CN102691619A - 基于风速的自动变桨调速装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于风速的自动变桨调速装置，由变安装角机构和变倾角机构组成。变安装角机构的套筒外台阶上固定连接叶片安装板，套筒内上端通过径向轴承安装心轴，下端用定位螺钉定位心轴，且心轴与套筒之间通过扭转弹簧连接，心轴下端连接固定在机壳上的定位杆，并通过连杆与变倾角机构连接；变倾角机构的花键传动轴上滑动连接转盘，转盘前端装有轴向轴承，轴向轴承通过压缩弹簧与机壳连接，后端连接连杆。本发明在风力的作用下利用扭力弹簧与回转机构实现自动变桨叶安装角以及利用压缩弹簧与连杆机构实现自动变桨叶倾角。该装置结构较简单，安装方便，无需其它的辅助能源和配重机构，可根据风力大小自动实现其功能。

Description

基于风速的自动变桨调速装置

技术领域

本发明涉及一种变桨调速装置，尤其是一种基于风速的自动变桨调速装置。

背景技术

变桨调速装置是风能机中使用的在一定的风速范围内自动调节风能机转速的装置。风能机在工作过程中，为了保证发电机的输出电压只能在一个小范围内波动，可以利用变桨调速装置。通过改变叶片的安装角和倾角来改变风能机转速从而限定一个较小的风速波动范围，使发电机的输出电压在允许范围内保持一个稳定值。现在常用的变桨调速装置有电机驱动变桨系统，液压驱动变桨系统，附加质量的机械式变桨装置。上述机构结构复杂且结构较大有的还需要辅助能源。

发明内容

本发明是要提供一种基于风速的自动变桨调速装置，该装置的变桨驱动力来源于风力，无需其他的辅助能源和配重机构，在风力的作用下利用扭力弹簧与回转机构实现自动变桨叶安装角以及利用压缩弹簧与连杆机构实现自动变桨叶倾角；当桨叶安装角桨叶倾角在与风力的作用下发生改变时其主轴的转速发生变化，从而实现调速功能，并能自动回复原始状态；该装置结构较简单，安装方便，无需其它的辅助能源，可根据风力大小自动实现其功能。

本发明的技术方案是：一种基于风速的自动变桨调速装置，由变安装角机构和变倾角机构组成，其特点是：变安装角机构包括叶片安装板、套筒、径向轴承、扭转弹簧、定位螺钉、心轴、定位杆，套筒外台阶上固定连接叶片安装板，套筒内上端通过径向轴承安装心轴，下端用定位螺钉定位心轴，且心轴与套筒之间通过扭转弹簧连接，心轴下端连接固定在机壳上的定位杆，并通过连杆与变倾角机构连接；变倾角机构包括花键传动轴、转盘、轴向轴承、压缩弹簧，花键传动轴上滑动连接转盘，转盘前端装有轴向轴承，轴向轴承通过压缩弹簧与机壳连接，后端连接连杆。

套筒内上部设有用于限定径向轴承轴向移动的台阶，下部开有用于安装定位螺栓的M1螺纹孔、M2螺纹孔以及用于扭转弹簧定位的Φ3通孔，外台阶上设有用于安装风叶的Φ4通孔。

心轴与定位杆通过与心轴圆孔配合的销轴连接，心轴上部开有用于扭转弹簧定位安装孔。

本发明的有益效果是：

本发明的变桨驱动力来源于风力，在风力的作用下利用扭力弹簧与回转机构实现自动变桨叶安装角以及利用压缩弹簧与连杆机构实现自动变桨叶倾角。当桨叶安装角桨叶倾角在与风力的作用下发生改变时其主轴的转速发生变化，从而实现调速功能，并能自动回复原始状态。该装置结构较简单，安装方便，无需其它的辅助能源和配重机构，可根据风力大小自动实现其功能。见图1。

附图说明

图1是本发明的原理图；

图2是本发明的结构剖视图；

图3是图2的左视图；

图4是变安装角机构剖视图；

图5是变倾角机构剖视图；

图6是套筒剖视图；

图7是心轴结构图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，本发明的基于风速的自动变桨调速装置，由变安装角机构100和变倾角机构101组成。

如图4所示，变安装角机构100包括叶片安装板1、套筒2、径向轴承3、扭转弹簧4、定位螺钉5、心轴6、定位杆7，套筒2外台阶上固定连接叶片安装板1，套筒2内上端通过径向轴承3安装心轴6，下端用定位螺钉5定位心轴6，且心轴6与套筒2之间通过扭转弹簧4连接，心轴6下端连接固定在机壳13上的定位杆7，并通过连杆8与变倾角机构连接。

如图5所示，变倾角机构101包括花键传动轴9、转盘10、轴向轴承11、压缩弹簧12，花键传动轴9上滑动连接转盘10，转盘10前端装有轴向轴承11，轴向轴承11通过压缩弹簧12与机壳13连接，后端连接连杆8。

本发明各零部件功能与作用：

（1）叶片安装板1：用于安装风叶20，并和套筒2连接。

（2）套筒2（图6）：与叶片安装板1连接，可以绕心轴6在一定角度范围内自由旋转，并将叶片20受到的扭矩传到扭转弹簧4上，实现变安装角W（图1）。套筒2内上部设有用于限定径向轴承3轴向移动的台阶，下部开有用于安装定位螺栓5的M1螺纹孔和M2螺纹孔、以及用于扭转弹簧3定位的Φ3通孔，外台阶上设有用于安装风叶的Φ4通孔。

（3）    径向轴承3：用于实现套筒2和心轴6之间的自由转动，使机构实现变倾角S（图1）调速的功能。还用于和定位螺栓5一起限定套筒2的位置，使其不会至在风能机工作时由于离心力等原因脱出心轴6。

（4）    扭转弹簧4：叶片20受到因风力引起的扭矩小于扭转弹簧4工作扭力时，扭转弹簧4处于放松状态，当叶片20受到因风力引起的扭矩大于扭转弹簧4工作扭矩时，扭转弹簧4发生形变，使叶片20的安装角减小。一但风力减小，由于扭转弹簧4的作用力，使套筒2旋转，叶片20安装角恢复为初始值。通过扭转弹簧4来调节风叶20安装角，使风轮转速在一定范围内不变。

（5）    定位螺钉5：同径向轴承3一起完成套筒2和心轴6的连接与定位。

（6）    心轴6：心轴6上开有一与定位杆7连接的通孔15，定位杆7通过销轴与心轴6圆孔配合连接。定位孔14为扭转弹簧4定位孔。心轴6下部的连接孔16与连杆8连接。如图7

（7）    定位杆7：定位杆7固定在机壳13上，不能移动。定位杆7通过与心轴6上孔相配合的凸起与心轴6连接。

（8）连杆8：连接心轴6和转盘10。当心轴6摆动时，通过连杆8使转盘10沿着花键传动轴9移动，将风叶所受的力传递给压缩弹簧12，完成变倾角调速装置的运作。

（9）花键传动轴9：将风叶产生的动力传递给发电机，同时作为转盘10移动的导轨。

（10）转盘10：能够沿着花间传动轴9在一定范围内移动。当心轴6摆动一定角度使，将力通过连杆8传给转盘10，使其发生移动，将风叶所受的力传递给并压缩弹簧12。

（11）轴向轴承11：风机工作时减小压缩弹簧12与转盘10之间的摩擦力，避免弹簧受到磨损。

（12）压缩弹簧12：变倾角调速装置的核心结构零件。叶片受到的力大于压缩弹簧12的工作压力时，力由转盘10传递给压缩弹簧12，压缩弹簧12发生形变，叶片倾角改变。当风力减小后，转盘10在压缩弹簧12弹力的作用下回复原位，叶片回到初始位置。实现自动变桨。

（13）机壳13：为流线型，减小风阻。同时要具有良好的防水性，保护调速机构正常的运行。

本发明的工作原理：

该自动变桨调速装置（如图1，2，3）由变安装角机构100（如图4）和变倾角机构101（如图5）组成。风叶20安装在叶片安装板1上，当风力过大，风叶上受到的力超过了扭转弹簧4的工作扭力和压缩弹簧12的工作压力时，在风力的作用下，一方面套筒2会随风叶受力产生侧转，并使扭转弹簧4发生形变，风叶20的安装角发生变化，从而改变风叶20的受风面积与角度，降低风轮转速，当风速变小后，由于扭转弹簧4的作用，套筒2会转会原位，使风叶20恢复到初始位置；另一方面，风叶20受力大于压缩弹簧12工作压力时，叶片通过套筒2带动心轴6随风向倾倒并推动连杆8，在连杆8的推力作用下，转盘10沿花键轴移动，压缩弹簧12被压缩，风叶20会向后倾倒，受风面积和角度也会发生改变，使风轮转速改变。当风力变小时，由于压缩弹簧12的反弹力作用下，使套在花键传动轴9上的转盘10移动，使风叶20恢复原位。从而达到自动变桨调速的功能。

Claims (3)

1.一种基于风速的自动变桨调速装置，由变安装角机构（100）和变倾角机构（101）组成，其特征在于：所变安装角机构（100）包括叶片安装板（1）、套筒（2）、径向轴承（3）、扭转弹簧（4）、定位螺钉（5）、心轴（6）、定位杆（7），所述套筒（2）外台阶上固定连接叶片安装板（1），套筒（2）内上端通过径向轴承（3）安装心轴（6），下端用定位螺钉（5）定位心轴（6），且心轴（6）与套筒（2）之间通过扭转弹簧（4）连接，心轴（6）下端连接固定在机壳（13）上的定位杆（7），并通过连杆（8）与变倾角机构连接；所述变倾角机构（101）包括花键传动轴（9）、转盘（10）、轴向轴承（11）、压缩弹簧（12），花键传动轴（9）上滑动连接转盘（10），转盘（10）前端装有轴向轴承（11），轴向轴承（11）通过压缩弹簧（12）与机壳（13）连接，后端连接连杆（8）。

2.根据权利要求1所述的基于风速的自动变桨调速装置，其特征在于：所述套筒（2）内上部设有用于限定径向轴承（3）轴向移动的台阶，下部开有用于安装定位螺栓（5）的M1螺纹孔、M2螺纹孔以及用于扭转弹簧（3）定位的Φ3通孔，外台阶上设有用于安装风叶的Φ4通孔。

3.根据权利要求1所述的基于风速的自动变桨调速装置，其特征在于：所述心轴（6）与定位杆（7）通过与心轴（6）圆孔配合的销轴连接，心轴（6）上开有用于扭转弹簧（4）定位安装孔（14）。

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