CN117365875A - 一种风力发电机驱雷防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机驱雷防护装置，属于风力发电避雷技术领域，包括底座；发电机本体构，发电机本体构包括竖直固定安装在底座顶壁上的发电机本体，发电机本体的输出端上固定安装有转杆，底座的顶壁上固定安装有与转杆转动配合的保护管。本方案通过设置记忆合金丝，记忆合金丝收缩并带动压板向下移动，在压板向下移动的过程中通过连动块、旋转槽带动空心杆转动，在空心杆转动的过程中带动第一避雷针移动到空心杆外，进而确保第一避雷针在雷雪天气正常工作，然后当雷雪天气结束温度上升后，复位气囊带动压板向上移动，在压板向上移动的过程中带动避雷针再次进入空心杆，即在第一避雷针不工作时可以对第一避雷针进行保护。

Description

一种风力发电机驱雷防护装置

技术领域

本发明涉及风力发电避雷技术领域，更具体地说，涉及一种风力发电机驱雷防护装置。

背景技术

风力发电机本体是利用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，发电机本体在风轮轴的带动下旋转发电，也就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；风能是可再生洁净能源，利用风力发电是当前技术最成熟、最具备规模开发条件的电力资源；随着风力发电机本体组的单机容量越来越大，为了吸收更多风能，风机的高度随着轮毂高度和叶轮直径增高不断升高，雷击的风险不断增加，雷击已成为自然界中对风力发电机本体组安全运行危害最大的自然灾害；

现有的垂直轴风力发电机本体避雷装置，在不使用时无法做到对第一避雷针的有效保护，使得第一避雷针的使用寿命缩短，在雨天使用时，无法做到对发电机本体的自动停止，使得发电机本体在雨天持续工作，会使得雨水经过风力发电机本体的转动处进入发电机本体内部，导致发电机本体出现损坏。

授权公告号：CN113958468A的中国专利公开了一种风力发电机本体叶片叶尖避雷装置，初始状态第一避雷针处于转轴内部，可以对第一避雷针进行保护，一般打雷都伴随有雨水，然后在下雨时通过对雨水进行收集并在雨水重力的作用下带动第一避雷针向上移动，实现有效地避雷，进而实现了现在不使用第一避雷针时对第一避雷针的保护，防止不使用时由于外界因素导致第一避雷针出现损坏，延长了第一避雷针的使用寿命，防止雷击造成风力发电机本体出现故障。

上述专利虽然可以在不下雨地时候对第一避雷针进行保护，但是在下雪地时候也会出现打雷现象，且由于雪的质量较轻无法带动第一避雷针向上移动，即此时第一避雷针处于转轴内部无法实现有效的避雷，进而可能使得雷电直接打击到风力发电机本体上并导致风力发电机本体损坏。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种风力发电机驱雷防护装置，可以实现防止风力发电机在雷雪天气中损坏与提高避雷效果的目的。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种风力发电机驱雷防护装置，包括：底座；

发电机本体构，发电机本体构包括竖直固定安装在底座顶壁上的发电机本体，发电机本体的输出端上固定安装有转杆，底座的顶壁上固定安装有与转杆转动配合的保护管，转杆的侧壁上固定安装有连接杆，连接杆远离转杆的一端固定安装有叶片；

升降机构，升降机构包括开设在转杆顶壁上的竖直槽，竖直槽的底壁上转动嵌设有空心杆，竖直槽的底壁上插上有矩形杆，矩形杆的顶壁上固定安装有与空心杆内壁螺纹配合的第一避雷针，竖直槽内滑动安装有与空心杆滑动配合的压板，空心杆的外侧壁上开设有旋转槽，压板上固定安装有与旋转槽滑动配合的连动块，竖直槽的底壁上均匀安装有与压板滑动配合的限位杆，压板的底壁与竖直槽之间共同固定安装有记忆合金丝。

进一步地，空心杆的顶壁上固定安装有环形的弹性膜，弹性膜的顶壁上固定安装有吸水海绵擦，第一避雷针的顶壁上固定安装有与弹性膜配合的弹簧伸缩杆，压板的底壁与竖直槽之间共同固定安装有复位气囊。

进一步地，转杆上固定安装有L形的安装架，安装架的侧壁上固定安装有套筒，套筒内滑动安装有延伸至外界的活塞杆，活塞杆的侧壁与套筒的内侧壁之间共同固定安装有第一弹簧，活塞杆的远离套筒的一端固定安装有刮板。

进一步地，转杆上开设有与矩形杆配合的滑槽，且套筒的内侧壁上插设有与滑槽连通的第一气管，滑槽内滑动安装有与矩形杆配合的滑块，滑块与滑槽之间共同固定安装有第二弹簧，且滑块靠近矩形杆一侧的侧壁为斜面，滑块上开设有气槽，气槽上开设有与第一气管配合的连通孔。

进一步地，复位气囊上插设有与外界连通的进气阀，复位气囊上插设有与进气阀配合的排气阀，排气阀的输出端上固定安装有与气槽连通的第二气管。

进一步地，刮板远离活塞杆一侧的侧壁为斜面，且刮板的顶壁上开设有斜槽，且斜槽的底壁与水平面成三十度夹角。

进一步地，第一避雷针上开设有环形槽，环形槽上滑动安装有圆环，圆环的底壁与环形槽之间共同固定安装有弹性垫，圆环的侧壁上均匀铰接有第二避雷针，第二避雷针上铰接有连动杆，且连动杆远离第二避雷针的一端与第一避雷针铰接。

进一步地，转杆上开设有沟槽，沟槽内滑动安装有T形的固定杆，保护管上开设有与固定杆配合的插口。

进一步地，弹性垫上开设有空腔，空腔上插设有与沟槽连通的第三气管。

进一步地，弹簧伸缩杆的顶壁为弧面。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本方案通过设置记忆合金丝，记忆合金丝收缩并带动压板向下移动，在压板向下移动的过程中通过连动块、旋转槽带动空心杆转动，在空心杆转动的过程中带动第一避雷针移动到空心杆外，进而确保第一避雷针在雷雪天气正常工作，然后当雷雪天气结束温度上升后，复位气囊带动压板向上移动，在压板向上移动的过程中带动避雷针再次进入空心杆，即在第一避雷针不工作时可以对第一避雷针进行保护；

(2)本方案通过设置吸水海绵擦，在第一避雷针进入空心杆的过程中吸水海绵擦可以对第一避雷针表面的污渍与水渍进行清理，进而有效防止第一避雷针被外界污渍腐蚀，以及防止第一避雷针表面附着污渍影响第一避雷针的引雷效果，起到了提高风力发电机避雷效果的作用；

(3)本方案通过设置刮板，在第一避雷针完全进入空心杆后复位气囊内的气流进入套筒内并带动活塞杆移动，在活塞杆移动的过程中带动刮板对吸水海绵擦表面的污渍进行清理，进而有效防止污渍再次附着在第一避雷针表面；

(4)本方案通过弹性膜与弹簧伸缩杆的配合，在刮板对吸水海绵擦进行清理的过程中弹簧伸缩杆与弹性膜一同对空心杆的顶壁进行密封，进而有效防止吸水海绵擦中的污渍进入空心杆内并附着在第一避雷针表面导致第一避雷针被腐蚀，以及防止污渍附着在第一避雷针表面造成第一避雷针侧壁与空心杆的内侧壁磨损，起到了延长第一避雷针使用寿命的作用；

(5)本方案通过设置第二避雷针，在第一避雷针向上移动的过程中带动第二避雷针逐渐与空心杆脱离接触，然后弹性垫伸展并带动第二避雷针展开，进而增加了第一避雷针与雷电的接触面积，即增加了第一避雷针的引雷效果，即提高了风力发电机的避雷效果；

(6)本方案通过设置固定杆，雷雨天气、下雨天气与冰雹天气时，第一避雷针会向上并带动第二避雷针展开，此时弹性垫上的空腔通过第三气管冲沟槽内吸气并带动固定杆插入插口内，即此时风力发电机停止运行，进而防止风力发电机在雨天工作导致发电机本体进水损坏，以及防止在雷雪天气时高速旋转的叶片与雪花撞击并导致叶片磨损，同时还可以防止在下冰雹的时候叶片高速旋转并撞击冰雹，然后导致叶片损坏，起到了延长风力发电机使用寿命的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明图2中A处放大图；

图4为本发明图2中B处放大图；

图5为本发明图2中C处放大图；

图6为本发明图2中D处放大图；

图7为本发明转杆、滑槽、滑块的组合剖视图；

图8为本发明第一避雷针、第二避雷针、弹性垫的组合剖视图。

图中标号说明：

1、底座；2、发电机本体；3、转杆；4、保护管；5、连接杆；6、叶片；7、竖直槽；8、空心杆；9、矩形杆；10、第一避雷针；11、压板；12、旋转槽；13、连动块；14、限位杆；15、记忆合金丝；16、弹性膜；17、吸水海绵擦；18、弹簧伸缩杆；19、复位气囊；20、安装架；21、套筒；22、活塞杆；23、第一弹簧；24、刮板；25、滑槽；26、第一气管；27、滑块；28、第二弹簧；29、气槽；30、连通孔；31、进气阀；32、排气阀；33、第二气管；34、圆环；35、弹性垫；36、第二避雷针；37、连动杆；38、固定杆；39、插口；40、第三气管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1至图8，一种风力发电机驱雷防护装置，包括底座1、发电机本体2、转杆3、保护管4、叶片6，其中发电机本体2固定安装在底座1上，转杆3固定安装在发电机本体2的输出端上，保护管4固定安装在底座1的顶壁上并与转杆3转动配合，叶片6通过连接杆5与转杆3固定连接，在外界的气流经过叶片6的过程中会撞击叶片6并带动叶片6转动，然后在叶片6转动的过程中通过连接杆5带动发电机本体2转动并发电，起到了实现风力发电的目的。

如图2、图2、图4所示，初始状态，记忆合金丝15处于自由伸展状态，当外界有雷雪天气时温度很低，此时记忆合金丝15遇冷收缩并带动滑动安装在竖直槽7内的压板11沿着限位杆14向下移动，此时固定安装在压板11底壁与竖直槽7之间的复位气囊19被压缩并具有复原的趋势，在压板11向下移动的过程中带动连动块13向下移动，然后在连动块13移动的过程中通过开设在空心杆8上的旋转槽12带动空心杆8转动，由于矩形杆9与转杆3滑动配合，且固定安装在矩形杆9顶壁上的第一避雷针10与空心杆8内壁螺纹配合，然后在空心杆8转动的过程中带动第一避雷针10向上移动并逐渐伸出空心杆8外进行避雷工作，同理，在下雨时外界雨水逐渐在竖直槽7内积累，然后在雨水中的作用下带动压板11向下移动，在压板11向下移动的过程中带动第一避雷针10向上移动，即此装置第一避雷针10不仅可以在雷雨天气工作，在雷雪天气中依然可以正常进行避雷工作，进而有效防止风力发电机在雷雪天气中被雷电击中导致损坏；当雷雪天气消失外界温度逐渐降低后记忆合金丝15受热伸展，此时复位气囊19伸展并带动压板11向上移动，在压板11向上移动的过程中通过连动块13与旋转槽12带动空心杆8反转，在空心杆8反转的过程中带动第一避雷针10再次收回空心杆8内，进而可以在第一避雷针10不用时对其进行防护，防止不使用时由于外界因素导致第一避雷针10出现损坏，进而延长了第一避雷针10的使用寿命，起到了提高风力发电机避雷效果的作用。

如图2、图2、图4、图5、图6、图7所示，在第一避雷针10收回空心杆8的过程中第一避雷针10的侧壁与吸水海绵擦17接触，然后在吸水海绵擦17的作用下第一避雷针10表面的污渍与水渍逐渐与第一避雷针10脱离接触，进而有效防止第一避雷针10被外界污渍腐蚀，以及防止第一避雷针表面附着污渍影响第一避雷针的引雷效果，起到了提高风力发电机避雷效果的作用；在复位气囊19伸展的过程中复位气囊19通过进气阀31从外界吸气，在复位气囊19被压缩的过程中复位气囊19内的气体通过排气阀32、第二气管33流向开设在滑块27上的气槽29，当第一避雷针10的顶壁完全进入空心杆8内后矩形杆9的底壁与滑块27的侧壁接触，由于滑块27靠近矩形杆9一侧的侧壁为斜面，然后在斜面的作用下带动滑块27沿着滑槽25移动，此时第二弹簧28被拉伸并具有复原的趋势，在滑块27移动的过程中带动气槽29通过开设在气槽29侧壁上的连通孔30与第一气管26连通，然后气流通过第一气管26流向通过安装架20与转杆3固定连接的套筒21内，在气流的作用下滑动安装在套筒21内的活塞杆22向远离第一气管26方向移动，此时第一弹簧23被拉伸并具有复原的趋势，在活塞杆22移动的过程中带动刮板24移动并对吸水海绵擦17上的污水与污渍进行清理；以及还可以对刮板24进行密封，防止在第一避雷针10不工作时外界污渍进入空心杆8内并沿着第一避雷针10与空心杆8之间的缝隙附着在第一避雷针10表面导致第一避雷针10被腐蚀，以及防止污渍附着在第一避雷针10表面造成第一避雷针10侧壁与空心杆8的内侧壁磨损，起到了延长第一避雷针10使用寿命的作用。

如图5所示，通过使刮板24远离活塞杆22一侧的侧壁为斜面以及在刮板24的顶壁上开设有斜槽，在刮板24对吸水海绵擦17进行清理的过程中吸水海绵擦17上的污渍与污水沿着斜面进入斜槽内并通过斜槽流向外界，进而有效防止吸水海绵擦17上的污渍再次附着在第一避雷针10表面，起到了提高第一避雷针10的清理效果与避雷效果的作用；同时通过设置弹性膜16与弹簧伸缩杆18，在第一避雷针10收回空心杆8后弹簧伸缩杆18的输出端对弹性膜16进行封堵，进而确保刮板24对吸水海绵擦17进行挤压清理的过程中污渍不会进入空心杆8内影响清理效果，起到了提高清理效果的作用；当压板11带动第一避雷针10向上运动时，第一避雷针10带动弹簧伸缩杆18的输出端与刮板24底壁接触并使弹簧伸缩杆18的输出端被压缩，与此同时，在第一避雷针10向上移动的过程中带动矩形杆9逐渐与滑块27脱离接触，此时第二弹簧28伸展并带动滑块27与第一气管26脱离接触，然后第一弹簧23收缩并带动活塞杆22移动复位，此时套筒21内的气体通过第一气管26、滑槽25流向外界，在活塞杆22移动复位的过程中带动刮板24逐渐与空心杆8脱离接触并复位，起到了为再次工作作准备的作用。

如图8所示，初始状态，弹性垫35处于压缩状态，在第一避雷针10向上运动的过程中带动通过连动杆37铰接在第一避雷针10上的第二避雷针36向上移动，并逐渐与空心杆8脱离接触，在第二避雷针36逐渐与空心杆8脱离接触的过程中弹性垫35逐渐伸展，并带动圆环34沿着开设在第一避雷针10上的环形槽向上移动，在圆环34向上移动的过程中带动第二避雷针36围绕圆环34转动并向四周展开，进而增加了第一避雷针10与雷电的接触面积，即增加了第一避雷针10的引雷效果，即提高了风力发电机的避雷效果；当第一避雷针10进入空心杆8的过程中带动第二避雷针36逐渐与空心杆8接触，然后空心杆8的作用下第二避雷针36围绕与圆环34的铰接点转动并逐渐收缩进入环形槽内，在第二避雷针36转动的过程中对圆环34施加向下的推力并带动圆环34向下移动，此时弹性垫35被压缩并具有复原的趋势，起到了为再次工作作准备的作用。

如图7、图8所示，在弹性垫35伸展的过程中空腔通过第三气管40从开设在转杆3上的沟槽内吸气，然后在气流的作用下滑动安装在沟槽内的固定杆38向第三气管40一侧移动并逐渐插入开设在保护管4上的插口39内，然后在插口39与固定杆38的作用下转杆3停止转动，即此时发电机本体2停止工作，进而防止风力发电机在雨天工作导致发电机本体2进水损坏，以及防止在雷雪天气时高速旋转的叶片6与雪花撞击并导致叶片6磨损，同时还可以防止在下冰雹的时候叶片6高速旋转并撞击冰雹，然后导致叶片6损坏，起到了延长风力发电机使用寿命的作用；在弹性垫35被压缩的过程中空腔通过第三气管40向沟槽内排气，然后在气流的作用下固定杆38逐渐与插口39脱离接触，即此时转杆3的固定效解除，起到了为再次工作准备的作用。

如图5所示，在弹簧伸缩杆18顶壁弧面经过弹性膜16的过程中会对弹性膜16施加推力，然后在推力的作用下弹性膜16被由中心向外挤压，进而确保弹簧伸缩杆18正常通过弹性膜16。

使用方法：当雷雪天气时外界温度会急速下降，然后记忆合金丝15遇冷收缩并带动压板11向下移动，在压板11向下移动的过程中通过旋转槽12带动空心杆8转动，然后空心杆8转动的过程带动第一避雷针10向上移动并伸出空心杆8进行工作，即确保在雷雪天气下第一避雷针10正常工作，当雷雪天气停止后温度逐渐升高，然后记忆合金丝15伸展，此时复位气囊19伸展并带动压板11向上移动，在压板11向上移动的过程中通过旋转槽12带动第一避雷针10收缩进入空心杆8内，进而可以在第一避雷针10不工作时对第一避雷针10进行防护；在第一避雷针10进入空心杆8的过程中吸水海绵擦17可以对第一避雷针10表面的污渍清理；与此同时，当第一避雷针10进入空心杆8后，复位气囊19内的气体流向套筒21并通过活塞杆22带动刮板24对吸水海绵擦17进行清理；在第一避雷针10伸出空心杆8的过程中弹性垫35带动圆环34向上移动并使第二避雷针36围绕与圆环34的铰接点转动打开，从而增加了第一避雷针10与雷电的接触面积。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风力发电机驱雷防护装置，其特征在于，包括：底座(1)；

发电机本体(2)构，所述发电机本体(2)构包括竖直固定安装在底座(1)顶壁上的发电机本体(2)，所述发电机本体(2)的输出端上固定安装有转杆(3)，所述底座(1)的顶壁上固定安装有与转杆(3)转动配合的保护管(4)，所述转杆(3)的侧壁上固定安装有连接杆(5)，所述连接杆(5)远离转杆(3)的一端固定安装有叶片(6)；

升降机构，所述升降机构包括开设在转杆(3)顶壁上的竖直槽(7)，所述竖直槽(7)的底壁上转动嵌设有空心杆(8)，竖直槽(7)的底壁上插上有矩形杆(9)，所述矩形杆(9)的顶壁上固定安装有与空心杆(8)内壁螺纹配合的第一避雷针(10)，所述竖直槽(7)内滑动安装有与空心杆(8)滑动配合的压板(11)，所述空心杆(8)的外侧壁上开设有旋转槽(12)，所述压板(11)上固定安装有与旋转槽(12)滑动配合的连动块(13)，所述竖直槽(7)的底壁上均匀安装有与压板(11)滑动配合的限位杆(14)，所述压板(11)的底壁与竖直槽(7)之间共同固定安装有记忆合金丝(15)。

2.根据权利要求1所述的一种风力发电机驱雷防护装置，其特征在于：所述空心杆(8)的顶壁上固定安装有环形的弹性膜(16)，所述弹性膜(16)的顶壁上固定安装有吸水海绵擦(17)，所述第一避雷针(10)的顶壁上固定安装有与弹性膜(16)配合的弹簧伸缩杆(18)，所述压板(11)的底壁与竖直槽(7)之间共同固定安装有复位气囊(19)。

3.根据权利要求2所述的一种风力发电机驱雷防护装置，其特征在于：所述转杆(3)上固定安装有L形的安装架(20)，所述安装架(20)的侧壁上固定安装有套筒(21)，所述套筒(21)内滑动安装有延伸至外界的活塞杆(22)，所述活塞杆(22)的侧壁与套筒(21)的内侧壁之间共同固定安装有第一弹簧(23)，所述活塞杆(22)的远离套筒(21)的一端固定安装有刮板(24)。

4.根据权利要求3所述的一种风力发电机驱雷防护装置，其特征在于：所述转杆(3)上开设有与矩形杆(9)配合的滑槽(25)，且所述套筒(21)的内侧壁上插设有与滑槽(25)连通的第一气管(26)，所述滑槽(25)内滑动安装有与矩形杆(9)配合的滑块(27)，所述滑块(27)与滑槽(25)之间共同固定安装有第二弹簧(28)，且所述滑块(27)靠近矩形杆(9)一侧的侧壁为斜面，所述滑块(27)上开设有气槽(29)，所述气槽(29)上开设有与第一气管(26)配合的连通孔(30)。

5.根据权利要求4所述的一种风力发电机驱雷防护装置，其特征在于：所述复位气囊(19)上插设有与外界连通的进气阀(31)，所述复位气囊(19)上插设有与进气阀(31)配合的排气阀(32)，所述排气阀(32)的输出端上固定安装有与气槽(29)连通的第二气管(33)。

6.根据权利要求3所述的一种风力发电机驱雷防护装置，其特征在于：所述刮板(24)远离活塞杆(22)一侧的侧壁为斜面，且所述刮板(24)的顶壁上开设有斜槽，且所述斜槽的底壁与水平面成三十度夹角。

7.根据权利要求1所述的一种风力发电机驱雷防护装置，其特征在于：所述第一避雷针(10)上开设有环形槽，所述环形槽上滑动安装有圆环(34)，所述圆环(34)的底壁与环形槽之间共同固定安装有弹性垫(35)，所述圆环(34)的侧壁上均匀铰接有第二避雷针(36)，所述第二避雷针(36)上铰接有连动杆(37)，且所述连动杆(37)远离第二避雷针(36)的一端与第一避雷针(10)铰接。

8.根据权利要求7所述的一种风力发电机驱雷防护装置，其特征在于：所述转杆(3)上开设有沟槽，所述沟槽内滑动安装有T形的固定杆(38)，所述保护管(4)上开设有与固定杆(38)配合的插口(39)。

9.根据权利要求8所述的一种风力发电机驱雷防护装置，其特征在于：所述弹性垫(35)上开设有空腔，所述空腔上插设有与沟槽连通的第三气管(40)。

10.根据权利要求2所述的一种风力发电机驱雷防护装置，其特征在于：所述弹簧伸缩杆(18)的顶壁为弧面。