一种风电叶片防雷装置安装结构的制作方法

1.本实用新型属于风力发电机叶片防雷技术领域，尤其是一种风电叶片防雷装置安装结构。


背景技术：

2.风力发电是我国绿色能源的重要组成部分，其在高塔上安装风力发电机，风力发电机转轴上安装多个叶片，叶片在风力的驱动下旋转并带动风力发电机产生电能。高塔的高度以及叶片的长度组合后会使叶片在旋转到高点时具有较高的高度，一般风力发电较多设置在平坦、开阔的环境中，较高的高度极易使叶片受到雷击，传统的防雷技术会在叶片表面覆盖金属带，利用金属带将雷击的电荷导入地线系统，但这样的引雷入地的方式会使叶片出现损坏，一旦出现损坏会使叶片不易修复，导致风力发电机的停机。
3.为了解决叶片的防雷问题，中国专利cn201710015530.7公开了一种移动或固定物体的防雷击保护装置，该专利申请中，将正极板、介质板、负极板和导电针座集成在一起，利用导电针座上端的导电针吸引雷云电荷，并通过正极板和负极板之间放电产生的等离子体进行雷云负电荷和地面正电荷的分别中和，由此阻断了雷云下行的通道，也就避免了直击雷对风力发电机叶片的损坏。
4.上述结构中，如何在现场对叶片进行防雷装置的安装且能使其与叶片稳固固定是一个急需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种风电叶片防雷装置安装结构装配结构。本实用新型中，在介质体内设置蜗轮蜗杆驱动的丝杠或齿轮驱动的齿条，蜗杆转动使与其啮合的涡轮转动，涡轮的转动又使丝杠竖向升降，或者齿轮直接驱动齿条竖向升降，无论哪种方式，丝杠或齿条可以通过其下端铰装的两个连杆驱动安装部两侧的摆转板向安装部外侧摆转并卡住叶片尖端处的内壁，使防雷装置整体与叶片固定，再灌胶固化后完成固定。不仅使叶片和防雷装置融合成一体，整体上更符合空气动力学的要求，而且在已安装的叶片尖端安装也很方便，能有效的避免直击雷产生的大电流对叶片自身以及其它电气设备的危害。
6.本实用新型采取的技术方案是：
7.一种风电叶片防雷装置安装结构，包括介质体，在介质体上端和下端分别设置有相互间隔的上极板和下极板，其特征在于：在介质体的底面设置有一体制成的安装部，该安装部两侧开口处分别铰装一个摆动板，两个摆动板的内侧分别铰装一个连杆的外侧端部，两个连杆相互靠近的内侧端部均与一个升降部件随动连接。
8.进一步的：所述升降部件能在安装部插入叶片尖端开口后下降并通过连杆使两个摆动板卡住叶片尖端开口内侧的叶片内壁。
9.进一步的：所述升降部件包括涡轮和丝杠，涡轮设置在介质体内空腔中设置的支
架内，涡轮内旋合设置竖向升降移动的丝杠，该丝杠伸入安装部内的下端铰装两个连杆的所述内侧端部；
10.在支架旁侧设置有蜗杆，该蜗杆用于驱动所述涡轮转动，涡轮转动时使丝杠升降并通过两个连杆带动两个摆转板摆转。
11.进一步的：所述升降部件包括齿轮和齿条，齿条设置在介质体内空腔中设置的支架内，齿条伸入安装部内的下端铰装两个连杆的所述内侧端部；
12.在支架旁侧设置所述齿轮，该齿轮转动使齿条升降并通过两个连杆带动两个摆转板摆转。
13.进一步的：所述支架上方与齿轮相对的另一侧设置有限位轮，该限位轮与所述齿轮分别位于齿条的两侧。
14.进一步的：安装部的前端表面和后端表面制有开孔或开槽，安装部的底面制有开孔或开槽。
15.进一步的：所述上极板和下极板相互间隔的套设在介质体上端和下端，在上极板上设置有接闪部。
16.进一步的：所述介质体通过安装部与叶片尖端连接后的下极板的外表面与叶片外表面平滑过渡。
17.进一步的：所述上极板为一导电罩，该导电罩套设在介质体上端且其内表面贴覆在介质体上端的外表面，导电罩两侧的侧边由上至下随着介质体两侧的侧边逐渐向外侧倾斜设置。
18.优选的方案是：所述下极板为一导电套，该导电套套设在介质体下端且其内表面贴覆在介质体下端的外表面，导电套两侧的侧边由上至下随着介质体两侧的侧边逐渐向外侧倾斜设置。
19.优选的方案是：所述上极板底部设置有多个朝向下极板的凸齿。
20.本实用新型的优点和积极效果是：
21.本实用新型中，在介质体内设置蜗轮蜗杆驱动的丝杠或齿轮驱动的齿条，蜗杆转动使与其啮合的涡轮转动，涡轮的转动又使丝杠竖向升降，或者齿轮直接驱动齿条竖向升降，无论哪种方式，丝杠或齿条可以通过其下端铰装的两个连杆驱动安装部两侧的摆转板向安装部外侧摆转并卡住叶片尖端处的内壁，使防雷装置整体与叶片固定，再灌胶固化后完成固定。不仅使叶片和防雷装置融合成一体，整体上更符合空气动力学的要求，而且在已安装的叶片尖端安装也很方便，能有效的避免直击雷产生的大电流对叶片自身以及其它电气设备的危害。
附图说明
22.图1是本实用新型的结构示意图；
23.图2是图1与叶片装配后的示意图；
24.图3是驱动部件包括丝杠时的示意图；
25.图4是图3的摆转板卡住叶片内壁的示意图；
26.图5是驱动部件包括齿条时的示意图；
27.图6是下极板设置导电带或导电线的示意图。
具体实施方式
28.下面结合实施例，对本实用新型进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本实用新型的保护范围。
29.一种风电叶片防雷装置安装结构，如图所示，包括介质体13，在介质体上端和下端分别设置有相互间隔的上极板5和下极板14，本实用新型的创新在于：在介质体的底面设置有一体制成的安装部15。
30.安装部的大致结构是：包括位于前端和后端的两个端板29，介质体内部制出空腔22，该空腔下端开口3处的前端和后端一体制出位于前端的端板和位于后端的端板，两个端板之间保留间隙，为了提高两个端部之间的连接强度，在两个端部底面的两侧分别连接一个连接板28，该连接板也可以采用粘接、螺接等常见的固定方式与端板固定，也可以与端部一体制出，端板和连接板可以采用与叶片相同的材料或者其他坚固耐用的材料。
31.在端板之间间隙的两侧开口处分别通过摆转板轴26铰装一个摆动板17的上端，两个摆动板的内侧分别通过一个连杆轴27铰装一个连杆25的外侧端部，两个连杆相互靠近的内侧端部均与一个升降部件随动连接。升降部件能在安装部插入叶片19尖端开口20后下降并通过连杆使两个摆动板卡住叶片尖端开口内侧的叶片内壁(如图4所示)。
32.安装部的前端的端板表面和后端的短板表面制有开孔或开槽16，安装部的底面制有开孔或开槽(两个连接板之间的空间形成开孔或开槽)。上述开孔、开槽以及摆转板与两个端板之间的缝隙是为了灌注胶水时，胶水能够充分的充满安装部各处以及安装部和叶片内壁之间的各处，胶水固化后能有效的固定住安装部和叶片尖端。
33.上述升降部件有两种结构，下面分别进行说明：
34.1.升降部件如图1、2、3、4所示
35.升降部件包括涡轮11和丝杠6。涡轮设置在介质体内空腔22中设置的支架12内(支架可以粘接或螺接等方式与介质体内壁固定)，涡轮的轴向为图中大致的竖向方向，涡轮内旋合设置竖向升降移动的丝杠，该丝杠伸入安装部内的下端通过对称设置的两个轴24分别铰装两个连杆的内侧端部。在支架旁侧的介质体空腔内设置有蜗杆2(蜗杆也固定在涡轮所在的支架上，图中未画出细节)，蜗杆轴向为图中大致的纵向方向，该蜗杆外表面的螺纹与涡轮外表面的螺纹相互啮合，蜗杆转动时驱动涡轮转动，在涡轮中心处的开孔内表面设置有内螺纹，该内螺纹与丝杠的外螺纹旋合配合，涡轮转动使丝杠升降并通过两个连杆带动两个摆转板摆转。
36.如图1所示，与蜗杆转轴8前侧端部对位的介质体上制出一个操作孔21，蜗杆转轴前侧端部位于操作孔的内侧且其外表面制出多边形端部或者蜗杆转轴前侧端面制出多边形凹槽9，多边形优选为六边形，该端部或凹槽是为了便于外部工具卡住蜗杆转轴并使其转动而设置的。
37.上述升降部件的使用过程是：
38.叶片转动，并使其尖端处于向下的低点位置，安装人员用锯等工具按照尺寸去掉叶片的尖端；
39.将安装部自叶片尖端开口20插入叶片内，安装体到位后如图2所示，安装部内部状态如图3所示；
40.图中蜗杆转轴前端端面制出六边形的凹槽，安装人员用外六角工具卡住六边形凹
槽并顺时针转动工具，蜗杆转轴带动蜗杆转动，蜗杆驱动涡轮转动，涡轮带动丝杠下降，丝杠通过下端固定座23两侧对称设置的轴24分别带动两个连杆下降，连杆推动两个摆转板向安装部外侧摆动，直至摆转板如图4所示的卡住叶片内壁；
41.此时防雷装置整体卡在叶片尖端处，安装人员取下工具，从操作孔向叶片内部灌注胶水，胶水通过端板的开孔或开槽、两个连接板自身的开孔或开槽、两个连接板之间的空间、两个端板之间的空间、介质体的空腔等处进入并填充住安装部、介质体自身和安装部与叶片之间，该胶水可以采用快干型的膨胀胶水，待其固化后，防雷装置与叶片即完成相互固定。
42.为了提高摆转板和叶片内壁的贴合度，可以在摆转板与叶片贴合的位置制出贴合面18，以增加摆转体和叶片内壁的结合面积。
43.完成固定后，应使用玻璃纤维布、环氧树脂等材料将操作孔封堵好，并使用传统修复方式将叶片表面修复好。
44.2.升降部件如图5所示
45.升降部件包括齿轮30和齿条33，齿条设置在介质体内空腔22中设置的支架12内(支架可以粘接或螺接等方式与介质体内壁固定)，齿条为如图中所示的竖向方向。齿条伸入安装部内的下端套装有固定座23，固定座两侧对称的安装有两个轴24，每个轴外表面铰装一个连杆的内侧端部。在支架旁侧(图中左侧)设置齿轮，齿轮轴向为图中的纵向方向，该齿轮外表面径向的一体制出多个齿，该多个齿与齿条同侧表面制出的齿相互啮合，当齿轮转动时使齿条升降并通过两个连杆带动两个摆转板摆转。
46.为了提高齿条竖向运动时的稳定性，在支架上方与齿轮相对的另一侧设置有限位轮32，限位轮的轴也纵向的安装在介质体内壁上，该限位轮与所述齿轮分别位于齿条的两侧。
47.如图1所示，与齿轮转轴31前侧端部对位的介质体上制出一个操作孔21，齿轮转轴前侧端部位于操作孔的内侧且其外表面制出多边形端部或者齿轮转轴前侧端面制出多边形凹槽9，多边形优选为六边形，该端部或凹槽是为了便于外部工具卡住齿轮转轴并使其转动而设置的。
48.上述升降部件的使用过程是：
49.叶片转动，并使其尖端处于向下的低点位置，安装人员用锯等工具按照尺寸去掉叶片的尖端；
50.将安装部自叶片尖端开口20插入叶片内，安装体到位后如图5所示；
51.图中齿轮转轴前端端面制出六边形的凹槽，安装人员用内六角工具卡住六边形凹槽并顺时针转动工具，齿轮转轴带动齿轮转动，齿轮带动齿条下降，丝杠通过下端固定座23两侧对称设置的轴24分别带动两个连杆下降，连杆推动两个摆转板向安装部外侧摆动，直至摆转板卡住叶片内壁；
52.此时防雷装置整体卡在叶片尖端处，安装人员取下工具，从操作孔向叶片内部灌注胶水，胶水通过端板的开孔或开槽、两个连接板自身的开孔或开槽、两个连接板之间的空间、两个端板之间的空间、介质体的空腔等处进入并填充住安装部、介质体自身和安装部与叶片之间，该胶水可以采用快干型的膨胀胶水，待其固化后，防雷装置与叶片即完成相互固定。
53.为了提高摆转板和叶片内壁的贴合度，可以在摆转板与叶片贴合的位置制出贴合面18，以增加摆转体和叶片内壁的结合面积。
54.完成固定后，应使用玻璃纤维布、环氧树脂等材料将操作孔封堵好，并使用传统修复方式将叶片表面修复好。
55.上述防雷装置的结构是：
56.上极板和下极板如图1所示的相互间隔的套设在介质体上端和下端，在上极板上可以如图1所示的设置有多个接闪杆(接闪部)，也可以如图2、3、4、5、6所示的设置多个接闪凸起(接闪部)。介质体通过安装部与叶片尖端连接后的下极板的外表面与叶片外表面平滑过渡。介质体和叶片装配后，下极板外表面、上极板外表面和二者之间的介质体外表面整体与叶片外表面大致为原有设计的叶片的外形。
57.为了实现上述原有设计的叶片的外形，介质体两侧的侧边由上至下逐渐向外倾斜设置并与相接处的叶片侧边为平滑过渡。
58.上极板5整体为一导电罩，该导电罩套设在介质体上端且其内表面贴覆在介质体13上端的外表面，导电罩两侧的侧边由上至下随着介质体两侧的侧边逐渐向外侧倾斜设置。下极板14为一导电套，该导电套套设在介质体下端且其内表面贴覆在介质体下端的外表面，导电套两侧的侧边由上至下随着介质体两侧的侧边逐渐向外侧倾斜设置。
59.上述各结构的外形大致为：导电罩外形为如图所示的更高一些的高山形(图中投影大致为较高的高梯形)，导电套外形为如图所示的更宽一些的矮山形(图中投影大致为较宽的矮梯形)。图中矮山形的导电套高度大致为20-30mm，其图中下方的底边的每一处的纵向厚度与图中下方的叶片19对位处的纵向厚度相同。
60.如果导电罩设置接闪杆时，在导电罩的高梯形的顶边上设置有多个顶接闪杆4，图中为两个；在高梯形的两个腰上分别设置多个侧接闪杆1，图中每侧为三个。顶接闪杆和侧接闪杆的高度为20-100mm。除此之外，还可以如图6所示，在导电罩的高梯形的顶边上设置有至少一个顶接凸起30，图中为一个；在高梯形的两个腰上分别设置多个侧接闪凸起31，图中每侧为三个。
61.为了减轻上极板的重量，可以如图1所示的在上极板的导电罩本体上设置有多个减重孔4或减重槽。下极板同样可以设置减重孔或减重槽以减轻整体的重量(图中未画出)。也可以如图6所示的在上极板和下极板上不设置减重孔或减重槽。
62.上极板和下极板之间的间隙大致为25-35mm，在上极板底部表面设置有多个朝向下极板的凸齿10，凸齿的齿高为5-10mm，齿距为5-10mm，凸齿的尖端和下极板之间形成间隙放电。
63.上极板、接闪杆和下极板采用耐腐蚀的镁铝合金制成，既有足够的强度，还能在雨雪风霜等天气中具有优秀的抗腐蚀能力。其中的上极板和接闪杆还可以采用能导电的非金属材料制成，只要能将雷云电荷吸引至凸齿处放电即可。介质体和安装体可以采用和叶片相同的材料制成，也可以采用耐腐蚀的尼龙、碳纤维等材料制成。
64.下极板设置有导电带34或导电线，该导电带或导电线与叶片内部设置的原有的导电带或导电线相互连接，使风力发电机的检测模块能够接收到电荷中和后的下极板处的电流。安装人员先将导电带或导电线与叶片内的导电带或导电线连接好，然后再进行安装体的安装。
65.当雷云靠近风力发电机时，接闪杆或者上电极自身快速的吸引雷云电荷并积聚在上极板处，随着电荷量不断增加，下极板通过原有的导电带或导电线将地面异性电荷吸引到下极板处，由于上极板和下极板之间有间隙，云地电荷在此部位形成电势差，当间隙间电压值达到设定阈值时开始脉冲放电，消耗电荷的同时产生高浓度等离子体，在风机运行或者停止时周边产生的激发态等离子作用于大气电场，等离子使局部云地电场电压降低，削弱了局部电场电势。
66.具体电荷中和的原理可以参照中国专利cn201720024082.2(一种移动或固定物体的防雷击保护装置)、cn201721413001.4(等效离子阻雷单元、阻雷漏电压检测装置及综合防雷系统)。
67.本实用新型中，在介质体内设置蜗轮蜗杆驱动的丝杠或齿轮驱动的齿条，蜗杆转动使与其啮合的涡轮转动，涡轮的转动又使丝杠竖向升降，或者齿轮直接驱动齿条竖向升降，无论哪种方式，丝杠或齿条可以通过其下端铰装的两个连杆驱动安装部两侧的摆转板向安装部外侧摆转并卡住叶片尖端处的内壁，使防雷装置整体与叶片固定，再灌胶固化后完成固定。不仅使叶片和防雷装置融合成一体，整体上更符合空气动力学的要求，而且在已安装的叶片尖端安装也很方便，能有效的避免直击雷产生的大电流对叶片自身以及其它电气设备的危害。

技术特征：
1.一种风电叶片防雷装置安装结构，包括介质体，在介质体上端和下端分别设置有相互间隔的上极板和下极板，其特征在于：在介质体的底面设置有一体制成的安装部，该安装部两侧开口处分别铰装一个摆动板，两个摆动板的内侧分别铰装一个连杆的外侧端部，两个连杆相互靠近的内侧端部均与一个升降部件随动连接。2.根据权利要求1所述的一种风电叶片防雷装置安装结构，其特征在于：所述升降部件能在安装部插入叶片尖端开口后下降并通过连杆使两个摆动板卡住叶片尖端开口内侧的叶片内壁。3.根据权利要求1或2所述的一种风电叶片防雷装置安装结构，其特征在于：所述升降部件包括涡轮和丝杠，涡轮设置在介质体内空腔中设置的支架内，涡轮内旋合设置竖向升降移动的丝杠，该丝杠伸入安装部内的下端铰装两个连杆的所述内侧端部；在支架旁侧设置有蜗杆，该蜗杆用于驱动所述涡轮转动，涡轮转动时使丝杠升降并通过两个连杆带动两个摆转板摆转。4.根据权利要求1或2所述的一种风电叶片防雷装置安装结构，其特征在于：所述升降部件包括齿轮和齿条，齿条设置在介质体内空腔中设置的支架内，齿条伸入安装部内的下端铰装两个连杆的所述内侧端部；在支架旁侧设置所述齿轮，该齿轮转动使齿条升降并通过两个连杆带动两个摆转板摆转。5.根据权利要求4所述的一种风电叶片防雷装置安装结构，其特征在于：所述支架上方与齿轮相对的另一侧设置有限位轮，该限位轮与所述齿轮分别位于齿条的两侧。6.根据权利要求3所述的一种风电叶片防雷装置安装结构，其特征在于：安装部的前端表面和后端表面制有开孔或开槽，安装部的底面制有开孔或开槽。7.根据权利要求4所述的一种风电叶片防雷装置安装结构，其特征在于：安装部的前端表面和后端表面制有开孔或开槽，安装部的底面制有开孔或开槽。8.根据权利要求1或2或5或6或7所述的一种风电叶片防雷装置安装结构，其特征在于：所述上极板和下极板相互间隔的套设在介质体上端和下端，在上极板上设置有接闪部。9.根据权利要求8所述的一种风电叶片防雷装置安装结构，其特征在于：所述介质体通过安装部与叶片尖端连接后的下极板的外表面与叶片外表面平滑过渡。10.根据权利要求9所述的一种风电叶片防雷装置安装结构，其特征在于：所述上极板为一导电罩，该导电罩套设在介质体上端且其内表面贴覆在介质体上端的外表面，导电罩两侧的侧边由上至下随着介质体两侧的侧边逐渐向外侧倾斜设置。11.根据权利要求10所述的一种风电叶片防雷装置安装结构，其特征在于：所述下极板为一导电套，该导电套套设在介质体下端且其内表面贴覆在介质体下端的外表面，导电套两侧的侧边由上至下随着介质体两侧的侧边逐渐向外侧倾斜设置。12.根据权利要求10所述的一种风电叶片防雷装置安装结构，其特征在于：所述上极板底部设置有多个朝向下极板的凸齿。

技术总结
本实用新型涉及一种风电叶片防雷装置安装结构，在介质体的底面设置有一体制成的安装部，该安装部两侧开口处分别铰装一个摆动板，两个摆动板的内侧分别铰装一个连杆的外侧端部，两个连杆相互靠近的内侧端部均与一个升降部件随动连接。本实用新型中，丝杠或齿条可以通过其下端铰装的两个连杆驱动安装部两侧的摆转板向安装部外侧摆转并卡住叶片尖端处的内壁，使防雷装置整体与叶片固定，再灌胶固化后完成固定。不仅使叶片和防雷装置融合成一体，整体上更符合空气动力学的要求，而且在已安装的叶片尖端安装也很方便，能有效的避免直击雷产生的大电流对叶片自身以及其它电气设备的危害。备的危害。备的危害。


技术研发人员：张学敏 杨建国 张学维 陈莹 宋林晓 宋溪晨
受保护的技术使用者：天津期待蓝天科技有限公司
技术研发日：2022.11.03
技术公布日：2023/8/8