[发明专利]一种风力机襟翼气动驱动机构

说明书

本发明公开一种风力机襟翼气动驱动机构，包括储料罐，控制器，蝶形阀，连接管，椭圆形框架，气缸，驱动杆，复位弹簧，齿轮，齿条，齿轮轴。所述储料罐通过连接管、蝶形阀与气缸相连，两储料罐中分别存放硝酸钾和叠氮化钠，当传感器检测到风力机表面载荷达到指定值时，控制器控制两蝶形阀同时开启，储料罐中的硝酸钾和叠氮化钠进入气缸中产生反应生成氮气驱动两驱动杆反向运动，驱动杆运动使椭圆形框架产生变形，进而通过上述齿条带动齿轮旋转，再经齿轮轴带动襟翼发生偏转。当襟翼驱动完成后，气缸内部复位弹簧推动驱动杆向气缸中心位置运动使椭圆形框架恢复原状，经上述齿轮齿条传动后带动襟翼发生偏转使襟翼回复原状。本发明采用气动反应式驱动襟翼偏转，与传统压电叠堆驱动器相比椭圆形框架能够产生更大变形，襟翼偏转角度更大，同时该驱动器使用氮气驱动，更加环保。

技术领域

本发明涉及一种气动驱动机构，主要用于智能风力机叶片襟翼驱动。

背景技术

风力机作为清洁能源近年来已经得到广泛应用，随着化石能源危机加剧，未来风能将进一步得到发展。相对垂直轴风力机，水平轴风力机具有较高的风能利用率，同时水平轴风力机大范围内推广也促进其技术成熟。

风电行业的快速发展也促使风力机叶片逐渐大型化，然而，叶片长度的增加造成柔性叶片在运行时更容易受到动载荷及随机阵风影响。为实现叶片交变载荷的快速下降，主动气动力载荷控制逐步得到应用，该方法需要在叶片上添加附加结构实现气动载荷控制，进而达到保护叶片目的。目前，常规叶片襟翼驱动放大机构多采用压电叠堆实现驱动，但受压电材料制造工艺等因素制约，压电叠堆驱动能力有限，并且由于压电材料迟滞特性导致放大器驱动能力不稳定。

综上所述，如何针对大型水平轴风力机叶片襟翼驱动问题，设计一种环保、响应迅速、能够实现大行程驱动的机构，使大型风力机叶片能够有效实现襟翼大幅调节，进而达到气动降载目的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明设计一种基于水平轴风力机叶片附加襟翼的驱动放大器机构，能够实现风力机叶片襟翼快速驱动，同时能够解决目前压电叠堆驱动机构驱动行程较小问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种风力机叶片襟翼驱动机构，包括外部框架、储料罐、连接管、蝶形阀、气缸、驱动杆、控制器、齿轮、齿条。上下两储存盒中分别存放叠氮化钠及硝酸钾，由外部传感器监测襟翼两侧气流将信号传递给控制器，当外部气动载荷超出设定值时，控制器控制上下两个蝶形阀开启，储存盒中的叠氮化钠及硝酸钾产生反应生成氮气进入气缸并使连杆运动，连杆运动使外部椭圆形框架长轴伸长，短轴缩短。上述椭圆形框架变形带动齿条水平运动，进而带动齿轮旋转。齿轮通过轴和键与襟翼连接，上述齿轮旋转通过轴、键带动襟翼产生偏转，进而实现气动载荷调节。

进一步的，椭圆形驱动框架一端使用紧固件通过螺纹与前缘腹板连接，同时椭圆形框架与前缘腹板相垂直，另一端设计为矩形槽结构，并开有螺纹孔，通过内六角螺栓与齿轮齿条连接。当储存盒中的叠氮化钠及硝酸钾产生反应生成氮气，椭圆形框架短轴缩短，通过齿条带动齿轮转动，通过轴和键进而带动襟翼偏转。

进一步的，气缸内部两侧装有复位弹簧，当两驱动杆驱动完成后由复位弹簧使其恢复原位。

(三)有益效果

本发明与现有压电驱动相比较，具有以下有益效果：本发明提供一种通过化学反应驱动气缸运动进而达到襟翼偏转效果。两储料罐中分别存放硝酸钾和叠氮化钠，当传感器监测外部载荷达到设定值时，控制器控制两蝶形阀同时开启，叠氮化钠和硝酸钾产生反应生成氮气使驱动杆运动，并使椭圆形框架变形，进而通过齿轮齿条传动带动襟翼偏转。此发明解决了常规压电叠堆驱动机构的驱动行程较小问题，能够获得较大襟翼偏转角。

附图说明