CN110397559B - 一种具有防护功能的使用寿命长的风力发电机 - Google Patents

一种具有防护功能的使用寿命长的风力发电机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，包括发电机、支撑柱、安装轴承、尾翼和三个叶片，还包括清洁机构和防护机构，所述防护机构包括支撑环、防护网、至少两个支撑杆和至少两个缓冲组件，所述清洁机构包括条形孔、水管、转动套管、水箱、水泵、至少两个传动杆、至少两个输水孔和至少两个喷嘴，所述缓冲组件包括支撑套管、滑杆和弹簧，该具有防护功能的使用寿命长的风力发电机中，通过防护机构可以将杂物挡住，降低了杂物撞击叶片的几率，降低了风力发电机发生损坏的几率，通过清洁机构可以对叶片进行清洁，减缓了叶片被腐蚀的速度，延长了风力发电机的使用寿命。

Description

一种具有防护功能的使用寿命长的风力发电机
技术领域
本发明涉及风能设备领域，特别涉及一种具有防护功能的使用寿命长的风力发电机。
背景技术
风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。
现如今通过微型风力发电机可以给城市中多种设备提供电能，大大降低了城市电网的负荷，当遇到大风天气的时候，重量较轻的杂物容易被风刮起，如果杂物与高速旋转的叶片发生撞击，将会导致叶片受损，提高了风力发电机的故障率，不仅如此，随着环境污染的加重，空气中的污染物溶解到雨水中，导致雨水的酸度较高，当雨水落到风力发电机的叶片上，将会对风力发电机的叶片造成腐蚀，降低了风力发电机的叶片的强度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有防护功能的使用寿命长的风力发电机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，包括发电机、支撑柱、安装轴承、尾翼和三个叶片，所述支撑柱的一端与安装轴承的内圈固定连接，所述安装轴承的外圈与发电机固定连接，三个叶片绕着发电机的驱动轴周向均匀设置，各叶片的一端均与发电机的驱动轴固定连接，所述尾翼设置在发电机的远离叶片的一侧，还包括清洁机构和防护机构，所述防护机构设置在发电机上，所述清洁机构设置在防护机构上；
所述防护机构包括支撑环、防护网、至少两个支撑杆和至少两个缓冲组件，所述支撑环与发电机同轴设置，所述支撑环设置在叶片的远离发电机的一侧，所述支撑环的外径的一半大于叶片的叶尖与发电机轴线之间的距离，所述防护网覆盖在支撑环的远离发电机的一侧，所述防护网与支撑环固定连接，所述支撑杆的数量与缓冲组件的数量相等，所述支撑杆与缓冲组件一一对应，所述支撑杆与发电机的轴线垂直，所述支撑杆的一端与发电机固定连接，所述支撑杆的另一端通过缓冲组件与支撑环连接；
所述清洁机构包括条形孔、水管、转动套管、水箱、水泵、至少两个传动杆、至少两个输水孔和至少两个喷嘴，所述转动套管与支撑柱同轴设置，所述支撑柱穿过转动套管，所述安装轴承的外圈通过各传动杆与转动套管固定连接，所述水箱与转动套管固定连接，所述条形孔的形状为环形，所述条形孔设置在支撑环的内部，各喷嘴绕着支撑环的轴线周向均匀设置在支撑环的内侧，所述喷嘴与支撑环固定连接，所述喷嘴的数量与输水孔的数量相等，所述喷嘴与输水孔一一对应，各输水孔均设置在支撑环的内部，所述条形孔通过输水孔与喷嘴连通，所述水泵设置在水箱的底部，所述水箱的顶部设有开口，所述水管的一端与水泵连接，所述水管的另一端与条形孔连通。
作为优选，为了提高风力发电机的自动化程度，所述支撑柱的内部设有空腔，所述空腔的内部设有PLC和至少两个控制按键，各控制按键均与PLC电连接。
作为优选，为了提高防护网的稳定性，所述缓冲组件包括支撑套管、滑杆和弹簧，所述支撑套管的轴线与支撑环的轴线平行，所述支撑杆的远离发电机的一端与支撑套管固定连接，所述滑杆与支撑套管同轴设置，所述滑杆穿过支撑套管，所述滑杆与支撑套管滑动连接，所述弹簧套设在滑杆上，所述支撑套管通过弹簧与支撑环固定连接，所述支撑环与发电机之间的最短距离大于叶片与发电机之间的最大距离。
作为优选，为了提高支撑套管与滑杆连接的牢固度，所述滑杆的远离支撑环的一端固定有限位块。
作为优选，为了提高滑杆移动的顺畅度，所述滑杆上涂有润滑脂。
作为优选，为了提高喷嘴喷水的均匀度，所述喷嘴为雾化喷嘴。
作为优选，为了延长防护网的使用寿命，所述防护网的制作材料为不锈钢。
作为优选，为了延长叶片的使用寿命，所述叶片上涂有防腐涂层。
作为优选，为了提高控制按键的灵敏度，所述控制按键为轻触按键。
作为优选，为了降低喷嘴发生堵塞的几率，所述水管的内部设有滤网。
本发明的有益效果是，该具有防护功能的使用寿命长的风力发电机中，通过防护机构可以将杂物挡住，降低了杂物撞击叶片的几率，降低了风力发电机发生损坏的几率，与现有防护机构相比，该防护机构通过缓冲组件的缓冲作用，降低了防护网发生损坏的几率，不仅如此，通过清洁机构可以对叶片进行清洁，减缓了叶片被腐蚀的速度，延长了风力发电机的使用寿命，与现有清洁机构相比，该清洁机构结构简单，减少了该机构故障点的数量，降低了该机构的故障率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机的结构示意图；
图2是本发明的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机的防护机构的结构示意图；
图3是本发明的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机的支撑环与喷嘴的连接结构示意图；
图4是本发明的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机的水箱的结构示意图；
图中：1.滑杆，2.弹簧，3.支撑套管，4.支撑杆，5.发电机，6.尾翼，7.安装轴承，8.传动杆，9.转动套管，10.支撑柱，11.水泵，12.水箱，13.水管，14.叶片，15.支撑环，16.防护网，17.喷嘴，18.限位块，19.条形孔，20.输水孔。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，包括发电机5、支撑柱10、安装轴承7、尾翼6和三个叶片14，所述支撑柱10的一端与安装轴承7的内圈固定连接，所述安装轴承7的外圈与发电机5固定连接，三个叶片14绕着发电机5的驱动轴周向均匀设置，各叶片14的一端均与发电机5的驱动轴固定连接，所述尾翼6设置在发电机5的远离叶片14的一侧，还包括清洁机构和防护机构，所述防护机构设置在发电机5上，所述清洁机构设置在防护机构上；
在风力的作用下，通过叶片14驱动发电机5转动，则通过发电机5进行发电，同时在安装轴承7的连接作用下，通过尾翼6驱动发电机5进行角度调节，使叶片14正对风向，通过防护机构可以将杂物挡住，降低了杂物撞击叶片14的几率，降低了风力发电机发生损坏的几率，不仅如此，通过清洁机构可以对叶片14进行清洁，减缓了叶片14被腐蚀的速度，延长了风力发电机的使用寿命；
如图2所示，所述防护机构包括支撑环15、防护网16、至少两个支撑杆4和至少两个缓冲组件，所述支撑环15与发电机5同轴设置，所述支撑环15设置在叶片14的远离发电机5的一侧，所述支撑环15的外径的一半大于叶片14的叶尖与发电机5轴线之间的距离，所述防护网16覆盖在支撑环15的远离发电机5的一侧，所述防护网16与支撑环15固定连接，所述支撑杆4的数量与缓冲组件的数量相等，所述支撑杆4与缓冲组件一一对应，所述支撑杆4与发电机5的轴线垂直，所述支撑杆4的一端与发电机5固定连接，所述支撑杆4的另一端通过缓冲组件与支撑环15连接；
在支撑杆4的支撑作用下，通过缓冲组件提高了支撑环15与防护网16的稳定性，在风力发电机工作的过程中，通过尾翼6使叶片14处于迎风面，当大风将杂物吹向叶片14的时候，在防护网16的遮挡作用下，降低了杂物与叶片14发生撞击的几率，降低了叶片14发生损坏的几率，同时在缓冲组件的作用下，可以抵消掉部分杂物对防护网16产生的冲击力，降低了防护网16发生损坏的几率；
如图3-4所示，所述清洁机构包括条形孔19、水管13、转动套管9、水箱12、水泵11、至少两个传动杆8、至少两个输水孔20和至少两个喷嘴17，所述转动套管9与支撑柱10同轴设置，所述支撑柱10穿过转动套管9，所述安装轴承7的外圈通过各传动杆8与转动套管9固定连接，所述水箱12与转动套管9固定连接，所述条形孔19的形状为环形，所述条形孔19设置在支撑环15的内部，各喷嘴17绕着支撑环15的轴线周向均匀设置在支撑环15的内侧，所述喷嘴17与支撑环15固定连接，所述喷嘴17的数量与输水孔20的数量相等，所述喷嘴17与输水孔20一一对应，各输水孔20均设置在支撑环15的内部，所述条形孔19通过输水孔20与喷嘴17连通，所述水泵11设置在水箱12的底部，所述水箱12的顶部设有开口，所述水管13的一端与水泵11连接，所述水管13的另一端与条形孔19连通；
通过水泵11提供动力，通过水管13将水箱12内部的水抽入条形孔19的内部，则通过输水孔20将条形孔19内部的水送至喷嘴17处，之后通过喷嘴17将水喷出，通过风力作用将喷嘴17喷出的水吹到叶片14上，则实现了对叶片14的清洁，降低了叶片14被酸雨腐蚀的速度，延长了风力发电机的使用寿命，当发电机5转动的时候，在传动杆8的传动作用下，通过安装轴承7驱动转动套管9转动，则通过转动套管9驱动水箱12转动，使水箱12与叶片14处于同一侧，降低了水管13发生缠绕的几率。
作为优选，为了提高风力发电机的自动化程度，所述支撑柱10的内部设有空腔，所述空腔的内部设有PLC和至少两个控制按键，各控制按键均与PLC电连接；
PLC即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制，操作人员通过控制按键发送控制信号给PLC，则通过PLC控制风力发电机运行，则提高了风力发电机的自动化程度。
如图2所示，所述缓冲组件包括支撑套管3、滑杆1和弹簧2，所述支撑套管3的轴线与支撑环15的轴线平行，所述支撑杆4的远离发电机5的一端与支撑套管3固定连接，所述滑杆1与支撑套管3同轴设置，所述滑杆1穿过支撑套管3，所述滑杆1与支撑套管3滑动连接，所述弹簧2套设在滑杆1上，所述支撑套管3通过弹簧2与支撑环15固定连接，所述支撑环15与发电机5之间的最短距离大于叶片14与发电机5之间的最大距离；
在支撑杆4的支撑作用下，通过支撑套管3提高了滑杆1的稳定性，同时在滑杆1与支撑套管3的连接作用下，通过滑杆1使支撑环15可以沿着支撑套管3的轴线移动，则在弹簧2的缓冲作用下，降低了防护网16发生损坏的几率。
作为优选，为了提高支撑套管3与滑杆1连接的牢固度，所述滑杆1的远离支撑环15的一端固定有限位块18；
通过限位块18的限位作用，降低了滑杆1从支撑套管3的内部脱离的几率，则提高了支撑套管3与滑杆1连接的牢固度。
作为优选，为了提高滑杆1移动的顺畅度，所述滑杆1上涂有润滑脂；
通过润滑脂减小了滑杆1与支撑套管3之间的摩擦力，则提高了滑杆1移动的顺畅度。
作为优选，为了提高喷嘴17喷水的均匀度，所述喷嘴17为雾化喷嘴。
作为优选，为了延长防护网16的使用寿命，所述防护网16的制作材料为不锈钢；
由于不锈钢具有较好的抗腐蚀性能，则减缓了防护网16生锈的速度，延长了防护网16的使用寿命。
作为优选，为了延长叶片14的使用寿命，所述叶片14上涂有防腐涂层；
通过防腐涂层减缓了叶片14被腐蚀的速度，则延长了叶片14的使用寿命。
作为优选，为了提高控制按键的灵敏度，所述控制按键为轻触按键。
作为优选，为了降低喷嘴17发生堵塞的几率，所述水管13的内部设有滤网；
通过滤网将水中的杂质过滤掉，降低了杂质进入喷嘴17的几率，降低了喷嘴17发生堵塞的几率。
当大风将杂物吹向叶片14的时候，在防护网16的遮挡作用下，降低了杂物与叶片14发生撞击的几率，降低了叶片14发生损坏的几率，同时在缓冲组件的作用下，可以抵消掉部分杂物对防护网16产生的冲击力，降低了防护网16发生损坏的几率，通过水泵11提供动力，通过水管13将水箱12内部的水抽入条形孔19的内部，则通过输水孔20将条形孔19内部的水送至喷嘴17处，之后通过喷嘴17将水喷出，通过风力作用将喷嘴17喷出的水吹到叶片14上，则实现了对叶片14的清洁，降低了叶片14被酸雨腐蚀的速度，延长了风力发电机的使用寿命。
与现有技术相比，该具有防护功能的使用寿命长的风力发电机中，通过防护机构可以将杂物挡住，降低了杂物撞击叶片14的几率，降低了风力发电机发生损坏的几率，与现有防护机构相比，该防护机构通过缓冲组件的缓冲作用，降低了防护网16发生损坏的几率，不仅如此，通过清洁机构可以对叶片14进行清洁，减缓了叶片14被腐蚀的速度，延长了风力发电机的使用寿命，与现有清洁机构相比，该清洁机构结构简单，减少了该机构故障点的数量，降低了该机构的故障率。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，包括发电机(5)、支撑柱(10)、安装轴承(7)、尾翼(6)和三个叶片(14)，所述支撑柱(10)的一端与安装轴承(7)的内圈固定连接，所述安装轴承(7)的外圈与发电机(5)固定连接，三个叶片(14)绕着发电机(5)的驱动轴周向均匀设置，各叶片(14)的一端均与发电机(5)的驱动轴固定连接，所述尾翼(6)设置在发电机(5)的远离叶片(14)的一侧，其特征在于，还包括清洁机构和防护机构，所述防护机构设置在发电机(5)上，所述清洁机构设置在防护机构上；
所述防护机构包括支撑环(15)、防护网(16)、至少两个支撑杆(4)和至少两个缓冲组件，所述支撑环(15)与发电机(5)同轴设置，所述支撑环(15)设置在叶片(14)的远离发电机(5)的一侧，所述支撑环(15)的外径的一半大于叶片(14)的叶尖与发电机(5)轴线之间的距离，所述防护网(16)覆盖在支撑环(15)的远离发电机(5)的一侧，所述防护网(16)与支撑环(15)固定连接，所述支撑杆(4)的数量与缓冲组件的数量相等，所述支撑杆(4)与缓冲组件一一对应，所述支撑杆(4)与发电机(5)的轴线垂直，所述支撑杆(4)的一端与发电机(5)固定连接，所述支撑杆(4)的另一端通过缓冲组件与支撑环(15)连接；
所述清洁机构包括条形孔(19)、水管(13)、转动套管(9)、水箱(12)、水泵(11)、至少两个传动杆(8)、至少两个输水孔(20)和至少两个喷嘴(17)，所述转动套管(9)与支撑柱(10)同轴设置，所述支撑柱(10)穿过转动套管(9)，所述安装轴承(7)的外圈通过各传动杆(8)与转动套管(9)固定连接，所述水箱(12)与转动套管(9)固定连接，所述条形孔(19)的形状为环形，所述条形孔(19)设置在支撑环(15)的内部，各喷嘴(17)绕着支撑环(15)的轴线周向均匀设置在支撑环(15)的内侧，所述喷嘴(17)与支撑环(15)固定连接，所述喷嘴(17)的数量与输水孔(20)的数量相等，所述喷嘴(17)与输水孔(20)一一对应，各输水孔(20)均设置在支撑环(15)的内部，所述条形孔(19)通过输水孔(20)与喷嘴(17)连通，所述水泵(11)设置在水箱(12)的底部，所述水箱(12)的顶部设有开口，所述水管(13)的一端与水泵(11)连接，所述水管(13)的另一端与条形孔(19)连通。
2.如权利要求1所述的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，其特征在于，所述支撑柱(10)的内部设有空腔，所述空腔的内部设有PLC和至少两个控制按键，各控制按键均与PLC电连接。
3.如权利要求1所述的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，其特征在于，所述缓冲组件包括支撑套管(3)、滑杆(1)和弹簧(2)，所述支撑套管(3)的轴线与支撑环(15)的轴线平行，所述支撑杆(4)的远离发电机(5)的一端与支撑套管(3)固定连接，所述滑杆(1)与支撑套管(3)同轴设置，所述滑杆(1)穿过支撑套管(3)，所述滑杆(1)与支撑套管(3)滑动连接，所述弹簧(2)套设在滑杆(1)上，所述支撑套管(3)通过弹簧(2)与支撑环(15)固定连接，所述支撑环(15)与发电机(5)之间的最短距离大于叶片(14)与发电机(5)之间的最大距离。
4.如权利要求3所述的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，其特征在于，所述滑杆(1)的远离支撑环(15)的一端固定有限位块(18)。
5.如权利要求3所述的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，其特征在于，所述滑杆(1)上涂有润滑脂。
6.如权利要求1所述的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，其特征在于，所述喷嘴(17)为雾化喷嘴。
7.如权利要求1所述的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，其特征在于，所述防护网(16)的制作材料为不锈钢。
8.如权利要求1所述的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，其特征在于，所述叶片(14)上涂有防腐涂层。
9.如权利要求2所述的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，其特征在于，所述控制按键为轻触按键。
10.如权利要求1所述的具有防护功能的使用寿命长的风力发电机，其特征在于，所述水管(13)的内部设有滤网。
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