闪电电流传输系统和使用闪电电流传输系统的风轮机的制作方法

1.本发明涉及风轮机技术领域，具体为一种闪电电流传输系统和使用闪电电流传输系统的风轮机。


背景技术：

2.风轮机或称风力发电机。在一些地区已经使用较为成熟，由于其大小，风轮机容易受到雷击。风轮机的高度超出周围的树木和建筑物很多，以便将风能有效地转换为电能。在雷雨天气，如果闪电击中风轮机叶片的梢部。由于电流值高，电荷量大，具有很高的风险，容易使叶片受损，因此能够在闪电击中风轮机叶片后能及时消除其上的电荷、电流显得十分重要。公告号为cn105793564b提出的一种闪电电流传输系统和使用闪电电流传输系统的风轮机，用于大型风轮机的闪电电流传输系统，其可以使用小型风轮机的闪电电流传输系统的大多数部件，并且能现场维护。但是上述方案在使用中，由于风轮机叶片表面较为光滑，不存在尖端或尖锐角，所以在风轮机叶片电荷感应下产生大量电荷无法快速的得到释放，极有可能会造成发受风轮机叶片联动的电机内部造成损坏。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种闪电电流传输系统和使用闪电电流传输系统的风轮机，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种闪电电流传输系统，包括接闪结构和放电结构，所述接闪结构安装在风机叶片的内侧顶端处，所述放电结构位于接闪结构的下方且与接闪结构连接，其中：
6.所述接闪结构包括安装箱以及能够由安装箱伸出和缩回的接闪器；
7.所述放电结构包括能够跟随风机叶片转动的接触轮，以及套装在发电机箱上的接触环，所述接触环接地；
8.所述接闪器通过接触轮与接触环转动配合从而将接闪器引入的电荷接地。
9.优选的，所述接闪器插装在安装箱上，且底部安装挡板，所述安装箱内具有水凝胶块以及弹性件，所述水凝胶块用于在吸水后膨胀顶起挡板将接闪器推出至安装箱外，所述弹性件用于在水凝胶块失水后收缩将挡板弹回从而将接闪器拉回至安装箱内，所述接闪器的底部连接有贯穿挡板、水凝胶块以及安装箱底部的接地线，所述接触环与接地线连接。
10.优选的，所述水凝胶块位于挡板下端面且放置在安装箱内的底部，所述弹性件采用弹簧，套装在位于挡板上端面和安装箱内顶部之间的接闪器上。
11.优选的，所述安装箱的上部和挡板上开设有板孔，所述安装箱的上端面开设有用于接闪器伸缩的通口。
12.优选的，所述风机叶片内侧的底部安装有电液推杆，所述接触轮通过轴体安装在电液推杆上，所述电液推杆伸缩带动接触轮与接触环之间实现滚动，所述接地线沿着风机叶片的内侧布置且与轴体连接，所述电液推杆上安装有湿度传感器。
13.优选的，所述放电结构还包括喷水管，所述喷水管的喷头朝向接触环，所述喷水管上安装有电磁阀。
14.为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：
15.一种使用闪电电流传输系统的风轮机，包括发电机箱、风机转轴、风机叶片以及根据前述任一项所述的闪电电流传输系统，所述风机转轴贯穿安装在发电机箱上，所述风机叶片安装在风机转轴上，所述闪电电流传输系统包括接闪结构和放电结构，所述接闪结构安装在风机叶片的内侧顶端处，所述放电结构位于接闪结构的下方且与接闪结构连接，其中：
16.所述接闪结构包括安装箱以及能够由安装箱伸出和缩回的接闪器；
17.所述放电结构包括能够跟随风机叶片转动的接触轮，以及套装在发电机箱上的接触环，所述接触环接地；
18.所述接闪器通过接触轮与接触环转动配合从而将接闪器引入的电荷接地。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.本发明，采用安装接闪器，接闪器具有尖端可以使得电荷大量流出，防止发电机箱内安装的发电机组受到损坏。通过接闪器使得风机叶片的顶端具备具有尖端或尖锐角的结构，从而实现存在尖端才会具有大量电荷，会对闪电产生吸引的功能，有效的降低了闪电劈向其他地方的概率。当劈向风机叶片，闪电通过接闪器尖端进行放电，电荷经过接地线快速流出与外界中和，从而将大电流引入到大地从而保护风轮机的设备部件安全。
21.本发明，在晴朗天气下，接闪器是收纳在安装箱内，而安装箱是安装在风机叶片的内侧顶端处，这样在风机叶片随着风机转轴转动时避免外界环境对接闪器造成损坏。当雷雨过后天气逐渐转晴，水凝胶块中的水挥发失水，水凝胶收缩，在弹性件产生的回弹作用力作用情况下，从而将挡板以及接闪器重新回推至安装箱内，实现接闪器的收纳隐藏。
22.本发明，通过设置喷水管以及通过喷水管喷头将水喷向滚动的接触轮和接触环上，利用喷水从而实现接触轮与接触环散热降温，以达到保护的目的。
附图说明
23.图1为本发明整体结构示意图；
24.图2为本发明结构后视示意图；
25.图3为本发明接闪器伸出到安装箱外示意图；
26.图4为本发明接闪器缩回到安装箱内示意图；
27.图5为本发明接触轮与接触环配合示意图。
28.图中：1发电机箱、2风机转轴、3风机叶片、4安装箱、5接闪器、6挡板、7弹性件、8水凝胶块、9板孔、10通口、11接地线、12电液推杆、13湿度传感器、14接触环、15接触轮、16轴体、17电磁阀、18喷头、19喷水管。
具体实施方式
29.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。
30.请参阅图1至图5，本发明提供一种技术方案：
31.一种使用闪电电流传输系统的风轮机，包括发电机箱1、风机转轴2、风机叶片3以及闪电电流传输系统，所述风机转轴2贯穿安装在发电机箱1上，所述风机叶片3安装在风机转轴2上，所述闪电电流传输系统包括接闪结构和放电结构，所述接闪结构安装在风机叶片3的内侧顶端处，所述放电结构位于接闪结构的下方且与接闪结构连接，其中：
32.所述接闪结构包括安装箱4以及能够由安装箱4伸出和缩回的接闪器5；
33.所述放电结构包括能够跟随风机叶片3转动的接触轮15，以及套装在发电机箱1上的接触环14，所述接触环14接地；
34.所述接闪器5通过接触轮15与接触环14转动配合从而将接闪器5引入的电荷接地。
35.在本发明中，闪电电流传输系统具体的：
36.所述接闪器5插装在安装箱4上，且底部安装挡板6，所述安装箱4内具有水凝胶块8以及弹性件7，所述水凝胶块8用于在吸水后膨胀顶起挡板6将接闪器5推出至安装箱4外，所述弹性件7用于在水凝胶块8失水后收缩将挡板6弹回从而将接闪器5拉回至安装箱4内，所述接闪器5的底部连接有贯穿挡板6、水凝胶块8以及安装箱4底部的接地线11，所述接触环14与接地线11连接。所述水凝胶块8位于挡板6下端面且放置在安装箱4内的底部，所述弹性件7采用弹簧，套装在位于挡板6上端面和安装箱4内顶部之间的接闪器5上。所述安装箱4的上部和挡板6上开设有板孔9，所述安装箱4的上端面开设有用于接闪器5伸缩的通口10。
37.本发明中，采用安装接闪器5，接闪器5具有尖端可以使得电荷大量流出，防止发电机箱1内安装的发电机组受到损坏。通过接闪器5使得风机叶片3的顶端具备具有尖端或尖锐角的结构，从而实现存在尖端才会具有大量电荷，会对闪电产生吸引的功能，有效的降低了闪电劈向其他地方的概率。当劈向风机叶片3，闪电通过接闪器5尖端进行放电，电荷经过接地线11快速流出与外界中和，从而将大电流引入到大地从而保护风轮机的设备部件安全。
38.本发明，在晴朗天气下，接闪器5是收纳在安装箱4内，而安装箱4是安装在风机叶片3的内侧顶端处，这样在风机叶片3随着风机转轴2转动时避免外界环境对接闪器5造成损坏。而在当雷雨天气来临时，由于风机叶片3所处的风场环境中空气湿度增大，湿润的空气透过板孔9，水凝胶块8吸收空气中湿润的水汽，从而实现膨胀，水凝胶块8完全膨胀对后挡板6进行挤压，这样即可将接闪器5推出至安装箱4外，而此过程中弹性件7优选螺旋弹簧被完全压缩产生回弹作用力。当雷雨过后天气逐渐转晴，水凝胶块8中的水挥发失水，水凝胶35收缩，在弹性件7产生的回弹作用力作用情况下，从而将挡板6以及接闪器5重新回推至安装箱4内，实现接闪器5的收纳隐藏。
39.本发明，由于设置了板孔9，其目的是便于空气进入与水凝胶块8接触，从而实现水凝胶块8接触湿润空气吸收水汽膨胀，在天气转晴后水凝胶块8中水汽挥发收缩。将板孔9开设在安装箱4的上部目的是避免在水凝胶块8膨胀时一部分会随着板孔9挤压到安装箱4外，这样可以保证利用水凝胶块8膨胀产生足够的推力。
40.本发明，弹性件7优选螺旋弹簧，压缩弹簧弹力小于水凝胶块8膨胀产生的推力，压缩弹簧弹力大于克服推动挡板6及接闪器5摩擦力。水凝胶块8完全膨胀，螺旋弹簧可以刚好被压缩或完全压缩。而且接地线11选择柔韧性较好的线材，以便于可以适应水凝胶块8反复
膨缩的情况。
41.具体的，所述风机叶片3内侧的底部安装有电液推杆12，所述接触轮15通过轴体16安装在电液推杆12上，所述电液推杆12伸缩带动接触轮15与接触环14之间实现滚动，所述接地线11沿着风机叶片3的内侧布置且与轴体16连接，所述电液推杆12上安装有湿度传感器13。所述放电结构还包括喷水管19，所述喷水管19的喷头18朝向接触环14，所述喷水管19上安装有电磁阀17。
42.本发明，需要将接闪器5引入的闪电电流引入大地，所以通过接地线11，而由于风机叶片3是随着风机转轴2转动的，所以不能直接将接地线11的末端直接接地，以免接地线11被拉扯断开，所以需要将电流由接地线11通过接触轮15传导至发电机箱1上的接触环14，接触轮15随着风机转轴2转动但接触环14不随风机转轴2转动，这样将接触环14接地即可，实现接闪器5上电荷产生的电流可以快速流入大地。
43.本发明，当雷雨天气来临时，风机叶片3所处的风场环境中空气湿度将增大，通过湿度传感器13检测，风场scada系统控制电液推杆12伸长合适或设定距离，从而将接触轮15推向接触环14从而与接触环14接触，由于接触轮15随着风机转轴2转动，接触轮15可以沿着接触环14转动，从而实现接地线11的电流经过轴体16传导至接触轮15，然后通过接触轮15传导至接触环14，将接触环14接地处理即可实现将接闪器5上电荷产生的电流可以快速流入大地。
44.本发明中，闪电电流传输系统必要机构采用导电体比如轴体16、接触轮15、接触环14上表面其余部分可以为绝缘体或根据实际使用情况设定。
45.本发明中，在雷雨天气下，如图5所示，风场scada系统控制电液推杆12将接触轮15推下与接触环14滚动，而在天气转晴后，控制电液推杆12将接触轮15拉回与接触环14脱离接触。而在接触轮15与接触环14接触滚动的同时，由于滚动会产生一定的热，从而不利于接触轮15与接触环14散热，鉴于此通过设置喷水管19喷水从而实现降温，以保护接触轮15的滚动。具体的是喷水管19接上水源，并连接上泵，风场scada系统控制泵开启，通过控制电磁阀17打开，喷水管19通过喷头18将水喷向滚动的接触轮15和接触环14上。
46.本发明，其余未叙述部分均可与现有技术相同、或为公知技术或可采用现有技术加以实现，此处不再详述。
47.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。