一種可變徑桁架的製作方法
2024-02-21 16:53:15
一種可變徑桁架的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種可變徑桁架（1000），其包括：多個相互耦接的交叉臂從而形成環形，每個交叉臂包括兩個臂(100、200)，這兩個臂相互交叉並在其中心處相互鉸接；在每個交叉臂的一側，交叉臂中的兩個臂的兩個端部分別與該側的相鄰的交叉臂的兩個臂的兩個端部鉸接，在每個交叉臂的另一側，交叉臂的兩個臂的另外兩端分別與該側的相鄰的交叉臂的兩個臂的兩個端部鉸接；從而使得在外力的作用下，可變徑桁架(1000)所形成的環形的直徑能夠變化。
【專利說明】一種可變徑桁架
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可變徑桁架，具體地說，涉及一種用於在變徑風電機組塔筒壁的外側的可變徑桁架。
【背景技術】
[0002]風能作為一種清潔的可再生能源越來越受到重視。利用風力發電裝置可以將風能轉換為電能。風力發電所需裝置主要包括風輪、發電機組和鋼鐵製成的塔筒。塔筒是支撐風輪和發電機組的構架，為了獲得較大和較均勻的風力，塔筒高度通常設置為80?100米或超過100米，而且隨著塔筒高度增加，塔筒直徑逐漸減小，在我國，1.5MW主流風力發電機組的塔筒底部直徑為4.5米，而塔筒頂部直徑為2.4米。
[0003]現有技術中，在進行風電設備維護時，通常採用磁力攀爬車將維修人員、裝備和零件送達到塔筒的任意指定高度，並安全地帶回地面。但是，磁力攀爬車存在一些安全隱患。由於磁力攀爬車是依靠自身磁塊對塔筒壁的吸附力，根據磁塊自身的性質，磁塊與被吸附材質距離越近，吸附力越近越強，但是不能表面直接接觸，而且一旦超出一定距離，磁塊的吸附力驟降。如果磁力攀爬車在行進過程中，沒有沿著豎直方向攀升，造成磁力攀爬車的左右兩端距離塔筒壁的距離不一致，並且一端距離塔筒壁過遠，造成吸附力驟降，可能造成磁力攀爬車從塔筒壁上脫離。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提供一種可變徑桁架，該可變徑桁架直徑可以隨著塔筒壁直徑的改變而改變，可以將磁力攀爬車與可變徑桁架固定在一起，以輔助磁力攀爬車沿著豎直方向爬升，並且能夠將多個磁力攀爬車連接在一起，能有效避免磁力攀爬車的傾覆。
[0005]為實現上述目的，本發明提供一種可變徑桁架，包括多個相互耦接的交叉臂從而形成環形，每個交叉臂包括兩個臂，這兩個臂相互交叉並在其中心處相互鉸接；在每個交叉臂的一側，交叉臂中的兩個臂的兩個端部分別與該側的相鄰的交叉臂的兩個臂的兩個端部鉸接，在每個交叉臂的另一側，交叉臂的兩個臂的另外兩端分別與該側的相鄰的交叉臂的兩個臂的兩個端部鉸接；從而使得在外力的作用下，可變徑桁架所形成的環形的直徑能夠變化。
[0006]根據本發明另一方面的可變徑桁架，還包括多個磁力導向車，該多個磁力導向車固定在各個交叉臂的在可變徑桁架內側的各個鉸接點處，所述磁力導向車具有車架和安裝在車架上的車輪和磁塊，當該可變徑桁架套在鋼鐵製成的塔筒上時，所述磁塊對鋼鐵的塔壁具有吸附力，並且可變徑桁架通過磁力導向車的車輪與塔壁接觸。
[0007]根據本發明另一方面的可變徑桁架，其中，該可變徑桁架能夠與磁力爬壁車固定在一起，從而當該可變徑桁架套在塔筒上並且磁力爬壁車沿著塔筒攀爬時，該可變徑桁架隨著磁力爬壁車一起移動且能夠防止磁力爬壁傾覆。
[0008]根據本發明另一方面的可變徑桁架，其中，所述車架由導磁材料製作，所述磁塊為永磁鐵。
[0009]根據本發明另一方面的可變徑桁架，其中，所述磁塊為多個磁塊，且相鄰的所述磁塊的磁極相反。
[0010]根據本發明另一方面的可變徑桁架，其中每個交叉臂所包括的兩個臂的長度相
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[0011]可變經桁架是圓環形，能夠通過磁力吸附在由鋼鐵材料製成的塔壁上，且其直徑隨著塔的直徑的變化而變化，在磁力攀爬車固定在該桁架的情況下，可變經桁架能夠隨著磁力攀爬車的爬行而上下移動，能有效避免磁力攀爬車的傾覆。最後，可變徑桁架上可以對稱安裝多個磁力攀爬車，既可以增大可變徑桁架與磁力攀爬車構成的系統的負載能力，又可以避免重量不對稱帶來的安全隱患。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]通過下面結合附圖對其實施例進行描述，本發明的上述特徵和技術優點將會變得更加清楚和容易理解。
[0013]圖1是本發明的一個實施例所述的可變徑桁架的示意圖；
[0014]圖2a示出了圖1所述的可變徑桁架的寬臂的立體示意圖；
[0015]圖2b示出了圖1所述的可變徑桁架的窄臂的立體示意圖；
[0016]圖3示出了圖1所述的可變徑桁架的磁力導向車的立體示意圖；
[0017]圖4a示出了圖1所述的可變徑桁架的伸展狀態示意圖；
[0018]圖4b示出了圖1所述的可變徑桁架的收縮狀態示意圖；
[0019]圖5a示出了圖1所述的可變徑桁架的寬臂的變形示意圖；
[0020]圖5b示出了圖1所述的可變徑桁架的窄臂的變形示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將參考附圖來描述本發明所述的可變徑桁架的實施例。本領域的普通技術人員可以認識到，在不偏離本發明的精神和範圍的情況下，可以用各種不同的方式或其組合對所描述的實施例進行修正。因此，附圖和描述在本質上是說明性的，而不是用於限制權利要求的保護範圍。此外，在本說明書中，附圖未按比例畫出，並且相同的附圖標記表示相同的部分。
[0022]圖1是本發明的一個實施例所述的可變徑祐1架的示意圖。圖2a示出了圖1所述的可變徑桁架的寬臂的立體示意圖。圖2b示出了圖1所述的可變徑桁架的窄臂的立體示意圖。圖3示出了圖1所述的可變徑桁架的磁力導向車的立體示意圖。如圖1、圖2a、圖2b和圖3所示，本發明的一個實施例所述的可變徑桁架1000包括多個寬臂100、多個窄臂200、多個磁力導向車300和多個銷軸400。
[0023]寬臂100包括兩組平行的弧形板110和將兩組弧形板110連接起來的細連接杆120，以及用於連接每組內部的多個鋼板的粗連接杆130，所述細連接杆120和粗連接杆130均為空心。在本發明的一個實施例中，每組弧形板包括四個平行的弧形板110，弧形板110之間通過粗連接杆130連接。上下兩組兩組弧形板110通過細連接杆120連接。弧形板110所對應的圓心角為60°。採用多個平行的弧形板110，相比於實體結構可以減輕寬臂100的重量，進而減輕可變徑桁架1000的重量。
[0024]窄臂200包括至少一組弧形板210和將弧形板210連接起來的細連接杆220和粗連接杆230，所述細連接杆220和粗連接杆230均為空心。在本發明的一個實施例中，窄臂200包括一組5個弧形板210，還包括將弧形板210連接起來的4根細連接杆220以及3根粗連接杆230，所述細連接杆220和粗連接杆230均為空心。弧形板210所對應的圓心角為60°。寬臂100與窄臂200的長度及弧度完全相同，且寬臂100與窄臂200上的粗連接杆在弧形板上的排列位置完全相同，均在兩端和中間位置。此外，寬臂和窄臂的弧形板的形狀也可以是其它形狀。
[0025]寬臂100的兩組弧形板之間形成有間隙，窄臂200能夠穿過寬臂100的兩組弧形板之間的間隙，並與寬臂100用過穿過粗連接杆的銷軸400連接。在本發明的一個實施例中，窄臂200的中間粗連接杆230與寬臂100的兩組弧形板110上的中間粗連接杆130的軸線重合，銷軸400貫穿粗連接杆230和130，從而使得寬臂100和窄臂200能夠分別繞著銷軸400轉動。寬臂100和窄臂200的弧心位於同一側。此外，窄臂的弧形板的形狀也可以是其它形狀。
[0026]如上所述，寬臂100和窄臂200通過銷軸400鉸接，形成一個交叉臂，該寬臂100的兩端分別與相鄰的交叉臂的窄臂200的端部鉸接，而該窄臂200的兩端分別於相鄰的交叉臂的寬臂100的端部鉸接。這裡，寬臂100與窄臂200的鉸接是指將一個銷軸貫穿寬臂100與窄臂200，使得寬臂100與窄臂200分別能夠繞著該銷軸轉動。由此，若干個交叉臂形成圓環狀結構，各個寬臂100和窄臂200的中線的交叉點的粗連接杆位於同一個圓上，各個寬臂100和窄臂200的在所述圓環狀結構的外側的鉸接點位於同一個圓上，且各個寬臂100和窄臂200的在所述圓環狀結構的內側處的鉸接點位於同一個圓上。
[0027]多個銷軸，用於寬臂、窄臂及磁力導向車之間的交替連接。整個裝置呈圓環形，在圓環狀結構內側每個鉸接處均有磁力導向車。磁力導向車300與寬臂100和窄臂200的在圓環狀結構內側端部通過磁力導向車300上的銷軸350連接。在本實施例中，每個磁力導向車包括四個車輪320、車架310、兩根軸340、多個磁鐵塊330、多個彈性塊331，前面的兩個車輪之間設有軸340，後面的兩個車輪之間亦設有軸340，軸340穿過車架上的通孔，由一根銷軸340連接前後兩個車架，在車架310下方設有方形槽，在方形槽內間隔分布著磁塊330與彈性塊331。沿著方形槽的邊沿設有彈性塊331，可以保護易碎的磁塊330。在車架310上設有包括兩個平行的弧形板，弧形板上設有軸孔，銷軸350從車架310的弧形板的通孔通過，軸孔壁與軸孔垂直的方向上設有通孔，銷釘從此通孔穿過起到將銷軸350在車架上定位的作用。
[0028]優選地，車架310的材質為導磁材料；磁塊330為永磁鐵；彈性塊331的材質均為橡膠。優選地，相鄰的磁塊330的磁極相反。首先，多塊磁塊330同時使用有助於增大單個磁塊330的吸附力；其次，採用絕緣的彈性塊331置於兩個相鄰的磁極相反的磁塊330之間，異名磁極之間具有較高的磁感線密度，可以提高磁塊330的吸附力；最後，磁塊330與導磁的車架310之間可以形成磁靴，以提高磁塊330的吸附力。優選地，磁塊330為立方體，相對於其他形狀的磁塊，立方體磁塊330的單位質量磁鐵的吸附力最強。優選地，彈性塊331的高度大於磁塊330的高度I?2mm，既不影響磁塊330與塔筒壁之間的吸附力，又可以避免磁塊330直接吸附在塔筒壁上，以消除磁塊330與塔筒壁之間的摩擦帶來的影響。[0029]下面將描述本發明的一個實施例所述的上述可變徑桁架的使用方法。圖4a示出了圖1所述的可變徑桁架的展開狀態示意圖。圖4b示出了圖1所述的可變徑桁架的收縮狀態示意圖。圖5a示出了圖1所述的可變徑祐1架的寬臂的變形示意圖。圖5b示出了圖1所述的可變徑桁架的窄臂的變形示意圖。
[0030]首先，寬臂100和窄臂200之間採用銷軸固定，並與其他窄臂200和寬臂100相互連接成圓環狀，同時，將磁力攀爬車2000安裝在可變徑桁架上，在寬臂100和窄臂200的內側端部安裝磁力導向車300，從而形成可變徑桁架1000，並且在圓環形的可變徑桁架上預留一個開口處。
[0031]其次，將可變徑桁架1000和磁力攀爬車2000的永磁吸盤均貼緊風電塔筒壁，將預留的一處開口用銷軸連接。這裡，磁力攀爬車2000位於可變徑桁架1000磁力導向車處，取代該位置的磁力導向車。為了避免組裝後的重量不對稱影響爬升效果，通常在可變徑桁架1000上對稱安裝兩個或多個磁力攀爬車2000。在本發明的實施例中，在可變徑桁架1000上對稱安裝兩個磁力攀爬車2000。為了避免磁力攀爬車2000的結構影響可變徑桁架1000的伸縮運動，可以對連接磁力攀爬車2000所在位置的寬臂100和窄臂200進行變形處理。圖5a和圖5b所示的寬臂100'和窄臂200'與圖2a和圖2b所示的寬臂100和窄臂200的主要區別在於，圖2a和圖2b中所示的弧形的寬臂100和窄臂200變形為圖5a和圖5b中所示的S型的寬臂100'和窄臂200'。寬臂100'和窄臂200'的構成以及連接方式並不改變。這裡，寬臂100'和窄臂200'上的各個粗細連接杆的位置保持不變，該弦長所對的圓心角為60°。
[0032]最後，驅動磁力攀爬車2000帶動可變徑桁架1000在塔筒壁上實現豎直向上運動，隨著塔筒壁直徑的減小，寬臂100和窄臂200外側端部連接所成角度逐漸減小，內側端部所成圓的直徑逐漸減小，可變徑桁架1000開始逐漸收縮。磁力導向車300上的磁塊330提供的吸附力，可以保證可變徑桁架1000始終貼緊風電塔筒，同時能有效避免磁力攀爬車2000的傾覆。當需要返回地面時，磁力攀爬車2000帶動可變徑桁架1000爬升至塔筒頂部後，驅動磁力攀爬車2000帶動可變徑桁架1000在塔筒壁上實現豎直向下運動，隨著塔筒壁直徑的增大，寬臂100和窄臂200外側端部連接所成角度逐漸增大，內側端部所成圓的直徑逐漸增大，可變徑桁架1000開始逐漸伸展。
[0033]根據上面的描述以及實踐可知，首先，多個寬臂和窄臂寬臂、窄臂及磁力導向車鉸接固定，以形成可以同步運動的圓環機構，內側端點在同一個圓上，其直徑隨著圓環的伸縮而改變；其次，將可變徑桁架與磁力攀爬車連接在一起，磁力攀爬車、磁力導向車均緊貼風電塔筒壁面，實現沿風電塔筒壁面的上下運動，磁力攀爬車提供動力，磁力導向車起到導向作用，由於可變經桁架是圓環形，能有效避免磁力攀爬車的傾覆。最後，可變徑桁架上可以對稱安裝多個磁力攀爬車，既可以增大可變徑桁架與磁力攀爬車構成的系統的負載能力，又可以避免重量不對稱帶來的安全隱患。
[0034]在本發明的上述教導下，本領域技術人員可以在上述實施例的基礎上進行各種改進和變形，而這些改進和變形，都落在本發明的保護範圍內，本領域技術人員應該明白，上述的具體描述只是更好地解釋本發明的目的，本發明的保護範圍由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種可變徑桁架，包括: 多個相互耦接的交叉臂從而形成環形，每個交叉臂包括兩個臂，這兩個臂相互交叉並在其中心處相互鉸接；在每個交叉臂的一側，交叉臂中的兩個臂的兩個端部分別與該側的相鄰的交叉臂的兩個臂的兩個端部鉸接，在每個交叉臂的另一側，交叉臂的兩個臂的另外兩端分別與該側的相鄰的交叉臂的兩個臂的兩個端部鉸接；從而使得在外力的作用下，可變徑桁架所形成的環形的直徑能夠變化。
2.如權利要求1所述的可變徑桁架，還包括多個磁力導向車，該多個磁力導向車固定在各個交叉臂的在可變徑桁架內側的各個鉸接點處，所述磁力導向車具有車架和安裝在車架上的車輪和磁塊，當該可變徑桁架套在鋼鐵製成的塔筒上時，所述磁塊對鋼鐵的塔壁具有吸附力，並且可變徑桁架通過磁力導向車的車輪與塔壁接觸。
3.如權利要求1所述的可變徑桁架，其中，該可變徑桁架能夠與磁力爬壁車固定在一起，從而當該可變徑桁架套在塔筒上並且磁力爬壁車沿著塔筒攀爬時，該可變徑桁架隨著磁力爬壁車一起移動且能夠防止磁力爬壁傾覆。
4.如權利要求1所述的可變徑桁架，其中，所述車架由導磁材料製作，所述磁塊為永磁鐵。
5.如權利要求1所述的可變徑桁架，其中，所述磁塊為多個磁塊，且相鄰的所述磁塊的磁極相反。
6.如權利要求1所述的可變徑桁架，其中每個交叉臂所包括的兩個臂的長度相等。
【文檔編號】F03D11/00GK103590985SQ201310571151
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】史國權, 曹國華, 呂瓊瑩, 王德民, 郝志偉 申請人:長春理工大學