V型传动件502的制动锁扣端505再次勾住制动解锁件603的锁扣配合端606，从而使得制动解锁件603的联动锁扣端607与制动棘轮601的棘槽609分离；

本发明的风力发电机的旋转上抬式制动系统20，在风力从超过预设的超负荷极限值减小至低于预设的超负荷极限值时，能瞬间从制动状态切换至非制动状态，使风力发电机保持实时、稳定、持续的发电；

且，本发明的风力发电机的旋转上抬式制动系统20，在风速反复在预设的超负荷极限值附近拨动时，能实时跟随风力的大小在制动状态和非制动状态之间反复切换；从而对风力发电机进行实时的、可靠的保护。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种旋转上抬式减速装置，其特征在于，包括：壳体、摇摆盘、传动连杆及传动齿轮；所述壳体具有收容腔，所述收容腔的底部设置有锥形底座，所述摇摆盘与所述锥形底座铰接；所述传动连杆的一端与所述摇摆盘偏心连接，另一端延伸出收容腔后与所述传动齿轮连接；

所述收容腔内设置有第一气体腔及第二气体腔，所述第一气体腔设置有第一单向进气阀和第一单向出气阀，所述第二气体腔设置有第二单向进气阀和第二单向出气阀；

所述旋转上抬式减速装置还包括第一复位弹簧、第一活塞、第二复位弹簧及第二活塞；所述第一活塞的一端通过所述第一复位弹簧与所述第一气体腔的顶壁连接，另一端与所述摇摆盘抵持；所述第二活塞的一端通过所述第二复位弹簧与所述第二气体腔的顶壁连接，另一端与所述摇摆盘抵持；所述第一复位弹簧及所述第二复位弹簧分别收容于所述第一气体腔及所述第二气体腔；

所述摇摆盘的中心处设置有自由连接柱，所述传动连杆的一端开设有偏心收容槽，所述自由连接柱部分伸入至所述偏心收容槽中。

2.根据权利要求1所述的旋转上抬式减速装置，其特征在于，所述锥形底座与所述摇摆盘通过万向球连接。

3.根据权利要求2所述的旋转上抬式减速装置，其特征在于，所述传动连杆的一端设置有防脱凸台，所述收容腔设置有与所述防脱凸台配合的限位收容槽，所述防脱凸台转动设置在所述限位收容槽中。

4.根据权利要求1所述的旋转上抬式减速装置，其特征在于，所述第一活塞与所述摇摆盘抵持的一端设置有第一抵持锥，所述第一抵持锥与所述摇摆盘抵持。

5.根据权利要求1所述的旋转上抬式减速装置，其特征在于，所述第二活塞与所述摇摆盘抵持的一端设置有第二抵持锥，所述第二抵持锥与所述摇摆盘抵持。

6.根据权利要求1所述的旋转上抬式减速装置，其特征在于，所述壳体为圆柱体。

7.一种风力发电机的旋转上抬式制动系统，其特征在于，包括权利要求1至6中任意一项所述的旋转上抬式减速装置；

所述风力发电机的旋转上抬式制动系统还包括风力感应驱动装置，所述旋转上抬式减速装置与所述风力感应驱动装置驱动连接。