垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置，包括：安裝在垂直軸底部的大齒圈；沿大齒圈圓周方向分布的多個增速單元；增速單元包括：開式小齒輪、低速軸、安全聯(lián)軸器、增速齒輪傳動組和輸出軸；開式小齒輪與大齒圈外嚙合連接，開式小齒輪通過安全聯(lián)軸器安裝在低速軸的上部，安全聯(lián)軸器在扭矩超過設定值時，將開式小齒輪與低速軸脫開；增速齒輪傳動組將低速軸的低轉速轉化成輸出軸的高轉速傳遞給發(fā)電機；輸出軸通過鼓形齒式聯(lián)軸器與發(fā)電機輸入軸連接；基座上設置有沿輸出軸軸向延伸的滑道，增速單元沿滑道移動，使大齒圈和開式小齒輪嚙合或分離。本發(fā)明安裝和維護方便，一臺發(fā)電機出現(xiàn)故障可單獨移出檢修，而不影響其他發(fā)電機的工作。
【專利說明】垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種垂直軸風力發(fā)電機，具體為一種垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置。

【背景技術】
[0002]目前，風力發(fā)電大多采用水平軸式風電機組，配套的增速裝置采用行星齒輪傳動，成本較高；增速裝置與葉片同軸安裝，并且安裝在距地面幾十米高的機艙內(nèi)，維護需要高空作業(yè)，十分不便。
[0003]近年來國內(nèi)的垂直軸風力發(fā)電裝置研制取得了一定進展，中國專利申請CN203560046U公開了一種兆瓦級垂直軸風力發(fā)電裝置，其原理為:在垂直軸頂部安裝葉片，風力吹向葉片帶動垂直軸旋轉，垂直軸底部安裝回轉大齒圈，大齒圈通過與數(shù)個沿圓周均布的開式齒輪嚙合，將動力分配給多個增速機，增速機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。這種發(fā)電裝置將所有增速裝置、發(fā)電機等設備全部安裝在地面機房中，易于監(jiān)控。但是，這種垂直軸風力發(fā)電裝置的增速裝置采用行星增速齒輪箱垂直向下安裝與發(fā)電機連接，開式齒輪距離地面較高，安裝和維護不便，齒輪嚙合力產(chǎn)生的基礎彎矩較大，而且行星齒輪箱成本較高。此外，這種發(fā)電裝置通常連接多臺發(fā)電機，當某臺發(fā)電機出現(xiàn)故障時需要單獨移出檢修而不影響其它發(fā)電機的工作，而其現(xiàn)有的增速裝置為固定安裝，無法移動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對上述提出的增速裝置安裝位置距離地面較高，安裝和維護不方便，當某臺發(fā)電機出現(xiàn)故障時不能單獨移出檢修而影響其他發(fā)電機工作的問題而提出一種垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置。本發(fā)明采用增速齒輪傳動組代替行星齒輪箱，將增速裝置安裝在地面上，安裝維護方便，利用安全聯(lián)軸器、鼓式齒形聯(lián)軸器和滑道使得其中一個發(fā)電機發(fā)生故障時可單獨移出檢修而不影響其他發(fā)電機工作。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術手段如下:
[0006]一種垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置,包括基座、安裝在垂直軸風力發(fā)電機的垂直軸底部的大齒圈；其特征在于:所述增速裝置還包括:
[0007]沿所述大齒圈圓周方向分布的多個增速單元；所述增速單元包括:開式小齒輪、低速軸、安全聯(lián)軸器、增速齒輪傳動組和輸出軸；所述開式小齒輪與所述大齒圈外嚙合連接，所述開式小齒輪通過所述安全聯(lián)軸器安裝在豎直設置的低速軸的上部，所述安全聯(lián)軸器在其扭矩超過設定值時，使開式小齒輪與低速軸脫開；所述增速齒輪傳動組兩端分別連接所述低速軸和輸出軸，所述增速齒輪傳動組將低速軸的低轉速轉化成輸出軸的高轉速傳遞給發(fā)電機；
[0008]連接所述輸出軸與所述發(fā)電機輸入軸的鼓形齒式聯(lián)軸器；
[0009]設置在所述基座上，沿所述輸出軸軸向延伸的滑道；所述增速單元沿所述滑道在水平方向上移動，使大齒圈和開式小齒輪分離或嚙合。
[0010]鼓形齒式聯(lián)軸器通過其外齒在內(nèi)齒圈內(nèi)軸向滑動，補償增速單元在水平方向移動的位移。增速裝置裝在垂直軸的底部，距離地面較低，安裝和維護方便。
[0011]進一步地，所述安全聯(lián)軸器為液壓安全聯(lián)軸器。
[0012]液壓安全聯(lián)軸器由雙層套筒組成，中間注入高壓油后外層套筒擴張，依靠摩擦力與開式小齒輪鎖緊，內(nèi)層套筒則向內(nèi)壓縮同低速軸抱緊，液壓安全聯(lián)軸器即可傳遞與油壓成正比的轉矩。當所傳遞的轉矩超過預先設定的扭矩值時，液壓安全聯(lián)軸器在軸上打滑(約百分之幾秒)，剪切管被剪斷，雙層套筒中的壓力油迅速泄出，開式小齒輪和低速軸之間的壓力消失，此時低速軸不轉動，開式小齒輪空轉，從而使增速單元和發(fā)電機停止轉動。
[0013]進一步地，所述增速齒輪傳動組采用多級平行軸圓柱齒輪傳動和一級垂直軸錐齒輪傳動?，F(xiàn)有技術中增速裝置采用行星增速齒輪箱垂直向下安裝與發(fā)電機連接，行星開式齒輪距離地面較高，承受的基礎彎矩比較大。而本發(fā)明增速裝置安裝位置離底面較近，采用多級平行軸圓柱齒輪傳動和以及垂直軸錐齒輪傳動代替行星增速齒輪箱，大大降低了成本，并且行星開式齒輪距離地面較低，承受的基礎彎矩較小。
[0014]進一步地，所述增速齒輪傳動組采用三級平行軸圓柱齒輪傳動和一級垂直軸錐齒輪傳動；所述增速齒輪傳動組包括:與所述低速軸平行設置的中間軸1、中間軸II和高速軸；所述高速軸與所述輸出軸垂直設置；所述增速齒輪傳動組還包括:
[0015]鍵連接在所述低速軸下部的大齒輪I和鍵連接在所述中間軸I下部的小齒輪I，所述大齒輪I與小齒輪I外嚙合形成第一級增速；
[0016]鍵連接在所述中間軸I上部的大齒輪II和鍵連接在所述中間軸II上部的小齒輪II，所述大齒輪II與小齒輪II外嚙合形成第二級增速；
[0017]鍵連接在所述中間軸II下部的大齒輪III和鍵連接在所述高速軸下部的小齒輪III，所述大齒輪III與所述小齒輪III形成第三級增速；
[0018]鍵連接在所述高速軸上部的主動錐齒輪和鍵連接在所述輸出軸一端的從動錐齒輪，所述主動錐齒輪與所述從動錐齒輪相嚙合形成一級垂直軸錐齒輪傳動。
[0019]進一步地，所述增速裝置還包括:將所述增速齒輪傳動組密封的上箱體和下箱體，所述上箱體和下箱體通過螺栓把合；與所述上箱體或下箱體連接，用于牽引所述增速單元沿所述滑道移動的直線油缸。
[0020]進一步地，所述滑道包括:
[0021]設置在所述下箱體底面的兩滑塊；
[0022]設置在所述基座上，沿所述輸出軸軸線方向延伸的兩滑臺，所述兩滑臺分別與兩滑塊的外側壁相對設置；
[0023]夾設在所述下箱體底面與所述滑臺的頂面之間的水平滑道；
[0024]以及夾設在所述滑塊的外側壁與所述滑臺的內(nèi)側壁之間的豎直滑道。
[0025]進一步地，所述增速裝置還包括設置在所述增速單元下方的油箱；
[0026]連接在所述高速軸上端的潤滑泵，所述潤滑泵通過管路與所述油箱流體導通，通過所述高速軸的轉動驅(qū)動所述潤滑泵從所述油箱吸油，所述潤滑泵通過管路將油輸送到各齒輪進行潤滑和冷卻；所述油箱底部設有出油口。
[0027]進一步地，多個所述增速單元沿所述大齒圈的圓周方向均勻分布。大齒圈將其扭矩均勻的分配給各開式小齒輪，有利于延長大齒圈的使用壽命。
[0028]更進一步地，所述增速裝置還包括:設置在所述上箱體上方，且連接在所述上箱體上的支撐架；所述低速軸的下端、中部和上端通過軸承分別支撐在下箱體、支撐架和上箱體上。由于采用了三點軸承支撐，減小了開式小齒輪嚙合時低速軸的徑向位移，使傳動更加平穩(wěn)。
[0029]由于采用了上述技術方案，本發(fā)明提供的垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置的有優(yōu)點為:
[0030]1、本發(fā)明的增速裝置安裝在地面上，并且開式小齒輪的安裝位置與地面距離較小，減少了基礎承受的彎矩，可以大大降低基礎造價，并且安裝維護方便。
[0031]2、本發(fā)明的增速單元采用多級平行軸齒輪傳動和一級垂直軸錐齒輪傳動，制造容易，較行星齒輪增速箱降低了成本。
[0032]3、本發(fā)明的增速裝置在一臺發(fā)電機出現(xiàn)故障時，和此發(fā)電機連接的增速裝置可迅速停止工作，將其單獨移出檢修而不影響其他發(fā)電機工作，并且通過安全聯(lián)軸器有效的防止過載，極大提高了系統(tǒng)的安全可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明實施例與垂直軸連接俯視圖；
[0034]圖2為本發(fā)明實施例沿圖1中A-A剖視圖；
[0035]圖3為圖2中所示B部分放大圖；
[0036]圖4為圖3中所示C部分放大圖；
[0037]圖5為圖3的側視示意圖。
[0038]圖中:1、垂直軸，2、大齒圈，3、增速單元，30、開式小齒輪，31、低速軸，32、安全聯(lián)軸器，33、增速齒輪傳動組，330、大齒輪I，331、小齒輪I，332、中間軸I，333、大齒輪II，334、小齒輪II，335、中間軸II，336、大齒輪III，337、小齒輪III，338、高速軸，339、主動錐齒輪，340、從動錐齒輪，35、輸出軸，4、鼓形齒式聯(lián)軸器，40、外齒，41、內(nèi)齒圈，5、滑道，50、滑塊，51、滑臺，52、水平滑道，53、豎直滑道，6、盤式制動器，7、發(fā)電機，8、上箱體，9、下箱體，10、直線油缸，11、油箱，110、出油口，12、潤滑泵，13、基座，14、支撐架。

【具體實施方式】
[0039]圖1?圖5所示的垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置包括基座13、大齒圈2、多個增速單元3、鼓形齒式聯(lián)軸器4和滑道5。大齒圈2安裝在垂直軸風力發(fā)電機的垂直軸I的底部，多個增速單元3均布在大齒圈2的圓周方向。增速單元3包括:開式小齒輪30、低速軸31、安全聯(lián)軸器32、增速齒輪傳動組33和輸出軸35 ;開式小齒輪30與大齒圈2外嚙合連接，開式小齒輪30通過安全聯(lián)軸器32安裝在豎直設置的低速軸31的上部，安全聯(lián)軸器32在其扭矩超過設定值時，使開式小齒輪30與低速軸31脫開，安全聯(lián)軸器32優(yōu)選為液壓安全聯(lián)軸器；增速齒輪傳動組33兩端分別連接低速軸31和輸出軸35，增速齒輪傳動組33將低速軸31的低轉速轉化成輸出軸35的高轉速傳遞給發(fā)電機7。輸出軸35和發(fā)電機7的輸入軸通過鼓形齒式聯(lián)軸器4連接，滑道5設置在基座13上，且沿輸出軸35軸向延伸，增速單元3可沿滑道5在水平方向上移動，使大齒圈2和開式小齒輪30分離或嚙合。鼓形齒式聯(lián)軸器4通過其外齒40在內(nèi)齒圈41內(nèi)軸向滑動，補償增速單元3在水平方向移動的位移。
[0040]增速齒輪傳動組33是通過三級平行軸圓柱齒輪傳動和一級垂直軸錐齒輪傳動實現(xiàn)的。增速齒輪傳動組33包括:與低速軸31平行設置的中間軸I 332、中間軸II 335和高速軸338 ;高速軸338與輸出軸35垂直設置；增速齒輪傳動組33還包括:鍵連接在低速軸31下部的大齒輪I 330和鍵連接在中間軸I 332下部的小齒輪I 331，大齒輪I 330與小齒輪I 331外嚙合形成第一級增速；鍵連接在中間軸I 332上部的大齒輪II 333和鍵連接在中間軸II 335上部的小齒輪II 334，大齒輪II 333與小齒輪II 334外嚙合形成第二級增速；鍵連接在中間軸II 335下部的大齒輪III336和鍵連接在高速軸338下部的小齒輪III337，大齒輪III 336與小齒輪III 337形成第三級增速；鍵連接在高速軸338上部的主動錐齒輪339和鍵連接在輸出軸35 —端的從動錐齒輪340，主動錐齒輪339與從動錐齒輪340相嚙合形成一級垂直軸錐齒輪傳動。其中大齒輪I 330、小齒輪I 331、大齒輪II 333、小齒輪II 334、大齒輪III 336和小齒輪III 337優(yōu)選為斜齒輪。
[0041]增速齒輪傳動組33外設置將其封閉的上箱體8和下箱體9，上箱體8和下箱體9通過螺栓把合。在上箱體8或下箱體9上還連接有一直線油缸10，直線油缸10可牽引增速單元3沿滑道5水平移動。
[0042]增速單元3下方還設置有油箱11，高速軸338上端連接有潤滑泵12，潤滑泵12通過管路與油箱11流體導通，通過高速軸338的轉動驅(qū)動潤滑泵12從油箱11吸油，潤滑泵12通過管路將油輸送到各齒輪進行潤滑和冷卻。油箱11底部設有出油口 110。
[0043]上箱體8上方還設置有支撐架14，且支撐架14連接在上箱體8上，低速軸31的底端、中部和頂端通過軸承分別支撐在下箱體9、上箱體8和支撐架14上。中間軸I 332、中間軸II 335和高速軸338的兩端分別通過軸承支撐在上箱體8和下箱體9上，輸出軸35通過兩對軸承支撐在上箱體8和下箱體9的結合位置。
[0044]在增速單元3與發(fā)電機7之間還安裝有盤式制動器6，盤式制動器6通過制動鼓形齒式聯(lián)軸器4使增速單元3和發(fā)電機7迅速停止轉動。
[0045]如圖5所示，滑道5包括:設置在下箱體9底面的兩滑塊50 ;設置在基座13上，沿輸出軸35軸線方向延伸的兩滑臺51，兩滑臺51分別與兩滑塊50的外側壁相對設置；夾設在下箱體9底面與滑臺51的頂面之間的水平滑道52 ;以及夾設在滑塊50的外側壁與滑臺51的內(nèi)側壁之間的豎直滑道53。
[0046]結合圖1?圖5說明本發(fā)明實施例的工作原理。發(fā)電機7正常工作時，大齒圈2將扭矩分散給多個開式小齒輪30，安全聯(lián)軸器32將開式小齒輪30和低速軸31連接在一起，低速軸31通過大齒輪I 330和小齒輪I 331、大齒輪II 333和小齒輪II 334、大齒輪III 336和小齒輪III337三級增速將低速轉動轉化成高速轉動傳遞給高速軸338，高速軸338通過一對錐齒輪傳動將繞豎直軸的轉動轉化成繞水平軸的轉動傳遞給輸出軸35。輸出軸35通過鼓式齒形聯(lián)軸器與發(fā)電機7連接，將轉動傳遞給發(fā)電機7使其發(fā)電。
[0047]當其中一個發(fā)電機7或與其相連的增速單元3出現(xiàn)故障時，安全聯(lián)軸器32(本實施例采用液壓安全聯(lián)軸器)傳遞的扭矩會增大，超過預先設定值，液壓安全聯(lián)軸器雙層套筒中的壓力油迅速泄出，開式小齒輪30和低速軸31之間的壓力消失，低速軸31不隨開式小齒輪30轉動，開式小齒輪30隨大齒圈2空轉，這樣通過安全聯(lián)軸器32迅速使開式小齒輪30和低速軸31脫開，有效的防止過載，極大提高了系統(tǒng)的安全可靠性。然后盤式制動器6使發(fā)電機7和增速單元3迅速停止轉動，直線油缸10牽引增速單元3沿滑道5遠離大齒圈2方向移動，將大齒圈2和開式小齒輪30分離，便可開始對出現(xiàn)故障的發(fā)電機7和增速單元3進行檢修，而其他發(fā)電機7正常工作。由于鼓式齒形聯(lián)軸器的外齒40可在內(nèi)齒圈41內(nèi)軸向滑動，補償了增速單元3在水平方向的移動位移。當檢修完成后，只需通過直線油缸10驅(qū)動牽引增速單元3移向大齒圈2，使開式小齒輪30和大齒圈2嚙合,發(fā)電機7即可重新開始工作。
[0048]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置，包括基座(13)、安裝在垂直軸風力發(fā)電機的垂直軸(I)底部的大齒圈(2);其特征在于:所述增速裝置還包括: 沿所述大齒圈(2)圓周方向分布的多個增速單元(3);所述增速單元(3)包括:開式小齒輪(30)、低速軸(31)、安全聯(lián)軸器(32)、增速齒輪傳動組(33)和輸出軸(35);所述開式小齒輪(30)與所述大齒圈(2)外嚙合連接，所述開式小齒輪(30)通過所述安全聯(lián)軸器(32)安裝在豎直設置的低速軸(31)的上部，所述安全聯(lián)軸器(32)在其扭矩超過設定值時，使開式小齒輪(30)與低速軸(31)脫開；所述增速齒輪傳動組(33)兩端分別連接所述低速軸(31)和輸出軸(35)，所述增速齒輪傳動組(33)將低速軸(31)的低轉速轉化成輸出軸(35)的高轉速傳遞給發(fā)電機(7)； 連接所述輸出軸(35)與所述發(fā)電機(7)輸入軸的鼓形齒式聯(lián)軸器(4)； 設置在所述基座(13)上，沿所述輸出軸(35)軸向延伸的滑道(5);所述增速單元(3)沿所述滑道(5)在水平方向上移動，使大齒圈(2)和開式小齒輪(30)分離或嚙合。
2.根據(jù)權利要求1所述的垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置，其特征在于:所述安全聯(lián)軸器(32)為液壓安全聯(lián)軸器。
3.根據(jù)權利要求1所述的垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置，其特征在于:所述增速齒輪傳動組(33)采用多級平行軸圓柱齒輪傳動和一級垂直軸錐齒輪傳動。
4.根據(jù)權利要求3所述的垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置，其特征在于:所述增速齒輪傳動組(33)采用三級平行軸圓柱齒輪傳動和一級垂直軸錐齒輪傳動；所述增速齒輪傳動組(33)包括:與所述低速軸(31)平行設置的中間軸I (332)、中間軸II (335)和高速軸(338);所述高速軸(338)與所述輸出軸(35)垂直設置；所述增速齒輪傳動組(33)還包括: 鍵連接在所述低速軸(31)下部的大齒輪I (330)和鍵連接在所述中間軸I (332)下部的小齒輪I (331)，所述大齒輪I (330)與小齒輪I (331)外嚙合形成第一級增速； 鍵連接在所述中間軸I (332)上部的大齒輪II (333)和鍵連接在所述中間軸II (335)上部的小齒輪II (334)，所述大齒輪II (333)與小齒輪II (334)外嚙合形成第二級增速； 鍵連接在所述中間軸II (335)下部的大齒輪III (336)和鍵連接在所述高速軸(338)下部的小齒輪III (337)，所述大齒輪III (336)與所述小齒輪III (337)形成第三級增速； 鍵連接在所述高速軸(338)上部的主動錐齒輪(339)和鍵連接在所述輸出軸(35) —端的從動錐齒輪(340)，所述主動錐齒輪(339)與所述從動錐齒輪(340)相嚙合形成一級垂直軸錐齒輪傳動。
5.根據(jù)權利要求1所述的垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置，其特征在于:所述增速裝置還包括:將所述增速齒輪傳動組(33)密封的上箱體(8)和下箱體(9)，所述上箱體(8)和下箱體(9)通過螺栓把合；與所述上箱體(8)或下箱體(9)連接，用于牽引所述增速單元(3)沿所述滑道(5)移動的直線油缸(10)。
6.根據(jù)權利要求5所述的垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置，其特征在于所述滑道(5)包括: 設置在所述下箱體(9)底面的兩滑塊(50)； 設置在所述基座(13)上，沿所述輸出軸(35)軸線方向延伸的兩滑臺(51)，所述兩滑臺(51)分別與兩滑塊(50)的外側壁相對設置； 夾設在所述下箱體(9)底面與所述滑臺(51)的頂面之間的水平滑道(52)； 以及夾設在所述滑塊(50)的外側壁與所述滑臺(51)的內(nèi)側壁之間的豎直滑道(53)。
7.根據(jù)權利要求1所述的垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置，其特征在于:所述增速裝置還包括: 設置在所述增速單元(3)下方的油箱(11)； 連接在所述高速軸(338)上端的潤滑泵(12)，所述潤滑泵(12)通過管路與所述油箱(11)流體導通，通過所述高速軸(338)的轉動驅(qū)動所述潤滑泵(12)從所述油箱(11)吸油，所述潤滑泵(12)通過管路將油輸送到各齒輪進行潤滑和冷卻；所述油箱(11)底部設有出油口(110)。
8.根據(jù)權利要求1所述的垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置，其特征在于:多個所述增速單元(3)均勻分布在所述大齒圈(2)的圓周方向上。
9.根據(jù)權利要求1?8任一項所述的垂直軸風力發(fā)電機的增速裝置，其特征在于:所述增速裝置還包括:設置在所述上箱體(8)上方，且連接在所述上箱體(8)上的支撐架(14);所述低速軸(31)的下端、中部和上端通過軸承分別支撐在下箱體(9)、支撐架(14)和上箱體⑶上。
【文檔編號】F03D11/02GK104153952SQ201410424891
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月26日 優(yōu)先權日:2014年8月26日
【發(fā)明者】韓力, 祖大偉, 高飛, 王楠, 劉威 申請人:大連華銳重工集團股份有限公司