RU2165544C1

RU2165544C1 - Windmill

Info

Publication number: RU2165544C1
Application number: RU99119791/06A
Authority: RU
Inventors: нов В.Ф. Тро; В.Ф. Троянов
Original assignee: Троянов Валерий Федорович
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2001-04-20

Abstract

FIELD: wind-power engineering; windmills operating at constant speed of windwheel. SUBSTANCE: windmill has carrying shaft, wheel with hub mounted on shaft, blades secured on wheel and power governor. According to invention, carrying shaft is connected with hub by means of movable joint. Shafts of turnable blades are mechanically connected to each other and to carrying shaft by means of traction plate secured on end face of carrying shaft and hinged two- member levers. Power governor is made in form of spring fitted on shaft between stop and movable hub on which adjustable tubular stop is secured. EFFECT: provision of constant speed of windmill wheel at any wind velocity. 2 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, касается конструкции ветродвигателей с постоянной скоростью вращения ветроколеса. Конструкция обеспечивает защиту ветродвигателя от разрушения при ураганной скорости ветра. The invention relates to wind energy, for the design of wind turbines with a constant speed of rotation of the wind wheel. The design protects the wind turbine from destruction in case of hurricane wind speed.

Известны ветродвигатели по а.с. N 1216415, 1346847, 1337548 и другие, в которых регулирование скорости вращения происходит за счет изменения центробежных сил регуляторов, возникающих с изменением числа оборотов ветродвигателя, такая система реагирует не на причину (усиление ветра), а на следствие - ускорение вращения. Поэтому получить постоянную скорость ветродвигателя невозможно, по этой же причине невозможно защитить ветродвигатель от перегрузок. Known wind turbines for AS N 1216415, 1346847, 1337548 and others, in which the rotation speed is controlled by changing the centrifugal forces of the regulators that occur with a change in the speed of the wind turbine, such a system does not respond to the cause (wind gain), but to the result - acceleration of rotation. Therefore, it is impossible to obtain a constant speed of the wind turbine, for the same reason it is impossible to protect the wind turbine from overloads.

Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является техническое решение по а.с. N 1242636, в котором регулирование скорости происходит только при возрастании крутящего момента. The closest solution to the proposed invention is a technical solution for AS N 1242636, in which speed control occurs only with increasing torque.

В случае снятия нагрузки крутящий момент на рабочем валу не увеличится, следовательно, рабочие лопатки останутся на своих установочных углах, что приведет к увеличению скорости вращения при усилении ветра. In case of removal of the load, the torque on the working shaft will not increase, therefore, the working blades will remain at their installation angles, which will lead to an increase in rotation speed with increasing wind.

Цель изобретения - достижение постоянного числа оборотов ветродвигателя при любой скорости ветра. The purpose of the invention is the achievement of a constant speed of the wind turbine at any wind speed.

Поставленная цель достигается следующим образом. The goal is achieved as follows.

Сопряжение несущего вала со ступицей ветроколеса выполнено в виде подвижного шлицевого соединения, при этом валики поворота лопастей кинематически связаны между собой и несущим валом при помощи тяговой тарелки, закрепленной на торце несущего вала и шарнирных двузвенных рычагов, а регулятор мощности выполнен в виде пружины. надетой на вал между упором и подвижной ступицей, на которой установлен регулируемый трубчатый упор. The bearing shaft is coupled with the hub of the wind wheel in the form of a movable splined connection, while the rotation rollers of the blades are kinematically connected with each other and the bearing shaft using a traction plate fixed to the end of the bearing shaft and two-link articulated levers, and the power regulator is made in the form of a spring. worn on the shaft between the emphasis and the movable hub, on which an adjustable tubular emphasis is mounted.

На фиг. 1 изображен многолопастной ветродвигатель с горизонтальной осью вращения рабочего вала; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a multi-blade wind turbine with a horizontal axis of rotation of the working shaft; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Ветродвигатель содержит несущий вал 1, на шлицы которого установлена ступица 2, к которой крепятся поворотные лопасти 3, имеющие аэродинамический профиль, регулятор мощности, состоящий из пружины 4, упорной шайбы 5, регулировочной гайки 6, регулируемого трубчатого упора 7, тяговой тарелки 8, двузвенных шарнирных рычагов 9, валиков 10 поворота лопастей. Тяговая тарелка 8 крепится к торцу вала 1 переходником 11, на который надевается обтекатель 12 и прижимается коком 13. The wind turbine contains a bearing shaft 1, on the slots of which a hub 2 is mounted, to which rotary blades 3 are attached, having an aerodynamic profile, a power regulator consisting of a spring 4, a thrust washer 5, an adjusting nut 6, an adjustable tubular stop 7, a traction plate 8, two-link articulated levers 9, rollers 10 turning the blades. The traction plate 8 is attached to the end of the shaft 1 with an adapter 11, on which the cowl 12 is put on and pressed against the cooker 13.

Ветродвигатель работает следующим образом. The wind turbine operates as follows.

При отсутствии ветра пружина 4 сдвигает ступицу 2 по несущему валу 1 в исходное крайнее правое положение. Угол атаки лопастей 3 установлен 55-60^o.In the absence of wind, the spring 4 shifts the hub 2 along the bearing shaft 1 to the initial extreme right position. The angle of attack of the blades 3 is set to 55-60 ^o .

При малой скорости ветра (1-3 м/с) на лопастях 3, расположенных под углом (55-60^o) к потоку, возникает подъемная сила, создающая крутящий момент на валу 1. Ветродвигатель приходит в движение, одновременно с возникновением подъемной силы на лопасти 3 действуют силы лобового сопротивления, направленные параллельно оси вала 3, которые стремятся сдвинуть ступицу 2 и сжать пружину 4. При малых скоростях ветра (1:3 м/сек) усилия пружины 4 хватает, чтобы удержать ступицу 2 в исходном положении и сохранить установленные углы атаки (55-60^o). При необходимости жесткость пружины в исходном положении устанавливается регулировочной гайкой 6, навинченной на упор 5. При дальнейшем увеличении скорости ветра одновременно с увеличением подъемной силы увеличивается сила лобового сопротивления ветроколеса, которая сдвигает ступицу 2, сжимая пружину 4, при этом происходит разворот валиков 10 лопастей 3 под действием шарнирных двузвенных рычагов 9 и тяговой тарелки 8. Таким образом, автоматически изменяется угол атаки лопастей 3 в зависимости от скорости ветра. С увеличением скорости ветра угол атаки уменьшается, с уменьшением скорости ветра угол атаки увеличивается. При этом скорость вращения ветродвигателя остается практически постоянной.At low wind speeds (1-3 m / s) on the blades 3, located at an angle (55-60 ^o ) to the flow, there is a lifting force that creates torque on the shaft 1. The wind turbine comes into motion, simultaneously with the occurrence of a lifting force on the blades 3 have a drag force directed parallel to the axis of the shaft 3, which tend to move the hub 2 and compress the spring 4. At low wind speeds (1: 3 m / s), the efforts of the spring 4 are enough to keep the hub 2 in its original position and keep installed angles of attack (55-60 ^o ). If necessary, the spring stiffness in the initial position is set by the adjusting nut 6, screwed to the stop 5. With a further increase in wind speed simultaneously with an increase in the lifting force, the drag force of the wind wheel increases, which moves the hub 2, compressing the spring 4, and the rollers 10 of the blades 3 under the action of articulated two-link levers 9 and traction plate 8. Thus, the angle of attack of the blades 3 automatically changes depending on the wind speed. With an increase in wind speed, the angle of attack decreases, with a decrease in wind speed, the angle of attack increases. In this case, the rotation speed of the wind turbine remains almost constant.

При увеличении скорости ветра выше расчетной (10 м/с) лобовое сопротивление ветродвигателя растет, рабочая пружина 4 сжимается ступицей 2 до тех пор, пока трубчатый упор 7 не будет контактировать с упорной шайбой 5, соответственно угол атак лопастей 3 уменьшится до 0-3^o. При необходимости упором 7 возможна установка углов атаки нулевой подъемной силы, когда лопасти 3 ветродвигателя полностью флюгируются при ураганной скорости ветра (свыше 25 м/с).When the wind speed increases above the calculated (10 m / s), the wind resistance of the wind turbine increases, the working spring 4 is compressed by the hub 2 until the tubular stop 7 contacts the thrust washer 5, respectively, the angle of attack of the blades 3 decreases to 0-3 ^o . If necessary, emphasis 7, it is possible to set the angle of attack of zero lifting force, when the blades 3 of the wind turbine are fully feathering at a hurricane wind speed (over 25 m / s).

Claims

Ветродвигатель, содержащий несущий вал, установленное на нем рабочее колесо со ступицей и закрепленными на ней лопастями, регулятор мощности, отличающийся тем, что сопряжение несущего вала со ступицей выполнено в виде подвижного зацепления, при этом валики поворотных лопастей кинематически связаны между собой и с несущим валом при помощи тяговой тарелки, закрепленной на торце несущего вала, и шарнирных двузвенных рычагов, а регулятор мощности выполнен в виде пружины, надетой на вал между упором и подвижной ступицей, на которой закреплен регулируемый трубчатый упор. A wind turbine containing a bearing shaft, an impeller mounted on it with a hub and blades mounted on it, a power regulator, characterized in that the coupling of the bearing shaft with the hub is made in the form of movable engagement, while the rollers of the rotary blades are kinematically connected with each other and with the bearing shaft by means of a traction plate fixed on the end of the bearing shaft, and two-link articulated levers, and the power regulator is made in the form of a spring worn on the shaft between the stop and the movable hub, on which is fixed adjustable tubular emphasis.