RU2104409C1

RU2104409C1 - Windmill electric generating plant

Info

Publication number: RU2104409C1
Application number: RU96101366A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Бастраков
Original assignee: Брянский государственный педагогический университет им.академика И.Г.Петровского
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1998-02-10

Abstract

FIELD: wind-power engineering. SUBSTANCE: windmill electric generating plant has support, rotary blades, control device and generator. Vertical shaft is put on support. Axles of turn of blades are positioned on cantilevers anchored on vertical shaft and are displaced towards front edges of blades. Control device is fabricated in the form of limiters of turn interacting with blades and hinged in brackets made fast to cantilevers. One of limiters of turn is mounted for centrifugal deviation, second limiter is spring-loaded. Generator is kinematically coupled to shaft. EFFECT: enhanced operational reliability and efficiency of plant. 4 dwg

Description

Изобретение относится к ветроэнергетике, касается ветроэнергетических установок и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электрическую в производственных целях. The invention relates to wind energy, relates to wind energy installations and can be used to convert wind energy into electrical energy for industrial purposes.

Изобретение позволяет повысить надежность работы и уменьшить материалоемкость ветроэнергетической установки. The invention improves the reliability and reduces the material consumption of a wind power installation.

Известна ветроэнергетическая установка, содержащая опору, установленный на ней вертикальный вал. На верхнем конце вала расположены стрелы, к которым с помощью шарниров прикреплены лопатки аэродинамического профиля. Лопатки вращаются в вертикальном положении с помощью тросов и рычагов, соединенных с общей пружиной (заявка Франции N 2319028, кл. F 03 D 3/00, 1977). Known wind power installation containing a support mounted on it a vertical shaft. At the upper end of the shaft there are arrows to which aerodynamic profile vanes are attached with hinges. The blades rotate in an upright position using cables and levers connected to a common spring (French application N 2319028, CL F 03 D 3/00, 1977).

Недостатком данного агрегата является наличие высокого вертикального вала, утяжеляющего конструкцию и возбуждающего нежелательные аэродинамические возмущения, повышенная опасность работы "вразнос" из-за того, что при сильном ветре сброс мощности будет происходить лишь за счет уменьшения ометаемой поверхности ветроколеса. The disadvantage of this unit is the presence of a high vertical shaft, which makes the structure heavier and excites undesirable aerodynamic disturbances, an increased danger of operation "peddling" due to the fact that during strong winds, power will be reset only by reducing the swept surface of the wind wheel.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является установка (заявка Великобритании N 1486338, кл. F 03 D 23/02, 1976), которая содержит опору, установленный на ней вертикальный вал с поворотными лопастями, размещенными на консолях и взаимодействующими с устройством управления с флюгером, генератор, кинематически связанный с валом. The closest technical solution, selected as a prototype, is the installation (UK application N 1486338, CL F 03 D 23/02, 1976), which contains a support mounted on it a vertical shaft with rotary blades placed on consoles and interacting with the device control with a weather vane, a generator kinematically connected with the shaft.

Недостатком данного решения является невысокая надежность работы установки из-за вытягивания цепей в цепных передачах поворота лопастей и наличия скользящего механизма регулирования оборотов двигателя при перегрузках. Степень надежности особенно понижается при увеличении мощности двигателя за счет увеличения длины консолей и площади лопастей, когда необходима цепь большой длины. The disadvantage of this solution is the low reliability of the installation due to the stretching of the chains in the chain drives of the rotation of the blades and the presence of a sliding mechanism for regulating the engine speed during overloads. The degree of reliability is especially reduced with increasing engine power due to an increase in the length of the consoles and the area of the blades when a long chain is needed.

Задача изобретения - повышение надежности в работе и снижение материалоемкости. The objective of the invention is to increase reliability in operation and reduce material consumption.

Задача решается в ветроэнергетической установке, содержащей опору с установленным на ней пустотелым вертикальным валом, поворотные лопасти, оси поворота которых размещены на консолях, закрепленных на вертикальном валу, устройство управления, взаимодействующее с поворотными лопастями, и генератор, кинематически связанный с валом. The problem is solved in a wind power installation containing a support with a hollow vertical shaft mounted on it, rotary blades, the rotation axes of which are placed on consoles mounted on a vertical shaft, a control device that interacts with the rotary blades, and a generator kinematically connected to the shaft.

Согласно изобретению устройство управления выполнено в виде шарнирно установленных на кронштейнах, жестко закрепленных на консолях ограничителей поворота лопастей, одни из которых установлены с возможностью центробежного отклонения, вторые - подпружиненны, а ось поворота лопастей смещена в сторону их передней кромки. According to the invention, the control device is made in the form of pivotally mounted on brackets rigidly fixed to the consoles of the rotation limiters of the blades, some of which are mounted with the possibility of centrifugal deflection, the second are spring-loaded, and the axis of rotation of the blades is shifted towards their leading edge.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении оптимального рабочего положения поворотных лопастей относительно направления ветра при его рабочих скоростях и регулировании частоты вращения вала при скорости ветра выше оптимальной рабочей величины. The technical result obtained by the implementation of the invention is to provide the optimal working position of the rotary blades relative to the direction of the wind at its operating speeds and adjusting the shaft speed at a wind speed above the optimum operating value.

Ограничитель поворота лопасти, установленный с возможностью центробежного отклонения, предотвращает разворот лопасти по направлению ветра на дуге окружности вращения ротора, обращенной выпуклостью к направлению ветра в рабочем режиме; при скорости ветра выше оптимальной рабочей величины осуществляет установку лопасти параллельно направлению ветра; обеспечивает включение агрегата в работу и его остановку. The blade rotation limiter, installed with the possibility of centrifugal deflection, prevents the blade from turning in the direction of the wind on an arc of a circle of rotation of the rotor, convex to the direction of the wind in operating mode; when the wind speed is above the optimum working value, the blade is installed parallel to the direction of the wind; provides inclusion of the unit in work and its stop.

Подпружиненный ограничитель поворота лопасти предотвращает разворот лопасти по направлению ветра на дуге окружности вращения ротора, обращенной вогнутостью к направлению ветра, и обеспечивает вхождение лопасти в рабочий сектор при скорости ветра выше оптимальной рабочей величины. A spring-loaded blade rotation limiter prevents the blade from turning in the wind direction on an arc of a rotor rotation circle facing with a concavity to the wind direction, and ensures that the blade enters the working sector at a wind speed above the optimal operating value.

Смещением оси поворота лопастей в сторону их передней кромки достигается автоматический разворот лопастей по направлению ветра и их оптимальное рабочее положение. By shifting the axis of rotation of the blades in the direction of their leading edge, an automatic turn of the blades in the direction of the wind and their optimal working position are achieved.

Использование в устройстве управления ограничителей поворота лопастей со смещением их осей поворота в сторону передней кромки повышает надежность установки в работе за счет исключения цепных передач поворота лопастей и снижает материалоемкость вследствие уменьшения длины вертикального вала, высоты опоры и исключения флюгера. The use in the control device of rotation limiters of the blades with a shift of their rotation axes towards the leading edge increases the reliability of the installation in operation by eliminating the chain transmission of rotation of the blades and reduces material consumption due to the reduction of the length of the vertical shaft, the height of the support and the exclusion of the weather vane.

На фиг.1 представлена установка, общий вид; на фиг.2 - то же, в рабочем положении, вид сверху; на фиг.3 - схема работы ограничителей поворота лопастей, вид сбоку; на фиг.4 - установка в нерабочем положении, вид сверху. Figure 1 shows the installation, General view; figure 2 is the same, in the working position, a top view; figure 3 - scheme of operation of the limiters of rotation of the blades, side view; figure 4 - installation in the idle position, top view.

Ветроэнергетическая установка содержит опору 1 с установленным на ней пустотелым вертикальным валом 2, поворотные лопасти 3, оси 4 поворота которых размещены на консолях 5, закрепленных на вертикальном валу 2, устройство управления, взаимодействующее с поворотными лопастями 3, и генератор 6, связанный через мультипликатор 7 с нижней частью вала 2. Жесткость конструкции усилена горизонтальными 8, и косыми 9 растяжками. The wind power installation comprises a support 1 with a hollow vertical shaft 2 mounted on it, rotary blades 3, rotation axes 4 of which are mounted on consoles 5 mounted on a vertical shaft 2, a control device interacting with the rotary blades 3, and a generator 6 connected through a multiplier 7 with the lower part of the shaft 2. The structural rigidity is reinforced by horizontal 8, and oblique 9 stretch marks.

Устройство управления выполнено в виде ограничителей поворота 10 и 11 лопастей 3, установленных шарнирно на кронштейнах 12, жестко закрепленных на консолях 5. Ограничители поворота 10 установлены с возможностью центробежного отклонения и тросом 13 через полость вала 2 соединены с фиксируемым кольцом пуска 14. Ограничители поворота 11 подпружиненны. Ось 4 поворота лопастей 3 смещена в сторону их передней кромки. The control device is made in the form of rotation limiters 10 and 11 of the blades 3 mounted pivotally on the brackets 12, rigidly mounted on the consoles 5. The rotation limiters 10 are mounted with the possibility of centrifugal deflection and the cable 13 through the cavity of the shaft 2 is connected to the fixed start ring 14. The rotation limiters 11 spring loaded. The axis 4 of rotation of the blades 3 is shifted towards their leading edge.

Ветроэнергетическая установка работает следующим образом. Wind power installation works as follows.

Кольцо пуска 14 снимают с фиксатора и центробежно отклоняющиеся ограничители поворота 10 устанавливаются в рабочее положение. При развороте одной из лопастей 3 в рабочий сектор (45^o) за счет эффекта парусности возникает крутящий момент, под действием которого все лопасти 3 поочередно занимают заданное ограничителями 10 и 11 положение в своих рабочих секторах, увеличивая крутящий момент и обеспечивая вращение вала 2.The start ring 14 is removed from the latch and the centrifugally deflecting rotation limiters 10 are set to the operating position. When one of the blades 3 is turned into the working sector (45 ^o ) due to the windage effect, a torque occurs, under the action of which all the blades 3 alternately occupy the position specified by the limiters 10 and 11 in their working sectors, increasing the torque and ensuring rotation of the shaft 2.

При скорости ветра выше оптимальной рабочей величины центробежные ограничители 10 отклоняются настолько, что лопасти 3 устанавливаются параллельно направлению ветра и не создают тягового усилия. Это приводит к снижению частоты вращения вала 2 и к уменьшению угла отклонения ограничителей 10. За счет подпружиненного упора 11 лопасти 3 входят в рабочий сектор и вновь создают тяговое усилие вращения вала 2. Так происходит автоматическое регулирование частоты вращения вала 2 и обеспечивается исключение опасности работы "вразнос" при ураганном ветре. When the wind speed is above the optimum operating value, the centrifugal stops 10 are deflected so that the blades 3 are installed parallel to the direction of the wind and do not create traction. This leads to a decrease in the rotational speed of the shaft 2 and to a decrease in the angle of deviation of the limiters 10. Due to the spring-loaded stop 11, the blades 3 enter the working sector and again create the traction force of the rotation of the shaft 2. This automatically regulates the rotational speed of the shaft 2 and eliminates the danger of work " peddling in a gale-force wind.

При натяжении троса 13 за кольцо 14 центробежные ограничители 10 устанавливаются в нерабочее положение, вращение вала 2 и генератора 6 прекращается и установка выключается. When the cable 13 is pulled over the ring 14, the centrifugal stops 10 are set to the idle position, the rotation of the shaft 2 and the generator 6 is stopped and the installation is turned off.

Claims

A wind power installation comprising a support with a vertical shaft mounted on it, rotary blades, the rotation axes of which are placed on consoles mounted on a vertical shaft, a control device that interacts with the rotary blades, and a generator kinematically connected to the shaft, characterized in that the control device is made in the form of rotation limiters of blades mounted pivotally on brackets rigidly fixed on consoles, one of the rotation limiters is mounted with the possibility of centrifugal of deviation other biased and the rotation axis of the blades is biased towards their leading edge.