CN101994644B - 具有收放绳功能的驱动架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有收放绳功能的驱动架，包括：架体；设置于所述架体下方的驱动轴；用于引导牵引绳的导绳装置，装于所述架体；用于固定所述牵引绳下端以缠绕牵引绳的收绳套筒，套装于所述驱动轴；及用于收绳套筒的制动的制动装置，安装于发电机构。与现有技术相比，本发明的驱动架无需增设收放绳动力设备，仅需利用制动装置控制架体和驱动轴与收绳套筒之间的相对运动而产生收绳动作，实现收放牵引绳功能，其结构简单，造价较低，而且由于本发明通过控制制动装置的制动与否即可以控制收放绳动作，其操控也比较简单。

Description

具有收放绳功能的驱动架
技术领域
本发明涉及一种浮空式风力发电设备，具体而言是涉及一种用于浮空式风力发电设备、具有收放绳功能的驱动架。
背景技术
众所周知，空中的气流越往高处其风速越高，所携带的能量越大。如1000米高空的风速是地面的三倍，则所携带的能量是地面附近的2 7倍(根据风能密度公式为P＝1/2ρV3)。因此，充分利用空中气流能量进行风力发电是提高发电能力，减少发电成本的有效途径。
为此，目前世界各国相继研制了利用高空气流做功的浮空式风力发电设备。浮空式风力发电设备，就是将高空气流所携带的能量转化为电能的装置。如利用高空型风筝发电的风能发电装置，采用高空涡轮发动机型、高空兜风轮型和高空直升机型等浮空式风能发电装置等等。这些风能发电装置的都需要将风能接收装置或发电机构由浮空装置升到空中，接收高空风能，并将产生的电能输送回地面。而浮空式风力发电设备为将高空的气流风能转化为发电的动能，需要将其风能接收装置升于空中，并由牵引绳连接于地面，而风能接收装置的升降就需要相应机构收放牵引绳来实现。同时，这些浮空式风力发电设备也要通过收放绳机构调整其升空高度。
目前，常见的收放绳机构是卷扬机，为驱动该卷扬机需要增设动力设备，对于大型的风能发电设备，需要的卷扬机的也比较大，无疑会增加设备的体积和制造成本。
而对于某些风能发电装置，如前面所述高空风筝式风能发电装置其发电设备设于地面而数个风筝(即风能接收装置)则浮于空中，每个风筝都有不只一条牵引绳，因此需要多台卷扬机，将该多台卷扬机装于一巨大的驱动架，利用风筝接收的风能带动驱动架旋转，从而驱动发电机构发电。在该种发电装置中，卷扬机不仅用于风筝的升降，还用于风筝的姿态控制，因此，除了机构复杂外，由于还涉及到多台卷扬机的同步及协调的问题，在增加成本的同时也增加了控制难度。
发明内容
有鉴于此，本发明解决的技术问题在于，提供一种结构简单、容易控制、成本低而且无需增设收放绳动力设备的具有收放绳功能的驱动架。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
一种具有收放绳功能的驱动架，其包括：
架体；
驱动轴，该驱动轴设置于所述架体下方；
导绳装置，装于所述架体，用于引导牵引绳；
收绳套筒，套装于所述驱动轴，用于固定所述牵引绳下端；及
制动装置，安装于发电机构，用于收绳套筒的制动；
在所述收绳套筒与所述架体及所述驱动轴产生相对旋转运动时，能够将所述牵引绳缠绕在所述收绳套筒上。
优选地，所述导绳装置包括导轮和防止所述牵引绳脱出该导轮的限制部。
可选择地，所述导轮的轴线垂直于由以所述架体分界的牵引绳上段与下段所构成的平面。
进一步地，所述导轮位于所述架体的下方，而所述限制部为在所述架体上设置的导向孔，该导向孔贯穿所述架体并且其延长线位于所述导轮外侧的切线位置。
进一步地，所述导轮通过支撑架安装于所述架体下方，所述导轮的轴线所在的水平面位置位于所述收绳套筒的的两端面之间。
进一步地，所述导轮位于所述架体外侧，而所述限制部为两端连接于所述导轮轮轴的半环件。
优选地，在所述收绳套筒两端设有径向延伸的环形凸缘。
进一步地，所述制动装置包括制动蹄，该制动蹄与所述环形凸缘相对设置。
更进一步，所述制动蹄为一对，该对制动蹄彼此相对并位于所述环形凸缘外圆周表面的外侧。
更进一步，所述制动蹄为一对，该对制动蹄彼此相对并位于所述环形凸缘的上下表面。
由于本发明的驱动架具有收放绳功能，采用了收绳套筒和制动收绳套筒的制动装置，在未制动时，收绳套筒可以随驱动架的驱动轴一起旋转，此时没有收绳动作；在制动装置制动时，收绳套筒停止转动而架体及其驱动轴在连接于风能接收装置的牵引绳的作用下仍继续旋转，使得架体及驱动轴与收绳套筒之间产生相对旋转运动，并将牵引绳不断地缠绕在收绳套筒上。随着牵引绳的不断缩短，可以将风能接收装置降低到较低的位置或完全收回，以避免恶劣天气对风能接收装置的损害。反之在需要将风能接收装置升到空中时，只需要解除制动，在风能接收装置的浮力作用下，收绳套筒即可相对于驱动轴旋转而释放牵引绳。
与现有技术相比，本发明的收绳装置无需增设收放绳动力设备，仅需利用制动装置控制架体及驱动轴与收绳套筒之间的相对运动而产生收绳动作，实现收放牵引绳功能，其结构简单，造价较低，而且由于本发明通过控制制动装置的制动与否即可以控制收放绳动作，其操控也比较简单。
本发明提供的收绳装置尤其适用于本发明人的浮空式风能发电设备。
附图说明
图1是装有本发明驱动架的风能发电设备地面设备的正面视图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的右视图。
图4是图3的A处放大图。
图5是图3的B处放大图。
图6是图3中的导绳装置另一个可替换实施例的结构示意图。
图7是图3中的制动装置另一个可替换实施例的结构示意图。
图中
11、驱动轴      12、架体
20、导绳装置    21、导轮
22、导向孔      23、半环件
24、支撑架
30、收绳套筒    31、环形凸缘
40、制动装置    41、制动蹄
50、牵引绳      60、发电机构
70、立柱    80、随动机构
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明的收放绳机构是装于浮空式风力发电设备，用于将浮空式风力发电设备连接风能接收装置的牵引绳收回或放出，从而使风能接收装置升空或回收的装置。
图1所示是装有本发明驱动架的风能发电设备的地面设备正面视图。图2是图1的俯视图。图3是图1的右视图。图4是图3的A处放大图。图5是图3的B处放大图。
参阅图1～图5，本发明的具有收放绳功能的驱动架，包括：
架体12和驱动轴11，该驱动轴11设置于该架体12下方。
所述架体12，是用来连接牵引绳50，牵引绳50一端连接风能接收装置(图未示)，用于将风能接收装置接收的动能通过驱动轴11传递给发电机构60，带动发电机构60发电。该架体12可以具有图2所示的三个径向伸出端，也可以根据需要采用具有三个以上径向伸出端的架体，还可以采用其他形状的架体如圆形、多边形等等，只要是便于与牵引绳连接能够输出动力的均可。
所述驱动轴11，设置于所述架体12下方，用于连接发电机构60的动力输入轴，将动力传递给发电机构60，其连接方式可以采用通用的连接方式如联轴器连接。
导绳装置20，装于所述架体12，用于引导牵引绳50，牵引绳50既能经过导绳装置20而上下移动，完成收放绳动作，又能通过导绳装置20将风能接收装置接收的风能传输到架体12。
优选的，所述导绳装置20包括导轮21和限制部，导轮21可以减少牵引绳50收放的摩擦阻力，该限制部用于防止所述牵引绳50脱出该导轮21。
参见图3、图4，在本实施例中，所述导轮21位于所述架体12的下方，而所述限制部为在所述架体12上设置的导向孔22，该导向孔22贯穿所述架体12并且其延长线位于所述导轮21外侧的切线位置。导向孔22位置可以根据牵引绳50的位置设置，如果在风能接收装置的螺旋体内外均设置牵引绳的，相应的在架体12的中间和边缘位置均设置导向孔22，如果仅在螺旋体外侧设有牵引绳的也可以仅在架体12的边缘位置设置导向孔22。
收绳套筒30，套装于所述驱动轴11，用于固定牵引绳50的下端。在收绳套筒30与架体12及驱动轴11产生相对旋转运动时，可以将牵引绳50缠绕在该收绳套筒30上。
优选地，在所述收绳套筒30两端设有径向延伸的环形凸缘31，以防止牵引绳50在缠绕的过程中，缠绕到收绳套筒30外。
上述径向凸缘31也可以用其他结构形式代替，如带有轮辐的车轮状结构等。
制动装置40，安装于发电机构60，用于收绳套筒30的制动。
所述制动装置40包括制动蹄41，该制动蹄41与所述环形凸缘3 1相对设置。
参见图3、图5，在本实施例中，所述制动蹄41为一对，该对制动蹄41彼此相对并位于所述环形凸缘31外圆周表面的外侧，以便于在收绳套筒30上形成均衡的制动力矩。
在图1～图5所示的实施例中，所述导轮21按其轴线平行于所述架体12的切线方向而设置，以便与牵引绳50垂直，使牵引绳能在导轮的轮槽内移动得更顺畅。
而实际使用中，由于牵引绳50在驱动时会产生一个扭转角，因此较佳的，所述导轮21的轴线垂直于由以所述架体12分界的牵引绳上段与下段所构成的平面。由于由牵引绳所构成的平面在风力变化以及牵引绳缠绕的位置变化时会有所不同，但其变化很小可以忽略不计，而在设定导轮21角度的时候，可以按照收绳套筒30在未缠绕牵引绳时的初始位置和平均风力值时牵引绳的扭转角来确定牵引绳平面，进而确定导轮轮轴的角度。
由图1～图3可见，在各部件组装后，如在导绳装置20安装于架体12，驱动轴11连接于发电机构60的动力输入轴，制动装置40连接于发电机构60的外壳，发电机构60通过随动机构80安装在立柱70上之后，各组装部件一起构成风力发电设备的地面设备。
本发明的驱动架，不限于上述实施例所描述的结构，还可有诸多变型。
图6是上述实施例中的导绳装置另一个可替换实施例的结构示意图。
在图6中，所述导轮21位于所述架体12外侧，而所述限制部为两端连接于所述导轮21轮轴的半环件23。
而在上述实施例中，所述导轮21还可通过支撑架24安装于所述架体12下方，所述导轮21所在的位置最好位于所述收绳套筒30的的两端面之间，以便牵引绳50尽量缠绕在收绳套筒30的中间位置。
图7是上述实施例中的制动装置另一个可替换实施例的结构示意图。
在图7中，所述制动蹄41为一对，该对制动蹄41彼此相对并位于所述环形凸缘31的上下表面。
根据本发明的记载，本领域技术人员容易想到，上述制动蹄41也可为二对乃至多对，各对制动蹄可均匀分布或对称在所述环形凸缘31的上下表面。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，也可以将上述技术内容进行组合形成其他的技术方案，这些改进和润饰，以及形成的其他技术方案也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有收放绳功能的驱动架，其特征在于包括：
架体；
驱动轴，该驱动轴设置于所述架体下方；
导绳装置，装于所述架体，用于引导牵引绳；
收绳套筒，套装于所述驱动轴，用于固定所述牵引绳下端；及
制动装置，安装于发电机构，用于收绳套筒的制动；
在所述收绳套筒与所述架体及所述驱动轴产生相对旋转运动时，能够将所述牵引绳缠绕在所述收绳套筒上。
2.根据权利要求1所述具有收放绳功能的驱动架，其特征在于：所述导绳装置包括导轮和防止所述牵引绳脱出该导轮的限制部。
3.根据权利要求2所述具有收放绳功能的驱动架，其特征在于：所述导轮的轴线垂直于由以所述架体分界的牵引绳上段与下段所构成的平面。
4.根据权利要求2所述具有收放绳功能的驱动架，其特征在于：所述导轮位于所述驱动架的下方，而所述限制部为在所述架体上设置的导向孔，该导向孔贯穿所述架体并且其延长线位于所述导轮外侧的切线位置。
5.根据权利要求4所述具有收放绳功能的驱动架，其特征在于：所述导轮通过支撑架安装于所述架体下方，所述导轮的轴线所在的水平面位置位于所述收绳套筒的的两端面之间。
6.根据权利要求2所述具有收放绳功能的驱动架，其特征在于：所述导轮位于所述架体外侧，而所述限制部为两端连接于所述导轮轮轴的半环件。
7.根据权利要求1所述具有收放绳功能的驱动架，其特征在于：在所述收绳套筒两端设有径向延伸的环形凸缘。
8.根据权利要求7所述具有收放绳功能的驱动架，其特征在于：所述制动装置包括制动蹄，该制动蹄与所述环形凸缘相对设置。
9.根据权利要求8所述具有收放绳功能的驱动架，其特征在于：所述制动蹄为一对，该对制动蹄彼此相对并位于所述环形凸缘外圆周表面的外侧。
10.根据权利要求8所述具有收放绳功能的驱动架，其特征在于：所述制动蹄为一对，该对制动蹄彼此相对并位于所述环形凸缘的上下表面。
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