CN113309676B - 一种风力发电机叶片防雷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于风力发电防雷领域，尤其是涉及一种风力发电机叶片防雷装置，包括：竖直设置的支撑杆，支撑杆上端固定连接有水平设置的固定轴，固定轴的一端套设有同轴设置的转环，转环与固定轴转动连接，转环外侧壁固定连接有多片叶片，每片叶片内均安装有导线，并联机构，其用于在雷雨天气将叶片端部的电流通过备用电路并联到主电路中，包括同轴套设在固定轴上的滑动环，滑动环通过连接机构连接有环形弹性管，环形弹性管内侧壁通过多根弹簧连接有多个磁性导通块。本发明导通机构中设置有能沿叶片方向移动的滑筒，滑筒能在叶片遭受雷击时向远离叶片的方向滑动一定距离，进一步保证与环形弹性管的接触，即保证了与并联机构的有效导通。
Description
技术领域
本发明属于风力发电防雷领域，尤其是涉及一种风力发电机叶片防雷装置。
背景技术
随着石油等不可再生资源消耗速度的不断增快和人类对能源需求的日益增长，越来越多的可再生资源也在不断的被开发出来，风能、潮汐能和太阳能等都在大力开发中，目前采取风能最主要的方式是通过风力发电机进行将其转化为电能进行存储，风力发电机常常设置在地势较为平坦、长年有足够风量的地区；
风力发电机的高度能达到上百米，其扇叶长度也近百米，在打雷的天气里转动的叶片很容易受到雷击，大多传统的避雷方式是在每片叶片的端部安装防雷装置，将叶片端部的电流导入大地，然而传统叶片中导通电路都是单向的，如果叶片本体上的电流传输路径发生故障则会丧失避雷效果，造成较大的事故。
为此，我们提出一种风力发电机叶片防雷装置来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是针对大多传统风力发电机叶片的端部容易在雷雨天气被雷击的问题，提供一种的风力发电机叶片防雷装置。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种风力发电机叶片防雷装置，包括竖直设置的支撑杆，所述支撑杆上端固定连接有水平设置的固定轴，所述固定轴的一端套设有同轴设置的转环，所述转环与固定轴转动连接，所述转环外侧壁固定连接有多片叶片，每片所述叶片内均安装有导线，其特征在于：
并联机构，其用于在雷雨天气将叶片端部的电流通过备用电路并联到主电路中，包括同轴套设在固定轴上的滑动环，所述滑动环通过连接机构连接有环形弹性管，所述环形弹性管内侧壁通过多根弹簧连接有多个磁性导通块，每根所述弹簧均与相应的磁性导通块耦合连接，所述环形弹性管内安装有与多个磁性导通块耦合连接的导流线；
驱动机构，用于在雷雨天气移动并联机构至与叶片端部导通，包括固定安装在固定轴上的电机，所述固定轴的一端固定安装有控制器，所述电机与控制器耦合连接，所述电机的输出端固定连接有水平设置的螺纹杆，所述螺纹杆延伸至滑动环侧壁内设置，所述滑动环的侧壁上开设有螺纹的通孔，所述螺纹杆与通孔螺纹连接。
在上述的风力发电机叶片防雷装置中，所述并联机构还包括固定连接在滑动环内侧壁上的滑动块，所述固定轴侧壁上开设有与滑动块匹配设置的滑动槽，所述滑动块与滑动槽滑动连接。
在上述的风力发电机叶片防雷装置中，所述连接机构能将滑动环与环形弹性管连接，包括固定连接在滑动环外侧壁上的多根关于其轴线中心对称且倾斜设置的连接杆，多根所述连接杆的另一端共同固定连接有连接环，所述连接环的另一侧设有与其平行设置的移动环，所述连接环与移动环之间固定连接有多根伸缩杆，每根所述伸缩杆外均套设有弹性波纹管，所述环形弹性管固定连接在移动环的另一侧，所述环形弹性管与多个弹性波纹管通过微型导管连通。
在上述的风力发电机叶片防雷装置中，所述连接机构还包括同轴固定连接在固定轴上对滑动环进行限位的限位环。
在上述的风力发电机叶片防雷装置中，还包括导通机构，其用于在雷雨天气中当叶片端部有电流时保证叶片端部与并联机构正常导通，所述导通机构包括设置在每个叶片端部的滑筒，所述滑筒套设在叶片端部，所述滑筒内固定连接有限位板，所述滑筒上端口固定连接有靠近并联机构的电磁导通层和远离并联机构的固定块，所述固定块上固定安装有接闪器。
在上述的风力发电机叶片防雷装置中，所述导通机构还包括滑动连接在叶片内部空间端部的移动板，所述移动板的上侧壁固定连接有导通杆，所述导通杆的另一端延伸至叶片外部设置并与限位板固定连接。
在上述的风力发电机叶片防雷装置中，所述电磁导通层倾斜设置且与环形弹性管内侧壁匹配设置，所述固定块水平设置。
在上述的风力发电机叶片防雷装置中，还包括电路机构，所述电路机构包括设置在支撑杆内部接地的主导线，所述叶片内部的导线和环形弹性管内部的导流线的一端均与主导线耦合连接。
在上述的风力发电机叶片防雷装置中，所述导线的另一端通过导通杆与多根接闪器耦合连接。
与现有的技术相比，本风力发电机叶片防雷装置的优点在于：
1、驱动机构中的电机在正常情况下处于非启动状态，当安装在控制器内部的雷电预警监测仪监测到环境中即将有雷电产生时，便会通过控制器启动电机，带动环形弹性管靠近多片叶片，将叶片端部的电流通过环形弹性管内的电路导入大地，增添了叶片中导通电路的路径，有效保证避雷效果。
2、连接机构被驱动机构带动着在固定轴上来回的移动的过程中，能实现环形弹性管的充气和放气，雷电天气中环形弹性管体积膨胀使其更容易与叶片的端部接触，正常情况下环形弹性管由于气体被放掉，体积较小，能有效减少风的阻力。
3、导通机构中设置有能沿叶片方向移动的滑筒，滑筒能在叶片遭受雷击时向远离叶片的方向滑动一定距离，进一步保证与环形弹性管的接触，即保证了与并联机构的有效导通。
附图说明
图1是本发明提供的一种风力发电机叶片防雷装置的外部结构示意图一；
图2是本发明提供的一种风力发电机叶片防雷装置的外部结构示意图二；
图3是本发明提供的一种风力发电机叶片防雷装置的内部结构示意图；
图4是图3中A处的放大结构示意图；
图5是本发明提供的一种风力发电机叶片防雷装置中弹簧和磁性导通块连接状态的结构示意图；
图6是本发明提供的一种风力发电机叶片防雷装置内部的电路图。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
如图1-6所示，一种风力发电机叶片防雷装置，包括竖直设置的支撑杆1，支撑杆1上端固定连接有水平设置的固定轴11，固定轴11的一端套设有同轴设置的转环12，转环12与固定轴11转动连接，转环12外侧壁固定连接有多片叶片13，每片叶片13内均安装有导线14，以上为现有技术，在此不做过多赘述。
并联机构2，其用于在雷雨天气将叶片13端部的电流通过备用电路并联到主电路中，如图6所示，包括同轴套设在固定轴11上的滑动环21，需要注意的是，连接机构4还包括同轴固定连接在固定轴11上对滑动环21进行限位的限位环45，限定滑动环21的移动范围。
滑动环21通过连接机构4连接有环形弹性管22，具体的，连接机构4能将滑动环21与环形弹性管22连接，包括固定连接在滑动环21外侧壁上的多根关于其轴线中心对称且倾斜设置的连接杆41，多根连接杆41的另一端共同固定连接有连接环42，连接环42的另一侧设有与其平行设置的移动环43。
连接机构4被驱动机构3带动着在固定轴11上来回的移动的过程中，能实现环形弹性管22的充气和放气，雷电天气中环形弹性管11体积膨胀使其更容易与叶片13的端部接触，正常情况下环形弹性管22由于气体被放掉，体积较小，能有效减少风的阻力。
连接环42与移动环43之间固定连接有多根伸缩杆，每根伸缩杆外均套设有弹性波纹管44，弹性波纹管44为普通橡胶材质制成，具有弹性，伸缩杆图中未示出，主要起支撑作用，环形弹性管22固定连接在移动环43的另一侧，环形弹性管22与多个弹性波纹管44通过微型导管连通，环形弹性管22与多个弹性波纹管44共同组成一个密闭的空间。
环形弹性管22内侧壁通过多根弹簧23连接有多个磁性导通块24，每根弹簧23均与相应的磁性导通块24耦合连接，环形弹性管22内安装有与多个磁性导通块24耦合连接的导流线25，需要说明的是，并联机构2还包括固定连接在滑动环21内侧壁上的滑动块26，固定轴11侧壁上开设有与滑动块26匹配设置的滑动槽27，滑动块26与滑动槽27滑动连接，保证滑动环21的滑动方向；
驱动机构3，用于在雷雨天气移动并联机构2至与叶片13端部导通，包括固定安装在固定轴11上的电机31，固定轴11的一端固定安装有控制器32，电机31与控制器32耦合连接，电机31的输出端固定连接有水平设置的螺纹杆33，螺纹杆33延伸至滑动环21侧壁内设置，滑动环21的侧壁上开设有螺纹的通孔，螺纹杆33与通孔螺纹连接。
驱动机构3中的电机31在正常情况下处于非启动状态，当控制器32检查到环境中有雷电产生时电机31便会启动，带动环形弹性管22靠近多片叶片13，将叶片13端部的电流通过环形弹性管22内的电路导入大地，增添了叶片13中导通电路的路径，有效保证避雷效果。
还包括导通机构5，其用于在雷雨天气中当叶片13端部有电流时保证叶片13端部与并联机构2正常导通，导通机构5包括设置在每个叶片13端部的滑筒51，滑筒51套设在叶片13端部，滑筒51内固定连接有限位板52，滑筒51上端口固定连接有靠近并联机构2的电磁导通层53和远离并联机构2的固定块54，固定块54上固定安装有接闪器55。
滑筒51能在叶片13遭受雷击时向远离叶片13的方向滑动一定距离，进一步保证与环形弹性管22的接触，即保证了与并联机构的有效导通，且能在正常情况下使叶片13端部与环形弹性管22保持一定的距离，避免正常情况下叶片13与环形弹性管22内侧壁发生接触产生摩擦而影响叶片13的发电功能，即当环形弹性管22发生膨胀和滑筒51发生移动这两个条件均满足时才会导通并联机构，当叶片13带电时，其电流强度很容易便会满足此两项要求，而在正常起天气时，却很好的保证了叶片13不受干扰地正常工作。
需要说明的是，导通机构5还包括滑动连接在叶片13内部空间端部的移动板56，移动板56的上侧壁固定连接有导通杆57，导通杆57的另一端延伸至叶片13外部设置并与限位板52固定连接，值得一提的是，电磁导通层53倾斜设置且与环形弹性管22内侧壁匹配设置，固定块54水平设置，能与环形弹性管22内侧壁更贴合。
还包括电路机构，电路机构6包括设置在支撑杆1内部接地的主导线，叶片13内部的导线14和环形弹性管22内部的导流线25的一端均与主导线耦合连接，导线14的另一端通过导通杆57与多根接闪器55耦合连接。
本发明使用时，电机31在正常情况下处于非启动状态，当安装在控制器32内部的雷电预警监测仪监测到环境中即将有雷电产生时，便会通过控制器32启动电机31，带动螺纹杆33转动，转动的螺纹杆33会带动滑动环21向叶片13的方向滑动，通过多根连接杆41与滑动环21固定连接的连接环42会对多个弹性波纹管44造成挤压效果。
将多个弹性波纹管44内的气体挤压到移动环43另一侧的环形弹性管22中，使其膨胀，雷电天气中环形弹性管22体积膨胀使其更靠近叶片13，更容易与叶片13的端部接触，当环形弹性管22内侧壁上的多个磁性导通块24随环形弹性管22的膨胀而通过弹簧23与环形弹性管22内的导流线25导通时，能将叶片13上的电流引走，弹簧23能当叶片13在转动过程中发生不稳定时保证与叶片13的良好接触，从而保证导电效果。
当叶片13端部的接闪器55导通有雷电时，滑筒51上端的电磁导通层53会瞬间通电产生磁性，使多个磁性导通块24在引力作用下吸附到环形弹性管22表面，从而导通并联机构，如图6所示，此时两条电路都导通能有效保证避雷效果。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“滑动”、“转动”、“固定”、“设有”等术语应做广义理解，例如，可以是焊接连接，也可以是螺栓连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种风力发电机叶片防雷装置，包括竖直设置的支撑杆(1)，所述支撑杆(1)上端固定连接有水平设置的固定轴(11)，所述固定轴(11)的一端套设有同轴设置的转环(12)，所述转环(12)与固定轴(11)转动连接，所述转环(12)外侧壁固定连接有多片叶片(13)，每片所述叶片(13)内均安装有导线(14)，其特征在于：
并联机构(2)，其用于在雷雨天气将叶片(13)端部的电流通过备用电路并联到主电路中，包括同轴套设在固定轴(11)上的滑动环(21)，所述滑动环(21)通过连接机构(4)连接有环形弹性管(22)，所述环形弹性管(22)内侧壁通过多根弹簧(23)连接有多个磁性导通块(24)，每根所述弹簧(23)均与相应的磁性导通块(24)耦合连接，所述环形弹性管(22)内安装有与多个磁性导通块(24)耦合连接的导流线(25)；
驱动机构(3)，用于在雷雨天气移动并联机构(2)至与叶片(13)端部导通，包括固定安装在固定轴(11)上的电机(31)，所述固定轴(11)的一端固定安装有控制器(32)，所述电机(31)与控制器(32)耦合连接，所述电机(31)的输出端固定连接有水平设置的螺纹杆(33)，所述螺纹杆(33)延伸至滑动环(21)侧壁内设置，所述滑动环(21)的侧壁上开设有螺纹的通孔，所述螺纹杆(33)与通孔螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的风力发电机叶片防雷装置，其特征是：所述并联机构(2)还包括固定连接在滑动环(21)内侧壁上的滑动块(26)，所述固定轴(11)侧壁上开设有与滑动块(26)匹配设置的滑动槽(27)，所述滑动块(26)与滑动槽(27)滑动连接。
3.根据权利要求2所述的风力发电机叶片防雷装置，其特征是：所述连接机构(4)能将滑动环(21)与环形弹性管(22)连接，包括固定连接在滑动环(21)外侧壁上的多根关于其轴线中心对称且倾斜设置的连接杆(41)，多根所述连接杆(41)的另一端共同固定连接有连接环(42)，所述连接环(42)的另一侧设有与其平行设置的移动环(43)，所述连接环(42)与移动环(43)之间固定连接有多根伸缩杆，每根所述伸缩杆外均套设有弹性波纹管(44)，所述环形弹性管(22)固定连接在移动环(43)的另一侧，所述环形弹性管(22)与多个弹性波纹管(44)通过微型导管连通。
4.根据权利要求3所述的风力发电机叶片防雷装置，其特征是：所述连接机构(4)还包括同轴固定连接在固定轴(11)上对滑动环(21)进行限位的限位环(45)。
5.根据权利要求4所述的风力发电机叶片防雷装置，其特征是：还包括导通机构(5)，其用于在雷雨天气中当叶片(13)端部有电流时保证叶片(13)端部与并联机构(2)正常导通，所述导通机构(5)包括设置在每个叶片(13)端部的滑筒(51)，所述滑筒(51)套设在叶片(13)端部，所述滑筒(51)内固定连接有限位板(52)，所述滑筒(51)上端口固定连接有靠近并联机构(2)的电磁导通层(53)和远离并联机构(2)的固定块(54)，所述固定块(54)上固定安装有接闪器(55)。
6.根据权利要求5所述的风力发电机叶片防雷装置，其特征是：所述导通机构(5)还包括滑动连接在叶片(13)内部空间端部的移动板(56)，所述移动板(56)的上侧壁固定连接有导通杆(57)，所述导通杆(57)的另一端延伸至叶片(13)外部设置并与限位板(52)固定连接。
7.根据权利要求6所述的风力发电机叶片防雷装置，其特征是：所述电磁导通层(53)倾斜设置且与环形弹性管(22)内侧壁匹配设置，所述固定块(54)水平设置。
8.根据权利要求7所述的风力发电机叶片防雷装置，其特征是：还包括电路机构，所述电路机构(6)包括设置在支撑杆(1)内部接地的主导线，所述叶片(13)内部的导线(14)和环形弹性管(22)内部的导流线(25)的一端均与主导线耦合连接。
9.根据权利要求8所述的风力发电机叶片防雷装置，其特征是：所述导线(14)的另一端通过导通杆(57)与多根接闪器(55)耦合连接。
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- 2021-07-12 CN CN202110782070.7A patent/CN113309676B/zh active Active
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