CN207349028U - 一种应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱，包括输入轴、输出轴和离合器，输入轴和输出轴之间通过若干齿轮传动，离合器用于控制齿轮与输出轴或输入轴的连接或断开；通过控制离合器松脱和闭合来实现：当动力由输入轴输入时，输出轴与输入轴转向相同；当动力由输出轴输入且输出轴转向不变时，输入轴的转向与输出轴相反。与现有技术比较，本实用新型结构简单紧凑，占用空间小，传动可靠，只采用一台齿轮箱即可实现动力卷扬机正反转，可以无需设置下行电机，大大降低了发电机组在发电过程中的电量消耗，降低了发电成本，提高了效益。

Description

一种应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱

技术领域

本实用新型涉及高空风能发电领域，具体涉及一种应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱。

背景技术

风能是一种清洁的可再生能源，而高空中蕴藏的风能超过人类社会总需能源的100多倍。高空风及高空风能的特点是：风速大、平均能量密度高、地域分布广、稳定性高、常年不断。如何将高空风充分能利用起来为人类所用是科学研究工作者一直关注的热点话题，高空风能的诸多优势也使其越来越受到世界各国的重视。

高空风能的利用是在高空中采集风能，将风能转化为机械能，最后将机械能转换为电能或其它形式的能量。现有利用高空风能进行发电的方式主要有两种：一种是将发电机悬置于高空中；另一种是将发电机设置在地面。发电机悬置于高空的发电系统，由于受制于空中系统的重量和体积不能过大等问题导致空中部分不能实现很好的控制和实现大的发电量；而将发电机设置于地面则能地解决上述问题。

高空风筝型发电系统和伞型风力系统皆是采用将发电机设置于地面发电的方式，但由于其发电形式为间歇式发电，地面发电机组中动力卷扬机在伞形风力装置或高空风筝系统上行至最高点后需要外力将其下拉下行至最低点后，再上行做功。现有技术中多采用另外设置下行电机的方式，下行电机与动力卷扬机通过第一离合器连接，动力卷扬机与发电机之间通过第二离合器连接。当在伞形风力装置或高空风筝系统上行时，该齿轮箱通过第二离合器与发电机连接，由伞形风力装置或高空风筝系统上行带动动力卷扬机转动，动力卷扬机再把扭矩传动至发电机做功发电；当在伞形风力装置或高空风筝系统下行时，该齿轮箱通过第一离合器与下行电机连接，由下行电机主动带动动力卷扬机反转，从而下拉缆绳带动伞形风力装置或高空风筝系统下行。上述方案中需要为每一个动力卷扬机上外加下行电机，导致整个发电机组结构更加复杂，同时由于发电过程中伞形风力装置或高空风筝系统需要不断的上行下行的，整个过程不断循环往复，因此，依靠外加电机下拉缆绳会大大增加发电机组在发电过程中的电量消耗，增大发电成本。

实用新型内容

为克服现有的技术缺陷，本实用新型提供了一种应用于并联中高空风能发电机组，可以无需外加下行电机即可实现动力卷扬机的正反转的换向齿轮箱。

为实现本实用新型的目的，采用以下技术方案予以实现：

一种应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱，包括输入轴、输出轴和离合器，输入轴和输出轴之间通过若干齿轮传动，离合器用于控制齿轮与输出轴或输入轴的连接或断开；通过控制离合器松脱和闭合来实现：当动力由输入轴输入时，输出轴与输入轴转向相同；当动力由输出轴输入且输出轴转向不变时，输入轴的转向与输出轴相反。

本实用新型适用于并联中高空风能发电机组，输入轴与动力卷扬机卷筒的转轴连接，输出轴通过传动箱与发电机的转轴连接。在实际使用时，当伞形风力装置或高空风筝系统上行带动动力卷扬机转动时，换向齿轮箱切换为正转模式，将扭矩通过输出轴输出至传动箱，再由传动箱传动至发电机；当伞形风力装置或高空风筝系统需下行时，换向齿轮箱切换为反转模式，由传动箱提供与正转转向相同的扭矩由输出轴输入，通过换向齿轮箱的传动，将扭矩转换为反转扭矩由输入轴输出，带动动力卷扬机卷筒反转，使得伞形风力装置或高空风筝系统下行。

进一步地，上述换向齿轮包括第一输入轴以及第二输入轴，第一输入轴和第二输入轴分别套接有第一输入齿轮和第二输入齿轮；还包括正转轴、反转轴和第一输出轴；正转轴上套接有第三输入齿轮和第一传动齿轮，第三输入齿轮位于第一输入齿轮和第二输入齿轮之间且分别与第一输入齿轮和第二输入齿轮啮合；还包括通过正转离合器与正转轴连接的第二传动齿轮，正转离合器通过闭合和松脱来控制第二传动齿轮与正转轴之间的连接和断开；反转轴上套接有与第一传动齿轮啮合的反转从动齿轮，还设有通过反转离合器与反转轴连接的反转主动齿轮，反转离合器通过闭合和松脱来控制反转主动齿轮与反转轴之间的连接和断开；第一输出轴套接有与第二传动齿轮啮合的第一输出齿轮以及与反转主动齿轮啮合的第二输出齿轮。

在实际使用时，当需要将动力卷扬机的扭矩传至发电机发电（动力卷扬机正转）时，正转离合器闭合，反转离合器松脱，第一输入轴和第二输入轴为输入，第一输出轴为输出，第一输入轴和第二输入轴分别经过第一输入齿轮和第二输入齿轮输入至第三输入齿轮，然后依次经过第二传动齿轮、第一输出齿轮的传动，最后由第一输出轴输出。当需要动力卷扬机反转将伞形风力系统或高空风筝型发电系统收回（动力卷扬机反转）时，反转离合器闭合，正转离合器松脱，第一输出轴为输入，第一输入轴和第二输入轴为输出，第一输出轴分别经过第二输出齿轮、反转主动齿轮、反转从动齿轮、第一传动齿轮、第三输入齿轮的传动，然后分别传动第一输入齿轮和第二输入齿轮，最后由第一输入轴和第二输入轴输出。

当多台动力卷扬机通过传动装置与发电机转轴相连时，这多台动力卷扬机之间是可通过传动箱实现相互传动的。具体的，其中一台动力卷扬机A的伞形风力装置或高空风筝型发电系统上行，而另一台动力卷扬机B的伞形风力系统或高空风筝型发电系统下行，动力卷扬机A所连接换向齿轮箱设置正转离合器闭合，动力卷扬机B所连接换向齿轮箱设置反转离合器闭合，则在伞形风力系统或高空风筝型发电系统的带动下，动力卷扬机A通过带动第二传动齿轮A来带动第一传动齿轮转动，从而带动与动力卷扬机B连接的第二传动齿轮B，进而实现了动力卷扬机B反转，收回与动力卷扬机B连接的伞形风力系统或高空风筝型发电系统。

进一步的，第二传动齿轮与正转离合器的压板或摩擦盘连接，正转轴与正转离合器的摩擦盘或压板连接；和/或反转主动齿轮与反转离合器的压板或摩擦盘连接，反转轴与反转离合器的摩擦盘或压板连接。本实用新型采用离合器来控制齿轮与转轴的连接与断开：当离合器的压板和摩擦盘不接触时，齿轮与转轴不连接，不传动扭矩；当离合器的压板和摩擦盘闭合时，齿轮与转轴连接并传动扭矩。

进一步地，正转离合器和反转离合器为气动摩擦式离合器或液压离合器。

进一步地，还包括一与下行电机连接的收绳轴，收绳轴上套接有通过收绳离合器与收绳轴连接的收绳齿轮，收绳齿轮与第一输入齿轮或第二输入齿轮啮合。当传动装置仅连接一台动力卷扬机或传动装置所连接的两台动力卷扬机的进度一致或相近时，传动装置无法为动力卷扬机提供反转的动力，此时可通过闭合收绳离合器并启动下行电机，由下行电机带动动力卷扬机反转回收缆绳，带动伞形风力系统或高空风筝型发电系统下行。

进一步地，收绳轴与收绳离合器的压板或摩擦片连接，收绳轴与收绳离合器的摩擦片或压板连接。

进一步地，收绳离合器为气动摩擦式离合器或液压离合器。

进一步地，所述第一输入轴、第二输入轴和正转轴呈三角分布。第一输入轴、第二输入轴和正转轴平行设置，但不在同一平面上。由于本实用新型中只要正转轴位于第一输入轴和第二输入轴之间即可，此设计结构紧凑，能大大缩小齿轮箱的占地面积。

与现有技术比较，本实用新型提供了一种换向齿轮箱，其结构简单紧凑，占用空间小，传动可靠，只采用一台齿轮箱即可实现动力卷扬机正反转，可以无需设置下行电机，大大降低了发电机组在发电过程中的电量消耗，降低了发电成本，提高了效益。

附图说明

图1为本实用新型的原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型实施方式作进一步详细地说明。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱，包括第一输入轴1以及第二输入轴2，第一输入轴1和第二输入轴2分别套接有第一输入齿轮3和第二输入齿轮4。

本实施例还包括正转轴5、反转轴6和第一输出轴7。

其中，正转轴5上套接有第三输入齿轮8和第一传动齿轮9，第三输入齿轮8和第一传动齿轮9与正转轴5传动连接。第三输入齿轮8位于第一输入齿轮3和第二输入齿轮4之间且分别与第一输入齿轮3和第二输入齿轮4啮合。正转轴5还包括通过正转离合器11与正转轴5连接的第二传动齿轮10，正转离合器11通过闭合和松脱来控制第二传动齿轮10与正转轴5之间的连接的断开。

反转轴6上套接有与第一传动齿轮9啮合的反转从动齿轮12，还设有通过反转离合器14与反转轴6连接的反转主动齿轮13，反转离合器14通过闭合和松脱来控制反转主动齿轮13与反转轴6之间的连接和断开。

第一输出轴7套接有与第二传动齿轮10啮合的第一输出齿轮15以及与反转主动齿轮13啮合的第二输出齿轮16。

如图1所示，空心箭头表示动力卷扬机正转，实心箭头表示反转。在本实施例中，设定伞形风力装置或高空风筝型发电系统上行为正转。在实际使用中，如图1所示，当需要将动力卷扬机的扭矩传至发电机1发电（动力卷扬机正转）时，转向如图1中的空心箭头所示，正转离合器11闭合，反转离合器14松脱，第一输入轴1和第二输入轴2为输入，第一输出轴7为输出，第一输入轴1和第二输入轴2分别经过第一输入齿轮3和第二输入齿轮4输入至第三输入齿轮8，然后依次经过第二传动齿轮10、第一输出齿轮15的传动，最后由第一输出轴7输出。当需要动力卷扬机反转将伞形风力系统或高空风筝型发电系统收回（动力卷扬机反转）时，转向如图1中的实心箭头所示，反转离合器闭14合，正转离合器11松脱，第一输出轴7为输入（第一输出轴的转向不变），第一输入轴1和第二输入轴2为输出，第一输出轴7分别经过第二输出齿轮16、反转主动齿轮13、反转从动齿轮12、第一传动齿轮9、第三输入齿轮8的传动，然后分别传动第一输入齿轮3和第二输入齿轮4，最后由第一输入轴1和第二输入轴2反转输出。

为避免出现无反转动力的情况，本实施例还包括一与下行电机连接的收绳轴17，收绳轴17上套接有通过收绳离合器18与收绳轴17连接的收绳齿轮19，收绳齿轮19与第一输入齿轮3或第二输入齿轮4啮合。

优选地，第一输入轴1、第二输入轴2和正转轴5呈三角分布。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱，其特征在于，包括输入轴、输出轴和离合器，输入轴和输出轴之间通过若干齿轮传动，离合器用于控制齿轮与输出轴或输入轴的连接或断开；

通过控制离合器松脱和闭合来实现：当动力由输入轴输入时，输出轴与输入轴转向相同；当动力由输出轴输入且输出轴转向不变时，输入轴的转向与输出轴相反。

2.根据权利要求1所述的应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱，其特征在于，包括第一输入轴（1）以及第二输入轴（2），第一输入轴（1）和第二输入轴（2）分别套接有第一输入齿轮（3）和第二输入齿轮（4）；

还包括正转轴（5）、反转轴（6）和第一输出轴（7）；

正转轴（5）上套接有第三输入齿轮（8）和第一传动齿轮（9），第三输入齿轮（8）位于第一输入齿轮（3）和第二输入齿轮（4）之间且分别与第一输入齿轮（3）和第二输入齿轮（4）啮合；还包括通过正转离合器（11）与正转轴（5）连接的第二传动齿轮（10），正转离合器（11）通过闭合和松脱来控制第二传动齿轮（10）与正转轴（5）之间的连接和断开；

反转轴（6）上套接有与第一传动齿轮（9）啮合的反转从动齿轮（12），还设有通过反转离合器（14）与反转轴（6）连接的反转主动齿轮（13），反转离合器（14）通过闭合和松脱来控制反转主动齿轮（13）与反转轴（6）之间的连接和断开；

第一输出轴（7）套接有与第二传动齿轮（10）啮合的第一输出齿轮（15）以及与反转主动齿轮（13）啮合的第二输出齿轮（16）。

3.根据权利要求2所述的应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱，其特征在于，第二传动齿轮（10）与正转离合器（11）的压板或摩擦盘连接，正转轴（5）与正转离合器（11）的摩擦盘或压板连接；和/或反转主动齿轮（13）与反转离合器（14）的压板或摩擦盘连接，反转轴（6）与反转离合器（14）的摩擦盘或压板连接。

4.根据权利要求2所述的应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱，其特征在于，正转离合器（11）和反转离合器（14）为气动摩擦式离合器或液压离合器。

5.根据权利要求2~4任一项所述的应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱，其特征在于，还包括一与下行电机连接的收绳轴（17），收绳轴（17）上套接有通过收绳离合器（18）与收绳轴（17）连接的收绳齿轮（19），收绳齿轮（19）与第一输入齿轮（3）或第二输入齿轮（4）啮合。

6.根据权利要求5所述的应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱，其特征在于，收绳离合器（18）为气动摩擦式离合器或液压离合器。

7.根据权利要求5所述的应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱，其特征在于，收绳轴（17）与收绳离合器（18）的压板或摩擦片连接，收绳轴（17）与收绳离合器（18）的摩擦片或压板连接。

8.根据权利要求2~4或6~7任一项所述的应用于并联中高空风能发电机组的换向齿轮箱，其特征在于，所述第一输入轴（1）、第二输入轴（2）和正转轴（5）呈三角分布。