專利名稱：具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浮空式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，具體而言是涉及一種用于浮空式風(fēng)力發(fā)電 設(shè)備、具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架。
背景技術(shù)：
眾所周知，空中的氣流越往高處其風(fēng)速越高，所攜帶的能量越大。如1000米高 空的風(fēng)速是地面的三倍，則所攜帶的能量是地面附近的27倍(根據(jù)風(fēng)能密度公式為P = 1/2 P V3)。因此，充分利用空中氣流能量進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電是提高發(fā)電能力，減少發(fā)電成本的有 效途徑。為此，目前世界各國相繼研制了利用高空氣流做功的浮空式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備。浮空 式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，就是將高空氣流所攜帶的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置。如利用高空型風(fēng)箏發(fā) 電的風(fēng)能發(fā)電裝置，采用高空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)型、高空兜風(fēng)輪型和高空直升機(jī)型等浮空式風(fēng)能 發(fā)電裝置等等。這些風(fēng)能發(fā)電裝置的都需要將風(fēng)能接收裝置或發(fā)電機(jī)構(gòu)由浮空裝置升到空 中，接收高空風(fēng)能，并將產(chǎn)生的電能輸送回地面。而浮空式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備為將高空的氣流風(fēng) 能轉(zhuǎn)化為發(fā)電的動(dòng)能，需要將其風(fēng)能接收裝置升于空中，并由牽引繩連接于地面，而風(fēng)能接 收裝置的升降就需要相應(yīng)機(jī)構(gòu)收放牽引繩來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，這些浮空式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備也要通 過收放繩機(jī)構(gòu)調(diào)整其升空高度。目前，常見的收放繩機(jī)構(gòu)是卷揚(yáng)機(jī)，為驅(qū)動(dòng)該卷揚(yáng)機(jī)需要增設(shè)動(dòng)力設(shè)備，對于大型 的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備，需要的卷揚(yáng)機(jī)的也比較大，無疑會(huì)增加設(shè)備的體積和制造成本。而對于某些風(fēng)能發(fā)電裝置，如前面所述高空風(fēng)箏式風(fēng)能發(fā)電裝置其發(fā)電設(shè)備設(shè)于 地面而數(shù)個(gè)風(fēng)箏(即風(fēng)能接收裝置)則浮于空中，每個(gè)風(fēng)箏都有不只一條牽引繩，因此需要 多臺卷揚(yáng)機(jī)，將該多臺卷揚(yáng)機(jī)裝于一巨大的驅(qū)動(dòng)架，利用風(fēng)箏接收的風(fēng)能帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)架旋轉(zhuǎn)， 從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)構(gòu)發(fā)電。在該種發(fā)電裝置中，卷揚(yáng)機(jī)不僅用于風(fēng)箏的升降，還用于風(fēng)箏的姿 態(tài)控制，因此，除了機(jī)構(gòu)復(fù)雜外，由于還涉及到多臺卷揚(yáng)機(jī)的同步及協(xié)調(diào)的問題，在增加成 本的同時(shí)也增加了控制難度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、容易控制、成本低而 且無需增設(shè)收放繩動(dòng)力設(shè)備的具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架。為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，其包括架體；驅(qū)動(dòng)軸，該驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置于所述架體下方；導(dǎo)繩裝置，裝于所述架體，用于引導(dǎo)牽引繩；收繩套筒，套裝于所述驅(qū)動(dòng)軸，用于固定所述牽引繩下端；及制動(dòng)裝置，安裝于發(fā)電機(jī)構(gòu)，用于收繩套筒的制動(dòng)。
優(yōu)選地，所述導(dǎo)繩裝置包括導(dǎo)輪和防止所述牽引繩脫出該導(dǎo)輪的限制部?？蛇x擇地，所述導(dǎo)輪按其軸線平行于所述架體的切線方向而設(shè)置。可選擇地，所述導(dǎo)輪的軸線垂直于由以所述架體分界的牽引繩上段與下段所構(gòu)成 的平面。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)輪位于所述架體的下方，而所述限制部為在所述架體上設(shè)置的 導(dǎo)向孔，該導(dǎo)向孔貫穿所述架體并且其延長線位于所述導(dǎo)輪外側(cè)的切線位置。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)輪通過支撐架安裝于所述架體下方，所述導(dǎo)輪的軸線所在的水 平面位置位于所述收繩套筒的的兩端面之間。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)輪位于所述架體外側(cè)，而所述限制部為兩端連接于所述導(dǎo)輪輪 軸的半環(huán)件。優(yōu)選地，在所述收繩套筒兩端設(shè)有徑向延伸的環(huán)形凸緣。進(jìn)一步地，所述制動(dòng)裝置包括制動(dòng)蹄，該制動(dòng)蹄與所述環(huán)形凸緣相對設(shè)置。更進(jìn)一步，所述制動(dòng)蹄為一對，該對制動(dòng)蹄彼此相對并位于所述環(huán)形凸緣外圓周 表面的外側(cè)。更進(jìn)一步，所述制動(dòng)蹄為一對，該對制動(dòng)蹄彼此相對并位于所述環(huán)形凸緣的上下表面。由于本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)架具有收放繩功能，采用了收繩套筒和制動(dòng)收繩套筒的制動(dòng)裝 置，在未制動(dòng)時(shí)，收繩套筒可以隨驅(qū)動(dòng)架的驅(qū)動(dòng)軸一起旋轉(zhuǎn)，此時(shí)沒有收繩動(dòng)作；在制動(dòng)裝 置制動(dòng)時(shí)，收繩套筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)而架體及其驅(qū)動(dòng)軸在連接于風(fēng)能接收裝置的牽引繩的作用下 仍繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，使得架體及驅(qū)動(dòng)軸與收繩套筒之間產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并將牽引繩不斷地纏 繞在收繩套筒上。隨著牽引繩的不斷縮短，可以將風(fēng)能接收裝置降低到較低的位置或完全 收回，以避免惡劣天氣對風(fēng)能接收裝置的損害。反之在需要將風(fēng)能接收裝置升到空中時(shí)，只 需要解除制動(dòng)，在風(fēng)能接收裝置的浮力作用下，收繩套筒即可相對于驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)而釋放牽 引繩。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的收繩裝置無需增設(shè)收放繩動(dòng)力設(shè)備，僅需利用制動(dòng)裝 置控制架體及驅(qū)動(dòng)軸與收繩套筒之間的相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生收繩動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)收放牽引繩功能， 其結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)較低，而且由于本發(fā)明通過控制制動(dòng)裝置的制動(dòng)與否即可以控制收放繩 動(dòng)作，其操控也比較簡單。本發(fā)明提供的收繩裝置尤其適用于本發(fā)明人的浮空式風(fēng)能發(fā)電設(shè)備。


圖1是裝有本發(fā)明驅(qū)動(dòng)架的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備地面設(shè)備的正面視圖。圖2是圖1的俯視圖。圖3是圖1的右視圖。圖4是圖3的A處放大圖。圖5是圖3的B處放大圖。圖6是圖3中的導(dǎo)繩裝置另一個(gè)可替換實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖3中的制動(dòng)裝置另一個(gè)可替換實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中
11、驅(qū)動(dòng)軸 12、架體
20、導(dǎo)繩裝置 21、導(dǎo)輪 22、導(dǎo)向孔 23、半環(huán)件24、支撐架
30、收繩套筒 31、環(huán)形凸緣

40、制動(dòng)裝置 41、制動(dòng)蹄 50、牽引繩 60、發(fā)電機(jī)構(gòu)70、立柱 80、隨動(dòng)機(jī)構(gòu)
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明的收放繩機(jī)構(gòu)是裝于浮空式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，用于將浮空式風(fēng)力發(fā)電設(shè)備連 接風(fēng)能接收裝置的牽引繩收回或放出，從而使風(fēng)能接收裝置升空或回收的裝置。圖1所示是裝有本發(fā)明驅(qū)動(dòng)架的風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的地面設(shè)備正面視圖。圖2是圖1 的俯視圖。圖3是圖1的右視圖。圖4是圖3的A處放大圖。圖5是圖3的B處放大圖。參閱圖1 圖5，本發(fā)明的具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，包括架體12和驅(qū)動(dòng)軸11，該驅(qū)動(dòng)軸11設(shè)置于該架體12下方。所述架體12，是用來連接牽引繩50，牽引繩50 —端連接風(fēng)能接收裝置(圖未示)， 用于將風(fēng)能接收裝置接收的動(dòng)能通過驅(qū)動(dòng)軸11傳遞給發(fā)電機(jī)構(gòu)60，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)構(gòu)60發(fā)電。 該架體12可以具有圖2所示的三個(gè)徑向伸出端，也可以根據(jù)需要采用具有三個(gè)以上徑向伸 出端的架體，還可以采用其他形狀的架體如圓形、多邊形等等，只要是便于與牽引繩連接能 夠輸出動(dòng)力的均可。所述驅(qū)動(dòng)軸11，設(shè)置于所述架體12下方，用于連接發(fā)電機(jī)構(gòu)60的動(dòng)力輸入軸，將 動(dòng)力傳遞給發(fā)電機(jī)構(gòu)60，其連接方式可以采用通用的連接方式如聯(lián)軸器連接。導(dǎo)繩裝置20，裝于所述架體12，用于引導(dǎo)牽引繩50，牽引繩50既能經(jīng)過導(dǎo)繩裝置 20而上下移動(dòng)，完成收放繩動(dòng)作，又能通過導(dǎo)繩裝置20將風(fēng)能接收裝置接收的風(fēng)能傳輸?shù)?架體12。優(yōu)選的，所述導(dǎo)繩裝置20包括導(dǎo)輪21和限制部，導(dǎo)輪21可以減少牽引繩50收放 的摩擦阻力，該限制部用于防止所述牽引繩50脫出該導(dǎo)輪21。參見圖3、圖4，在本實(shí)施例中，所述導(dǎo)輪21位于所述架體12的下方，而所述限制 部為在所述架體12上設(shè)置的導(dǎo)向孔22，該導(dǎo)向孔22貫穿所述架體12并且其延長線位于所 述導(dǎo)輪21外側(cè)的切線位置。導(dǎo)向孔22位置可以根據(jù)牽引繩50的位置設(shè)置，如果在風(fēng)能接 收裝置的螺旋體內(nèi)外均設(shè)置牽引繩的，相應(yīng)的在架體12的中間和邊緣位置均設(shè)置導(dǎo)向孔 22，如果僅在螺旋體外側(cè)設(shè)有牽引繩的也可以僅在架體12的邊緣位置設(shè)置導(dǎo)向孔22。收繩套筒30，套裝于所述驅(qū)動(dòng)軸11，用于固定牽引繩50的下端。在收繩套筒30 與架體12及驅(qū)動(dòng)軸11產(chǎn)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以將牽引繩50纏繞在該收繩套筒30上。優(yōu)選地，在所述收繩套筒30兩端設(shè)有徑向延伸的環(huán)形凸緣31，以防止?fàn)恳K50在 纏繞的過程中，纏繞到收繩套筒30外。上述徑向凸緣31也可以用其他結(jié)構(gòu)形式代替，如帶有輪輻的車輪狀結(jié)構(gòu)等。
制動(dòng)裝置40，安裝于發(fā)電機(jī)構(gòu)60，用于收繩套筒30的制動(dòng)。所述制動(dòng)裝置40包括制動(dòng)蹄41，該制動(dòng)蹄41與所述環(huán)形凸緣31相對設(shè)置。參見圖3、圖5，在本實(shí)施例中，所述制動(dòng)蹄41為一對，該對制動(dòng)蹄41彼此相對并 位于所述環(huán)形凸緣31外圓周表面的外側(cè)，以便于在收繩套筒30上形成均衡的制動(dòng)力矩。在圖1 圖5所示的實(shí)施例中，所述導(dǎo)輪21按其軸線平行于所述架體12的切線 方向而設(shè)置，以便與牽引繩50垂直，使?fàn)恳K能在導(dǎo)輪的輪槽內(nèi)移動(dòng)得更順暢。而實(shí)際使用中，由于牽引繩50在驅(qū)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)角，因此較佳的，所述導(dǎo) 輪21的軸線垂直于由以所述架體12分界的牽引繩上段與下段所構(gòu)成的平面。由于由牽引 繩所構(gòu)成的平面在風(fēng)力變化以及牽引繩纏繞的位置變化時(shí)會(huì)有所不同，但其變化很小可以 忽略不計(jì)，而在設(shè)定導(dǎo)輪21角度的時(shí)候，可以按照收繩套筒30在未纏繞牽引繩時(shí)的初始位 置和平均風(fēng)力值時(shí)牽引繩的扭轉(zhuǎn)角來確定牽引繩平面，進(jìn)而確定導(dǎo)輪輪軸的角度。由圖1 圖3可見，在各部件組裝后，如在導(dǎo)繩裝置20安裝于架體12，驅(qū)動(dòng)軸11 連接于發(fā)電機(jī)構(gòu)60的動(dòng)力輸入軸，制動(dòng)裝置40連接于發(fā)電機(jī)構(gòu)60的外殼，發(fā)電機(jī)構(gòu)60通 過隨動(dòng)機(jī)構(gòu)80安裝在立柱70上之后，各組裝部件一起構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的地面設(shè)備。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)架，不限于上述實(shí)施例所描述的結(jié)構(gòu)，還可有諸多變型。圖6是上述實(shí)施例中的導(dǎo)繩裝置另一個(gè)可替換實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖6中，所述導(dǎo)輪21位于所述架體12外側(cè)，而所述限制部為兩端連接于所述導(dǎo) 輪21輪軸的半環(huán)件23。而在上述實(shí)施例中，所述導(dǎo)輪21還可通過支撐架24安裝于所述架體12下方，所 述導(dǎo)輪21所在的位置最好位于所述收繩套筒30的的兩端面之間，以便牽引繩50盡量纏繞 在收繩套筒30的中間位置。圖7是上述實(shí)施例中的制動(dòng)裝置另一個(gè)可替換實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖7中，所述制動(dòng)蹄41為一對，該對制動(dòng)蹄41彼此相對并位于所述環(huán)形凸緣31 的上下表面。根據(jù)本發(fā)明的記載，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易想到，上述制動(dòng)蹄41也可為二對乃至多 對，各對制動(dòng)蹄可均勻分布或?qū)ΨQ在所述環(huán)形凸緣31的上下表面。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，也可以將上述技術(shù)內(nèi) 容進(jìn)行組合形成其他的技術(shù)方案，這些改進(jìn)和潤飾，以及形成的其他技術(shù)方案也應(yīng)視為本 發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，其特征在于包括架體；驅(qū)動(dòng)軸，該驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置于所述架體下方；導(dǎo)繩裝置，裝于所述架體，用于引導(dǎo)牽引繩；收繩套筒，套裝于所述驅(qū)動(dòng)軸，用于固定所述牽引繩下端；及制動(dòng)裝置，安裝于發(fā)電機(jī)構(gòu)，用于收繩套筒的制動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，其特征在于所述導(dǎo)繩裝置包括導(dǎo) 輪和防止所述牽引繩脫出該導(dǎo)輪的限制部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，其特征在于所述導(dǎo)輪按其軸線平 行于所述架體的切線方向而設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，其特征在于所述導(dǎo)輪的軸線垂直 于由以所述架體分界的牽引繩上段與下段所構(gòu)成的平面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，其特征在于所述導(dǎo)輪位于所述驅(qū) 動(dòng)架的下方，而所述限制部為在所述架體上設(shè)置的導(dǎo)向孔，該導(dǎo)向孔貫穿所述架體并且其 延長線位于所述導(dǎo)輪外側(cè)的切線位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，其特征在于所述導(dǎo)輪通過支撐架 安裝于所述架體下方，所述導(dǎo)輪的軸線所在的水平面位置位于所述收繩套筒的的兩端面之 間。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，其特征在于所述導(dǎo)輪位于所述架 體外側(cè)，而所述限制部為兩端連接于所述導(dǎo)輪輪軸的半環(huán)件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，其特征在于在所述收繩套筒兩端 設(shè)有徑向延伸的環(huán)形凸緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，其特征在于所述制動(dòng)裝置包括制 動(dòng)蹄，該制動(dòng)蹄與所述環(huán)形凸緣相對設(shè)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，其特征在于所述制動(dòng)蹄為一對， 該對制動(dòng)蹄彼此相對并位于所述環(huán)形凸緣外圓周表面的外側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，其特征在于所述制動(dòng)蹄為一對， 該對制動(dòng)蹄彼此相對并位于所述環(huán)形凸緣的上下表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有收放繩功能的驅(qū)動(dòng)架，包括架體；設(shè)置于所述架體下方的驅(qū)動(dòng)軸；用于引導(dǎo)牽引繩的導(dǎo)繩裝置，裝于所述架體；用于固定所述牽引繩下端以纏繞牽引繩的收繩套筒，套裝于所述驅(qū)動(dòng)軸；及用于收繩套筒的制動(dòng)的制動(dòng)裝置，安裝于發(fā)電機(jī)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)架無需增設(shè)收放繩動(dòng)力設(shè)備，僅需利用制動(dòng)裝置控制架體和驅(qū)動(dòng)軸與收繩套筒之間的相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生收繩動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)收放牽引繩功能，其結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)較低，而且由于本發(fā)明通過控制制動(dòng)裝置的制動(dòng)與否即可以控制收放繩動(dòng)作，其操控也比較簡單。
文檔編號F03D5/00GK101994644SQ20091009154
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者張陽 申請人:中國中煤能源集團(tuán)有限公司