CN117167189A - 一种风力发电机叶片的涂料喷涂装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风力发电机叶片的涂料喷涂装置，包括喷涂口、涂料储存罐、涂料输送主管和若干喷涂机构，若干喷涂口径向分布于叶片上；涂料储存罐设置于叶片的轮毂内，用于存储待喷涂的疏水性涂料；涂料输送主管纵向贯穿式设置于叶片的空腔内，用于将涂料储存罐的疏水性涂料沿着叶片径向方向输送；若干喷涂机构，径向间隔式分布安装于叶片的空腔内，通过涂料对接机构与相应位置的涂料输送主管相连，喷涂机构为伸缩式喷涂机构，通过叶片上的喷涂口伸出，将防水涂料涂装在叶片外表面。本发明通过涂料喷涂装置能在线往叶片表面喷涂防水涂料，形成超疏水涂层，可以避免叶片表面水滴聚集，能够有效避免水滴在叶片表面结冰。
Description
技术领域
本发明属于风力发电设备技术领域，涉及一种风力发电设备附属设备，具体涉及一种风力发电机叶片的涂料喷涂装置。
背景技术
目前，风能作为一种清洁能源，被世界各国广泛使用。但冬季较为寒冷地区的风力发电机组都面临叶片覆冰不能发电的困扰，造成巨大损失。覆冰还对风力发电机组安全、使用寿命、维修成本都造成严重影响，而坠冰也会对周边人、畜、设备造成安全隐患。
现在存在解决叶片覆冰问题的方法分为主动型和被动型，主动型一般是通过一定的方法防止风机积冰，如热能防冰、涂层防冰吹和气防冻技术等，热能防冰是利用发热装置提供热能来加热物件内壁或者表面，使物件表面温度升高融化冰层，从而达到防除冰的效果，热能防冰效率高，但电热丝加热在雷雨天气叶片容易遭受雷电袭击。
涂料防冰是采用在叶片表面喷涂防水涂料形成超疏水涂层，通过避免水在叶片表面聚集的方式防止结冰，现有技术中涂料防冰最主要问题是涂装困难，而且涂层有效时间短，容易脱落，导致防冰失效。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题，提供一种风力发电机叶片的涂料喷涂装置，能够自动喷涂风机叶片表面防冰涂料，在叶片表面形成超疏水涂层，防止水滴聚集，提高防冰效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种风力发电机叶片的涂料喷涂装置，包括
喷涂口，若干喷涂口径向分布于叶片上；
涂料储存罐，设置于叶片的轮毂内，用于存储待喷涂的疏水性涂料；
涂料输送主管，纵向贯穿式设置于叶片的空腔内，用于将涂料储存罐的疏水性涂料沿着叶片径向方向输送；以及
若干喷涂机构，径向间隔式分布安装于叶片的空腔内，通过涂料对接机构与相应位置的涂料输送主管相连，喷涂机构为伸缩式喷涂机构，通过叶片上的喷涂口伸出，将防水涂料涂装在叶片外表面。
作为一种优选技术方案，所述喷涂机构包括
第一伸缩机构，通过旋转组件安装于叶片空腔内；
喷涂保护管，通过弯折组件安装于伸缩组件的伸缩端；
喷涂管，通过第二伸缩机构安装于喷涂保护管内，其上设有若干沿着长度方向分布的喷涂孔；
临时储罐，安装于喷涂保护管内，其至少包括进料口和出料口，进料口通过涂料对接机构与相应位置的涂料输送主管相连，出料口通过增压机构与喷涂管相连。
作为一种优选技术方案，所述第一伸缩机构包括支撑管和安装于支撑管内的液压伸缩杆，所述支撑管固定在叶片的空腔的内壁上，液压伸缩杆尾端通过轴承安装在支撑管内，液压伸缩杆的自由伸缩端连接喷涂保护管，通过旋转组件驱动液压伸缩杆绕着自身轴线旋转，实现旋转喷涂。
作为一种优选技术方案，所述旋转组件包括同轴固定在液压伸缩杆尾端的从动齿轮、与从动齿轮啮合的驱动齿轮和与驱动齿轮相连的动力机构。
作为一种优选技术方案，所述弯折组件为动力关节，用于驱动喷涂保护管与支撑管同轴方向或者向侧方弯折，形成覆盖一定面积的旋转喷涂。
作为一种优选技术方案，所述喷涂管尾端通过软管或者能伸缩的波纹管与增压机构相连。
作为一种优选技术方案，所述第二伸缩机构包括设置于喷涂管外壁的齿条、与齿条啮合的齿轮和驱动齿轮的电机。
作为一种优选技术方案，所述涂料对接机构包括对接头和平移机构，所述对接头通过软管与涂料补充管道相连，所述平移机构用于驱动对接头平移与收纳到叶片空腔内的喷涂结构进行对接，所述对接头上还设有切断阀。
作为一种优选技术方案，所述涂料喷涂装置还包括用于监测叶片上实况的摄像头和激光测距装置，所述摄像头和激光测距装置均安装在叶片的轮毂内，通过开设于轮毂壳体上的拍摄孔、测距孔进行拍摄、测距。
作为一种优选技术方案，所述涂料喷涂装置还包括数据采集装置、无线通讯装置、无线传输装置、数据处理工作站和若干终端；所述数据采集装置用于采集摄像头拍摄的图像数据和激光测距装置测得的距离数据，通过人工或者神经网络学习判断叶片表面情况，判断是否启动涂料喷涂装置进行旋转喷涂。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
本发明通过涂料喷涂装置能在线往叶片表面喷涂防水涂料，形成超疏水涂层，可以避免叶片表面水滴聚集，能够有效避免水滴在叶片表面结冰。
附图说明
图1为现有技术中风力发电机整体结构示意图。
图2为本发明实施例中涂料喷涂装置安装在叶片上在线喷涂示意图。
图3是图2中右边局部示意图。
图4是喷涂机构在叶片的腔体内安装示意图。
图5是叶片内涂料对接机构示意图。
图6是第一伸缩机构通过旋转组件安装于叶片空腔内示意图。
图7是喷涂管通过第二伸缩机构安装于喷涂保护管内示意图。
图8是喷涂机构从叶片的腔体内伸出进行涂装示意图。
100-叶片，101-喷涂口，102-空腔，200-轮毂，300-塔筒，400-机舱，410-底盘，420-机舱罩，430-控制单元，500-基础；
600-涂料喷涂装置，610-涂料储存罐，620-涂料输送主管，630-喷涂机构，631-第一伸缩机构，6311-支撑管，6312-液压伸缩杆，6313-轴承；
632-旋转组件，6321-从动齿轮，6322-驱动齿轮，6323-动力机构；
633-喷涂保护管，6331-喷孔，634-弯折组件；
635-喷涂管，6351-喷涂孔，6352-电磁阀；
636-第二伸缩机构，6361-齿条，6362-齿轮，6363-电机；
637-临时储罐，6371-涂料注入口，638-增压机构；
640-涂料对接机构，6401-对接头，6402-平移机构；
7-摄像头，8-激光测距装置，9-数据采集装置，10-无线通讯装置，11-无线传输装置，12-数据处理工作站，13-终端，14-云台。
具体实施方式
下面将结合具体实施例及其附图对本发明提供的一种风力发电机叶片的涂料喷涂装置的技术方案作进一步说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更加清楚。需要说明的是，本发明的实施例有较佳的实施性，并非是对本发明任何形式的限定。本发明的附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的，并非是限定本发明可实施的限定条件。
如图1所示，现有技术中，风力发电机主从下至上依次包括基础500、塔筒300、机舱400、叶片100、轮毂200和控制单元430，其中，机舱400安装于塔筒300顶部，机舱400包括底盘410和机舱罩420，机舱400内通常布置有偏航系统、传动系统、制动系统、发电机、控制系统等组成的控制单元430，叶片100一般通过轮毂200安装在机舱罩420上。
参照图2，本发明提供一种风力发电机叶片的涂料喷涂装置600，包括
喷涂口101，若干喷涂口101径向分布于叶片100上；
涂料储存罐610，设置于叶片100的轮毂200内，用于存储待喷涂的疏水性涂料；
涂料输送主管620，纵向贯穿式设置于叶片100的空腔102内，用于将涂料储存罐610的疏水性涂料沿着叶片100径向方向输送；以及
若干喷涂机构630，径向间隔式分布安装于叶片100的空腔102内，每个喷涂机构630均通过涂料对接机构640与相应位置的涂料输送主管620相连，所述喷涂机构630为伸缩式喷涂机构，通过叶片100上的喷涂口101伸出，将防水涂料涂装在叶片100外表面，一般来说，所述防水涂料涂为超疏水涂料。
在具体实施例中，由于轮毂200会随着叶片100转动，因此，涂料储存罐610一般可以通过支架固定在机舱罩420内；正常情况下，喷涂机构630收缩到叶片的空腔102内，如图4所示；当叶片100上需要喷涂超疏水时，控制相应处涂料对接机构640启动，将涂料输送主管620内涂料注入到相应喷涂机构630内，然后启动喷涂机构630，从叶片100上的喷涂口101伸出，如图8所示，将防水涂料涂装在叶片100外表面，从而在叶片100表面形成超疏水涂层，避免叶片100表面聚集水珠，从而避免叶片100结冰，特别是白昼温差大的使用环境下结冰。
作为一种具体实施例，所述喷涂机构630包括
第一伸缩机构631，通过旋转组件632安装于叶片100的空腔102内；
喷涂保护管633，通过弯折组件634安装于伸缩组件的伸缩端；
喷涂管635，通过第二伸缩机构636安装于喷涂保护管633内，其上设有若干沿着长度方向分布的喷涂孔6351；
临时储罐637，安装于喷涂保护管633内，其至少包括进料口和出料口，进料口通过涂料对接机构640与相应位置的涂料输送主管620相连，出料口通过增压机构638与喷涂管635相连。
当需要启动某个喷涂机构630时，通过相应喷涂机构630的临时储罐637接收涂料，通过涂料对接机构640将涂料输送主管620内涂料注入到相应喷涂机构630的临时储罐637内；喷涂时，启动第一伸缩机构631将喷涂保护管633从叶片100上的喷涂口101送出，当喷涂保护管633到达叶片100外部时，启动弯折组件634，将喷涂保护管633调整为与第一伸缩机构631呈夹角状态，如图8所示，然后启动第二伸缩机构636，将喷涂管635从喷涂保护管633内伸出，之后启动增压机构638，将临时储罐637内的涂料从喷涂管635内喷出，喷涂同时启动旋转组件632，使得喷涂保护管633绕第一伸缩机构631的轴线旋转，从而带动喷涂管635进行旋转喷涂，喷涂面覆盖以喷涂口101为中心圆形区域，通过第二伸缩机构636调整喷涂管635伸出长度，调整覆盖面积或者覆盖区域；喷涂完毕以后，停止增压机构638，通过第二伸缩机构636将喷涂管635收回到喷涂保护管633内；通过弯折组件634将喷涂保护管633调整为第一伸缩机构631平行状态，启动第一伸缩机构631，使得喷涂保护管633收回到叶片100的空腔102内，完成依次涂料喷涂工作。
如图4所示，为了避免在叶片100上开设喷涂口101对叶片空气动力学的影响，当第一伸缩机构631和第二伸缩机构636均处于收缩状态时，喷涂管635外端部和喷涂保护管633外端部平齐，并且和喷涂口101处叶片表面平齐，由于喷涂管635外端部为封闭端，因此能够将喷涂口101刚好堵住，不会影响叶片100的空气动力学，也不会造成灰尘等杂质进入叶片100的空腔102内。
示例性的，如图4至图6所示，所述第一伸缩机构631包括支撑管6311和安装于支撑管6311内的液压伸缩杆6312，所述支撑管6311固定在叶片100的空腔102的内壁上，液压伸缩杆6312尾端通过轴承6313安装在支撑管6311内，液压伸缩杆6312的自由伸缩端通过弯折组件634连接喷涂保护管633，通过旋转组件632驱动液压伸缩杆6312绕着自身轴线旋转，实现旋转喷涂。
示例性的，如图6所示，所述旋转组件632包括同轴固定在液压伸缩杆6312尾端的从动齿轮6321、与从动齿轮6321啮合的驱动齿轮6322和与驱动齿轮6322相连的动力机构6323，所述动力机构6323一般为电机。
示例性的，所述弯折组件634为动力关节，比如可以为舵机等动力机构6323，用于驱动喷涂保护管633与支撑管6311同轴方向或者向侧方弯折，如图8所示，形成覆盖一定面积的旋转喷涂。
为了进一步解释本发明喷涂机构630，如图7所示，所述喷涂管635尾端通过软管或者能伸缩的波纹管与增压机构638相连，喷涂管635前端封闭，管身设有沿长度方向分布的喷涂孔6351，涂料从喷涂孔6351内喷出进行喷涂。当喷涂保护管633及其内喷涂管635与第一伸缩机构631垂直或呈现夹角时，通过第二伸缩机构636将喷涂保护管633内喷涂管635伸出，能够调整喷涂面积或者喷涂区域，实现精准喷涂。
作为一种改进实施例，如图7所示，喷涂管635的每个喷涂孔6351还可以设置电磁阀6352，进行控制喷涂区域大小。
如图7所示，为了进一步扩展喷涂范围，防止喷口四周存在盲区，所述喷涂保护管633上也可以设置与喷涂孔6351位置对应的喷孔6331，当位置刚好对应时，喷涂管635上的喷涂孔6351喷出的涂料可以从喷孔6331喷出。
作为一种公知常识，如图7所示，所述临时储罐637的进料口为涂料注入口6371，涂料注入口6371设置有能够穿刺注入涂料的胶塞或者类似对接结构，便于涂料对接机构640将涂料注入到临时储罐637内。
作为一种公知常识，涂料储存罐610和涂料输送主管620之间还设有输送泵(附图中未画出)。当超疏水涂料为双组份时，相应的涂料储存罐610、涂料输送主管620均有两个，两种组分混合后通过涂料对接机构640注入到相应的喷涂机构630内进行喷涂。
作为一种改进实施例，如图7所示，所述第二伸缩机构636包括设置于喷涂管635外壁的齿条6361、与齿条6361啮合的齿轮6362和驱动齿轮6362的电机6363，通过齿轮6362齿条6361机构驱动喷涂管635相对喷涂保护管633轴向运动，实现喷涂范围调整。
作为一种公知常识，所述增压机构638一般为增压泵，增压泵的入口与临时储罐637相连，出口通过软管或伸缩管与喷涂管635连通。
作为一种改进实施例，如图4和图5所示，所述涂料对接机构640包括对接头6401和平移机构6402，所述对接头6401通过软管与涂料补充管道相连，所述平移机构6402用于驱动对接头6401平移与收纳到叶片100空腔102内的喷涂结构进行对接，所述对接头6401上还设有切断阀；本发明中所述对接头6401的具体结构和形状根据临时储罐637上涂料注入口6371的结构和形状进行设计，比如涂料注入口6371设置有橡皮塞时，对接头6401可以设置为穿刺针型，通过平移机构6402驱动对橡皮塞穿刺后注入涂料，类似于医用注射器一样。
需要说明的是，平移机构6402类型不限，凡是能够平移运动都可以，比如气缸、电动推杆等等。
需要说明的是，为了实现上述各个结构启停的自动化，一般应该还设置有控制器和传感器，属于公知常识，并且不是本发明解决技术问题的必要技术特征，因此，本发明不再详细展开。
本发明上述涂料喷涂装置600既可以在风机叶片100安装前对其进行喷涂，也可以在风机叶片100运行过程中对其进行在线喷涂，在线喷涂时，如图2和图3所示，一般还应当设置用于监测叶片100上实况的摄像头7和激光测距装置8，所述摄像头7和激光测距装置8均安装在叶片100的轮毂200内，通过开设于轮毂200壳体上的拍摄孔、测距孔进行拍摄、测距。摄像头7可以采用高清摄像头7，用于拍摄叶片100上高清照片，最优的是高清摄像头7设置在云台14上，这样可以覆盖整个叶片100，一般来说，本发明喷涂针对叶片100的迎风面，所以高清摄像头7相应的设置在拍摄叶片100迎风面位置，当如也可以设置多个安装在云台14上的高清摄像头7，对叶片100进行全方位拍照；通过照片判断防水涂层是否完好，来绝对是否再次启动涂料喷涂装置600进行在线喷涂，一般来说，在线喷涂应该在白天高温时进行，以避免叶片100上本身存在露珠等杂质造成防水涂层形成失败。
作为一种优选实施例，如图3所示，所述激光测距装置8可以相应的安装在云台14上，通过激光测距装置8测距来判断涂层破坏位置，仅仅是高清摄像头7拍摄画面往往具有相似性，难以确定具体位置，通过激光测距装置8同步测距后，即可迅速确定涂层破坏处在叶片100上径向运作，从而能够快速启动相应的喷涂机构630进行喷涂。
由于在线喷涂时，叶片100处于旋转状态，因此高清摄像头7的云台14可以跟叶片100的轮毂200固定在一起，跟随旋转。
由于风力发电机一般处于野外，通讯条件差，为了提供自动化程度，如图2所示，所述涂料喷涂装置600还设置数据采集装置9、无线通讯装置10、无线传输装置11、数据处理工作站12和若干终端13；所述数据采集装置9用于采集摄像头7拍摄的图像数据和激光测距装置8测得的距离数据，所采集数据通过无线通讯装置10发出，通过无线传输装置11送到远程的数据处理工作站12，数据采集装置9一般包括数据采集卡和配套的进行数据转换的控制器(比如工控机等)，无线通讯装置10可以是WIFI模块等，无线传输装置11可以是WIFI接收器以及基站，以进行远程数据传输；图像数据和距离数据传输给数据处理工作站12后，可以通过数据处理工作站12的显示屏显示，通过人工或者神经网络学习判断叶片100表面情况，判断是否启动涂料喷涂装置600进行旋转喷涂。终端13可以是手机、平板和个人电脑，通过网络与数据处理工作站12相连，可以查看数据和进行控制，比如控制某个特定的喷涂机构630进行定点精准喷涂。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。
Claims (10)
1.一种风力发电机叶片的涂料喷涂装置，其特征在于，包括
喷涂口，若干喷涂口径向分布于叶片上；
涂料储存罐，设置于叶片的轮毂内，用于存储待喷涂的疏水性涂料；
涂料输送主管，纵向贯穿式设置于叶片的空腔内，用于将涂料储存罐的疏水性涂料沿着叶片径向方向输送；以及
若干喷涂机构，径向间隔式分布安装于叶片的空腔内，通过涂料对接机构与相应位置的涂料输送主管相连，喷涂机构为伸缩式喷涂机构，通过叶片上的喷涂口伸出，将防水涂料涂装在叶片外表面，形成超疏水涂层。
2.根据权利要求1所述的涂料喷涂装置，其特征在于，所述喷涂机构包括
第一伸缩机构，通过旋转组件安装于叶片空腔内；
喷涂保护管，通过弯折组件安装于伸缩组件的伸缩端；
喷涂管，通过第二伸缩机构安装于喷涂保护管内，其上设有若干沿着长度方向分布的喷涂孔；
临时储罐，安装于喷涂保护管内，其至少包括进料口和出料口，进料口通过涂料对接机构与相应位置的涂料输送主管相连，出料口通过增压机构与喷涂管相连。
3.根据权利要求2所述涂料喷涂装置，其特征在于，所述第一伸缩机构包括支撑管和安装于支撑管内的液压伸缩杆，所述支撑管固定在叶片的空腔的内壁上，液压伸缩杆通过轴承安装在支撑管内，液压伸缩杆的自由伸缩端连接喷涂保护管，通过旋转组件驱动液压伸缩杆绕着自身轴线旋转，实现旋转喷涂。
4.根据权利要求3所述涂料喷涂装置，其特征在于，所述旋转组件包括同轴固定在液压伸缩杆尾端的从动齿轮、与从动齿轮啮合的驱动齿轮和与驱动齿轮相连的动力机构。
5.根据权利要求3所述涂料喷涂装置，其特征在于，所述弯折组件为动力关节，用于驱动喷涂保护管与支撑管同轴方向或者向侧方弯折，形成覆盖一定面积的旋转喷涂。
6.根据权利要求5所述涂料喷涂装置，其特征在于，所述喷涂管尾端通过软管或者能伸缩的波纹管与增压机构相连。
7.根据权利要求6所述涂料喷涂装置，其特征在于，所述第二伸缩机构包括设置于喷涂管外壁的齿条、与齿条啮合的齿轮和驱动齿轮的电机。
8.根据权利要求1-7任意一项所述涂料喷涂装置，其特征在于，所述涂料对接机构包括对接头和平移机构，所述对接头通过软管与涂料补充管道相连，所述平移机构用于驱动对接头平移与收纳到叶片空腔内的喷涂结构进行对接，所述对接头上还设有切断阀。
9.根据权利要求8所述涂料喷涂装置，其特征在于，还包括用于监测叶片上实况的摄像头和激光测距装置，所述摄像头和激光测距装置均安装在叶片的轮毂内，通过开设于轮毂壳体上的拍摄孔、测距孔进行拍摄、测距。
10.根据权利要求9所述涂料喷涂装置，其特征在于，还包括数据采集装置、无线通讯装置、无线传输装置、数据处理工作站和若干终端；所述数据采集装置用于采集摄像头拍摄的图像数据和激光测距装置测得的距离数据，通过人工或者神经网络学习判断叶片表面情况，判断是否启动涂料喷涂装置进行旋转喷涂。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311015523.9A CN117167189A (zh) | 2023-08-11 | 2023-08-11 | 一种风力发电机叶片的涂料喷涂装置 |
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| CN202311015523.9A CN117167189A (zh) | 2023-08-11 | 2023-08-11 | 一种风力发电机叶片的涂料喷涂装置 |
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