CN104847600B - 风力发电机及其塔筒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机及其塔筒，风力发电机包括至少两个叶片及塔筒，塔筒包括上塔筒及下塔筒，所述下塔筒自其顶端向下挖设有容纳腔，所述上塔筒部分伸入到所述容纳腔内，且所述容纳腔内设置有用于垂直移动所述上塔筒的抬升机构，抬升后的所述上塔筒与所述下塔筒可拆卸地固定连接，下移后的所述上塔筒和所述下塔筒部分套接。所述风力发电机在台风来袭时，机械臂伸出后，可使夹持部与下沉后的叶片配合，并且由于其采用机械机构，使夹持部能够可靠、牢固的握紧叶片，风力会从叶片脊背吹向其两侧；并且上塔筒、下塔筒和叶片能够形成三位一体结构，进一步减轻塔筒上部风力，加强风力发电机上部及整体的抗台风能力。

Description

风力发电机及其塔筒

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别是涉及一种风力发电机及其塔筒。

背景技术

目前，风力发电已成增长最快的可再生清洁能源，尤其是海上风电风速高、风力稳定、遮风干扰少、发电量大,未来风电开发由陆地转向海上是必然趋势。

与海上风电发展先驱欧洲北海相对风平浪静的环境不同，我国海上风电每年都面临台风威胁。2006年台风“桑美”及2014年超强台风“威马逊”使浙江苍南风电场、海南文昌风电场以及湛江徐闻勇士风电场多台风机折杆倒塌，造成重大投资损失。

目前，为了抗击台风对海上风电造成的损失，主要采取的措施有以下两种方案：

(1)加厚风机塔筒壁厚并加大风机叶片和塔筒材料强度，该项措施将增加风机造价及风机基础建设难度，加大工程整体投资。

(2)采用导向控制技术，使风机机头及叶片脊朝向台风减少迎风面，该项措施需从外部提供可靠定位电源，当海上风场电网瓦解时有安全隐患。

可见，上述两种方案均存在一定的局限，不便于全面推广应用。

发明内容

基于此，本发明提供一种风力发电机的塔筒，其能够克服现有技术的缺陷，能够避免台风损坏风力发电机的塔筒，且造价低，投资少。

本发明还提供一种风力发电机，其能够克服现有技术的缺陷，避免台风对其叶片造成损坏，且安全可靠。

其技术方案如下：

一种风力发电机的塔筒，包括上塔筒及下塔筒，所述下塔筒自其顶端向下挖设有容纳腔，所述上塔筒部分伸入到所述容纳腔内，且所述容纳腔内设置有用于垂直移动所述上塔筒的抬升机构，抬升后的所述上塔筒与所述下塔筒可拆卸地固定连接，下移后的所述上塔筒和所述下塔筒部分套接。

下面对进一步技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，所述容纳腔的形状与所述上塔筒的形状相适应。

在其中一个实施例中，所述容纳腔与所述上塔筒的形状均为圆柱形，所述上塔筒的外径小于所述容纳腔的内径。

在其中一个实施例中，所述下塔筒内侧靠近顶部处设有多个第一定位孔，所述上塔筒的外壁设有可与所述第一定位孔配合的多个弹性定位件。

在其中一个实施例中，所述下塔筒内侧靠近中部和/或下部处还设有多个第二定位孔，所述第二定位孔可与所述弹性定位件配合。

在其中一个实施例中，所述弹性定位件包括定位滚珠和与所述定位滚珠固定连接的弹性件，所述定位滚珠可与所述第一定位孔或第二定位孔配合。

在其中一个实施例中，所述上塔筒的长度长于所述下塔筒的长度。

一种风力发电机，其包括至少两个叶片及所述风力发电机的塔筒，所述上塔筒的上端固定有所述叶片，所述上塔筒与所述叶片对应的侧壁设有可伸缩的机械臂，所述机械臂的前端设有夹持部，任一所述叶片下沉后，所述机械臂伸出后，所述夹持部可夹持所述叶片。

在其中一个实施例中，所述上塔筒为空心结构，其侧壁设有开口，所开口处设有可开合的密封件，所述机械臂通过弹性机构固定于所述上塔筒内、并与所述开口对应。

在其中一个实施例中，所述机械臂上设有应力传感器。

本发明的有益效果在于：

上述风力发电机的塔筒分上塔筒和下塔筒两部分，在正常情况下，上塔筒和下塔筒可靠地固定连接，确保风力发电机的正常运行；在台风来袭时，通过所述抬升机构带动所述上塔筒下移，部分伸入到所述下塔筒内，从而减小了整个塔筒的高度，并且，上塔筒和下塔筒重叠的方式，加强了塔筒的抗弯折强度，在不提升塔筒材料强度的前提下，增强了其抗风能力；在台风结束后，再通过所述抬升机构的作用将上塔筒向上顶持恢复到正常高度，不影响风力发电机的正常运行。

上述风力发电机在台风来袭时，机械臂伸出后，可使夹持部与下沉后的叶片配合，并且由于其采用机械机构，使夹持部能够可靠、牢固的握紧叶片，风力会从叶片脊背吹向其两侧；并且上塔筒、下塔筒和叶片能够形成三位一体结构，进一步减轻塔筒上部风力，加强风力发电机上部及整体的抗台风能力。

附图说明

图1是本发明实施例所述的风力发电机的塔筒的结构示意图一；

图2是本发明实施例所述的风力发电机的塔筒的结构示意图二；

图3是本发明实施例所述的风力发电机的结构示意图一；

图4是图3中A-A线的剖视图；

图5是本发明实施例所述的风力发电机的结构示意图二；

图6是本发明实施例所述的风力发电机的结构示意图三；

图7是图5中B-B线的剖视图。

附图标记说明：

12、上塔筒，122、弹性定位件，22、下塔筒，220、容纳腔，222、抬升机构，224、第一定位孔，226、第二定位孔，228、开口，229、密封件，32、叶片，34、机械臂，342、夹持部，346、弹性机构。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明：

如图1所示，一种风力发电机的塔筒，包括上塔筒12及下塔筒22，所述下塔筒22顶端向下挖设有容纳腔220，所述上塔12部分伸入到所述容纳腔220内，且所述容纳腔220内设置有用于垂直移动所述上塔筒12的抬升机构222，抬升后的所述上塔筒12与所述下塔筒22可拆卸地固定连接，下移后的所述上塔筒12和所述下塔筒22部分套接。

所述风力发电机的塔筒分上塔筒12和下塔筒22两部分，在正常情况下，上塔筒12和下塔筒22可靠地固定连接，确保风力发电机的正常运行；如图2所示，在台风来袭时，通过所述抬升机构222带动所述上塔筒12下移，使上塔筒12部分伸入到所述下塔筒22的容纳腔220内，从而减小了整个塔筒的高度，降低了塔筒被台风损坏的风险值；并且，上塔筒12和下塔筒22重叠的方式，加强了塔筒的抗弯折强度，在不提升塔筒材料强度的前提下，增强了其抗风能力；在台风结束后，再通过所述抬升机构222的作用将上塔筒12向上顶持恢复到正常高度，不影响风力发电机的正常运行。

如图2所示，本实施例优选所述下塔筒22为空心结构，在所述下塔筒22的顶端挖孔以使其内部形成所述容纳腔220，且其开口的尺寸不小于所述上塔筒12下部最宽处的横截面的尺寸，从而使所述上塔筒12能够部分容纳于所述容纳腔220内，即所述上塔筒12和所述下塔筒22部分套接。所述容纳腔220的形状与所述上塔筒12的形状相适应。当上塔筒12部分嵌套于所述下塔筒22内时，使所述上塔筒12和所述下塔筒22配合良好，结构稳定且美观。当所述上塔筒12及所述下塔筒22均为圆柱形时，即所述容纳腔220的直径大于所述上塔筒12的直径。

所述上塔筒12的长度长于所述下塔筒22的长度。当上塔筒12嵌入到下塔筒22内时，上塔筒12部分高出所述下塔筒22，上塔筒12上移时，抬升机构222不需要上移过高的高度，确保其结构的稳定性。所述抬升机构222优选为液压气缸。

如图1及图2所示，所述下塔筒22内侧靠近顶部处设有多个第一定位孔224，所述上塔筒12的外壁设有可与所述第一定位孔224配合的多个弹性定位件122。当所述上塔筒12上移恢复到正常高度时，即所述弹性定位件122与所述第一定位孔224相对时，所述弹性定位件122能够弹出后卡于所述第一定位孔224内，可同时通过多个弹性定位件122与第一定位孔224的配合，将上塔筒12与下塔筒22固定牢固，可代替传统的螺栓配合的方式。所述第一定位孔224的设置位置及所述弹性定位件122的设置位置可根据需要，选择上塔筒12与下塔筒22的配合深度。

同理，所述下塔筒22内侧靠近中部和/或下部处还设有多个第二定位孔226，所述第二定位孔226可与所述弹性定位件122配合。当所述上塔筒12部分伸入到所述下塔筒22内时，所述定位弹性件122下移直至与所述第二定位孔226相对时，定位弹性件122能够卡入所述第二定位孔226内，使上塔筒12和下塔筒22能够稳固的固定连接。

优选多个所述第一定位孔224设于同一水平面上，而所述弹性定位件122的数量与所述第一定位孔224相等，实现弹性定位件122与第一定位孔224的一一对应。相应地，优选所述第二定位孔226与所述第一定位孔224的数量相等，且设于同一竖直线上，上下一一对应，使弹性定位件122能够在相应位置时，能够分别与同一竖直线上第一定位孔224和第二定位孔226配合。优选所述第一定位孔224、第二定位孔226及所述弹性机构346的数量为4-6个。

如图3及图4所示，一种风力发电机，其包括至少两个叶片32及所述塔筒，所述上塔筒12的上端固定有所述叶片32，所述上塔筒12与所述叶片32对应的侧壁设有可伸缩的机械臂34，所述机械臂34的前端设有夹持部，任一所述叶片32下沉后，所述机械臂34伸出后，所述夹持部342可夹持所述叶片32。

本实施例以设有三个叶片32为例。如图6及图7所示，所述风力发电机在台风来袭时，机械臂34伸出后，可使夹持部342与下沉后的叶片32配合，并且由于其采用机械机构，使夹持部342能够可靠、牢固的握紧叶片32，风力会从叶片32脊背吹向其两侧；并且上塔筒12、下塔筒22和叶片32能够形成三位一体结构，进一步减轻塔筒上部风力，加强风力发电机上部及整体的抗台风能力。而当台风结束后，所述机械臂34回缩，不影响风力发电机的正常使用。

如图3及图7所示，所述上塔筒12为空心结构，其侧壁设有开口228，所述开口228处设有可开合的密封件229，所述机械臂34通过弹性机构346固定于所述上塔筒12内、并与所述开口228对应。在机械臂34不使用时，所述弹性机构346处于收缩状态，机械臂34通过所述开口228被整个被收容于所述上塔筒12内，在外部再通过所述密封件229封闭，不影响塔筒的外观。

所述夹持部342的形状与所述叶片32与所述塔筒相对的一侧的形状相匹配。如图7所示，其示意了所述叶片32为流线型结构，且其与所述机械臂34相对的一侧设有凸部，则所述夹持部342设有与所述凸部相对的凹部。

在所述机械臂34上设置应力传感器，所述应力传感器可检测机械臂34握紧叶片32的握紧力，可将该信息传送给监控系统，并调整机械臂34对叶片32的握紧力，当检测到的握紧力满足预设要求时，即产生叶位定位成功信号，确保叶片32能经受处台风的考验。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种风力发电机的塔筒，其特征在于，包括上塔筒及下塔筒，所述下塔筒自其顶端向下挖设有容纳腔，所述上塔筒部分伸入到所述容纳腔内，且所述容纳腔内设置有用于垂直移动所述上塔筒的抬升机构，抬升后的所述上塔筒与所述下塔筒可拆卸地固定连接，下移后的所述上塔筒和所述下塔筒部分套接；其中，所述下塔筒内侧靠近顶部处设有多个第一定位孔，所述上塔筒的外壁设有可与所述第一定位孔配合的多个弹性定位件；所述下塔筒内侧靠近中部和/或下部处还设有多个第二定位孔，所述第二定位孔可与所述弹性定位件配合。

2.根据权利要求1所述的风力发电机的塔筒，其特征在于，所述容纳腔的形状与所述上塔筒的形状相适应。

3.根据权利要求1所述的风力发电机的塔筒，其特征在于，所述容纳腔与所述上塔筒的形状均为圆柱形，所述上塔筒的外径小于所述容纳腔的内径。

4.根据权利要求1所述的风力发电机的塔筒，其特征在于，所述弹性定位件包括定位滚珠和与所述定位滚珠固定连接的弹性件，所述定位滚珠可与所述第一定位孔或第二定位孔配合。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的风力发电机的塔筒，其特征在于，所述上塔筒的长度长于所述下塔筒的长度。

6.一种风力发电机，其包括至少两个叶片，其特征在于，还包括如权利要求1至5任意一项所述的风力发电机的塔筒，所述上塔筒的上端固定有所述叶片，所述上塔筒与所述叶片对应的侧壁设有可伸缩的机械臂，所述机械臂的前端设有夹持部，任一所述叶片下沉后，所述机械臂伸出后，所述夹持部可夹持所述叶片。

7.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述上塔筒为空心结构，其侧壁设有开口，所述开口处设有可开合的密封件，所述机械臂通过弹性机构固定于所述上塔筒内、并与所述开口对应。

8.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述机械臂上设有应力传感器。