CN109763945B - 风力发电机变直径塔筒清洗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及清洗装置技术领域，具体涉及一种风力发电机变直径塔筒清洗装置。包括固定连接的爬升装置和清洗装置，所述爬升装置包括第一驱动机构、上壳体和设置在上壳体内侧的若干滚轮构件，所述清洗装置包括第二驱动机构、下壳体和设置在下壳体内侧的若干清洗毛刷，所述爬升装置和清洗装置分别通过上壳体和下壳体套设在塔筒上，所述滚轮构件能够在第一驱动机构的驱动下自转并沿塔筒径向进给，所述清洗毛刷能够在第二驱动机构的驱动下绕塔筒外壁旋转。将清洗功能、检测功能，攀爬功能合为一体，功能多样，在装置复杂程度相同的前提下，具有较大的优势性。
Description
技术领域
本发明涉及清洗装置技术领域，具体涉及一种风力发电机变直径塔筒清洗装置。
背景技术
随着社会的不断发展，社会对电的需求与日俱增，这就要求发电技术水平的提高和成本的降低。传统的煤炭发电，水利发电已经越来越不能满足当代的需求，与此同时风力发电逐渐走进公众的视野，随着总量的不断扩大，风力发电机重要的一环——风力发电机的清洁与检测的工作量势必增大。其中塔筒的清洗与检测是其中必不可少的一步。
塔筒在整个风力发电机中起到支撑作用，是连接风力机叶片和地面的关键部分，它综合性能的好坏将直接决定着风力发电机的寿命。风力发电机安装环境恶劣，塔筒时常会受到大风大雨的侵蚀，具有一定的强度和防腐蚀性是其必不可少的条件，塔筒的清洗和检测可以大大提高发电机的使用寿命。
塔筒的外形不是标准的圆柱，它是底部直径大，顶部直径小的特殊圆柱形，这就要求发明装置必须具有爬变直径圆柱体的功能。传统爬柱体装置有履带式、磁吸式、轮式等，但一般只能爬等直径柱体。传统清洗塔筒的方法有两种：一是靠人工清洗；另一种是靠爬壁机器人清洗。前者工作效率低下，危险性较大，并且容易出现意外事故；后者机器结构过于复杂，维修成本高，使用具有局限性。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种集攀爬、清洗和检测功能为一体，结构简单，成本低廉的风力发电机变直径塔筒清洗装置。
本发明一种风力发电机变直径塔筒清洗装置，包括固定连接的爬升装置和清洗装置，所述爬升装置包括第一驱动机构、上壳体和设置在上壳体内侧的若干滚轮构件，所述清洗装置包括第二驱动机构、下壳体和设置在下壳体内侧的若干清洗毛刷，所述爬升装置和清洗装置分别通过上壳体和下壳体套设在塔筒上，所述滚轮构件能够在第一驱动机构的驱动下自转并沿塔筒径向进给，所述清洗毛刷能够在第二驱动机构的驱动下绕塔筒外壁旋转。
较为优选的，所述第一驱动机构包括丝杠传动机构，所述丝杠传动机构包括丝杠驱动电机、丝杠和径向传动构件，所述丝杠驱动电机与丝杠固定连接，所述径向传动构件通过螺纹与丝杠传动连接，所述滚轮构件设置在所述径向传动构件上并能够相对于径向传动构件自转。
较为优选的，所述径向传动构件包括传动螺母、连接杆、导柱和U型支撑架，所述导柱与上壳体内侧固定连接，所述传动螺母穿过导柱与丝杠螺纹连接，所述传动螺母通过连接杆与U型支撑架固定连接。
较为优选的，所述滚轮构件包括滚轮和穿过滚轮并与滚轮固定连接的支撑轴，所述支撑轴穿设在所述U型支撑架上，所述支撑轴一端连接有滚轮驱动电机，所述滚轮驱动电机驱动滚轮构件在U型支撑架上旋转。
较为优选的，若干个所述滚轮构件分为上下两层，所述滚轮构件沿周向均匀设置在上壳体内部。
较为优选的，所述第二驱动机构包括主动轮和从动轮，所述从动轮和下壳体均为环状，所述下壳体内壁上端和下端均设有环状卡槽，所述从动轮嵌设于所述环状卡槽内，所述清洗毛刷上下两端分别与两个从动轮连接，所述主动轮设置在下壳体外侧，所述主动轮穿过设置在下壳体上的弧形槽与从动轮啮合，所述从动轮在主动轮的驱动下带动清洗毛刷绕塔筒外壁旋转。
较为优选的，两个所述从动轮上均设有径向滑槽，所述径向滑槽内固定有滑杆，所述滑杆上套设有弹簧，所述滑杆上滑动连接有滑块，所述滑块与所述弹簧弹性配合，所述滑块在所述弹簧的回复力下沿滑杆向从动轮中心运动，所述清洗毛刷内穿设有转轴，所述转轴的端部与所述滑块铰接。
较为优选的，所述从动轮沿圆周方向均匀设置有多个滑槽，所述清洗毛刷通过滑槽沿圆周方向均匀分布在所述从动轮上。
较为优选的，所述下壳体下端的从动轮底部固定有超声波探伤仪探头和第一距离传感器，所述超声波探伤仪探头朝向从动轮中心设置，所述第一距离传感器用于测量清洗装置底部与地面之间的距离。
较为优选的，所述U型支撑架朝向塔筒的端部固定有第二距离传感器，所述第二距离传感器用于测量U型支撑架与塔筒外壁的距离。
本发明的有益效果为：
1、利用距离传感器并在丝杆传动的配合下实现位移的补偿，使爬升机构紧紧接触塔筒外表面，从而实现了自动化升降，提高了效率。
2、清洗机构利用弹簧的压缩作用，使清洗毛刷紧紧接触塔筒外表面，在超声波探头和距离传感器的共同作用下能自动标记缺陷的位置所在，实现自动清洗和自动化检测、标记，提高清洗和检测效率。
3、将清洗功能、检测功能，攀爬功能合为一体，功能多样，在装置复杂程度相同的前提下，具有较大的优势性。
4、利用齿轮带动清洗毛刷绕塔筒旋转，并利用转轴实现清洗毛刷的自转，具有较好的清洁效果。
附图说明
图1为本发明与风力发电机装配示意图；
图2为本发明结构示意图；
图3为本发明爬升装置立体结构示意图；
图4为本发明爬升装置中第一驱动机构、上壳体和滚轮构件的结构示意图；
图5为本发明爬升装置中丝杠传动机构结构示意图；
图6为本发明清洗装置立体结构示意图；
图7为本发明清洗装置俯视图；
图8为本发明清洗装置轴向剖视图；
图9为图8的局部放大示意图；
图10为本发明从动轮与下壳体的装配示意图；
图11为本发明清洗毛刷的装配示意图；
图中：1-第二距离传感器，2-U型支撑架，3-螺栓，4-滚轮驱动电机，5-联轴器，6-柱销，7-连接杆，8-导柱，9-传动螺母，10-滑杆，11-丝杠驱动电机，12-环装卡槽，13-弧形槽，14-上壳体，15-丝杠，16-滚轮，17-支撑轴，18-塔筒，19-螺母，20-爬升装置，21-清洗装置，22-主动轮，23-连接板，24-主动轮驱动电机，25-第一距离传感器，26-超声波探伤仪探头，27-滑槽，28-连接件，29-滑块，30-从动轮，31-弹簧，32-下壳体，33-键，35-清洗毛刷，36-转轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1和2所示，本发明装置由固定连接的爬升装置20和清洗装置21组成，爬升装置20在最上方，起到牵引作用，是整个装置上下爬行的动力来源。爬升装置20和清洗装置21在螺栓3螺母19的作用下固连，清洗装置21在爬升装置20作用下沿着塔筒18上下移动。
如图3-5所示，爬升装置20包括第一驱动机构、上壳体14和设置在上壳体14内侧的若干滚轮构件，清洗装置21包括第二驱动机构、下壳体32和设置在下壳体32内侧的若干清洗毛刷35，爬升装置20和清洗装置21分别通过上壳体14和下壳体32套设在塔筒18上，滚轮构件能够在第一驱动机构的驱动下自转并沿塔筒18径向进给，清洗毛刷35能够在第二驱动机构的驱动下绕塔筒18外壁旋转。
第一驱动机构包括丝杠传动机构，丝杠传动机构包括丝杠驱动电机11、丝杠15和径向传动构件，丝杠驱动电机11与丝杠15固定连接，径向传动构件通过螺纹与丝杠15传动连接，滚轮构件设置在径向传动构件上并能够相对于径向传动构件自转。径向传动构件包括传动螺母9、连接杆7、导柱8和U型支撑架2，导柱8与上壳体14内侧固定连接，传动螺母9穿过导柱8与丝杠15螺纹连接，传动螺母9通过连接杆与U型支撑架2固定连接。滚轮构件包括滚轮16和穿过滚轮16并与滚轮16固定连接的支撑轴17，支撑轴17穿设在U型支撑架2上，支撑轴17一端连接有滚轮驱动电机4，滚轮驱动电机4驱动滚轮构件在U型支撑架2上旋转。
本发明中，丝杠驱动电机11通过螺栓3固定在上壳体14上，丝杠15在联轴器5和柱销6的作用下与丝杠驱动电机11固连。导柱8防止传动螺母9的直线运动发生偏差。滚轮16安装在支撑轴17上，支撑轴17通过联轴器5和柱销6与滚轮驱动电机4相连，滚轮驱动电机4通过螺栓3固定在U型支撑架2上，滚轮驱动电机4带动支撑轴17转动，从而带动滚轮16的转动。滚轮构件分为上下两层，滚轮构件沿周向均匀设置在上壳体14内部。第二距离传感器1是用来测量滚轮16与塔筒18之间的距离，将信号反馈到控制系统，控制系统控制丝杠驱动电机11的旋量，从而带动丝杠15旋转，传动螺母9将丝杠15的旋转运动转换成直线运动，通过连接柱7使U型支撑架2做往返直线运动，从而使滚轮16紧紧地与塔筒18外表面相接触。在滚轮驱动电机4和丝杠驱动电机11的共同作用下，使该装置具有爬变直径柱体的功能。考虑到风力发电机塔筒是一个大的圆台形状，安装该装置并不太方便，因此将上壳体14分成两部分，在安装完成后，利用螺栓3和螺母19将这两个部分连接成一个整体。
本发明中，清洗及检测机构和爬行机构一样，为了方便安装到塔筒18上，其两个下壳体32在螺栓3和连接板23的共同作用合成一个整体，两个半从动轮30也通过螺栓3和连接板23的共同作用合成一个整体。
如图6-11所示，从动轮30和下壳体32均为环状，下壳体32内壁上端和下端均设有环状卡槽12，从动轮30嵌设于环状卡槽12内，清洗毛刷35上下两端分别与两个从动轮30连接，主动轮22设置在下壳体32外侧，主动轮22穿过设置在下壳体32上的弧形槽13与从动轮30啮合，从动轮30在主动轮22的驱动下带动清洗毛刷35绕塔筒18外壁旋转。主动轮驱动电机24在螺栓3的作用下固定在下壳体32相应的支架上，主动轮22与主动轮驱动电机24通过键33连接。
两个从动轮30上均沿圆周方向均匀设置有多个滑槽27，滑槽27内固定有两根滑杆10，滑杆10上套设有弹簧31，滑杆10上滑动连接有滑块29，滑块29与弹簧31弹性配合，滑块29在弹簧31的回复力下沿滑杆10向从动轮30中心运动，带动清洗毛刷35紧紧接触塔筒18的外表面。清洗毛刷35内穿设有转轴36，转轴36的端部与滑块29在连接件28的作用下连接在一起，形成一个转动副，该连接件28连接转轴36的端部与滑块29的方式为铰接。清洗毛刷35在弹簧31的作用下与塔筒18的外表面紧紧相连，此时清洗毛刷35既做绕塔筒18的公转运动，又在与塔筒18外表面的摩擦力的作用下绕转轴36做自转运动，因此起到清洗塔筒18的作用。
超声波探伤仪探头26被固结在从动轮30的底部表面上，超声波探伤仪探头26朝向从动轮30中心设置。随着从动轮30的运动而绕着塔筒18做圆周运动，并随爬行机构做上下移动，这两种运动保证了超声波探伤仪对塔筒18整个外边面的检测。第一距离传感器25用来测量整个装置与地面的距离，利用第一距离传感器25与超声波探伤仪探头26的共同采集的信息可以精准定位塔筒18表面缺陷的具体位置，方便人员的后续维修。
其控制思路如下：事先将塔筒18外表面的圆截面分成数个点，若超声波探伤仪探头26检测到某点有缺陷，反馈点的位置，同时此信号控制第一距离传感器25采集距离信息，这两个信息就可以确定缺陷的具体位置，记录相应的位置后继续检测；若没有检测到缺陷信号，则第一距离传感器25不采集距离信息，继续检测。上壳体14和下壳体32通过螺栓3和螺母19连接在一起，从而使两个机构变成一个完整的装置。
本装置的工作原理为：八个滚轮16在丝杆传动机构的作用下紧紧地接触塔筒18的外表面，在丝杠驱动电机11和滚轮驱动电机4共同驱动下，利用与塔筒18的摩擦力实现爬杆功能，四个清洗毛刷35在弹簧31的挤压下紧紧接触塔筒18的外表面，在从动轮30的带动下进行自转和公转，从而实现清洗功能。超声波探伤仪26在滚轮16的带动下实现上下移动，在从动轮30的带动下实现圆周运动，这两个运动实现了探伤仪对塔筒18整个外表面的检测。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (5)
1.一种风力发电机变直径塔筒清洗装置，其特征在于：包括固定连接的爬升装置(20)和清洗装置(21)，所述爬升装置(20)包括第一驱动机构、上壳体(14)和设置在上壳体(14)内侧的若干滚轮构件，所述清洗装置(21)包括第二驱动机构、下壳体(32)和设置在下壳体(32)内侧的若干清洗毛刷(35)，所述爬升装置(20)和清洗装置(21)分别通过上壳体(14)和下壳体(32)套设在塔筒(18)上，所述滚轮构件能够在第一驱动机构的驱动下自转并沿塔筒(18)径向进给，所述清洗毛刷(35)能够在第二驱动机构的驱动下绕塔筒(18)外壁旋转；所述第一驱动机构包括丝杠传动机构，所述丝杠传动机构包括丝杠驱动电机(11)、丝杠(15)和径向传动构件，所述丝杠驱动电机(11)与丝杠(15)固定连接，所述径向传动构件通过螺纹与丝杠(15)传动连接，所述滚轮构件设置在所述径向传动构件上并能够相对于径向传动构件自转；所述径向传动构件包括传动螺母(9)、连接杆(7)、导柱(8)和U型支撑架(2)，所述导柱(8)与上壳体(14)内侧固定连接，所述传动螺母(9)穿过导柱(8)与丝杠(15)螺纹连接，所述传动螺母(9)通过连接杆与U型支撑架(2)固定连接；所述U型支撑架(2)朝向塔筒(18)的端部固定有第二距离传感器(1)，所述第二距离传感器(1)用于测量U型支撑架(2)与塔筒(18)外壁的距离，将信号反馈到控制系统，控制系统控制丝杠驱动电机(11)的旋量；
所述第二驱动机构包括主动轮(22)和从动轮(30)，所述从动轮(30)和下壳体(32)均为环状，所述下壳体(32)内壁上端和下端均设有环状卡槽(12)，所述从动轮(30)嵌设于所述环状卡槽(12)内，所述清洗毛刷(35)上下两端分别与两个从动轮(30)连接，所述主动轮(22)设置在下壳体(32)外侧，所述主动轮(22)穿过设置在下壳体(32)上的弧形槽(13)与从动轮(30)啮合，所述从动轮(30)在主动轮(22)的驱动下带动清洗毛刷(35)绕塔筒(18)外壁旋转；
两个所述从动轮(30)上均设有径向滑槽(27)，所述滑槽(27)内固定有滑杆(10)，所述滑杆(10)上套设有弹簧(31)，所述滑杆(10)上滑动连接有滑块(29)，所述滑块(29)与所述弹簧(31)弹性配合，所述滑块(29)在所述弹簧(31)的回复力下沿滑杆(10)向从动轮(30)中心运动，所述清洗毛刷(35)内穿设有转轴(36)，所述转轴(36)的端部与所述滑块(29)铰接。
2.根据权利要求1所述的风力发电机变直径塔筒清洗装置，其特征在于：所述滚轮构件包括滚轮(16)和穿过滚轮(16)并与滚轮(16)固定连接的支撑轴(17)，所述支撑轴(17)穿设在所述U型支撑架(2)上，所述支撑轴(17)一端连接有滚轮驱动电机(4)，所述滚轮驱动电机(4)驱动滚轮构件在U型支撑架(2)上旋转。
3.根据权利要求1所述的风力发电机变直径塔筒清洗装置，其特征在于：若干个所述滚轮构件分为上下两层，所述滚轮构件沿周向均匀设置在上壳体(14)内部。
4.根据权利要求1所述的风力发电机变直径塔筒清洗装置，其特征在于：所述从动轮(30)沿圆周方向均匀设置有多个滑槽(27)，所述清洗毛刷(35)通过滑槽(27)沿圆周方向均匀分布在所述从动轮(30)上。
5.根据权利要求1所述的风力发电机变直径塔筒清洗装置，其特征在于：所述下壳体(32)下端的从动轮(30)底部固定有超声波探伤仪探头(26)和第一距离传感器(25)，所述超声波探伤仪探头(26)朝向从动轮(30)中心设置，所述第一距离传感器(25)用于测量清洗装置(21)底部与地面之间的距离。
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