CN207583569U - 锁紧装置以及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锁紧装置以及风力发电机组。锁紧装置包括：锁定环；锁定销，能够插接于锁定环，锁定销包括筒体以及可移动地设置于筒体内的销体，销体包括相对的第一端部和第二端部，销体具有沿自身的轴向上相互连通的第一直孔和第二直孔；活塞轴，销体套设于活塞轴的外周，活塞轴包括相继分布的第一定位柱、活塞以及第二定位柱，第一定位柱穿出第一端部并固定于筒体，活塞可移动设置于第一直孔，第二定位柱密封插接于第二直孔；活塞包括朝向第一定位柱的第一端面，朝向第二定位柱的第二端面，第一端面的有效受力面积大于第二端面的有效受力面积。锁紧装置的销体能够稳定保持与退回状态，避免伸出而导致自身与其他结构件发生运动干涉。

Description

锁紧装置以及风力发电机组

技术领域

本实用新型涉及风电设备技术领域，特别是涉及一种锁紧装置以及风力发电机组。

背景技术

风力发电机组是一种通过叶轮转动将风能转化为电能的大型发电装置，在安装、调试、维修过程中，为了保障操作人员和机组设备的安全，必须对叶轮进行锁定，以防止因叶轮在风力作用下转动而给操作人员带来危险或造成设备损坏，叶轮锁定通常采用锁定机构的形式。叶轮通过锁定机构进行锁定。风力发电机组的叶轮、电机主轴、转子结构、磁极或者联轴器等零部件构成转动结构。风力发电机组的定子、机舱内的底座或者齿轮箱等零部件构成固定结构。转动结构相对于固定结构能够围绕发电机主轴转动。锁定机构主要包括可移动的销体以及设置于销体内的活塞组成。活塞将销体的中心孔分隔成两个腔室。两个腔室分别与液压泵站相连接。液压泵站控制两个腔室的液体量来推拉销体。然而，当销体处于退回状态时，一个腔室的液体压强大于另一个腔室的液体压强。液体会通过活塞逐渐从压强高的腔室渗透至压强低的腔室，从而会导致退回的销体逐渐伸出。当销体伸出一定量时，销体可能会与转动结构发生干涉，造成销体损坏或转动结构损坏。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种锁紧装置以及风力发电机组。锁紧装置的销体能够稳定保持与退回状态，避免伸出而导致自身与其他结构件发生运动干涉。

一方面，本实用新型实施例提出了一种锁紧装置，包括：锁定环；锁定销，能够插接于锁定环，锁定销包括筒体以及可移动地设置于筒体内的销体，销体包括相对的第一端部和第二端部，销体具有沿自身的轴向上相互连通的第一直孔和第二直孔；活塞轴，销体套设于活塞轴的外周，活塞轴包括相继分布的第一定位柱、活塞以及第二定位柱，第一定位柱穿出第一端部并固定于筒体，活塞可移动设置于第一直孔，第二定位柱密封插接于第二直孔；活塞包括朝向第一定位柱的第一端面，朝向第二定位柱的第二端面，第一端面的有效受力面积大于第二端面的有效受力面积。

根据本实用新型实施例的一个方面，活塞包括设置于第二端面上的凸部，凸部从第二端面背向第一端面凸出，第一端面为平面。

根据本实用新型实施例的一个方面，凸部包括至少一个环形凸起，环形凸起环绕第二定位柱延伸。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一端面和第二端面均为平面，第一定位柱的横截面积小于第二定位柱的横截面积。

根据本实用新型实施例的一个方面，锁紧装置还包括第一密封圈，第一密封圈套设于活塞，活塞通过第一密封圈与第一直孔密封配合；和/或，还包括第二密封圈，第二密封圈套设于第二定位柱，第二定位柱通过第二密封圈与第二直孔密封配合。

根据本实用新型实施例的一个方面，活塞将第一直孔分隔成两个封闭腔室，活塞轴还包括与一个封闭腔室相连通的第一通道和与另一个封闭腔室相连通的第二通道，第一通道和第二通道均用于与外部压力源相连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，销体还包括设置于第一端部的端盖，第一通道的一个开口设置于第一定位柱，第二通道的一个开口设置于第二定位柱，第一通道的另一个开口以及第二通道的另一个开口均设置于第一定位柱穿出端盖的端面上。

根据本实用新型实施例的一个方面，锁定销还包括封盖，封盖设置于筒体的一端，第一定位柱穿出端盖的端部与封盖连接固定。

根据本实用新型实施例提供的锁紧装置，包括锁定环、锁定销以及活塞轴。活塞轴包括相继分布的第一定位柱、活塞以及第二定位柱。活塞朝向第一定位柱的第一端面的有效受力面积大于活塞朝向第二定位柱的第二端面的有效受力面积。活塞将销体包括的第一直孔分隔成两个腔室。这样，在锁定销的销体处于退回位置，作用于第一端面的应力大于作用于第二端面上的应力，因此能够使得销体继续保持在退回位置，或离开退回位置而伸出的距离极小，有效避免销体自动伸出，保证销体不会与转动组件发生干涉，造成销体损坏或转动组件损坏，提高使用过程安全性。

另一个方面，本实用新型实施例提供一种风力发电机组，其包括：静止组件、转动组件以及如上述的锁紧装置；其中，锁定环设置于转动组件，锁定销设置于静止组件，锁定销插接于锁定环，以锁定转动组件。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型一实施例的具有锁紧装置的产品结构示意图；

图2是图1中A-A的剖视结构示意图；

图3是图2中B处的局部放大图；

图4是本实用新型一实施例的处于解锁状态的锁紧装置的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的处于锁定状态下的锁定销的结构示意图；

图6是本实用新型一实施例的处于解锁状态下的锁定销的结构示意图；

图7是本实用新型一实施例的活塞轴的结构示意图。

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

标记说明：

1、锁紧装置；

11、锁定环；

12、锁定销；121、筒体；122、销体；122a、第一端部；122b、第二端部；122c、第一直孔；122d、第二直孔；122e、端盖；123、第一腔室；124、第二腔室；125、封盖；

13、活塞轴；131、第一定位柱；132、活塞；132a、第一端面；132b、第二端面；132c、凸部；133、第二定位柱；134、第一通道；135、第二通道；

2、静止组件；

3、转动组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本实用新型的原理，但不能用来限制本实用新型的范围，即本实用新型不限于所描述的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供的锁紧装置1，能够对转动机构进行锁定，以便于对转动机构进行相应维护工作。尤其是在风电领域，风力发电机组整体包括静止组件2和转动组件3。静止组件2可以包括发电机定子、机舱、齿轮箱箱体或其他处于静止状态的零部件。转动组件3可以包括叶轮、与叶轮相连接的发电机主轴、发电机转子、联轴器或其他处于可转动的零部件。本实用新型以下的实施例以使用锁紧装置1对风力发电机组的叶轮进行锁定为例对锁紧装置1进行说明，但本实用新型实施例的锁紧装置1的应用并不限于以下的实施例，也可以应用于其他领域中的转动机构，并对其进行保护。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图7对本实用新型实施例的锁紧装置1进行详细描述。

图1示意性地显示了具有本实施例的锁紧装置1的产品结构。图2是图1中A-A视角的剖视结构。图3是图2中B处的局部放大图。图4示意性地显示了处于解锁状态的锁紧装置1。图5示意性地显示了处于锁定状态的锁定销12。图6示意性地显示了处于解锁状态的锁定销12。图7示意性地显示了活塞轴13的结构。

结合图1和图2所示，本实用新型实施例的风力发电机组包括静止组件2和转动组件3。转动组件3包括接收风力而自身发生转动的叶轮。叶轮通过传动机构将自身的转动传递至发电机。发电机再将机械能转化为电能，叶轮包括轮毂以及设置于轮毂上的两个或三个叶片。在需要对叶轮进行维护工作时，使用本实用新型实施例的锁紧装置1锁定转动组件3，从而整个转动组件3相对于静止组件2处于静止状态，进而锁定叶轮，以使叶轮在接收风力时也不会发生转动，有利于顺利开展维护工作，降低维护工作的风险。

结合图3和图4所示，本实用新型实施例的锁紧装置1包括锁定环11以及锁定销12。锁定环11和锁定销12配合使用，共同实现锁定功能。锁定环11能够设置于风力发电机组的转动组件3所包括的叶轮、与叶轮相连接的发电机主轴、发电机转子、联轴器或其他处于可转动的零部件中任意一者上。锁定环11包括中心孔。在一个示例中，中心孔为锥形孔。锁定环11可以通过螺钉或者螺纹连接于转动组件3上。

本实施例的锁定销12能够设置于静止组件2所包括的发电机定子、机舱、齿轮箱箱体或其他处于静止状态的零部件中任意一者上。锁定销12与锁定环11能够插接配合以在锁定状态和解锁状态之间切换，以使叶轮对应地处于锁定状态或自由状态。处于锁定状态的叶轮无法转动。处于自由状态的叶轮可以正常转动。

本实施例的锁定销12包括筒体121以及设置于筒体121内、且能够沿筒体121的轴向移动的销体122。锁定销12的筒体121可以通过螺钉或者螺纹连接于静止组件2上。筒体121和销体122同轴设置。销体122与锁定环11的中心孔相对地设置、且两者同轴。销体122在筒体121内移动以使自身在伸出状态和退回状态之间切换。销体122处于伸出状态时，销体122的一部分插入锁定环11的中心孔以使锁紧装置1处于锁定状态。销体122处于退回状态时，销体122从锁定环11的中心孔退出，以使锁紧装置1处于解锁状态。本实施例的筒体121和销体122形状相匹配，两者均可以是圆柱结构或棱柱结构。

结合图5和图6所示，本实施例的销体122包括沿筒体121的轴向相对的第一端部122a和第二端部122b。销体122内设置有由第一端部122a朝第二端部122b延伸、且相互连通的第一直孔122c和第二直孔122d。销体122的第二端部122b能够与锁定环11的中心孔插接配合以使锁紧装置1处于锁定状态。

本实施例的锁紧装置1还包括活塞轴13。活塞轴13的至少一部分插入销体122的第一直孔122c和第二直孔122d设置。活塞轴13与第一直孔122c同轴设置。活塞轴13的一端与筒体121连接固定，从而销体122能够相对于活塞轴13沿筒体121的轴向移动。

本实施例的活塞轴13包括相继分布的第一定位柱131、活塞132以及第二定位柱133。活塞132容置于第一直孔122c、且将第一直孔122c分隔形成两个封闭腔室，其中，靠近销体122的第一端部122a的一个腔室为第一腔室123，靠近销体122的第二端部122b的另一个腔室为第二腔室124。在一个示例中，两个封闭腔室分别与外部压力源相连接。本实施例的外部压力源是液压泵站。当液压泵站向第一腔室123泵入液体时，会推动销体122沿筒体121的轴向移动而退回，并最终与锁定环11解锁。当液压泵站向靠近销体122的第二腔室124泵入液体时，会推动销体122沿筒体121的轴向移动而伸出，并最终与锁定环11锁定。

在一个实施例中，本实施例的活塞132和第一直孔122c形状相匹配，两者的横截面均可以是圆形或多边形。活塞132和第一直孔122c之间设置有第一密封圈。第一密封圈可以套设于活塞132的外周。

本实施例的活塞轴13具有相互独立的第一通道134和第二通道135。第一通道134用于连通两个腔室中的第一腔室123和外部环境。第二通道135用于连通第二腔室124和外部环境。在一个示例中，液压泵站可以通过第一通道134向第一腔室123中注入液体，以使销体122从伸出位置退回，与锁定环11解除锁定。液压泵站可以通过第二通道135向第二腔室124中注入液体，以使销体122从退回位置伸出，并最终与锁定环11锁定。

本实施例的销体122还包括设置于第一端部122a的端盖122e。第一定位柱131穿出端盖122e而与筒体121连接固定。第一定位柱131与端盖122e之间密封配合。第一通道134的一个开口设置于第一定位柱131，另一开口设置于第一定位柱131穿出端盖122e的端面上。第二通道135的一个开口设置于第二定位柱133，另一开口设置于第一定位柱131穿出端盖122e的端面上。这样，当使用液压泵站驱动销体122移动时，便于锁定销12通过第一定位柱131与液压泵站相连接，并便于液压泵站的管线分别与第一通道134和第二通道135连通、供液。

本实施例的第一定位柱131穿过销体122的端盖122e并连接固定于筒体121。第二定位柱133密封插接于第二直孔122d。销体122作伸出或退回动作时，第二定位柱133也同时在第二直孔122d内移动、且第二定位柱133始终不会从第二直孔122d中脱出。第二直孔122d的轴向长度大于等于销体122的最大行程，保证销体122可以在最大行程和最小行程之间顺利移动。可选地，第二定位柱133和第二直孔122d之间设置有第二密封圈。第二密封圈可以套设于第二定位柱133的外周，也可以设置于第二直孔122d的孔壁。可选地，第二直孔122d可以是盲孔，避免第二定位柱133和第二直孔122d的接触面发生密封失效时，第二腔室124内填充的液体在该处发生泄露。第二直孔122d也可以是通孔，易于加工制造，降低加工难度。

在一个实施例中，锁定销12还包括封盖125。封盖125设置于筒体121的一端。封盖125可以通过螺钉与筒体121连接固定或直接螺纹连接于筒体121。第一定位柱131上设置有第一通道134的开口和第二通道135的开口的端部穿出端盖122e，并与封盖125连接固定。在一个示例中，封盖125的中心区域设置有阶梯孔。阶梯孔中孔径较大的孔内设置有螺母。第一定位柱131的端部穿过阶梯孔中孔径较小的孔而与螺母螺纹连接。第一定位柱131通过封盖125与筒体121连接固定。

本实施例的活塞132包括沿自身轴向相对的第一端面132a和第二端面132b。活塞132的第一端面132a朝向销体122的第一端部122a，第二端面132b朝向销体122的第二端部122b。第一端面132a的有效受力面积大于第二端面132b的有效受力面积。第一端面132a的有效受力面积指的是第一端面132a在活塞轴13的轴向上的正投影面积。第二端面132b的有效受力面积指的是第二端部122b在活塞轴13的轴向上的正投影面积。

在一个示例中，采用液压驱动方式来驱动销体122相对于活塞轴13沿筒体121的轴向往复移动。当液体逐渐注入第一腔室123时，第一腔室123的容积逐渐增大，第二腔室124的容积被压缩而逐渐减小。销体122从伸出位置逐渐退回，最终与锁定环11解除锁定状态。当销体122退回至预定位置后，停止向第一腔室123内注入液体。此时，第一腔室123内的液体压强大于第二腔室124内的液体压强。

由于活塞132与第一直孔122c的孔壁之间的密封状态会出现失效，因此会导致第一腔室123内的液体从活塞132与第一直孔122c的孔壁之间渗漏至第二腔室124。当第一腔室123内的液体压强与第二腔室124内的液体压强相等时，液体停止渗漏。本实用新型实施例的活塞132的第一端面132a的有效受力面积大于第二端面132b的有效受力面积，从而当第一腔室123内的液体压强与第二腔室124内的液体压强相等时，第一端面132a受到液体的压力要大于第二端面132b受到液体的压力。这样，使得销体122自身产生朝远离锁定环11移动的趋势，阻止销体122自行地从退回位置朝锁定环11伸出，从而销体122不会与转动组件3发生干涉，造成销体122损坏或转动组件3损坏。

在销体122处于退回位置时，由于第二定位柱133和第一直孔122c之间形成的第二腔室124的容积很小，因此从第一腔室123渗漏至第二腔室124的液体较少的情况下，就可以使得第一腔室123中的液体压强和第二腔室124中的液体压强相等，也即两者压强差为零。这样，销体122朝锁定环11发生极小的移动量，以使销体122自身的位置长期保持稳定。

在一个实施例中，活塞132的第一端面132a和第二端面132b均为平面。第一定位柱131和第二定位柱133为圆柱结构或正棱柱结构，以使整个活塞轴13易于加工制造。第一直孔122c的孔径大于第二直孔122d的孔径。第一直孔122c与活塞132的形状相匹配。第二定位柱133与第二直孔122d的形状相匹配。第一定位柱131的横截面积小于第二定位柱133的横截面积，以使活塞132的第一端面132a的有效受力面积大于第二端面132b的有效受力面积。

在一个实施例中，如图7所示，活塞132包括设置于第二端面132b上的凸部132c。凸部132c从第二端面132b背向第一端面132a凸出，使得第二端面132b为凹凸不平的表面。第一端面132a为平面。活塞132的第二端面132b上设置凸部132c后，可以进一步减小第二腔室124的容积。这样，进一步减少从第一腔室123的液体渗漏至第二腔室124的液体的总量，就可以使得第一腔室123的压强和第二腔室124的压强相等，从而能够减少液体流入第二腔室124的流入量，以进一步减小销体122朝锁定环11移动的移动量，避免销体122自动地从筒体121中伸出。

可选地，凸部132c包括至少一个环形凸起。环形凸起环绕第二定位柱133延伸。环形凸起可以与第二定位柱133同轴设置。两个以上的环形凸起沿第二定位柱133的径向依次间隔设置。在一个示例中，环形凸起的横截面为半圆形。

本实用新型实施例的锁紧装置1，包括锁定环11、锁定销12以及活塞轴13。活塞轴13包括相继分布的第一定位柱131、活塞132以及第二定位柱133。活塞132朝向第一定位柱131的第一端面132a的有效受力面积大于活塞132朝向第二定位柱133的第二端面132b的有效受力面积。活塞132将销体122包括的第一直孔122c分隔成两个腔室。这样，在锁定销12的销体122处于退回位置、且两个腔室内的压强相等时，作用于第一端面132a的应力大于作用于第二端面132b上的应力，因此能够使得销体122继续保持在退回位置，或离开退回位置而伸出的距离极小，有效避免销体122自动伸出，保证销体122不会与转动组件3发生干涉，造成销体122损坏或转动组件3损坏，提高使用过程安全性。

本实用新型实施例还提供一种风力发电机组。风力发电机组包括转动组件3、静止组件2以及上述实施例的锁紧装置1。静止组件2可以包括发电机定子、机舱、齿轮箱箱体或其他处于固定状态的零部件。转动组件3可以包括接收风力而自身发生转动的叶轮、与叶轮相连接的发电机主轴、发电机转子或联轴器。叶轮通过发电机主轴将自身的转动传递至发电机。发电机再将机械能转化为电能，叶轮包括轮毂以及设置于轮毂上的两个或三个叶片。在需要对叶轮进行维护工作时，使用本实用新型实施例的锁紧装置1锁定转动组件3中所包括的叶轮、与叶轮相连接的发电机主轴、发电机转子或联轴器中一者或多者，都能够使得整个转动组件3相对于静止组件2处于静止状态，进而保证叶轮自身接收风力时也不会发生转动，有利于顺利开展维护工作，并降低维护工作的风险。

完成维护工作后，将锁紧装置1包括的销体122置于退回位置，此时，叶轮接收风力时能够正常转动。本实施例的锁紧装置1所包括的销体122不会自动地离开退回位置而朝锁定环11伸出，能够长期稳定地保持于退回位置，从而不会对叶轮转动形成干涉，保证叶轮转动过程的安全性。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (9)

1.一种锁紧装置(1)，其特征在于，包括：

锁定环(11)；

锁定销(12)，能够与所述锁定环(11)插接配合，所述锁定销(12)包括筒体(121)以及可移动地设置于所述筒体(121)内的销体(122)，所述销体(122)包括相对的第一端部(122a)和第二端部(122b)，所述销体(122)具有沿自身的轴向上相互连通的第一直孔(122c)和第二直孔(122d)；

活塞轴(13)，所述销体(122)套设于所述活塞轴(13)的外周，所述活塞轴(13)包括相继分布的第一定位柱(131)、活塞(132)以及第二定位柱(133)，所述第一定位柱(131)穿出所述第一端部(122a)并固定于所述筒体(121)，所述活塞(132)可移动设置于所述第一直孔(122c)，所述第二定位柱(133)密封插接于所述第二直孔(122d)；所述活塞(132)包括朝向所述第一定位柱(131)的第一端面(132a)和朝向所述第二定位柱(133)的第二端面(132b)，所述第一端面(132a)的有效受力面积大于所述第二端面(132b)的有效受力面积。

2.根据权利要求1所述的锁紧装置(1)，其特征在于，所述活塞(132)包括设置于所述第二端面(132b)上的凸部(132c)，所述凸部(132c)从所述第二端面(132b)背向所述第一端面(132a)凸出。

3.根据权利要求2所述的锁紧装置(1)，其特征在于，所述凸部(132c)包括至少一个环形凸起，所述环形凸起环绕所述第二定位柱(133)延伸。

4.根据权利要求1所述的锁紧装置(1)，其特征在于，所述第一端面(132a)和所述第二端面(132b)均为平面，所述第一定位柱(131)的横截面积小于所述第二定位柱(133)的横截面积。

5.根据权利要求1至4任一项所述的锁紧装置(1)，其特征在于：

还包括第一密封圈，所述第一密封圈套设于所述活塞(132)，所述活塞(132)通过所述第一密封圈与所述第一直孔(122c)密封配合；

和/或，

还包括第二密封圈，所述第二密封圈套设于所述第二定位柱(133)，所述第二定位柱(133)通过所述第二密封圈与所述第二直孔(122d)密封配合。

6.根据权利要求1至4任一项所述的锁紧装置(1)，其特征在于：

所述活塞(132)将所述第一直孔(122c)分隔成两个封闭腔室，所述活塞轴(13)还包括与一个所述封闭腔室相连通的第一通道(134)和与另一个所述封闭腔室相连通的第二通道(135)，所述第一通道(134)和所述第二通道(135)均用于与外部压力源相连接。

7.根据权利要求6所述的锁紧装置(1)，其特征在于：

所述销体(122)还包括设置于所述第一端部(122a)的端盖(122e)，所述第一通道(134)的一个开口设置于所述第一定位柱(131)，所述第二通道(135)的一个开口设置于所述第二定位柱(133)，所述第一通道(134)的另一个开口以及所述第二通道(135)的另一个开口均设置于所述第一定位柱(131)穿出所述端盖(122e)的端面上。

8.根据权利要求7所述的锁紧装置(1)，其特征在于，所述锁定销(12)还包括封盖(125)，所述封盖(125)设置于所述筒体(121)的一端，所述第一定位柱(131)穿出所述端盖(122e)的端部与所述封盖(125)连接固定。

9.一种风力发电机组，其特征在于，包括：

静止组件(2)、转动组件(3)以及如权利要求1至8任一项所述的锁紧装置(1)；

其中，所述锁定环(11)设置于所述转动组件(3)，所述锁定销(12)设置于所述静止组件(2)，所述锁定销(12)插接于所述锁定环(11)，以锁定所述转动组件(3)。