CN107387314B - 大臂收合机构及海上风力发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大臂收合机构及海上风力发电机，涉及海上风力发电的技术领域，包括大臂、展放伸缩筒、锁紧机构和塔筒；所述展放伸缩筒一端与所述大臂连接，所述展放伸缩筒的另一端与所述塔筒枢接，所述展放伸缩筒沿海平面平行方向上进行伸缩运动，驱动所述大臂以所述塔筒为轴心进行收合或展开；所述锁紧机构设置在所述大臂和所述塔筒之间，所述锁紧机构用于将处于收合或展开状态的所述大臂与所述塔筒固定。解决了现有技术中存在的当海上风速大于设备的安全阈值时海上风力发电机大臂快速收折的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及海上风力发电技术领域，尤其是涉及一种大臂收合机构及海上风力发电机。
背景技术
海上风力发电，是利用海上风力资源发电的新型发电方式。在石油资源形势日益严峻的情况下，各国均将眼光投向了风力资源巨大的海域，欧洲多个国家已建立了多个海上风力发电厂而且规模巨大。中国也逐渐涉及海上风力发电领域，上海的海上风力发电厂2010年启用，香港欲建全球最大海上风力发电厂。
风力发电原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，以促使发电机发电。由于风力发电不涉及燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，因此是一种清洁环保的发电方式，特别是随着海洋资源的不断开发利用，目前海上风电场建设正在世界上形成一股热潮。
传统的海上风力发电机，在遭受台风等恶劣天气情况时将承受巨大的荷载作用，使得发电装置面临较大的安全风险。针对上述情况，目前主要采取增大塔筒和基础的强度和刚度来解决问题，但这使得塔筒及基础的投资相当大，而且施工复杂、实施难度大。根据目前海上风力发电机的类型及其特点，可以发现存在以下不足之处，海上风力发电机不能根据天气的影响自行对大臂进行收折，影响了海上风力发电机的使用寿命。这样一旦因为天气原因超过海上风力发电机的安全阈值后，将面临较大的安全风险，并且不易收折，这样在面临自然灾害时将会受到重大经济损失，严重时造成不必要的危险。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供大臂收合机构及海上风力发电机，以缓解了现有技术中存在的当海上风速大于设备的安全阈值时海上风力发电机大臂快速收折的技术问题。
第一方面，本发明提供的一种大臂收合机构，包括：大臂、展放伸缩筒、锁紧机构和塔筒；
所述展放伸缩筒一端与所述大臂连接，所述展放伸缩筒的另一端与所述塔筒枢接，所述展放伸缩筒沿海平面平行方向上进行伸缩运动，驱动所述大臂以所述塔筒为轴心进行收合或展开；
所述锁紧机构设置在所述大臂和所述塔筒之间，所述锁紧机构用于将处于收合或展开状态的所述大臂与所述塔筒固定。
进一步地，所述展放伸缩筒包括：第一伸缩筒、第二伸缩筒、第三伸缩筒；
所述第二伸缩筒推动所述第一伸缩筒和所述第三伸缩筒伸缩运动，所述第一伸缩筒与所述第三伸缩筒沿所述第二伸缩筒的轴向方向伸缩运动。
进一步地，所述第一伸缩筒和所述第三伸缩筒均套设在所述第二伸缩筒内。
进一步地，所述第二伸缩筒包括：油缸；
所述油缸驱动所述第一伸缩筒和所述第三伸缩筒运动。
进一步地，所述展放伸缩筒还包括：斜齿锁定机构；
所述斜齿锁定机构用于锁定所述第二伸缩筒与所述第一伸缩筒和所述第三伸缩筒的位置。
进一步地，所述斜齿锁定机构包括：第一齿形部、第二齿形部和推动部；
所述第一齿形部设置在所述第一伸缩筒上；
所述推动部一端与所述第二伸缩筒枢接，所述推动部另外一端与所述第二齿形部连接；
所述推动部推动所述第二齿形部与所述第一齿形部啮合卡死。
进一步地，所述锁紧机构包括：搭扣和锁紧件；
所述锁紧件设置在所述塔筒外壁上，所述搭扣设置在所述大臂上，所述搭扣和所述锁紧件配合使所述大臂位置固定。
进一步地，所述锁紧件沿所述塔筒的轴向方向上进行设置，且至少有两个不同的位置。
进一步地，所述大臂收合机构包括：轮毂；
所述轮毂的中心处设置有与所述塔筒插接的插接孔，沿所述轮毂的周向方向上均匀设置有用于插接所述大臂的定位孔。
第二方面，本发明提供的一种海上风力发电机，包括第一方面提供的所述的大臂收合机构。
采用本发明提供的大臂收合机构及海上风力发电机具有以下有益效果：
本发明提供的大臂收合机构，包括：大臂、展放伸缩筒、锁紧机构和塔筒；展放伸缩筒一端与大臂连接，展放伸缩筒的另一端与塔筒枢接，展放伸缩筒沿海平面平行方向上进行伸缩运动，驱动大臂以塔筒为轴心进行收合或展开；锁紧机构设置在大臂和塔筒之间，锁紧机构用于将处于收合或展开状态的大臂与塔筒固定。
通过展放伸缩筒的伸缩运动带动大臂以塔筒为中心进行运动，大臂有两个状态，即一个是收合的状态，一个是工作状态即为展开状态，处在收合状态下的大臂，展放伸缩筒与海平面平行，处于展开状态下的大臂，展放伸缩筒与海平面呈一定角度，并且塔筒处在中心的位置，大臂都是以塔筒为轴心进行收放的运动，由于海上风力较大，为了保证大臂的稳定性，则需要设置有用于锁定塔筒和大臂之间相对位置的锁紧机构，并且锁紧机构也具有两个工位，使得大臂处在收合的状态下，锁紧机构可以稳定的将大臂与塔筒固定，而在大臂处于展开状态下，锁紧机构也可以稳定的将大臂与塔筒固定，这样灵活简单的结构，可以大大减小了海上风力发电机中大臂因为海上极端天气情况下，出现的大臂不稳定，或者损坏的问题，并且大臂对于整体的海上风力发电机也起到了中间支撑的关键作用。
本发明提供的海上风力发电机不但具有上述大臂收合机构的一切优点，同时还增加了海上风力发电机抵抗极端天气的能力，从而大大增加了海上风力发电机的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的大臂收合机构的整体结构示意图；
图2为本发明提供的图1中A的放大锁紧机构的结构示意图；
图3为本发明提供的轮毂的结构示意图；
图4为本发明提供的展放伸缩筒的内部结构示意图；
图5为本发明提供的斜齿锁定机构的结构示意图。
图标：100－大臂；200－展放伸缩筒；210－第一伸缩筒；220－第二伸缩筒；221－油缸；230－第三伸缩筒；240－斜齿锁定机构；241－第一齿形部；242－第二齿形部；243－推动部；300－锁紧机构；310－搭扣；320－锁紧件；400－塔筒；500－轮毂；510－插接孔；520－定位孔。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
请参照图1－图5，下面将结合附图对本发明实施例提供的大臂100收合机构及海上风力发电机做详细说明。
第一方面，本发明实施例提供的一种大臂100收合机构，包括：大臂100、展放伸缩筒200、锁紧机构300和塔筒400；
展放伸缩筒200一端与大臂100连接，展放伸缩筒200的另一端与塔筒400枢接，展放伸缩筒200沿海平面平行方向上进行伸缩运动，驱动大臂100以塔筒400为轴心进行收合或展开；
锁紧机构300设置在大臂100和塔筒400之间，锁紧机构300用于将处于收合或展开状态的大臂100与塔筒400固定。
需要说明的是，通过展放伸缩筒200的伸缩运动带动大臂100以塔筒400为中心进行运动，大臂100有两个状态，即一个是收合的状态，一个是工作状态即为展开状态，处在收合状态下的大臂100，展放伸缩筒200与海平面平行，处于展开状态下的大臂100，展放伸缩筒200与海平面呈一定角度，并且塔筒400处在中心的位置，大臂100都是以塔筒400为轴心进行收放的运动，由于海上风力较大，为了保证大臂100的稳定性，则需要设置有用于锁定塔筒400和大臂100之间相对位置的锁紧机构300，并且锁紧机构300也具有两个工位，使得大臂100处在收合的状态下，锁紧机构300可以稳定的将大臂100与塔筒400固定，而在大臂100处于展开状态下，锁紧机构300也可以稳定的将大臂100与塔筒400固定，这样灵活简单的结构，可以大大减小了海上风力发电机中大臂100因为海上极端天气情况下，出现的大臂100不稳定，或者损坏的问题，并且大臂100对于整体的海上风力发电机也起到了中间支撑的关键作用。
优选地，展放伸缩筒200包括：第一伸缩筒210、第二伸缩筒220、第三伸缩筒230；
第二伸缩筒220推动第一伸缩筒210和第三伸缩筒230伸缩运动，第一伸缩筒210与第三伸缩筒230沿第二伸缩筒220的轴向方向伸缩运动。
需要说明的是，由于大臂100有两个状态，一个为大臂100收合状态，另外一个为大臂100展开状态；在大臂100处于展开的状态下，展放伸缩筒200展开，即第一伸缩筒210和第三伸缩筒230伸开，整个展放伸缩筒200成为三节组装，即为第一伸缩筒210、第二伸缩筒220、第三伸缩筒230，这时使得大臂100与海平面呈平行的状态，并且通过锁紧机构300将大臂100与塔筒400之间锁定，而当大臂100处于收合的状态下，则将第一伸缩筒210和第三伸缩筒230同时收进第二伸缩筒220内，并且锁紧机构300将大臂100和塔筒400之间固定。
另外，第一伸缩筒210和第三伸缩筒230均套设在第二伸缩筒220内。
需要说明的是，在大臂100处在收合状态下时，展放伸缩筒200中的第一伸缩筒210和第三伸缩筒230均收回第二伸缩筒220内，仅有第二伸缩筒220处于工作状态，这时第二伸缩筒220与海平面平行。
另外，第二伸缩筒220包括：油缸221；
油缸221驱动第一伸缩筒210和第三伸缩筒230运动。
需要说明的是，当设备欲启动运转时，伸缩机内部油缸221开始收缩，带动大臂100抬起，当到达所需位置(与海平面成45度角)时，伸缩机自带锁紧机构300动作，机构锁死；当设备停止工作，需将大臂100展开时，锁紧机构300打开，油缸221伸出，带动大臂100展开直到与海平面平行，此时大臂100根部锁紧机构300动作，将整个大臂100与塔筒400锁死。
另外，展放伸缩筒200还包括：斜齿锁定机构240；
斜齿锁定机构240用于锁定第二伸缩筒220与第一伸缩筒210和第三伸缩筒230的位置。
具体地，斜齿锁定机构240包括：第一齿形部241、第二齿形部242和推动部243；
第一齿形部241设置在第一伸缩筒210上；
推动部243一端与第二伸缩筒220枢接，推动部243另外一端与第二齿形部242连接；
推动部243推动第二齿形部242与第一齿形部241啮合卡死。
需要说明的是，具体地，伸缩机构共有三个伸缩筒，油缸221装于第二伸缩筒220，两端伸缩筒分别由双油缸221带动，同步动作完成伸缩运动；当完成收缩动作时，油缸221自带斜齿锁紧机构300关闭，机构锁死；当机构需要伸出时，斜齿锁紧机构300打开，油缸221动作两伸缩筒伸出。这里的斜齿所及机构通过两个配合设置的齿形部进行啮合从而进行锁死，这里通过推动部243进行推动与第一齿形部241连接的第二伸缩筒220套筒进行运动。具体地，这里的推动部可以为汽缸、液压缸、油缸等，只要是能实现推动，伸缩功能的装置均可。
另外，锁紧机构300包括：搭扣310和锁紧件320；
锁紧件320设置在塔筒400外壁上，搭扣310设置在大臂100上，搭扣310和锁紧件320配合使大臂100位置固定。
需要说明的是，锁紧机构300主要由液压马达、搭扣310、锁紧件320三部分组成，当大臂100收合时，液压马达转动抬起搭扣310，至于搭扣310与锁紧件320连接，且锁紧件320位于塔筒400远离轮毂500的位置上；当大臂100展开时，马达转动，搭扣310插进锁紧件320，对大臂100进行锁死，这时的锁紧件320位于塔筒400临近轮毂500的位置上。
另外，锁紧件320沿塔筒400的轴向方向上进行设置，且至少有两个不同的位置。
需要说明的是，这里固定大臂100的相对于海平面的位置，完全依靠设置在塔筒400上的锁紧件320的位置来确定。
另外，大臂100收合机构包括：轮毂500；
轮毂500的中心处设置有与塔筒400插接的插接孔510，沿轮毂500的周向方向上均匀设置有用于插接大臂100的定位孔520。
需要说明的是，轮毂500对整个大臂100收合机构起到支撑的作用，轮毂500的中心处设置有方便插接塔筒400的插接孔510，为了保证连接的稳定性，可以在塔筒400和轮毂500的插接的位置上通过螺栓等机械连接的方式进行连接，同时，如果大臂100的个数如果为3个，则在轮毂500的周向方向上均匀的设置有三个可以插接大臂100底部的定位孔520，为了保证连接的稳定性，可以在大臂100和轮毂500的插接的位置上通过螺栓等机械连接的方式进行连接。
第二方面，本发明实施例提供的一种海上风力发电机，包括第一方面所述的大臂100收合机构。
需要说明的是，
以上对本发明的大臂100收合机构及海上风力发电机进行了说明，但是，本发明不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本发明包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种大臂收合机构，其特征在于，包括：大臂(100)、展放伸缩筒(200)、锁紧机构(300)和塔筒(400)；
所述展放伸缩筒(200)一端与所述大臂(100)连接，所述展放伸缩筒(200)的另一端与所述塔筒(400)枢接，所述展放伸缩筒(200)沿海平面平行方向上进行伸缩运动，驱动所述大臂(100)以所述塔筒(400)为轴心进行收合或展开；
所述锁紧机构(300)设置在所述大臂(100)和所述塔筒(400)之间，所述锁紧机构(300)用于将处于收合或展开状态的所述大臂(100)与所述塔筒(400)固定。
2.根据权利要求1所述的大臂收合机构，其特征在于，所述展放伸缩筒(200)包括：第一伸缩筒(210)、第二伸缩筒(220)、第三伸缩筒(230)；
所述第二伸缩筒(220)推动所述第一伸缩筒(210)和所述第三伸缩筒(230)伸缩运动，所述第一伸缩筒(210)与所述第三伸缩筒(230)沿所述第二伸缩筒(220)的轴向方向伸缩运动。
3.根据权利要求2所述的大臂收合机构，其特征在于，所述第一伸缩筒(210)和所述第三伸缩筒(230)均套设在所述第二伸缩筒(220)内。
4.根据权利要求3所述的大臂收合机构，其特征在于，所述第二伸缩筒(220)包括：油缸(221)；
所述油缸(221)驱动所述第一伸缩筒(210)和所述第三伸缩(230)筒运动。
5.根据权利要求2所述的大臂收合机构，其特征在于，所述展放伸缩筒(200)还包括：斜齿锁定机构(240)；
所述斜齿锁定机构(240)用于锁定所述第二伸缩筒(220)与所述第一伸缩筒(210)和所述第三伸缩筒(230)的位置。
6.根据权利要求5所述的大臂收合机构，其特征在于，所述斜齿锁定机构(240)包括：第一齿形部(241)、第二齿形部(242)和推动部(243)；
所述第一齿形部(241)设置在所述第一伸缩筒(210)上；
所述推动部(243)一端与所述第二伸缩筒(220)枢接，所述推动部(243)另外一端与所述第二齿形部(242)连接；
所述推动部(243)推动所述第二齿形部(242)与所述第一齿形部(241)啮合卡死。
7.根据权利要求1所述的大臂收合机构，其特征在于，所述锁紧机构(300)包括：搭扣(310)和锁紧件(320)；
所述锁紧件(320)设置在所述塔筒(400)外壁上，所述搭扣(310)设置在所述大臂(100)上，所述搭扣(310)和所述锁紧件(320)配合使所述大臂(100)位置固定。
8.根据权利要求7所述的大臂收合机构，其特征在于，所述锁紧件(320)沿所述塔筒(400)的轴向方向上进行设置，且至少有两个不同的位置。
9.根据权利要求1所述的大臂收合机构，其特征在于，所述大臂收合机构包括：轮毂(500)；
所述轮毂(500)的中心处设置有与所述塔筒(400)插接的插接孔(510)，沿所述轮毂(500)的周向方向上均匀设置有用于插接所述大臂(100)的定位孔(520)。
10.一种海上风力发电机，其特征在于，包括权利要求1－9中的任一项所述的大臂收合机构。
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