CN202250592U - 高效节能自动辅助风能机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效节能自动辅助风能机。本实用新型的顶部设置风叶、拉杆、垂直轴组成的风车，垂直轴的底端通过法兰连接一条垂直主轴，垂直主轴活动套装固定在一根垂直套管内，垂直套管的底部通过法兰固定在一个钢构框架顶部；水平安装的齿轮箱的底脚固定在钢构框架内，齿轮箱内分别设置垂直轴和水平轴；在水平轴上设置单向齿轮和与单向齿轮匹配的单向活舌，在轴端套装一个皮带槽轮，在皮带槽轮靠近齿轮箱的一侧固定安装一个小磁铁，在小磁铁运行轨迹对应的齿轮箱侧壁上固定安装一个与小磁铁匹配的位置传感器；钢构框架固定在另一钢构支架；钢构框支架通过螺栓固定在水泥预制底座上。

Description

高效节能自动辅助风能机

技术领域

本实用新型涉及风能直接转化为机械能的动力输出装置，更具体地说，是涉及一种直接将风能转化为机械能，并可辅助与之匹配的以电能及其他能源作为机械能输出的高效节能风动助力机械装置。

背景技术

社会化的大生产使能源越来越紧张，人们在不断探索新能源的开发与利用，风能的利用和开发对于风力资源丰富的国家尤为重要，但是，目前风能的利用与开发基本局限在风能与电能的转化的层面——风力发电，然而风力发电机的效率较低且造价高昂，由于风力的不确定性导致能量输出极其不稳定，致使风能的利用相当有限。由于风力、风速的不确定性，致使在实际生产中不能直接利用风能转化为机械能对外输出利用，所以只有把机械能再转化为电能，再把电能转化为机械能后为人所用，在这一系列的转化过程中，既白白浪费了许多能源，又造成了设备的造价高昂，为什么不直接利用风机把风能直接转化为动能为人所用呢？这就需要一种辅助伺服装置辅助匹配相应的以电能或其他能源作为机械能输出的机械装置，在风力充沛的时候利用风机对于负载提供动能，当风力不足时，利用风机和与之匹配的机械装置共同对于负载输出动能，当风力过低或无风时由与之匹配的机械装置独立对于负载输出动能，这种装置既能实现自动的切换，又无需对于风机与与之匹配的机械装置进行分离。本实用新型就恰到好处的实现了这一系列的功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术中由于风力、风速不确定性致使不能利用风机直接对外输出动力的难题。1、利用风机直接匹配以电能或其他能源作为机械能输出的方法，高效的利用风能，从而实现高效节能；2、采用给风机增设自动切换装置的技术，在风力充沛的时候利用风机对于负载提供动力，当风力不足时，利用风机和与之匹配的机械装置共同对于负载输出动能，当风力过低或无风时由与之匹配的机械装置单独对于负载输出动能，而无需对于风机与与之匹配的动能输出装置进行分离。

本实用新型高效节能自动辅助风能机，分别通过下述技术方案予以实现，本实用新型的顶部设置风叶、拉杆、垂直轴固定连接在一起组成的垂直轴风车，垂直轴的底端通过法兰并利用螺栓与垂直主轴顶端的法兰固定连接在一起，垂直主轴分别通过设置于垂直套管内两端的上下两个轴承活动套装固定在一根垂直套管内，垂直套管的底部通过法兰并利用螺栓固定在一个利用角铁和槽钢焊接而成的钢构框架顶部；在垂直主轴下部设置与垂直主轴固定连接的刹车轮，在刹车轮上设置手动刹车装置，垂直主轴的底端设置法兰；一个水平安装的齿轮箱的底脚利用螺栓固定在钢构框架内，齿轮箱内设置的垂直1轴的顶端通过法兰并利用螺栓与垂直主轴的底端的法兰固定连接；垂直1轴的上部通过轴承与齿轮箱顶盖活动连接，底部通过轴套、轴瓦与齿轮箱底部设置的轴瓦套活动连接，轴瓦套内部放入一段顶面半球形的钢化处理的圆柱体，垂直1轴的底端恰好抵压在该圆柱体上，在垂直1轴上固定安装的柱形齿轮与垂直2轴的柱形齿轮的轮齿相啮合；垂直2轴的上端通过轴承与齿轮箱顶盖活动连接，底端通过轴套、轴瓦与齿轮箱底部固定设置的轴瓦套活动连接，垂直2轴上的柱形齿轮与另一锥形齿轮同轴心且同轴一体，垂直2轴上的锥形齿轮与齿轮箱内设置的水平1轴上的锥形齿轮相啮合；水平1轴的一端通过轴套与轴瓦活动固定在齿轮箱侧部的侧盖上，另一端通过轴套、轴瓦活动固定在箱内固定设置的隔板上，水平1轴上的锥形齿轮与另一柱形齿轮同轴心且同轴一体，水平1轴上的柱形齿轮与设置于齿轮箱内活动套装在水平2轴上的凹形齿轮相啮合；水平2轴的一端通过轴承与齿轮箱侧壁活动连接，另一端通过轴套、轴瓦与齿轮箱内固定设置的隔板活动连接，凹形齿轮活动套装在水平2轴上并利用卡簧定位，与水平2轴同心同体的单向齿轮恰含在凹形齿轮的凹口内，且并不与凹形齿轮接触，在凹形齿轮的侧壁上的矩形孔内垂直于水平2轴活动设置一个单向活舌，通过弹簧的压迫该单向活舌与水平2轴上的单向齿轮相配合，水平2轴的位于齿轮箱外的一端套装一个皮带槽轮并通过槽、键及螺栓固定；在皮带槽轮靠近齿轮箱的一侧固定安装一个小磁铁，在皮带槽轮转动时小磁铁运行轨迹对应的齿轮箱侧壁上固定安装一个与小磁铁匹配的位置传感器；钢构框架分别通过其两侧设置于同一垂线上的两对螺栓固定在另一钢构支架两侧的垂直的轨道内；钢构框支架通过螺栓固定在水泥预制底座上；两条分别倒装向下的丝杠中的一条的上端正对垂直主轴下方焊接在钢构框架的底部，丝杠上分别丝扣连接安装一个调节螺帽，两段分别垂直设置的直径略大于丝杠的最大直径的套管恰好分别套装在两丝杠下方，两套管的下端分别焊接在钢构支架上；在本装置上部的垂直套管顶部分别均匀设置三个锚线拉环，三条拉线分别固定在均匀分布于垂直套管四周的锚桩上；位置传感器通过导线连接到与本装置匹配的电机或内燃机的控制系统；齿轮箱内加注适量的润滑油；皮带槽轮通过三角皮带和与本装置匹配的电机或内燃机的动力输出槽轮链接。

本实用新型所述的齿轮箱内设置的垂直1轴的底端设置与其丝扣连接的底面耐磨头；所述的皮带槽轮通过三角皮带和与本装置匹配的电机或内燃机的动力输出槽轮的部分槽链接；所述的垂直主轴的主体采用空心管结构，与其上端的法兰采用焊接固定连接，与其下端的法兰采用丝扣连接。

本实用新型具有以下有益效果：

1、可以最大限度合理的利用风能，使风能在不转化为电能的前提下得到进一步的开发与利用，最大限度地降低了风能的利用成本，为风能的开发利用开辟了一条新途径。

2、直接将风能转化为机械能为人类所利用，最大限度地提高了风能机的机械效率，这样既使风能得到了更有效地利用，同时最大限度地降低了制造成本。

3、本实用新型既可以独立作为动力输出机械使用，也可以匹配其他能源为动力的机械使用，以便更好的节约能源。

4、应用广泛，可广泛应用于油田采油、油井注水、农业灌溉等等诸多高耗能领域。

5、结构简单合理、安全可靠，易于推广。

附图说明

图1是本实用新型的纵剖结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图1对本实用新型作进一步描述。如图1所示，高效节能自动辅助风能机的顶部设置风叶1、拉杆2、垂直轴3组成的垂直轴风车，垂直轴3的底端通过法兰并利用螺栓与垂直主轴33顶端的法兰固定连接在一起，垂直主轴33分别通过上下两个轴承活动套装固定在一根垂直套管30内，垂直套管30的底部通过法兰并利用螺栓固定在一个利用角铁和槽钢焊接而成钢构框架6顶部；在垂直主轴33下部设置与垂直主轴固定连接的刹车轮9，垂直主轴33的底端设置法兰；一个水平安装的齿轮箱11的底脚利用螺栓固定在钢构框架6内，齿轮箱11内设置的垂直1轴12的顶端通过法兰并利用螺栓与垂直主轴33的底端的法兰固定连接；垂直1轴12的上部通过轴承15与齿轮箱顶盖17活动连接，底部通过轴套、轴瓦13与齿轮箱11底部设置的轴瓦套活动连接，轴瓦套内部放入一段顶面半球形的钢化处理的圆柱体14，垂直1轴12的底端恰好抵压在该圆柱体14上，在垂直1轴12上固定安装的柱形齿轮与垂直2轴25的柱形齿轮16的轮齿相啮合；垂直2轴25的上端通过轴承与齿轮箱顶盖17活动连接，底端通过轴套、轴瓦与齿轮箱底部设置的轴瓦套活动连接，垂直2轴25上的柱形齿轮与另一锥形齿轮同轴心且同轴一体，垂直2轴25上的锥形齿轮与齿轮箱内设置的水平1轴上的锥形齿轮18相啮合；水平1轴的一端通过轴套与轴瓦活动固定在齿轮箱侧部的侧盖19上，另一端通过轴套、轴瓦活动固定在箱内固定设置的隔板上，水平1轴上的锥形齿轮18与另一柱形齿轮同轴心且同轴一体，水平1轴上的柱形齿轮与设置于齿轮箱内活动套装在水平2轴上的凹形齿轮32相啮合；水平2轴的一端通过轴承与齿轮箱侧盖19活动连接，另一端通过轴套、轴瓦与齿轮箱内设置的隔板活动连接，凹形齿轮32活动套装在水平2轴上并利用卡簧定位，与水平2轴同心同体的单向齿轮24恰被含在凹形齿轮32的凹口内，且并不与凹形齿轮接触，在凹形齿轮的侧壁上的矩形孔内垂直于水平2轴活动设置一个单向活舌31，通过弹簧的压迫该单向活舌31与水平2轴上的单向齿轮24相配合，水平2轴的位于齿轮箱外的一端套装一个皮带槽轮22并通过槽、键及螺栓固定；在皮带槽轮22靠近齿轮箱的一侧固定安装一个小磁铁21，在皮带槽轮转动时小磁铁运行轨迹对应的齿轮箱侧壁上固定安装一个与小磁铁匹配的位置传感器20；钢构框架6分别通过其两侧设置于同一垂线上的两对螺栓固定在另一钢构支架7两侧的垂直的轨道内；钢构支架7通过螺栓固定在水泥预制底座8上；两条分别倒装向下的丝杠中的一条26的上端正对垂直主轴下方焊接在钢构框架6的底部，丝杠上分别丝扣连接安装一个调节螺帽27，两段分别垂直设置的直径略大于丝杠的最大直径的套管28恰好分别套装在两丝杠下方，两套管的下端分别焊接在钢构支架7上；在装置上部的垂直套管30顶部分别均匀设置三个锚线拉环，三条拉线5分别固定在均匀分布在垂直套管四周的锚桩上。

如图1所示，本实用新型的工作原理及安装、维护的操作要点：

下面把其工作过程作进一步描述：

由于与本装置匹配的变频电机或内燃机配备了一套自动控制系统，这套自动控制系统通过安装于齿轮箱侧部的位置传感器来判断变频电机或内燃机的转速，每一台负载都需要一个额定的转速以达到能效比的最大化，将这个转速与变频电机或内燃机的转速进行换算得到正常工作中变频电机或内燃机的额定转速，将这个额定转速输入其控制系统，控制系统会自动调节以保证这个转速；由于安装于齿轮箱侧壁上的位置传感器通过导线连接至自动控制系统，所以自动控制系统随时检测到变频电机或内燃机的转速，当风机对于工作中的负载输出动力时，势必造成负载的转速变化——转速增加，于是自动控制系统会自动对于电机变频输出或对于内燃机的油路进行控制，调整能量的输出，从而达到利用风能节约电能或燃料的目的。

高效节能自动辅助风能机是怎样和与之匹配的变频电机或内燃机实现自动切换的呢？首先，辅助风能机的动力输出轮——皮带槽轮的转速要高于与之匹配的电机或内燃机的皮带轮的转速，辅助风能机才对于负载做功，这时安装在齿轮箱内水平2轴上套装的凹形齿轮上的单向活舌在弹簧力的作用下与水平2轴上的单向齿轮恰好啮合，于是辅助风能机通过皮带槽轮对于负载输出动能，这个动能的输出与风力成正比；当风力不够或无风时，辅助风能机水平2轴上套装的凹形齿轮的转速要低于辅助风能机的皮带槽轮的转速，于是水平2轴上的单向齿轮与水平2轴上套装的凹形齿轮上的单向活舌不能啮合，水平2轴上的单向齿轮与水平2轴上套装的凹形齿轮之间失去联系，水平2轴上的单向齿轮在与之匹配的变频电机或内燃机带动下就会空转，从而实现高效节能自动辅助风能机和与之匹配的变频电机或内燃机实现自动切换。

在实际安装时，首先利用一组皮带连接与本装置匹配的变频电机或内燃机的动力输出槽轮的一部分槽与负载的动力输入皮带轮，并调整好松紧，再利用另一组三角皮带将本装置的动力输出轮与与之匹配的电机或内燃机的动力输出槽轮的另一部分槽连接，并通过调整螺帽27使装置升降的方法调整皮带松紧。

本实用新型高效节能自动辅助风能机的成功，更好的解决了风机直接将风能转化为机械能而为人类所用的难题，摒弃了只有把风能转化为电能，再把电能转化为机械能的传统模式，使风能更加合理的高效的得到利用和推广，给风能的合理开发和利用开辟了又一条崭新的途径。

Claims (4)

1.一种高效节能自动辅助风能机，其特征是，本实用新型的顶部设置风叶、拉杆、垂直轴固定连接在一起组成的垂直轴风车，垂直轴的底端通过法兰并利用螺栓与垂直主轴顶端的法兰固定连接在一起，垂直主轴分别通过设置于垂直套管内两端的上下两个轴承活动套装固定在一根垂直套管内，垂直套管的底部通过法兰并利用螺栓固定在一个利用角铁和槽钢焊接而成的钢构框架顶部；在垂直主轴下部设置与垂直主轴固定连接的刹车轮，在刹车轮上设置手动刹车装置，垂直主轴的底端设置法兰；一个水平安装的齿轮箱的底脚利用螺栓固定在钢构框架内，齿轮箱内设置的垂直1轴的顶端通过法兰并利用螺栓与垂直主轴的底端的法兰固定连接；垂直1轴的上部通过轴承与齿轮箱顶盖活动连接，底部通过轴套、轴瓦与齿轮箱底部设置的轴瓦套活动连接，轴瓦套内部放入一段顶面半球形的钢化处理的圆柱体，垂直1轴的底端恰好抵压在该圆柱体上，在垂直1轴上固定安装的柱形齿轮与垂直2轴的柱形齿轮的轮齿相啮合；垂直2轴的上端通过轴承与齿轮箱顶盖活动连接，底端通过轴套、轴瓦与齿轮箱底部固定设置的轴瓦套活动连接，垂直2轴上的柱形齿轮与另一锥形齿轮同轴心且同轴一体，垂直2轴上的锥形齿轮与齿轮箱内设置的水平1轴上的锥形齿轮相啮合；水平1轴的一端通过轴套与轴瓦活动固定在齿轮箱侧部的侧盖上，另一端通过轴套、轴瓦活动固定在箱内固定设置的隔板上，水平1轴上的锥形齿轮与另一柱形齿轮同轴心且同轴一体，水平1轴上的柱形齿轮与设置于齿轮箱内活动套装在水平2轴上的凹形齿轮相啮合；水平2轴的一端通过轴承与齿轮箱侧壁活动连接，另一端通过轴套、轴瓦与齿轮箱内固定设置的隔板活动连接，凹形齿轮活动套装在水平2轴上并利用卡簧定位，与水平2轴同心同体的单向齿轮恰含在凹形齿轮的凹口内，且并不与凹形齿轮接触，在凹形齿轮的侧壁上的矩形孔内垂直于水平2轴活动设置一个单向活舌，通过弹簧的压迫该单向活舌与水平2轴上的单向齿轮相配合，水平2轴的位于齿轮箱外的一端套装一个皮带槽轮并通过槽、键固定；在皮带槽轮靠近齿轮箱的一侧固定安装一个小磁铁，在皮带槽轮转动时小磁铁运行轨迹对应的齿轮箱侧壁上固定安装一个与小磁铁匹配的位置传感器；钢构框架分别通过其两侧设置于同一垂线上的两对螺栓固定在另一钢构支架两侧的垂直的轨道内；钢构框支架通过螺栓固定在水泥预制底座上；两条分别倒装向下的丝杠中的一条的上端正对垂直主轴下方焊接在钢构框架的底部，丝杠上分别丝扣连接安装一个调节螺帽，两段分别垂直设置的直径略大于丝杠的最大直径的套管恰好分别套装在两丝杠下方，两套管的下端分别焊接在钢构支架上；在本装置上部的垂直套管顶部分别均匀设置三个锚线拉环，三条拉线分别固定在均匀分布于垂直套管四周的锚桩上；位置传感器通过导线连接到与本装置匹配的电机或内燃机的控制系统；齿轮箱内加注适量的润滑油；皮带槽轮通过三角皮带和与本装置匹配的电机或内燃机的动力输出槽轮链接。

2.根据权利要求1所述的高效节能自动辅助风能机，其特征是，所述的齿轮箱内设置的垂直1轴的底端设置与其丝扣连接的底面耐磨头。

3.根据权利要求1所述的高效节能自动辅助风能机，其特征是，所述的皮带槽轮通过三角皮带和与本装置匹配的电机或内燃机的动力输出槽轮的部分槽链接。

4.根据权利要求1所述的高效节能自动辅助风能机，其特征是，所述的垂直主轴的主体采用空心管状结构，与其上端的法兰采用焊接固定连接，与其下端的法兰采用丝扣连接。

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