一种海上风电机桨叶旁路导雷装置

文档序号:1812622 发布日期:2021-11-09 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 一种海上风电机桨叶旁路导雷装置 (Lightning device is led to offshore wind turbine blade bypass ) 是由 李亚 何先照 於莉莎 陈晨 任旦元 于 2021-08-03 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种海上风电机桨叶旁路导雷装置,包括设置在变桨轴承外圈上的安装支架、设置在桨叶外侧的导雷带,导雷带由金属材料制成,安装支架上设置有滑动架,滑动架上设置有导向槽,导向槽中滑动连接有碳刷;滑动架上设置有弹簧支架,弹簧支架与碳刷的一端之间设置有第一弹簧,碳刷的另一端与导雷带接触,碳刷与安装支架之间设置有导线;碳刷上设置有压力补偿机构。本发明中,当雷电击中风电机桨叶后,雷电会顺着桨叶传导至导雷带上,然后依次通过碳刷、导线、安装支架传导至变桨轴承的外圈上,接着传导至轮毂,最后由轮毂和机身向下泄放雷电流。(The invention discloses an offshore wind turbine blade bypass lightning guiding device which comprises a mounting bracket arranged on an outer ring of a variable-pitch bearing and a lightning guiding belt arranged on the outer side of a blade, wherein the lightning guiding belt is made of a metal material, a sliding frame is arranged on the mounting bracket, a guide groove is arranged on the sliding frame, and a carbon brush is connected in the guide groove in a sliding manner; a spring support is arranged on the sliding frame, a first spring is arranged between the spring support and one end of the carbon brush, the other end of the carbon brush is in contact with the lightning conduction belt, and a wire is arranged between the carbon brush and the mounting support; the carbon brush is provided with a pressure compensation mechanism. According to the invention, when lightning strikes the blades of the wind turbine, the lightning can be transmitted to the lightning conduction belt along the blades, then transmitted to the outer ring of the variable-pitch bearing through the carbon brush, the wire and the mounting bracket in sequence, then transmitted to the hub, and finally lightning current is discharged downwards from the hub and the machine body.)

一种海上风电机桨叶旁路导雷装置

技术领域

本发明涉及避雷技术领域,特别涉及一种海上风电机桨叶旁路导雷装置。

背景技术

海上风电机在运行的过程中,经常会碰到雷暴天气,在雷暴天气下容易被雷电击中,而桨叶是最容易被雷电击中的部件。风电机的桨叶与轮毂之间设置有变桨轴承。变桨轴承的外圈固定在轮毂上,桨叶的一端则固定在变桨轴承的内圈上,通过变桨轴承可实现桨叶的桨距角调节。当雷电击中桨叶后,雷电顺着桨叶传导至变桨轴承的内圈上,然后从内圈传导至外圈,并传导至轮毂,最后由轮毂和机身向下泄放雷电流。

由于雷电的能量巨大,当雷电从变桨轴承的内圈传导至外圈的过程中,容易对变桨轴承造成电蚀,从而损伤变桨轴承。

发明内容

本发明的目的是解决现有的海上风电机桨叶被雷电击中后,雷电从变桨轴承的内圈传导至外圈的过程中,容易对变桨轴承造成电蚀,从而损伤变桨轴承的问题,提供一种海上风电机桨叶旁路导雷装置,能够有效解决上述问题。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的:一种海上风电机桨叶旁路导雷装置,包括设置在变桨轴承外圈上的安装支架、设置在桨叶外侧的导雷带,导雷带由金属材料制成,安装支架上设置有滑动架,滑动架上设置有导向槽,导向槽中滑动连接有碳刷;滑动架上设置有弹簧支架,弹簧支架与碳刷的一端之间设置有第一弹簧,碳刷的另一端与导雷带接触,碳刷与安装支架之间设置有导线;碳刷上设置有压力补偿机构。

本发明中,当雷电击中风电机桨叶后,雷电会顺着桨叶传导至导雷带上,然后依次通过碳刷、导线、安装支架传导至变桨轴承的外圈上,接着传导至轮毂,最后由轮毂和机身向下泄放雷电流。本发明中,雷电击中风电机桨叶后,雷电不会从变桨轴承的内圈传导至外圈,避免了变桨轴承因电蚀而造成损伤。

作为优选,所述安装支架包括第一支架板和第二支架板,第一支架板和第二支架板之间通过螺栓相连,第一支架板的一端通过螺栓固定在变桨轴承外圈上,滑动架固定在第二支架板上。第一支架板和第二支架板均由金属材料制成。

作为优选,所述压力补偿机构包括设置在碳刷上的凹槽,凹槽位于碳刷上靠近第一弹簧的一端,凹槽中设置有缸体,缸体中设置活塞,活塞与缸体的一端之间形成第一腔体,活塞与缸体的另一端之间形成第二腔体,第一腔体中设置有第二弹簧,第二弹簧的两端分别与活塞和缸体内壁抵接;活塞上连接有活塞杆,缸体上靠近第一弹簧的一端设置有导向孔,活塞杆穿过导向孔并伸出于缸体外,活塞杆伸出于缸体外的一端设置有连接板,第一弹簧设置在连接板和弹簧支架之间;第二腔体中装有液体介质,缸体上设置有若干个泄流孔,泄流孔沿着缸体的长度方向排列;泄流孔为锥孔,泄流孔从上往下直径逐渐增大;泄流孔中设置有阀体,阀体的上端连接有顶杆,碳刷上设置有可使顶杆穿过的滑孔,顶杆的上端高于碳刷的表面,滑动架上设置有与顶杆相对应的凸出部。第一弹簧对碳刷施加压力,使得碳刷的前端顶紧导雷带。第一弹簧的压力需要在一定范围内保持恒定。风电机在运行的过程中,桨叶需要进行变桨操作,桨叶在变桨时,桨叶会通过变桨轴承绕自身中轴线转动,这时碳刷会与导雷带之间发生相对滑动,会造成碳刷前端磨损,久而久之,碳刷的长度会变短,碳刷的长度变短后,第一弹簧会伸长,第一弹簧对碳刷的弹簧压力会变小。本发明中,通过压力补偿机构能够有效解决上述问题。压力补偿机构的工作原理如下:压力补偿机构中,第二弹簧的弹力大于第一弹簧的弹力,但是由于第二腔体装满液体介质,且液体介质在不向外排出的过程中,活塞会停留在缸体中的某一个位置,泄流孔中的阀体在液体介质的压力作用下会将泄流孔堵紧,使得泄流孔处于关闭状态;当碳刷的前端磨损导致碳刷长度变短时,碳刷会沿着导向槽向前移动一定的距离,当最靠近凸出部的顶杆移动至凸出部所在的位置时,顶杆接触到凸出部后会向下移动,使得带动阀体向下移动一定的距离,阀体向下移动的过程中,阀体始终位于泄流孔中;阀体向下移动后,泄流孔被打开,第二腔体中的液体介质从该泄流孔中排出,这时,活塞在第二弹簧的作用下朝着该泄流孔的方向移动,当活塞移动至泄流孔所在的位置时,活塞将泄流孔堵住,液体介质停止向外流出,活塞也在该位置停止移动;在这过程中,其他几个阀体由于受到液体介质的压力,将所在位置的泄流孔堵紧;这过程中,活塞的移动会带动活塞杆和连接板移动,从而对第一弹簧进行压缩,将第一弹簧压缩成原来的状态,使第一弹簧的压力恢复至初始的状态,从而对弹簧的压力损失进行补偿;以此类推,当碳刷继续受到磨损时,碳刷长度会进一步变短,碳刷变短至特定的距离时,下一个顶杆会与凸出部接触,从而重复上述过程,补偿弹簧的压力损失。本发明中,当碳刷受到磨损后,压力补偿机构会补偿弹簧的压力损失,使得第一弹簧的压力能在一定范围内保持恒定。

作为优选,所述阀体呈圆台状。

作为优选,所述液体介质为液压油。

作为优选,凸出部上靠近顶杆的一端呈圆弧形。

作为优选,导向孔的内壁上嵌装有密封圈,密封圈与活塞杆密封配合。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的:本发明中,当雷电击中风电机桨叶后,雷电会顺着桨叶传导至导雷带上,然后依次通过碳刷、导线、安装支架传导至变桨轴承的外圈上,接着传导至轮毂,最后由轮毂和机身向下泄放雷电流;本发明中,雷电击中风电机桨叶后,雷电不会从变桨轴承的内圈传导至外圈,避免了变桨轴承因电蚀而造成损伤。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A部放大图。

图3为旁路导雷装置的侧视图。

图4为图3中B部放大图。

图5为图4中C部放大图。

图中:1、轮毂,2、桨叶,3、变桨轴承,4、导雷带,5、第一支架板,6、第二支架板,7、滑动架,8、碳刷,9、导线,10、弹簧支架,11、第一弹簧,12、缸体,13、活塞,14、第一腔体,15、第二腔体,16、活塞杆,17、第二弹簧,18、连接板,19、密封圈,20、泄流孔,21、阀体,22、顶杆,23、凸出部。

具体实施方式

下面通过具体实施方式并结合附图对本发明作进一步描述。

实施例1:

如图1至图5所示,一种海上风电机桨叶旁路导雷装置,包括设置在变桨轴承3外圈上的安装支架、设置在桨叶外侧的导雷带4。导雷带4由金属材料制成。安装支架包括第一支架板5和第二支架板6,第一支架板5和第二支架板6均由金属制成。第一支架板5和第二支架板6之间通过螺栓相连。第一支架板5的一端通过螺栓固定在变桨轴承3的外圈上。第二支架板6上设置有滑动架7。滑动架7上设置有导向槽,导向槽中滑动连接有碳刷8。滑动架7上设置有弹簧支架10,弹簧支架10呈“L”形。弹簧支架10与碳刷8的一端之间设置有第一弹簧11,碳刷8的另一端与导雷带4接触。碳刷8与安装支架之间设置有导线9。碳刷8上设置有压力补偿机构。

压力补偿机构包括设置在碳刷8上的凹槽,凹槽位于碳刷8上靠近第一弹簧11的一端。凹槽中设置有缸体12,缸体12中设置活塞13,活塞13与缸体12的一端之间形成第一腔体14,活塞13与缸体12的另一端之间形成第二腔体15。第一腔体14中设置有第二弹簧17,第二弹簧17的两端分别与活塞13和缸体12内壁抵接。活塞13上连接有活塞杆16,缸体12上靠近第一弹簧11的一端设置有导向孔,活塞杆16穿过导向孔并伸出于缸体12外。导向孔的内壁上嵌装有密封圈19,密封圈19与活塞杆16密封配合。活塞杆16伸出于缸体12外的一端设置有连接板18,第一弹簧11设置在连接板18和弹簧支架10之间。第二腔体15中装有液体介质,液体介质为液压油。缸体12上设置有若干个泄流孔20,泄流孔20与第二腔体15连通,泄流孔20沿着缸体的长度方向排列。泄流孔20为锥孔,泄流孔20从上往下直径逐渐增大。泄流孔20中设置有阀体21,阀体21呈圆台状。阀体21由橡胶制成。阀体21的上端连接有顶杆22,碳刷8上设置有可使顶杆穿过的滑孔,顶杆22的上端高于碳刷8的表面。滑动架7上设置有与顶杆22相对应的凸出部23。凸出部23上靠近顶杆22的一端呈圆弧形。第一弹簧对碳刷施加压力,使得碳刷的前端顶紧导雷带。第一弹簧的压力需要在一定范围内保持恒定。风电机在运行的过程中,桨叶需要进行变桨操作,桨叶在变桨时,桨叶会通过变桨轴承绕自身中轴线转动,这时碳刷会与导雷带之间发生相对滑动,会造成碳刷前端磨损,久而久之,碳刷的长度会变短,碳刷的长度变短后,第一弹簧会伸长,第一弹簧对碳刷的弹簧压力会变小。本发明中,通过压力补偿机构能够有效解决上述问题。压力补偿机构的工作原理如下:压力补偿机构中,第二弹簧的弹力大于第一弹簧的弹力,但是由于第二腔体装满液体介质,且液体介质在不向外排出的过程中,活塞会停留在缸体中的某一个位置,泄流孔中的阀体在液体介质的压力作用下会将泄流孔堵紧,使得泄流孔处于关闭状态;当碳刷的前端磨损导致碳刷长度变短时,碳刷会沿着导向槽向前移动一定的距离,当最靠近凸出部的顶杆移动至凸出部所在的位置时,顶杆接触到凸出部后会向下移动,使得带动阀体向下移动一定的距离,阀体向下移动的过程中,阀体始终位于泄流孔中;阀体向下移动后,泄流孔被打开,第二腔体中的液体介质从该泄流孔中排出,这时,活塞在第二弹簧的作用下朝着该泄流孔的方向移动,当活塞移动至泄流孔所在的位置时,活塞将泄流孔堵住,液体介质停止向外流出,活塞也在该位置停止移动;在这过程中,其他几个阀体由于受到液体介质的压力,将所在位置的泄流孔堵紧;这过程中,活塞的移动会带动活塞杆和连接板移动,从而对第一弹簧进行压缩,将第一弹簧压缩成原来的状态,使第一弹簧的压力恢复至初始的状态,从而对弹簧的压力损失进行补偿;以此类推,当碳刷继续受到磨损时,碳刷长度会进一步变短,碳刷变短至特定的距离时,下一个顶杆会与凸出部接触,从而重复上述过程,补偿弹簧的压力损失。本发明中,当碳刷受到磨损后,压力补偿机构会补偿弹簧的压力损失,使得第一弹簧的压力能在一定范围内保持恒定。

本发明中,当雷电击中风电机桨叶后,雷电会顺着桨叶传导至导雷带上,然后依次通过碳刷、导线、安装支架传导至变桨轴承的外圈上,接着传导至轮毂,最后由轮毂和机身向下泄放雷电流。本发明中,雷电击中风电机桨叶后,雷电不会从变桨轴承的内圈传导至外圈,避免了变桨轴承因电蚀而造成损伤。

本发明中,第一弹簧11采用的传统的螺旋弹簧。在实际使用过程中,也可以采用涡卷弹簧。

最后应说明的是:以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,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。

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