CN112879240B - 一种抗风型风电叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风力发电领域，具体公开了一种抗风型风电叶片，包括固定段与摆臂段，固定段中部中空，固定段上下两端对称均开有通槽，通槽内均滑动连接有辅助接风板，辅助接风板侧面上均开设有朝外倾斜的连接槽；固定段内轴向滑动连接有传导块，传导块两端均固定设置有连接柱，连接柱转动连接有滚轮，滚轮滚动连接在连接槽内，传导块两端还开有容纳辅助接风板的嵌入槽；固定段端部一侧转动连接有竖向设置的转轴，摆臂段固定连接在转轴上，连接腔内设置有用于驱动转轴转动的驱动装置；转轴上固定有同轴线的传动齿轮，传导块的侧壁上开设有与传动齿轮啮合的齿；本发明意在解决风电叶片遭遇恶劣强风时，叶片易损毁，且也不利于运输的问题。

Description

一种抗风型风电叶片
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体公开了一种抗风型风电叶片。
背景技术
风能资源在世界范围内非常丰富，几乎所有的地区和国家都有可观的风能储量。近年石油危机频发，世界各国的石油储量、煤储量都将在数百年内耗竭，因此，中国、美国、英国、西班牙等国家都逐渐将注意力转移到新能源的开发与利用当中。风能作为可再生能源的重要组成部分之一，在引起研究者广泛关注的同时，也得到了各国政府的大力支持。
从上世纪70年代到现代，世界风电取得了惊人的发展。1996年的世界风电总发电量仅为12.2TWh；十年后，2008年全世界风电发电量即达到约219TWh，占当年世界总发电量20261TWh的1.1％，在三年之间，全世界风电的发电量达到了的460TWh(2011年)，占当年世界发电总量22018TWh的2.1％。
随着叶片材料和制造技术的进步，风力发电装置的功率越来越大，大型风电叶片的长度已能够达到近百米长。大型风电叶片的应用提高了风能捕捉的效率，但是其迎风阻力十分可观，在遭遇恶劣强风时，会出现叶片损毁的现象；并且大型风电叶片也不利于运输。
发明内容
本发明意在提供一种抗风型风电叶片，以解决风电叶片遭遇恶劣强风时，叶片易损毁，且也不利于运输的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案为：
一种抗风型风电叶片，包括固定段与摆臂段，所述固定段中部中空，固定段上下两端对称均开有通槽，通槽内均滑动连接有辅助接风板，辅助接风板侧面上均开设有朝外倾斜的连接槽；固定段内轴向滑动连接有传导块，传导块两端均固定设置有连接柱，连接柱转动连接有滚轮，滚轮滚动连接在连接槽内，传导块两端还开有容纳辅助接风板的嵌入槽；所述固定段端部一侧转动连接有竖向设置的转轴，摆臂段固定连接在转轴上，所述连接腔内设置有用于驱动转轴转动的驱动装置；所述转轴上固定有同轴线的传动齿轮，所述传导块的侧壁上开设有与传动齿轮啮合的齿。
本方案中，微风状态下，辅助接风板伸出固定段，起到增大迎风面的作用，从而增大对风场的利用率；强风状态下，利用驱动装置与转轴使摆臂段摆动至与固定段贴合，减小迎风面，大幅度降低叶片受力，从而降低叶片损毁和风电装置整体倾覆的风险；转轴转动时通过传动齿轮与传导块之间的啮合驱动传导块朝向摆臂段的方向移动，传导块则通过连接柱与滚轮的配合，挤压辅助接风板，从而使辅助接风板滑动回固定段内，进一步减小迎风面，此时的辅助接风板端部滑入嵌入槽中，使辅助接风板与传导块之间形成连接，提高固定段的抗剪切强度，进一步降低强风吹断叶片的风险；此外，摆臂段收折后，叶片所占据的空间减小，起到便于运输的作用。
可选地，所述固定段内壁转动连接有同轴线的环座，环座端面固定有若干朝向摆臂段的限位杆，限位杆端部上均滑动连接有朝向固定段的限位块，限位块与限位杆之间设置有复位弹簧，且限位块朝向摆臂段的端面为弧形面；所述摆臂段端部开设有同轴线的圆柱形腔，圆柱形腔内壁上开设有若干与限位块对应的限位槽，圆柱形腔圆形阵列分布有若干同中轴线的弧形槽，弧形槽与对应的限位槽连通，且弧形槽面朝固定段的一侧均贯穿摆臂段；所述传导块外侧固定有若干驱动杆，所述环座内侧开设有若干与驱动杆对应的驱动槽，所述驱动槽呈螺旋弯曲。
当转轴驱动摆臂段收折时，传导块朝向摆臂段移动，传导块通过驱动杆与驱动槽之间的配合使环座转动，环座则带动限位杆与限位块转动，使限位块由限位槽滑入弧形槽内，限位块停止对摆臂段的限位，使摆臂段能够偏转、收折；当转轴驱动摆臂段展开时，传导块朝向远离摆臂段的方向移动，传导块通过驱动杆与驱动槽之间配合使环座反向转动，使限位杆与限位块转回初始位置，摆臂段展开后，限位杆端部的限位块插入摆臂段内，摆臂段内部挤压限位块的弧形面，使限位块滑动回至限位杆内，直至限位块与限位槽相对，限位块在复位弹簧的作用下滑出限位杆并插入限位槽中，从而稳定摆臂段与固定段之间的连接。
可选地，所述固定段内部两侧沿轴向开设有滑槽，传导块两侧固定有连接板，连接板滑动连接在对应的滑槽内。
通过滑槽与连接板之间的配合，使传导块能够在固定段内沿轴向滑动，且不会发生偏转。
可选地，固定段侧壁上开设有连接腔，连接腔内滑动连接有电磁铁，电磁铁朝向传导块的一端上固定有伸入固定段内部的限位插销，且电磁铁与连接腔之间固定有复位弹簧，限位插销端部为U型，辅助接风板上开设有与限位插销端部对应的限位口。
当摆臂段处于收折状态时，利用电磁铁同时吸附固定段与摆臂段，起到稳定摆臂段的作用，防止摆臂段受强风影响而摆动，造成转轴等结构受损；而摆臂段收折时，摆臂段挤压电磁铁朝向固定段内部滑动，电磁铁则推动限位插销的U型端部插入辅助接风板的限位口处，起到竖向上对辅助接风板的限位，防止辅助接风板在叶片转动过程中受离心力影响滑出固定段。
可选地，所述驱动装置包括固定在固定段内部的驱动电机，驱动电机的输出端上固定有主动齿轮，所述转轴上固定有与主动齿轮啮合的从动齿轮。
驱动电机通过主动齿轮与从动齿轮的啮合达到驱动转轴转动的作用。
可选地，所述辅助接风板远离固定段的端面均为弧形。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中摆臂段的结构示意图；
图3为本发明实施例中固定段的结构示意图；
图4为本发明实施例中固定段的纵向剖视图；
图5为本发明实施例中固定段的横向剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：固定段1、摆臂段2、辅助接风板3、连接槽4、滚轮5、转轴6、传动齿轮7、传导块8、连接柱9、环座10、限位杆11、限位块12、圆柱形腔13、弧形槽14、驱动杆15、驱动槽16、连接板17、连接腔18、电磁铁19、限位插销20、限位口21、驱动电机22、主动齿轮23、从动齿轮24、嵌入槽25。
实施例
如图1、图2、图3、图4与图5所示：
一种抗风型风电叶片，包括固定段1与摆臂段2，所述固定段1中部中空，固定段1上下两端对称均开有通槽，通槽内均滑动连接有辅助接风板3，辅助接风板3侧面上均开设有朝外倾斜的连接槽4；固定段1内轴向滑动连接有传导块8，传导块8两端均固定设置有连接柱9，连接柱9转动连接有滚轮5，滚轮5滚动连接在连接槽4内，传导块8两端还开有容纳辅助接风板3的嵌入槽25；所述固定段1端部一侧转动连接有竖向设置的转轴6，摆臂段2固定连接在转轴6上，所述连接腔18内设置有用于驱动转轴6转动的驱动装置；所述转轴6上固定有同轴线的传动齿轮7，所述传导块8的侧壁上开设有与传动齿轮7啮合的齿。
微风状态下，辅助接风板3伸出固定段1，起到增大迎风面的作用，从而增大对风场的利用率；强风状态下，利用驱动装置与转轴6使摆臂段2摆动至与固定段1贴合，减小迎风面，大幅度降低叶片受力，从而降低叶片损毁和风电装置整体倾覆的风险；转轴6转动时通过传动齿轮7与传导块8之间的啮合驱动传导块8朝向摆臂段2的方向移动，传导块8则通过连接柱9与滚轮5的配合，挤压辅助接风板3，从而使辅助接风板3滑动回固定段1内，进一步减小迎风面，此时的辅助接风板3端部滑入嵌入槽25中，使辅助接风板3与传导块8之间形成连接，提高固定段1的抗剪切强度，进一步降低强风吹断叶片的风险。当风力减小后，再通过驱动装置与转轴6的反向转动使摆臂段2反向摆动至展开，转轴6反向转动时通过传动齿轮7与传导块8之间的啮合，驱动传导块8朝远离摆臂段2的方向移动，传导块8则通过连接柱9与滚轮5的配合，推动辅助接风板3，从而使辅助接风板3滑出固定段1内，起点增大迎风面的作用，达到对弱风的利用，提高发电效率。此外，摆臂段2收折后，叶片所占据的空间减小，起到便于运输的作用。
可选地，所述固定段1内壁转动连接有同轴线的环座10，环座10端面固定有若干朝向摆臂段2的限位杆11，限位杆11端部上均滑动连接有朝向固定段1的限位块12，限位块12与限位杆11之间设置有复位弹簧，且限位块12朝向摆臂段2的端面为弧形面；所述摆臂段2端部开设有同轴线的圆柱形腔13，圆柱形腔13内壁上开设有若干与限位块12对应的限位槽，圆柱形腔13圆形阵列分布有若干同中轴线的弧形槽14，弧形槽14与对应的限位槽连通，且弧形槽14面朝固定段1的一侧均贯穿摆臂段2；所述传导块8外侧固定有若干驱动杆15，所述环座10内侧开设有若干与驱动杆15对应的驱动槽16，所述驱动槽16呈螺旋弯曲。
当转轴6驱动摆臂段2收折时，传导块8朝向摆臂段2移动，传导块8通过驱动杆15与驱动槽16之间的配合使环座10转动，环座10则带动限位杆11与限位块12转动，使限位块12由限位槽滑入弧形槽14内，限位块12停止对摆臂段2的限位，使摆臂段2能够偏转、收折；当转轴6驱动摆臂段2展开时，传导块8朝向远离摆臂段2的方向移动，传导块8通过驱动杆15与驱动槽16之间配合使环座10反向转动，使限位杆11与限位块12转回初始位置，摆臂段2展开后，限位杆11端部的限位块12插入摆臂段2内，摆臂段2内部挤压限位块12的弧形面，使限位块12滑动回至限位杆11内，直至限位块12与限位槽相对，限位块12在复位弹簧(本领域技术人员常规技术手段，因此图中未画出)的作用下滑出限位杆11并插入限位槽中，从而稳定摆臂段2与固定段1之间的连接。
可选地，所述固定段1内部两侧沿轴向开设有滑槽，传导块8两侧固定有连接板17，连接板17滑动连接在对应的滑槽内。
通过滑槽与连接板17之间的配合，使传导块8能够在固定段1内沿轴向滑动，且不会发生偏转。
可选地，固定段1侧壁上开设有连接腔18，连接腔18内滑动连接有电磁铁19(电磁铁19由风力发电机组进行供电)，电磁铁19朝向传导块8的一端上固定有伸入固定段1内部的限位插销20，且电磁铁19与连接腔18之间固定有复位弹簧，限位插销20端部为U型，辅助接风板3上开设有与限位插销20端部对应的限位口21。
当摆臂段2处于收折状态时，利用电磁铁19同时吸附固定段1与摆臂段2，起到稳定摆臂段2的作用，防止摆臂段2受强风影响而摆动，造成转轴6等结构受损；而摆臂段2收折时，摆臂段2挤压电磁铁19朝向固定段1内部滑动，电磁铁19则推动限位插销20的U型端部插入辅助接风板3的限位口21处，起到竖向上对辅助接风板3的限位，防止辅助接风板3在叶片转动过程中受离心力影响滑出固定段1。
可选地，所述驱动装置包括固定在固定段1内部的驱动电机22(电磁铁19由风力发电机组进行供电)，驱动电机22的输出端上固定有主动齿轮23，所述转轴6上固定有与主动齿轮23啮合的从动齿轮24。
驱动电机22通过主动齿轮23与从动齿轮24的啮合达到驱动转轴6转动的作用。
可选地，所述辅助接风板3远离固定段1的端面均为弧形。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (5)

1.一种抗风型风电叶片，其特征在于：包括固定段与摆臂段，所述固定段中部中空，固定段上下两端对称均开有通槽，通槽内均滑动连接有辅助接风板，辅助接风板侧面上均开设有朝外倾斜的连接槽；固定段内轴向滑动连接有传导块，传导块两端均固定设置有连接柱，连接柱转动连接有滚轮，滚轮滚动连接在连接槽内，传导块两端还开有容纳辅助接风板的嵌入槽；所述固定段端部一侧转动连接有竖向设置的转轴，摆臂段固定连接在转轴上，所述固定段内部设置有用于驱动转轴转动的驱动装置；所述转轴上固定有同轴线的传动齿轮，所述传导块的侧壁上开设有与传动齿轮啮合的齿；所述固定段内壁转动连接有同轴线的环座，环座端面固定有若干朝向摆臂段的限位杆，限位杆端部上均滑动连接有朝向固定段的限位块，限位块与限位杆之间设置有复位弹簧，且限位块朝向摆臂段的端面为弧形面；所述摆臂段端部开设有同轴线的圆柱形腔，圆柱形腔内壁上开设有若干与限位块对应的限位槽，圆柱形腔圆形阵列分布有若干同中轴线的弧形槽，弧形槽与对应的限位槽连通，且弧形槽面朝固定段的一侧均贯穿摆臂段；所述传导块外侧固定有若干驱动杆，所述环座内侧开设有若干与驱动杆对应的驱动槽，所述驱动槽呈螺旋弯曲。
2.根据权利要求1所述的一种抗风型风电叶片，其特征在于：所述固定段内部两侧沿轴向开设有滑槽，传导块两侧固定有连接板，连接板滑动连接在对应的滑槽内。
3.根据权利要求2所述的一种抗风型风电叶片，其特征在于：所述固定段侧壁上开设有连接腔，连接腔内滑动连接有电磁铁，电磁铁朝向传导块的一端上固定有伸入固定段内部的限位插销，且电磁铁与连接腔之间固定有复位弹簧，限位插销端部为U型，辅助接风板上开设有与限位插销端部对应的限位口。
4.根据权利要求3所述的一种抗风型风电叶片，其特征在于：所述驱动装置包括固定在固定段内部的驱动电机，驱动电机的输出端上固定有主动齿轮，所述转轴上固定有与主动齿轮啮合的从动齿轮。
5.根据权利要求4所述的一种抗风型风电叶片，其特征在于：所述辅助接风板远离固定段的端面均为弧形。
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