亚洲成年人黄色一级片,日本香港三级亚洲三级,黄色成人小视频,国产青草视频,国产一区二区久久精品,91在线免费公开视频,成年轻人网站色直接看

用于產生電力的風力渦輪機的制作方法

文檔序號:7282337閱讀:185來源:國知局
專利名稱:用于產生電力的風力渦輪機的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及產生能量的風力渦輪機,特別涉及具有安裝在可轉動軸上的轂的風力渦輪機,而軸具有同中心地安裝在軸上的環(huán),而環(huán)驅動能量產生設備。
背景技術
包括風車的風力渦輪機是已知的,并用來供能給包括發(fā)電機、壓縮機或泵、以及其它裝置的能量產生設備。已知具有連接在一軸上的風力渦輪機,然后利用在軸上的轉動能量驅動能量產生設備。風車或風力渦輪機具有齒輪箱,以便通過軸將來自葉片的能量傳送給能量產生設備。已經(jīng)知道使用風力渦輪機產生電能,但使用風力渦輪機產生60周波電力時遇到巨大的困難。沒有60周波電力,來自先前的風力渦輪機的輸出不能連接至電力公司的公用高壓電力網(wǎng),因為不能通過公用高壓電力網(wǎng)供能。出現(xiàn)產生60周波電力的困難是因為風速經(jīng)常地改變,因此風力渦輪機的葉片的轉動速度改變。此外,在不吹風或不以足夠的速度吹風以轉動風力渦輪機時,不可能通過風力渦輪機產生電能。先前的風車主要由于齒輪箱還具有顯著的功率限制。先前的風力渦輪機不具有超過3.5MW的功率容量。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種風力渦輪機,它能夠被控制而以穩(wěn)定的速率操縱能量產生設備。本發(fā)明的另一個目的是提供一種風力渦輪機,其中,輸出具有穩(wěn)定的速率,即使渦輪機的葉片以改變的速度轉動。本發(fā)明的再一個目的是提供一種風力渦輪機,它能夠進行控制而以基本上穩(wěn)定的速率驅動能量產生設備和經(jīng)濟地產生能量。
一種通過風力供能的渦輪機,包括在一軸上的一轉子。該轉子具有從其向外延伸的葉片,葉片的形狀在所述風力足夠強時轉動軸。軸可轉動地支撐在一支承上,當風改變方向時支承可在偏轉運動中移動葉片進入或離開風。渦輪機具有間距調整機構以改變所述葉片的間距,所述軸具有一同中心地安裝在軸上的環(huán)。安裝多個轉動體以可移去地接觸環(huán)。轉動體被連接以驅動能量產生設備。轉動體構造成當轉動體接觸環(huán)時與環(huán)一起轉動,由此當風轉動葉片時驅動能量產生設備。連接一控制器以當風足夠強時控制渦輪機的速度和單獨地控制所述轉動體和所述環(huán)之間的各個接觸。較佳地,轉子具有位于軸和葉片之間的轂。
此外,葉片較佳地各具有從轂向外延伸的柱和安裝在柱外部的葉片形部分。
附圖的簡要說明

圖1是風力渦輪機的前視圖;圖2是風力渦輪機的側視圖;圖3是軸和環(huán)的放大的側視圖;圖4是發(fā)電機設計的前視圖;圖5是環(huán)的放大的側視圖;圖6是環(huán)的一部分的立體圖;圖7是環(huán)的一部分的側視圖;圖8是連接在軸上的兩個輪輻的部分的立體圖;圖9是帶有在一端的花鍵的軸的側視圖;圖10是具有環(huán)繞外周的花鍵的軸的端視圖;圖11是發(fā)電機和輪圈組件的立體圖;圖12是輪圈組件和液壓控制機構的示意圖;圖13是液壓控制機構的一側的放大的示意圖;圖14是發(fā)電機底座的立體圖;圖15是發(fā)電機底座和輪圈安裝組件的立體圖;圖16是葉片部分的端視圖;圖17是用于各葉片的間距機構設計的示意圖;圖18是轂的前視圖;圖19是轂的側視圖;圖20是制動系統(tǒng)的示意的側視圖;圖21是制動系統(tǒng)的卡鉗的立體圖;圖22是卡鉗和制動盤的立體圖;圖23是風力渦輪機的第二實施例的前視圖;圖24是第二實施例的葉片的立體圖;圖25是用于第二實施例的葉片轂連接器的立體圖;圖26是圖25的連接器的立體圖;圖27是軸環(huán)的立體圖;
圖28是用于第二實施例的葉片-轂連接器的部分立體圖;圖29是用于第二實施例的間距機構的側視圖;圖30是一塔的第一部分的側視圖;圖31是一塔的第二部分的側視圖;圖32是一塔的第三部分的側視圖;圖33是一塔的基礎的立體圖;圖34是該基礎的俯視圖;圖35是沿圖34中的剖面A-A的基礎的剖視圖;圖36是風力渦輪機的另一實施例,其中環(huán)與齒輪接觸;圖37是沿圖36中的剖面A-A的齒輪布置的剖視圖;以及圖38是沿圖36中的剖面B-B的齒輪布置的側視圖。
具體實施例方式
在圖1和2中,顯示了一風力渦輪機2,它具有在轂6上互相等距離安裝的三葉片4。轂6連接在延伸進入發(fā)電機殼體10的一可轉動軸8上。殼體10安裝在一轉盤12上,而轉盤12又安裝在具有基礎16的塔14上。從圖2中的虛線可看到,葉片可在頂部向前傾斜和在底部向后傾斜4°。葉片的傾斜是通過安裝不同的轂調整的。
在圖3中,顯示了發(fā)電機殼體10的放大的側視圖??煽吹?,軸8可轉動地安裝在殼體10里的一前軸承18和一后軸承20上。殼體包含一發(fā)電機組件支撐結構(圖3中未畫出)。一環(huán)26同中心地安裝在帶有轂6(圖3中未畫出)的軸8上,環(huán)具有基本上與軸8平行的接觸面28。殼體10具有在其前面的任一側的電動馬達30(只顯示了其中的一個),電動馬達30連接至齒輪減速箱32、小齒輪軸34、小齒輪36和球軸承38,以便使發(fā)電機殼體10在偏轉運動中轉動。當然,當發(fā)電機殼體轉動時,軸和葉片在偏轉運動中同時轉動。
在圖4中,顯示了發(fā)電機殼體10的前視圖??煽吹?,發(fā)電機40具有連接的輪圈42以驅動發(fā)電機。發(fā)電機安裝在一支撐結構22上,支撐結構22具有支撐板24,以及對應于環(huán)26(圖4中未畫出)的圓形布置。輪圈被安裝成可可移動地進入和脫離與環(huán)26的接觸面28的接觸。輪圈可單獨地控制,這樣,各輪圈作用在接觸面上的力、以及各輪圈進入和脫離與環(huán)26的接觸的移動可控制。
在圖5中,顯示了一帶有接觸面28的環(huán)26的放大的側視圖。環(huán)28具有輪輻44(只顯示了一個)和從各輪輻44延伸的臂52。在圖6中,顯示了環(huán)26和輪輻44的一部分的立體圖。環(huán)26具有外表面46,外表面46帶有位于其上的肋48。一角支架50連接環(huán)26至輪輻44。有若干輪輻44(只顯示了一個)從軸8(圖6中未畫出)向外延伸。在各輪輻44上,有一角支架50連接環(huán)26至輪輻44。對于相同的零件圖5和6中使用了與圖3中使用的相同的標號。
在圖7中,顯示了在環(huán)26和輪輻44之間的連接的側視圖。對于相同的零件圖7中使用了與圖6中使用的相同的標號。一臂52成一角延伸,以給輪輻44提供強度(還可看圖5)。
在圖8中,顯示了連接在套筒54上的輪輻44的立體圖,套筒54同中心地安裝在軸8上。在圖8中用來描述與圖6和7中的零件相同的零件使用相同的標號??梢钥吹剑淄?4的形狀可接納環(huán)繞軸8的外周、互相等距離設置的花鍵56。
在圖9中,顯示了帶有在軸8的一端上的花鍵56的軸8的側視圖。在圖10中,顯示了顯示出花鍵56的軸8的端視圖。
在圖11中,顯示了輪圈組件底座58的立體圖,底座58具有連接在輪圈組件底座58和E型支架62之間的液壓缸60。液壓缸60受液壓控制機構64的控制。E型支架62具有軸承66。連接輪圈42以轉動軸70,而軸70又連接至第一萬向節(jié)72和第二萬向節(jié)74,以轉動調整齒輪76。而調整齒輪76又被連接以驅動發(fā)電機78和由此產生電力。
在圖12中,顯示了液壓缸60、控制機構64和E型支架62的部分示意的側視圖。對于相同的零件圖12中使用了與圖11中使用的相同的標號??梢钥吹?,液壓缸60被安裝成將輪圈42移入和移離與環(huán)26(圖12中未畫出)的接觸??刂茩C構64具有兩個液壓缸80,它們位于鋸齒形桿82的各一側。當液壓缸80處于圖12所示的延伸位置時,輪圈不能移動而進一步離開環(huán)26(圖12中未畫出)。換句話說,當輪圈被迫抵靠在環(huán)26,控制機構64的液壓缸80延伸時,輪圈將鎖定在該位置上,因為液壓缸80的端部84將插入連接桿82的鋸齒86。
在圖13中,顯示了其中具有活塞88的一個液壓缸80的放大的側視圖。液壓管道將液壓流體導入液壓缸80,以便迫使活塞向外,由此延伸鋼鎖84。當液壓流體的壓力被釋放時,彈簧90將活塞返回到一未延伸的位置,以及鋼鎖84從連接桿82的鋸齒86(圖13中未畫出)上移走。從圖12和13中可看到,鋸齒的形狀成在鋸齒的一部分上具有傾斜表面,而在鋸齒的另一側具有垂直表面。鋼鎖84成類似的形狀,因此液壓缸60可相當容易地迫使輪圈68進一步抵靠在環(huán)26上(圖12和13中未畫出),而輪圈將不容易移動離開環(huán)26而朝向液壓缸60。
在圖14和15中,顯示了發(fā)電機基礎92和輪圈組件底座58。將圖14和15與圖11比較可看到,發(fā)電機基礎92給發(fā)電機78和調整齒輪76提供支撐。發(fā)電機基礎92具有支持平表面96的柱94。柱94可按照平表面96所需要的高度改變長度。從圖4中可看到,諸發(fā)電機在發(fā)電機殼體10底部支撐在改變高度的柱上。在發(fā)電機殼體10的上部,諸發(fā)電機支撐在諸支撐板24上。
在圖16中,顯示了葉片4的一部分。較佳地,葉片是由碳纖維結合玻璃纖維和環(huán)氧樹脂制成的。較佳地,外層由層疊的纖維材料制成,而內側較厚的層由較輕的支撐材料制成。
如圖17所示,葉片4具有固定在其內端的凸緣102。凸緣102螺接在一間距機構104上。間距機構104具有間距軸承106、間距齒輪108,間距齒輪108與間距小齒輪110互相作用。間距小齒輪由電動馬達112控制,馬達112具有齒輪減速箱114以轉動間距小齒輪110。當間距小齒輪轉動時,葉片4的間距可改變,電動馬達112和齒輪減速箱114螺接在間距機構104上。
在圖18和19中,分別顯示了轂6的前視圖和側視圖。轂6的前面連接在軸8上。轂6的三個側面(只顯示了一個)連接在用于各葉片的間距機構104(圖18和19未畫出),而間距機構又連接在連接器98和葉片4。
在圖20、21和22中,顯示了風力渦輪機的制動系統(tǒng)。從圖20中可看到,一制動盤116位于軸8的前軸承18和后軸承20之間。在圖21中,顯示了制動卡鉗118具有兩個制動墊120。一個制動墊位于制動盤116的一側,另一個制動墊位于制動盤116的另一側。通過連接至液壓供應管道124的液壓缸122液壓地操縱制動。圖22顯示了一示意的立體圖,若干制動卡鉗118環(huán)繞著制動盤116的外周安裝。卡鉗和盤制動是傳統(tǒng)的,不在此進一步描述。
在圖23、24和25中,顯示了具有三個葉片128的渦輪機126的另一個實施例,從圖23中可看出葉片128與葉片4不同,葉片128具有一外部葉片部分130和一內部柱部分132。圖23中顯示的其余零件與圖1中顯示的零件相同,將使用相同的標號描述。
在圖24中,顯示了具有葉片部分130和柱部分132的一個葉片128的立體圖。葉片128比葉片4長,并在較大的圓周上捕風。在圖25中,可看到柱部分132是一擴大的轂以便葉片連接,它具有在內端的外凸緣134和在外端的軸環(huán)136。葉片128的外部葉片部分130螺接在柱部分132的外端。在圖26、27和28中,顯示了葉片至圖25顯示的凸緣連接的進一步視圖。對于相同的零件圖26、27和28中使用了與圖25中使用的相同的標號。柱部分132的外端具有一系列的開口138,它們對應于在軸環(huán)136上的開口140。柱部分132的外端被設計成接納葉片128的外部葉片部分130。如圖25和28較好顯示的,葉片128的外部葉片部分130螺接在部分132的內柱。在圖29中,間距機構142相對間距機構104略微改變,以容納不同的葉片128。對于相同的零件圖29中使用了與圖17和25至28中使用的相同的標號。葉片128的內部柱部分130具有在其上的凸緣134。
在圖30至35中,顯示了塔14的部件。塔具有如圖30所示的上部分144、如圖31所示的中部分146和如圖32所示的下部分148。底部分150安裝在如圖33至35所示的基礎16的底座152上。在圖36至38中,顯示了環(huán)26的另一實施例。不同于上面所述的具有輪圈形成的接觸,環(huán)156位于板158的周邊。環(huán)156是板158的周邊,并具有在其上的隆起和缺口(未畫出),以便與齒輪160互相嚙合。齒輪160代替輪圈68。齒輪160通過軸162連接齒輪164,而齒輪164又與齒輪166互相嚙合。各齒輪166連接至具有撓性連接170、轉子制動172和變速連接器174的軸168,以便驅動發(fā)電機78。板158如圖37所示在軸8上轉動。代替隆起和缺口和齒輪,圖36所示的實施例可具有金屬輪而不是隆起和缺口和齒輪。金屬輪將互相摩擦接觸。例如板158是一大輪,它使小輪160轉動。
控制渦輪機的啟動1-給間距致動器通電。
2-釋放軸制動。
3-以固定的速率向間距位置要求傾斜至某種啟動的間距。
4-等到轉子速度超過12rpm。
5-接合速度的閉環(huán)間距控制。
6-向速度要求傾斜直至同步速度。
7-等到速度已經(jīng)接近用于特定時間的目標速度。
8-接合輪圈機構(或負載發(fā)生器,如果使用第二選項“齒輪”),接近發(fā)電機電流接觸器。
9-通過控制間距和在輪圈機構上的負載接合能量的閉環(huán)間距控制。
10-向能量要求傾斜直至額定的能量。
間距控制將使用一閉環(huán)控制器(基于軟件),其自動地調整渦輪機的操作狀態(tài),以便將其保持在一預定義的操作曲線上,這將包括1-控制葉片間距以容納順風速率,提供最適宜的間距角以傳遞最適宜的能量。
2-控制葉片間距以調節(jié)渦輪機的能量輸出至在上述額定風速的額定水平。
3-控制葉片間距以在渦輪機啟動或停車過程中順從預定的速度斜坡。
4-使用輪圈機構(或當使用第二選項“齒輪”時的發(fā)電機負載控制)控制發(fā)電機的負載,用容納可變風速產生的能量提供一裝置以逐步上升或逐步下降。
5-控制偏轉馬達,以便將偏轉跟蹤錯誤減至最小。
安全系統(tǒng)安全系統(tǒng)由固定布線的自動防故障裝置的電路構成,該電路連接大量常開的繼電器觸點,當渦輪機適當?shù)剡\轉時,這些觸點被保持關閉。
然后,如果這些觸點的任何一個失去,則該安全系統(tǒng)切斷,使適當?shù)淖詣臃拦收涎b置的作用運轉。這將包括從供應源中斷所有的電氣系統(tǒng),允許自動防故障裝置俯仰至極輕的位置,并允許施加在軸制動(或輪圈軸制動)上的液壓突然產生。
安全系統(tǒng)將通過下述任一種被切斷1-轉子超速,達到硬件超速極限。這被設定的比軟件超速極限高,軟件超速極限將使正常的監(jiān)控器開始一關閉。
2-振動傳感器關閉,這可能指示主結構失效已經(jīng)發(fā)生,將使用在塔、葉片、轂、軸、摩擦輪和基礎上的傳感器。
3-控制器監(jiān)視計時器過期,控制器應該具有監(jiān)視計時器,它恢復每個控制器時間步。如果不在該時間內恢復,這表示控制器有故障,并且該安全系統(tǒng)應該關閉渦輪機。
4-通過操作者撳壓緊急停止按鈕。
5-其它的故障指示主控制器將不可能控制渦輪機。
發(fā)電機扭矩控制1-第一選項(摩擦輪渦輪機)
使用20個具有375KW額定功率的感應發(fā)電機,在發(fā)電機上的扭矩控制將通過以下方式被管理控制勵磁電流以通過輪圈機構供應傳遞的能量給發(fā)電機。
通過控制施加在各輪圈上的力來控制施加在輪圈機構上的壓力,從而傳遞所需的能量。
通過接合和分開輪圈與發(fā)電機來控制在摩擦輪上的發(fā)電機的加載和卸載。
2-第二選項(齒輪風力渦輪機)使用8個各具有975KW額定功率的感應發(fā)電機,在發(fā)電機上的扭矩控制將通過以下方式被管理控制勵磁電流以通過輪圈機構供應傳遞的能量給發(fā)電機。
使用液力聯(lián)軸節(jié)以提供必需的能量控制,以供應傳遞的能量給發(fā)電機。
發(fā)電機的加載和卸載。
偏轉控制使用來自安裝風向標的發(fā)動機艙的偏轉錯誤信號計算用于偏轉致動器的要求信號。
當平均的偏轉錯誤超過一定的值,電動機將接通以允許在一個或其它的方向以慢的固定速率偏轉,并在一定的時間后或當發(fā)動機艙已經(jīng)移動通過一定的角度時,再切斷。
權利要求
1.一種通過風力供能的渦輪機,包括在一軸上的一轉子,所述轉子具有從其向外延伸的葉片,所述葉片的形狀在所述風力足夠強時轉動所述軸,所述軸可轉動地支撐在一支承上,當所述風改變方向時所述支承可在偏轉運動中移動所述葉片進入或離開所述風,所述渦輪機具有間距調整機構以改變所述葉片的間距,所述軸具有一同中心地安裝在其上的環(huán),安裝多個轉動體以可移去地接觸所述環(huán),所述轉動體被連接以驅動能量產生設備,所述轉動體構造成當所述轉動體接觸所述環(huán)時與所述環(huán)一起轉動,由此當所述風轉動所述葉片時驅動所述能量產生設備,連接一控制器以當所述風足夠強時控制所述渦輪機的速度和單獨地控制所述轉動體和所述環(huán)之間的各個接觸。
2.如權利要求1所述的渦輪機,其特征在于,所述轉子具有在其上的、位于所述軸和所述葉片之間的轂。
3.如權利要求2所述的渦輪機,其特征在于,各葉片具有從所述轂向外延伸的柱,以及安裝在所述柱外部的葉片形部分。
4.如權利要求1所述的渦輪機,其特征在于,所述環(huán)具有多個從其中心部分向外延伸的輪輻,以支撐所述環(huán)。
5.如權利要求1、2或4所述的渦輪機,其特征在于,有三個互相均布地安裝在所述渦輪機上的葉片。
6.如權利要求1、2和4所述的渦輪機,其特征在于,所述環(huán)具有平行于所述軸的表面延伸的表面,以及所述轉動體是輪圈。
7.如權利要求1、2或4所述的渦輪機,其特征在于,所述轉動體是從輪圈、金屬輪和齒輪的集合中選出的一個。
8.如權利要求1、2和4所述的渦輪機,其特征在于,所述環(huán)是位于一板的周邊的一齒輪,所述板同中心地安裝在所述軸上,而所述轉動體是齒輪,所述齒輪與在板上的齒輪嚙合。
9.如權利要求1、2或4所述的渦輪機,其特征在于,所述環(huán)用金屬制造,而所述轉動體是金屬輪。
10.如權利要求1、2或4所述的渦輪機,其特征在于,連接所述控制器以控制用于所述渦輪機的制動器。
11.如權利要求1、2或4所述的渦輪機,其特征在于,所述環(huán)具有比通過所述葉片的末端的圓周顯著小的直徑。
12.如權利要求1、2或4所述的渦輪機,其特征在于,所述環(huán)與所述葉片分離地安裝在所述軸上。
13.一種操縱通過風力供能的渦輪機的方法,所述渦輪機具有在一軸上的一轉子,所述轉子具有從其向外延伸的葉片,所述葉片的形狀在所述風力足夠強時轉動所述軸,所述軸可轉動地支撐在一支承上,當所述風改變方向時所述支承可在偏轉運動中移動所述葉片進入或離開所述風,所述渦輪機具有間距調整機構,所述軸具有一同中心地安裝在其上的環(huán),安裝多個轉動體以可移去地接觸所述環(huán),所述轉動體被連接以驅動能量產生設備,所述轉動體構造成當所述轉動體接觸所述環(huán)時與所述環(huán)一起轉動,由此當所述風轉動所述葉片時驅動所述能量產生設備,連接一控制器以當所述風足夠強時控制所述渦輪機的轉動速度和單獨地控制所述轉動體和所述環(huán)之間的各個接觸,所述方法包括通過調整所述渦輪機的一個或多個間距、所述渦輪機的偏轉位置、與所述環(huán)接觸的轉動體的數(shù)量和力、由所述轉動體驅動的大量的發(fā)動機、以及在所述渦輪機上的制動器改變風的狀況來控制所述速度。
14.如權利要求13所述的方法,其特征在于,包括通過轉動所述渦輪機朝向所述風的方向以增加所述速度、以及離開所述風的方向以降低所述速度、以及當所述風的所述方向和速度改變時改變所述渦輪機的位置來控制所述速度的步驟。
15.如權利要求14所述的方法,其特征在于,包括使用所述控制器穩(wěn)定地監(jiān)控所述渦輪機和所述風的狀況、以及通過改變風的狀況改變所述渦輪機的步驟。
全文摘要
一種風力渦輪機具有安裝在一可轉動軸上的轂,而該軸具有同中心地安裝在其上的環(huán)。連接該環(huán)以驅動輪,而該輪又驅動發(fā)動機以產生電力。連接一控制器以通過控制輪和環(huán)之間接觸的數(shù)量和力、以及控制用于渦輪機的其它的要素、諸如間距、偏轉和制動器、同時監(jiān)控風的狀況來控制渦輪機的速度。
文檔編號H02K7/18GK1890466SQ200480036442
公開日2007年1月3日 申請日期2004年12月9日 優(yōu)先權日2003年12月9日
發(fā)明者P·H·F·梅斯沃克, N·S·拿耶夫 申請人:新世界一代股份有限公司
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1