Механизм поворота лопастей ветроколеса


 


Владельцы патента RU 2480619:

Малыгина Елена Владимировна (RU)

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для регулирования работы ветродвигателя с быстроходным ветроколесом и для защиты лопастей ветроколеса от повреждения при сильном ветре. Механизм поворота лопастей ветроколеса содержит ступицу с установленными на ней радиально продольной оси втулками со стержнями, снабженными шестернями, неподвижно связанными с основаниями лопастей, подпружиненный стакан с зубчатыми рейками, соединенный со ступицей с возможностью продольного перемещения. Стакан дополнительно содержит упор и распорную пружину с роликами, причем ролики, подпружиненные распорной пружиной, ограничивают величину хода поступательного движения ступицы. Изобретение обеспечивает повышение надежности механизма поворота лопастей путем дифференциации усилия, прилагаемого для движения ступицы относительно стакана, что позволяет сглаживать продольные движения ступицы во время резких порывов ветра. 1 ил.

 

Изобретение относится к ветроэнергетике, может быть использовано в механизмах поворота лопастей ветроколеса, в частности для регулирования работы ветродвигателя с быстроходным ветроколесом и для защиты лопастей ветроколеса от повреждения при сильном ветре.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является механизм поворота лопастей ветроколеса, содержащий ступицу с установленными на ней радиально продольной оси втулками со стержнями, снабженными шестернями, периферийные части которых неподвижно связаны с основаниями лопастей, подпружиненный стакан, соединенный со ступицей с возможностью продольного перемещения и снабженный зубчатыми рейками (патент RU 2282052 C2, F03D 7/02 (2006.01)).

Недостатком данной конструкции является отсутствие защиты лопастей ветроколеса от повреждения при сильном ветре.

Задача изобретения - защита лопастей ветроколеса от повреждения при сильном ветре.

Технический результат заключается в улучшении надежности механизма поворота лопастей ветроколеса и в дифференциации усилия, прилагаемого для движения ступицы относительно стакана, что позволяет сглаживать продольные движения ступицы во время резких порывов ветра.

Эта задача решается тем, что предлагаемый механизм поворота лопастей ветроколеса содержит ступицу с установленными на ней радиально продольной оси втулками со стержнями, снабженными шестернями, неподвижно связанными с основаниями лопастей, подпружиненный стакан с зубчатыми рейками, соединенный со ступицей с возможностью продольного перемещения, а стакан дополнительно содержит упор и распорную пружину с роликами, причем ролики, подпружиненные распорной пружиной, ограничивают величину хода поступательного движения ступицы.

Механизм поворота лопастей ветроколеса представлен на чертеже и содержит ступицу 1, в которой установлен внутренний стакан 2 с пружиной 3 и зубчатыми рейками 4, количество которых соответствует количеству лопастей ветроколеса. На корпусе ступицы 1 установлены втулки 7 со стержнями 6, периферийные части которых связаны с основаниями лопастей 5 ветроколеса, а на внутренних их концах установлены шестерни 8. На стакане установлены ролики 9 с распорной пружиной 10 и упор 11. Стакан 2 с зубчатыми рейками 4 может быть соединен со ступицей 1 с помощью шлицевого соединения, предотвращающего проворачивание и обеспечивающего продольное перемещение ступицы 1 относительно стакана 2, соединение также может быть выполнено любым другим образом, позволяющим перемещаться ступице 1 продольно относительно стакана 2. Стакан 2 имеет неразъемное соединение с валом 12 и через опорный подшипник 13 закреплен на опоре 14.

Стоит также отметить патент на изобретение RU 2165544 C1, 20.04.2001, в котором подробно раскрыт механизм поворота лопастей ветроколеса с фиксацией лопастей во флюгерном положении посредством упора на ступице и упорной шайбы на стакане.

Механизм поворота лопастей ветроколеса работает следующим образом.

В исходном положении, т.е. при отсутствии ветра, пружина 3 разжата, ступица 1 находится в крайнем правом положении и наиболее удалена от упора 11, при этом шестерни 8 находятся в крайнем правом положении, распорная пружина 10 удерживает ролики в выдвинутом положении. Стоит также отметить, что ступица 1 и стакан 2 совершают вращательное движение вместе.

При возрастании скорости ветра лопасти ветроколеса начинают вращаться, при этом возрастает лобовое давление, передаваемое на ступицу 1, которая преодолевает первоначальное давление пружины 3 и занимает новое положение. Шестерни 8 входят в зацепление с зубчатыми рейками 4, и при движении ступицы 1 лопасти будут поворачиваться, занимая меньший угол атаки. При этом увеличение скорости вращения ветроколеса за счет аэродинамических сил, действующих на лопасти, вызывает усиление давления на ступицу 1. Величину хода поступательного движения ступицы 1 ограничивают ролики 9, оказывая дополнительное сопротивление на внутренние стенки ступицы, подпружиненные распорной пружиной 10, благодаря чему производится установка угла поворота лопастей в рабочее состояние. Распорная пружина размещена в стакане перпендикулярно оси перемещения ступицы и размещена между пружиной 3 и упором 11. На концах распорной пружины расположены ролики, постоянно находящиеся в контакте с внутренней стенкой ступицы 1 и оказывающие на нее давление за счет распорной пружины 10. При сильных порывах ветра ступица сдвигает ролики, заставляя сжаться распорную пружину 10, и перемещается до упора 11, лопасти поворачиваются и становятся во флюгерное состояние. Упор 11 расположен на стакане 2 таким образом, что ступица при движении вдоль стакана упирается в упор при максимально допустимом сжатии пружины 3. Упор расположен слева от распорной пружины 10, и в крайнем левом положении ступица 1 касается упора 11. Упор 11 выполнен в форме кольца и непрерывно опоясывает стакан 2 в зоне контакта со ступицей 1.

Таким образом, достигается поставленная задача защиты лопастей ветроколеса от повреждения при сильном ветре.

Обратное перемещение ступицы 1, при уменьшении силы ветра, осуществляется при помощи пружины 3.

Механизм поворота лопастей ветроколеса, содержащий ступицу с установленными на ней радиально продольной оси втулками со стержнями, снабженными шестернями, неподвижно связанными с основаниями лопастей, подпружиненный стакан с зубчатыми рейками, соединенный со ступицей с возможностью продольного перемещения, отличающийся тем, что стакан дополнительно содержит упор и распорную пружину с роликами, причем ролики, подпружиненные распорной пружиной, ограничивают величину хода поступательного движения ступицы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам воздействия движущегося потока на винт ветро- или гидродвигателя. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии ветра в электроэнергию. .

Изобретение относится к ветроэнергетике и может быть использовано для энергоснабжения бытовых и производственных потребителей. .

Турбина // 2426006

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах контроля ветряных двигателей. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к регулируемым ветроколесам. .

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии. .

Изобретение относится к способу регулирования угла диаметрального шага лопастей ротора на ветросиловых установках, причем угол диаметрального шага регулируется для установления наивысшего эффекта и во избежание перегрузок на лопастях ротора.

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к регулируемым ветроколесам

Изобретение относится к ветроэнергетике

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть использовано в устройствах автоматического регулирования угла установки лопастей ветродвигателя

Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к регулируемым ветроколесам. Ветроколесо содержит основание с подшипниками, горизонтальный вал, лопасти, роторы, имеющие магнитный контакт со статорами, установленными на основании, редукторы. Роторы соединены с входными валами редукторов, на выходных валах которых установлены дополнительные лопасти, выполненные с возможностью вращения относительно главной оси. Профили основных и дополнительных лопастей выполнены с возможностью наложения друг на друга при повороте дополнительных лопастей. При увеличении ветра на статоры подается напряжение, приводящее к вращению роторов, выходных валов редукторов и, соответственно, повороту дополнительных лопастей. Конструкция ветроколеса обеспечивает возможность изменения количества лопастей в зависимости от скорости ветра, а также повышение надежности из-за отсутствия вращающегося токосъема, обеспечения бесконтактности. 7 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Ветроэлектроагрегат, содержащий поворотное основание, с неподвижной и подвижной частями, башню с противовесом, траверсу, поворотные стойки с магнитопроводами и ветроколесами со втулками и с роторными элементами, направляющий элемент. Неподвижная часть поворотного основания выполнена в виде конуса, образующая которого очерчена по дуге окружности с центром в оси вращения ветроколес, а подвижная часть поворотного основания снабжена дополнительной стрелой, соединенной с нижней частью направляющего элемента. Изобретение позволяет повысить энергетическую эффективность нижней части ветроколеса. 2 ил.

Изобретения относятся к ветроэнергетике и могут быть использованы при управлении ветроэнергетической установкой (ВЭУ) с двумя ветроколесами. Способ управления заключается в том, что формируют сигнал о скорости ветра на высоте оси вращения одновременно работающих двух соосных ветроколес с равными числами n лопастей, оба ветроколеса синхронно вращают в одну и ту же сторону, измеряют угол α между продольными осями, например, первых лопастей обоих ветроколес при скорости ветра, когда ВЭУ развивает мощность, равную или превышающую номинальную мощность, устанавливают второе ветроколесо по отношению к первому при угле α≈0 при скорости ветра, когда ВЭУ развивает мощность, меньшую номинальной мощности, по мере снижения скорости ветра пропорционально увеличивают значение угла α так, чтобы при минимальной рабочей скорости установилось значение α ≈ π n . Способ реализуется в ВЭУ с двумя ветроколесами, содержащей лопасти ветроколес, ступицы и общий вал, электрогенератор, энергосистему, датчик скорости ветра. ВЭУ дополнительно снабжена блоком управления углом между ветроколесами, расположенным на общем валу ветроколес, а управляющий вход блока управления соединен с выходом датчика скорости ветра. Кроме того, блок управления снабжен функциональным блоком формирования сигнала об угле между ветроколесами, вход которого соединен с выходом датчика скорости ветра через управляющий вход блока управления, а выход соединен с первым входом регулятора угла между ветроколесами, второй вход которого соединен с выходом датчика угла между ветроколесами, выход регулятора угла между ветроколесами соединен с управляющим входом полупроводникового преобразователя частоты, силовой вход которого соединен с источником питания, а силовой выход соединен со статорной обмоткой электродвигателя, вал которого соединен с системой передачи "винт - гайка", гайка которого соединена с подвижным элементом датчика угла между ветроколесами и через подшипниковый узел со ступицей второго ветроколеса, образующей с валом винтовую шлицевую пару. Изобретение обеспечит эффективность использования установленной мощности ВЭУ и, соответственно, увеличение выработки электроэнергии путем повышения использования энергии ветра со снижением его скорости. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к устройству регулирования шага лопастей ветрогенератора. Устройство предназначено для регулирования шага лопастей 6, шарнирно закрепленных посредством концевых крепежных частей 7 в радиально-упорных подшипниках 5. Подшипники 5 неподвижно установлены на вращающейся головке 3 ротора ветрогенератора. Головка 3 включает линейный приводной механизм, такой как цилиндр, шток которого соединен с крестовиной 14. Крестовина 14 связана с промежуточными механизмами, присоединенными к концевым крепежным частям 7 лопастей 6 для изменения их шага при перемещении крестовины 14. Крестовина 14 приводится в движение штоком цилиндра. Изобретение направлено на создание устройства регулирования шага лопастей ветрогенератора в зависимости от необходимых параметров. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области ветроэнергетики и может быть применено для выработки электроэнергии. Ветроэнергетическая установка содержит башню, выполненную в виде тетраэдра, имеющего ребра и углы, а также ветроколесо и генератор. Одно из ребер выполнено в виде оси автомобильного прицепа. Из четырех ребер, примыкающих к данному ребру, два выполнены в виде вертикальных стоек, а два - в виде дышла автомобильного прицепа с прицепным устройством. Колеса автомобильного прицепа снабжены поворотными основаниями, причем направления осей колес, повернутых в рабочее положение, пересекаются в точке закрепления прицепного устройства. Изобретение обеспечивает высокую мобильность установки при отсутствии специального механизма поворота мачты с хвостовой плоскостью, что делает ее незаменимой при энергоснабжении различных отдаленных объектов. Изобретение также направлено на уменьшение массы и габаритов установки. 4 ил.

Предлагаемое устройство управления ветроэнергетической установкой может быть использовано в области ветроэнергетики, конкретно - при управлении ветроэнергетической установкой. Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в упрощении ветроэнергетической установки и в повышении ее надежности. Поставленная техническая задача решается тем, что известное устройство управления ветроэнергетической установкой дополнительно снабжено автоматом перекоса вертолета, блок управления лопастями содержит не менее трех блоков управления углом установки лопасти, третий вход блоков управления углом установки лопасти соединен с энергосистемой, при этом входы автомата перекоса вертолета соединены со вторыми тягами, выходы соединены с первыми тягами, а вал ветроколеса является и валом автомата перекоса вертолета. 6 ил.

Изобретение относится к ветроэнергетическим установкам с главным валом ветротурбины, параллельным ветровому потоку. Цилиндрическая ветротурбина установлена на валу ветроэнергетической установки и содержит лопасти, размещенные на радиальных штангах. Каждая лопасть имеет аэродинамический профиль. Ветротурбина выполнена в виде цилиндра и установлена на главном горизонтальном валу. На этом же валу расположен конический редуктор, втулки с подшипниками, обеспечивающими вращение главного вала. Поверхность цилиндра примыкает к переднему и заднему колесам. Колеса состоят из ободов, ступиц, радиальных штанг. Ступицы закреплены на главном горизонтальном валу ветроэнергетической установки. Радиальные штанги выполнены плоскими. Радиальные штанги соединяют обода колес со своими ступицами. Колеса имеют по N>2 симметрично расположенных штанг. Положение штанг заднего колеса сдвинуто относительно штанг переднего на угол β. Угол β задает угол атаки α для всех N лопастей и фиксируется ступицей заднего колеса. На штангах находятся точки крепления ближайших боковин всех N лопастей. К одноименным точкам крепления штанг на ободах обоих колес крепятся N ребер. К ребрам подсоединены противоположные боковины соответствующих лопастей. К задней кромке N лопастей на шарнире прикреплены закрылки с нагрузочными планками на их нижней кромке и ограничителями, совпадающими по направлению с нижней плоскостью лопастей. Технический результат заключается в простоте и надежности конструкции и отсутствии вибрационных шумов. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх