一种风电机组扇叶防雷击设备的制作方法

1.本发明涉及风电机组防雷技术领域，具体涉及一种风电机组扇叶防雷击设备。


背景技术：

2.风力发电机组包括风轮和发电机，风轮由叶片、轮毂、加固件等组成，因为其是用于对风力资源的收集利用，所以通常设置在非常空旷的区域，并利用杆状的铁塔将之固定在高空处，这样能够最大程度降低周围环境地貌对风电机组收集风力产生的影响，但正是由于风电机组的高度极高，周围又没有遮蔽物，同时风电机组中扇叶端部还较为尖锐，在雷雨天气中极易产生尖端放电现象，进而就会造成扇叶乃至风电机组的损坏。
3.风电机组作为昂贵的风力发电设备，其不仅成本较高，而且体积庞大难以进行维护修缮，所以在设置风电机组时就需要设置用于保护风电机组扇叶的防雷措施，当前的方法多是在风电机组上设置埋入了金属叶尖以及多组圆柱状接闪器，但这样的设置下雷电还是打击在叶片上再被导入地面，如此将会产生多种破坏现象，轻则使叶片表面焦化形成孔洞，重则使叶片膨胀炸裂等，在大多数情况下，雷击会在叶片表面留下肉眼难以发现的小孔洞，虽然没有直接危害，但日积月累仍旧会影响叶片的性能，可若是在风电机组上设置细直的避雷针又难以将扇叶的位置也囊括到其中，虽说伞状的避雷针能够达到完全囊括扇叶位置并对其进行保护，可其伞状结构又会扰乱周围的空气流动，由于气体具有粘滞性，在伞状避雷针的影响下风力作用于后排风电机组的推力就会大大减小，继而严重影响发电效率，鉴于此，本发明提出了一种风电机组扇叶防雷击设备。


技术实现要素：

4.解决的技术问题
5.针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种风电机组扇叶防雷击设备，能够有效地解决现有技术中的问题。
6.技术方案
7.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
8.本发明提供一种风电机组扇叶防雷击设备，包括铁塔杆以及固设于铁塔杆上端的发电机主体，所述发电机主体前部连接有轮毂，所述轮毂外壁呈环形等间距结构固设有多个叶片，所述轮毂后侧连接有导向组件；
9.所述发电机主体顶面设有防雷组件，所述防雷组件包括球形避雷针，所述球形避雷针前壁同轴开设有圆槽，所述圆槽内部滑动连接有基杆，所述基杆与发电机主体顶面转动连接，所述球形避雷针外壁呈环形等间距结构设有多个接闪机构，所述接闪机构用于接受直击雷。
10.优选地，所述球形避雷针内部中空形成空腔，所述空腔前部固设有隔板，所述隔板后壁转动连接有绕线轮，所述绕线轮中部同轴固定连接有滑杆，所述隔板与球形避雷针上相对于滑杆的位置均开设有贯通口，所述基杆上开设有与滑杆滑动配合的杆槽，所述杆槽
为椭圆柱结构，所述杆槽上下内壁与滑杆上下内壁间隙配合。
11.优选地，所述基杆内壁相对于杆槽外侧方的位置开设有内腔，所述内腔中设有与其滑动配合的配重块，所述内腔与配重块均为环状结构，所述配重块前后外壁均对称固设有两个第一金属软绳，位于前侧的两个所述第一金属软绳前端贯穿内腔前壁并呈u型走向延伸至杆槽前部，位于前侧的两个所述第一金属软绳前侧端部与滑杆前端连接固定，位于后侧的两个所述第一金属软绳后端贯穿内腔后壁并呈l型走向延伸至杆槽前部，位于后侧的两个所述第一金属软绳后端延伸至杆槽前部并与滑杆外壁连接固定，四个所述第一金属软绳均与基杆滑动连接。
12.优选地，所述基杆底面后端固设有导块，所述导块为半球体结构，所述圆槽开口端开设有螺旋槽，所述螺旋槽两侧端部均开设有限位槽，前后两个所述限位槽端部分别延伸至圆槽前后两端，所述导块与螺旋槽以及限位槽均滑动配合，位于前侧的所述限位槽前端开设有导槽，所述导槽呈前大后小的偏心圆台结构设置，所述导槽后部轴心位置与导槽轴心位置相对应。
13.优选地，所述接闪机构包括固定杆，所述固定杆与球形避雷针侧壁连接固定，所述固定杆呈外侧端向后偏移的倾斜结构设置，所述固定杆后侧呈线性等间距结构设有多个第一接闪杆，所述第一接闪杆后方设有第二接闪杆，任意相邻的所述第一接闪杆与第二接闪杆均呈八字型结构排列，所述第一接闪杆与第二接闪杆均呈弯曲的圆柱结构，所述第二接闪杆两侧端部分别与和其相邻两个的第一接闪杆端部铰接。
14.优选地，所述固定杆前壁外侧端与第一接闪杆前壁外侧端均固设有托板，所述托板为二分之一弧形板结构，所述托板内径大小与第一接闪杆直径大小以及第二接闪杆直径大小均相等，所述第一接闪杆与第二接闪杆远离托板一侧的端部之间固设有拉伸弹簧。
15.优选地，位于最后端的所述第二接闪杆前壁内侧端固设有第二金属软绳，所述第二金属软绳前端依次贯穿多个第一接闪杆与多个第二接闪杆并与多个第一接闪杆以及多个第二接闪杆均滑动连接，所述第二金属软绳前端贯穿球形避雷针外壁延伸至空腔内部并绕设于绕线轮外部，所述第二金属软绳与球形避雷针滑动连接，所述第二金属软绳前侧端部与绕线轮侧壁连接固定。
16.优选地，所述导向组件包括固定环，所述固定环与轮毂后壁同轴固定连接，所述固定环后壁通过呈环形等间距结构固设有的多个斜杆固设有导向环，所述导向环后壁相对于相邻两个所述叶片之间的位置开设有凹槽，所述凹槽为圆弧形结构，所述基杆外壁与凹槽挤压配合，所述导向环后侧设有限位板，所述限位板后壁为u型结构，所述限位板底面与发电机主体顶面连接固定。
17.优选地，所述限位板两侧对称固设有两个接地引线，所述接地引线绕过发电机主体两侧外壁延伸至下部并与铁塔杆底面平齐，所述接地引线将直击雷引导至地面，所述基杆通过铰接轴与限位板上部铰接，所述铰接轴两侧对称固设有两个转盘，所述转盘为四分之一圆柱结构，所述转盘外侧壁下端固设有固定轴，所述固定轴后部转动连接有电动推杆，所述电动推杆呈前高后低的倾斜结构设置，所述电动推杆后端与发电机主体顶面连接固定，所述限位板后方还设有固定座，所述球形避雷针前端与固定座内部插接配合。
18.有益效果
19.本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
20.1.本发明设置有防雷组件，防雷组件通过基杆与限位板的转动连接可实现转起和平置，如此就能使得防雷组件在非雷雨天气的情况下不会竖立在发电机主体上，避免其对周围的空气流动产生扰动，不仅降低了防雷组件对后排风电机组发电效率的影响，还达到了辅助风电机组进行防雷的效果。
21.2.本发明中的防雷组件是通过球形避雷针和多个接闪机构两部分组成，在常态下接闪机构是收缩的并与球形避雷针一样呈平置状态，一样不会影响到风电机组的发电，在其随着球形避雷针竖起后，其会在防雷组件中促使球形避雷针转动的结构作用下伸展开来在球形避雷针上部构成倒置的伞状结构，其张开后的结构能够大大扩展防雷组件在雷雨天气中的接闪面，对叶片所处位置也能起到足够的保护防雷效果，保障风电机组整体在雷雨天气中均能免受雷电直击带来的伤害。
22.3.本发明前部设置了控制轮毂的导向组件，与轮毂固定的固定环后部通过多个斜杆连接有的导向环上开设有多个凹槽，这些凹槽与每两个相邻的叶片之间的空隙对应，而且凹槽最靠近导向环圆心位置的端点与相邻两个叶片内侧端的间距大小均相等，这样一来在竖起的基杆挤压下，凹槽最靠近圆心位置的点会转动至基杆的位置，这样一来多个叶片中的任一个都不会呈竖直向上的状态，使得叶片的尖端位置避免与天空相互垂直，且大大降低了位于最上部叶片的高度，使得所有的叶片都处于防雷组件之下，有效的提高了防雷组件对风电机组的保护。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明的整体结构示意图；
25.图2为本发明的发电机主体及其上结构侧视示意图；
26.图3为本发明的防雷组件及接闪机构展开后结构示意图；
27.图4为本发明的防雷组件分解结构示意图；
28.图5为本发明的球形避雷针侧壁剖视结构示意图；
29.图6为本发明的球形避雷针顶面剖视结构示意图；
30.图7为本发明的基杆仰视结构示意图；
31.图8为本发明的接闪机构结构示意图；
32.图9为本发明的基杆剖视结构示意图。
33.图中的标号分别代表：1、铁塔杆；101、发电机主体；102、轮毂；103、叶片；2、导向组件；3、防雷组件；4、球形避雷针；5、圆槽；6、基杆；7、接闪机构；8、空腔；9、隔板；10、绕线轮；11、滑杆；12、贯通口；13、杆槽；14、内腔；15、配重块；16、第一金属软绳；17、导块；18、螺旋槽；19、限位槽；20、导槽；21、固定杆；22、第一接闪杆；23、第二接闪杆；24、托板；25、拉伸弹簧；26、第二金属软绳；27、固定环；28、斜杆；29、导向环；30、凹槽；31、限位板；32、接地引线；33、铰接轴；34、转盘；35、固定轴；36、电动推杆；37、固定座。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
35.一种风电机组扇叶防雷击设备，参考图1-9，包括铁塔杆1以及固设于铁塔杆1上端的发电机主体101，发电机主体101即为风电机组将风能转化为电能的设备，发电机主体101前部连接有轮毂102，轮毂102外壁呈环形等间距结构固设有多个叶片103，以上所描述的铁塔杆1、发电机主体101与轮毂102以及叶片103均为现有技术中风电机组所需的结构，轮毂102后侧连接有导向组件2，导向组件2是通过带动轮毂102转动进而控制叶片103朝向的；
36.发电机主体101顶面设有防雷组件3，防雷组件3包括球形避雷针4，球形避雷针4后侧端部为圆锥状接闪杆结构，中部为球体结构，前端则是圆柱状，球形避雷针4前壁同轴开设有圆槽5，圆槽5内部滑动连接有基杆6，圆槽5不仅是为基杆6提供滑动配合的空间，也是用于降低球形避雷针4的整体重量，基杆6与发电机主体101顶面转动连接，其可呈前高后低的倾斜结构平置于发电机主体101顶面后部或是垂直发电机主体101顶面直立，球形避雷针4外壁呈环形等间距结构设有多个接闪机构7，接闪机构7用于接受直击雷。
37.具体的，球形避雷针4内部中空形成空腔8，空腔8可进一步降低球形避雷针4的重量，空腔8前部固设有隔板9，隔板9是用于隔断空腔8前后两，隔板9后壁转动连接有绕线轮10，绕线轮10与隔板通过转动件相互转动连接，转动件为横截面呈l型的环形结构，隔板9上也同轴开设了和其适配的槽，这样的结构下既能保障绕线轮10的转动，还能限制绕线轮10的移动，使绕线轮10与隔板9保持相互贴合，绕线轮10中部同轴固定连接有滑杆11，滑杆11为空心的圆柱结构，隔板9与球形避雷针4上相对于滑杆11的位置均开设有贯通口12，贯通口12与滑杆11外壁不接触，避免滑杆11受到球形避雷针4转动的影响，基杆6上开设有与滑杆11滑动配合的杆槽13，杆槽13为椭圆柱结构，杆槽13上下内壁与滑杆11上下内壁间隙配合，滑杆11的两侧外壁与杆槽13的两侧内壁滑动接触，因为杆槽13横截面是椭圆形，所以滑杆11无法发生上下方向上的位移，这样杆槽13便在为滑杆11上下两侧留有空隙的前提下还限制了滑杆11的位置。
38.进一步的，基杆6内壁相对于杆槽13外侧方的位置开设有内腔14，内腔14中设有与其滑动配合的配重块15，配重块15的重量大于滑杆11与球形避雷针4以及接闪机构7的总和，内腔14与配重块15均为环状结构，配重块15前后外壁均对称固设有两个第一金属软绳16，位于前侧的两个第一金属软绳16前端贯穿内腔14前壁并呈u型走向延伸至杆槽13前部，位于前侧的两个第一金属软绳16前侧端部与滑杆11前端连接固定，在基杆6从竖直状态转为平置时，因为基杆6会呈前高后低的倾斜状态，所以重力会使得配重块15沿着内腔14向后方滑动，随之在前侧两个第一金属软绳16拉拽下滑杆11会收入杆槽13里，位于后侧的两个第一金属软绳16后端贯穿内腔14后壁并呈l型走向延伸至杆槽13前部，位于后侧的两个第一金属软绳16后端延伸至杆槽13前部并与滑杆11外壁连接固定，当基杆6从平置状态转变为竖直状态时，重力会让配重块15沿着内腔14下落，继而在后侧的两个第一金属软绳16作用下就会把滑杆11沿着杆槽13向上拉起，同时位于前侧的两个第一金属软绳16也会随之被拉到杆槽13里，位于纵向同侧的两个第一金属软绳16构成环状，这样使得本装置在重复的
竖起和平置中能往复带动滑杆11进行对应的滑动，四个第一金属软绳16均与基杆6滑动连接，基杆6底面后端固设有导块17，导块17为半球体结构，圆槽5开口端开设有螺旋槽18，螺旋槽18两侧端部均开设有限位槽19，限位槽19为直线结构，其不会因为导块17的位置而影响球形避雷针4的状态，前后两个限位槽19端部分别延伸至圆槽5前后两端，这样便不会影响到球形避雷针4的收缩和升起，导块17与螺旋槽18以及限位槽19均滑动配合，在导块17与螺旋槽18的作用下球形避雷针4能够发生旋转，在球形避雷针4使用时升起过程中球形避雷针4的旋转能促使绕设在绕线轮10上的第二金属软绳26被放出，继而使得接闪机构7可以展开，反之则会收卷第二金属软绳26，让接闪机构7收拢，位于前侧的限位槽19前端开设有导槽20，导槽20呈前大后小的偏心圆台结构设置，导槽20后部轴心位置与导槽20轴心位置相对应，在球形避雷针4升起时导块17会移动至圆槽5外部，为了避免球形避雷针4在此过程中产生角度变化而无法让导块17继续对准前部限位槽19，偏心圆台状的导槽20便可受导块17挤压调正球形避雷针4的位置。
39.再进一步的，接闪机构7包括固定杆21，固定杆21与球形避雷针4侧壁连接固定，固定杆21呈外侧端向后偏移的倾斜结构设置，固定杆21后侧呈线性等间距结构设有多个第一接闪杆22，第一接闪杆22后方设有第二接闪杆23，任意相邻的第一接闪杆22与第二接闪杆23均呈八字型结构排列，第一接闪杆22与第二接闪杆23均呈弯曲的圆柱结构，第二接闪杆23两侧端部分别与和其相邻两个的第一接闪杆22端部铰接，固定杆21前壁外侧端与第一接闪杆22前壁外侧端均固设有托板24，托板24为二分之一弧形板结构，托板24内径大小与第一接闪杆22直径大小以及第二接闪杆23直径大小均相等，第一接闪杆22与第二接闪杆23远离托板24一侧的端部之间固设有拉伸弹簧25，当基杆6竖起时，因为球形避雷针4发生了旋转放出了第二金属软绳26绕设在其外部的部分，如此在重力的作用下多个第二接闪杆23与第一接闪杆22均会在重力作用下沿着铰接端向下偏转，其中部分与托板24对应第二接闪杆23与第一接闪杆22会在托板24的作用下而不再能继续向下偏转，另一方面，拉伸弹簧25则会拉拽住剩余的第二接闪杆23与第一接闪杆22铰接位置，拉伸弹簧25在接闪机构7收拢时是因为第二金属软绳26的拉力效果而伸长，此刻因为拉伸弹簧25的拉力是大于重力对第二接闪杆23与第一接闪杆22的作用力的，故此拉伸弹簧25能够保证与其对应的铰接位置不会发生向下的偏转，综合托板24与拉伸弹簧25的效果，多个第二接闪杆23与第一接闪杆22会连同固定杆21一起形成倒置的伞状避雷网，其能够将叶片103的位置也囊括在防雷保护的范围内，保护叶片103不受雷击损伤，位于最后端的第二接闪杆23前壁内侧端固设有第二金属软绳26，第二金属软绳26前端依次贯穿多个第一接闪杆22与多个第二接闪杆23并与多个第一接闪杆22以及多个第二接闪杆23均滑动连接，第二金属软绳26前端贯穿球形避雷针4外壁延伸至空腔8内部并绕设于绕线轮10外部，第二金属软绳26与球形避雷针4滑动连接，第二金属软绳26前侧端部与绕线轮10侧壁连接固定，当竖起的球形避雷针4放倒时，第二金属软绳26被拉回空腔8，所以其会拉着最后端的第二接闪杆23向前移动，继而又因为其第二金属软绳26与多个第一接闪杆22以及多个第二接闪杆23的滑动连接，这些第一接闪杆22和第二接闪杆23会恢复到展开前的状态。
40.值得说明的是，导向组件2包括固定环27，固定环27与轮毂102后壁同轴固定连接，固定环27后壁通过呈环形等间距结构固设有的多个斜杆28固设有导向环29，导向环29后壁相对于相邻两个叶片103之间的位置开设有凹槽30，凹槽30为圆弧形结构，基杆6外壁与凹
槽30挤压配合，导向环29后侧设有限位板31，限位板31后壁为u型结构，限位板31底面与发电机主体101顶面连接固定，竖起的基杆6会挤压凹槽30，这些凹槽30与每两个相邻的叶片103之间的空隙对应，而且凹槽30最靠近导向环29圆心位置的端点与相邻两个叶片103内侧端的间距大小均相等，这样一来凹槽30受到基杆6的挤压后最靠近圆心位置的点会转动至基杆6的位置，这样一来多个叶片103中的任一个都不会呈竖直向上的状态，使得叶片103的尖端位置避免与天空相互垂直，且大大降低了位于最上部叶片的高度，使得所有的叶片都处于防雷组件4的保护之下。
41.值得注意的是，限位板31两侧对称固设有两个接地引线32，接地引线32绕过发电机主体101两侧外壁延伸至下部并与铁塔杆1底面平齐，接地引线32将直击雷引导至地面，基杆6通过铰接轴33与限位板31上部铰接，铰接轴33两侧对称固设有两个转盘34，转盘34为四分之一圆柱结构，转盘34外侧壁下端固设有固定轴35，固定轴35后部转动连接有电动推杆36，电动推杆36呈前高后低的倾斜结构设置，电动推杆36后端与发电机主体101顶面连接固定，待雷雨天气时，工作人员只需操纵电动推杆36伸长即可使得斜置的电动推杆36推动与其转动连接的固定轴35，而固定轴35因为与转盘34偏心固定，所以转盘34会被其带动着沿着铰接轴33转动，铰接轴33也会随之自转，在电动推杆33伸长到最大时，转盘34会恰好带动基杆6竖起并垂直立在发电机主体101顶面，限位板31后方还设有固定座37，球形避雷针4前端与固定座37内部插接配合，固定座37用于拖住球形避雷针4，提高对其的支持力，避免其与发电机主体101仅有边缘处一点的交接位置，造成球形避雷针4或是发电机主体101的磨损。
42.工作原理：工作人员在固定铁塔杆1的过程中需要将接地引线32的下端也按照避雷针接地标准进行固定，以此保障本装置中的防雷组件3和接闪机构7接受的直击雷能够被导入大地中，之后在风电机组的日常运作中，防雷组件3和接闪机构7均处于收拢状态并横置在发电机主体101的顶面后部，且收拢的状态下，基杆6与球形避雷针4均呈前高后低的倾斜结构，球形避雷针4后端体积较大的位置会处于发电机主体101的后方，避免受到发电机主体101的碰撞，同时也能令这一位置尽量与发电机主体101纵向位置重合，避免其影响到高空气流的流动，待雷雨天气时，工作人员只需操纵电动推杆36伸长即可使得斜置的电动推杆36推动与其转动连接的固定轴35，而固定轴35因为与转盘34偏心固定，所以转盘34会被其带动着沿着铰接轴33转动，铰接轴33也会随之自转，在电动推杆33伸长到最大时，转盘34会恰好带动基杆6竖起并垂直立在发电机主体101顶面，竖起的同时内腔14中的配重块15会因重力而下滑，接着在其拉动下位于后部的第一金属软绳16将把滑杆11拉起，因为滑杆11设置为空心结构，球形避雷针4内部也开设有大大降低其重量的空腔8，接闪机构7中的各个结构都为细窄状重量也不大，所以配重块15能够轻而易举的将三者拉起，在球形避雷针4上升过程中，通过螺旋槽18与导块17的滑动配合可令球形避雷针4自转，这一过程中空腔8内的绕线轮10随着滑杆11一起不会发生自转，这样第二金属软绳26就会从绕线轮10放出，然后因为第二金属软绳26没有了绕线轮10的拉拽力，如此在重力的作用下多个第二接闪杆23与第一接闪杆22均会在重力作用下沿着铰接端向下偏转，其中部分与托板24对应第二接闪杆23与第一接闪杆22会在托板24的作用下而不再能继续向下偏转，另一方面，拉伸弹簧25则会拉拽住剩余的第二接闪杆23与第一接闪杆22铰接位置，拉伸弹簧25在接闪机构7收拢时是因为第二金属软绳26的拉力效果而伸长，此刻因为拉伸弹簧25的拉力是大于重力对
第二接闪杆23与第一接闪杆22的作用力的，故此拉伸弹簧25能够保证与其对应的铰接位置不会发生向下的偏转，综合托板24与拉伸弹簧25的效果，多个第二接闪杆23与第一接闪杆22会连同固定杆21一起形成倒置的伞状避雷网，其能够将叶片103的位置也囊括在防雷保护的范围内，保护叶片103不受雷击损伤，再者，本装置中还设置了导向组件2，导向组件2能够在基杆6竖起的同时让轮毂102发生转动，进而令所有的叶片103尖端位置均偏离天空，避免叶片端部直面天空受到雷电的直击，也降低了位于最上端的叶片103高度，使得防雷组件3能够更加有效的拦截接受直击雷，在雷击被防雷组件3接受后会沿着球形避雷针4、滑杆11、基杆6以及铰接轴33进入到限位板31里并最终从接地引线32导入大地中，限位板31相对于接地引线32下方的位置是不导电材质制成，且发电机主体101的外壳也是非导电材质，这一设计可以避免雷击损伤发电机主体101，接地引线32与发电机主体101以及铁塔杆1相连接位置所用的连接件也是不导电的，所为的也是避免损伤风电机组。
43.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。