CN106870291A - 变桨距角风力发电装置 - Google Patents

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王安敏
谷岳秀
赵志鹏
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Abstract

本发明公开了一种变桨距角风力发电装置，旨在根据风速的不同，自动调节风力发电装置中叶片的桨距角，保证风力发电装置在强的风力等级条件下安全工作。所述阻尼桨通过销轴活动安装在阻尼桨支承板上，所述阻尼桨支承板通过第一螺母及联接键固定安装在中心轴的左端，所述弹簧板支承座固定安装在中心轴上，所述弹簧板一端固定联接在弹簧板支承座上，弹簧板的另一端上设置有环形套，螺栓销轴的左端安装在弹簧板的环形套内，所述螺栓销轴的右端固定联接在导流罩支承座上，滑动轴承固定安装在滑动轴承U型支承座上，法兰轴通过滑动轴承固定安装在滑动轴承U型支承座上，叶片通过螺栓固定连接在法兰轴上。本发明适用于叶片桨距角可调式风力发电装置。

Description

变桨距角风力发电装置
技术领域
本发明涉及一种风力发电装置，具体地说是一种变桨距角风力发电装置。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。并且风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，是一种特别好的发电方式。因此，国内外都很重视利用风力来发电，而风力发电主要靠风力发电装置来实现。
风力发电的原理，是利用风力带动叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。目前常见的变桨距风力发电机的制动装置价格昂贵、维修困难，控制电路复杂，并且还要耗费一定的电能，变桨距角工作过程复杂且无法在无动力源的条件下，根据风速的变化来自动调节叶片桨距角，风的速度不稳定，在大风的作用下，叶片会越转越快，如果不加限制，系统就有可能被吹垮，风力发电装置无法正常工作。
因此设计一种新型自动调节桨距角的风力发电装置变得非常有必要，有利于推动风力发电设备机械调速的开发、研制与应用。
发明内容
本发明提供的变桨距风力发电装置，能够根据风速的不同，自动调节风力发电装置中叶片的桨距角，保证风力发电装置在大风条件下正常工作。
为了解决上述的技术问题，本发明采用下述技术方案：装置主要由叶片、法兰轴、滑动轴承U型支承座、滑动轴承、小锥齿轮、大锥齿轮、导流罩、滚动轴承、导流罩支承座、阻尼桨支承板、风向舵、发电机、扭簧、第一圆螺母、阻尼桨、第一限位挡块、第二限位挡块、中心轴、弹簧片支承座、弹簧板、螺栓销轴、第二圆螺母、端面轴承及限位槽组成；所述叶片与法兰轴固定联接，所述滑动轴承U型支承座固定联接在导流罩支承座上，所述法兰轴通过滑动轴承安装在滑动轴承U型支承座上，固定安装在法兰轴上的小锥齿轮与大锥齿轮啮合传动配合安装，所述大锥齿轮固定连接在中心轴右端，所述导流罩固定安装在导流罩支承座上，所述导流罩支承座通过滚动轴承和端面轴承及第二螺母活动安装在中心轴上，所述风向舵固定联接在发电机机壳的左侧，所述阻尼桨通过销轴活动安装在阻尼桨支承板上，所述阻尼桨支承板通过第一螺母及联接键固定安装在中心轴的左端，所述扭簧套装在阻尼桨的安装销轴上，所述扭簧的作用力方向是使阻尼桨沿销轴转动靠近中心轴，所述弹簧板支承座固定安装在中心轴上，所述弹簧板支承座上设置有限位槽，所述弹簧板活动安装在限位槽内，所述弹簧板一端固定联接在弹簧板支承座上，所述弹簧板的另一端上设置有环形套，所述螺栓销轴的左端安装在弹簧板的环形套内，所述螺栓销轴的右端固定联接在导流罩支承座上，发电机转子设置在中心轴的中间部位，第一限位挡块设置在阻尼桨的桨臂上靠近中心轴的侧面，第二限位挡块设置在阻尼桨的桨臂右端。
所述三个叶片沿中心轴的圆周方向上均匀分布；所述两对阻尼浆沿中心轴的圆周方向上均匀分布，所述每个阻尼浆的右端都设置有第一限位挡块和第二限位挡块；所述两对弹簧板沿中心轴的圆周方向上均匀分布；所述三个法兰轴上都固定安装有小锥齿轮，所有小锥齿轮都与大锥齿轮啮合传动安装；所述三个滑动轴承U型支承座沿中心轴的圆周方向上均匀分布。
采用本发明的有益效果是，能够克服目前风力发电面临的在无动力源的条件下，叶片桨距角无法自动调节的问题，根据风速的不同，自动调节风力发电装置中叶片桨距角，风力发电装置在大风条件下更加安全有效地工作。
附图说明
图1是本发明所述变桨距角风力发电装置的结构示意图；
图2是本发明所述变桨距角风力发电装置的主视图；
图3是本发明所述变桨距角风力发电装置的俯视图；
图4是图2的A—A剖视图；
图5是图3的B—B剖视图；
图6时图2的局部放大图I。
图中：叶片1 法兰轴2 滑动轴承U型支承座3 滑动轴承4 小锥齿轮5 大锥齿轮6导流罩7 滚动轴承8 导流罩支承座9 阻尼桨支承板10 风向舵11 发电机12 扭簧13 第一圆螺母14 阻尼桨15 第一限位挡块16-1 第二限位挡块16-2 中心轴17 弹簧板支承座18弹簧板19 螺栓销轴20 第二圆螺母21 端面轴承22 限位槽23
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
在图1、图2、图3、图4、图5中，该装置主要由叶片1、法兰轴2、滑动轴承U型支承座3、滑动轴承4、小锥齿轮5、大锥齿轮6、导流罩7、滚动轴承8、导流罩支承座9、阻尼桨支承板10、风向舵11、发电机12、扭簧13、第一圆螺母14、阻尼桨15、第一限位挡块16-1、第二限位挡块16-2、中心轴17、弹簧板支承座18、弹簧板19、螺栓销轴20、第二圆螺母21、端面轴承22及限位槽23组成；所述叶片1与法兰轴2固定联接，所述滑动轴承U型支承座3固定联接在导流罩支承座9上，所述法兰轴2通过滑动轴承4安装在滑动轴承U型支承座3上，固定安装在法兰轴2上的小锥齿轮5与大锥齿轮6啮合传动配合安装，所述大锥齿轮6固定安装在中心轴17右端，所述导流罩7固定安装在导流罩支承座9上，所述导流罩支承座9通过滚动轴承8和端面轴承22及第二螺母21活动安装在中心轴17上，所述风向舵11固定联接在发电机12机壳的左侧，所述阻尼桨15通过销轴活动安装在阻尼桨支承板10上，所述阻尼桨支承板10通过第一螺母14及联接键固定安装在中心轴17的左端，所述扭簧13套装在阻尼桨15的安装销轴上，所述扭簧13的作用力方向是使阻尼桨15沿销轴转动靠近中心轴17，所述弹簧板支承座18固定安装在中心轴17上，所述弹簧板支承座18上设置有限位槽23，所述弹簧板19活动安装在限位槽23内，所述弹簧板19一端固定联接在弹簧板支承座18上，所述弹簧板19的另一端上设置有环形套，所述螺栓销轴20的左端安装在弹簧板19的环形套内，所述螺栓销轴20的右端固定联接在导流罩支承座9上，发电机转子设置在中心轴17的中间部位，第一限位挡块16-1设置在阻尼桨15的桨臂上靠近中心轴17的侧面，第二限位挡块16-2设置在阻尼桨15的桨臂右端。
所述三个叶片1沿中心轴17的圆周方向上均匀分布；所述两对阻尼浆15沿中心轴17的圆周方向上均匀分布，所述每个阻尼浆的右端都设置有第一限位挡块16-1和第二限位挡块16-2；所述两对弹簧板19沿中心轴17的圆周方向上均匀分布，所述两对限位槽23与两对弹簧板19对应配合安装；所述三个法兰轴2上都固定安装有小锥齿轮5，所有小锥齿轮5都与大锥齿轮6啮合传动安装；所述三个滑动轴承U型支承座3沿中心轴17的圆周方向上均匀分布。
当风力发电装置工作时，从图1的左侧向右观察，叶片1在风力的作用下带动导流罩7与导流罩支承座9逆时针转动，一端固定联接在导流罩支承座9上的螺栓销轴20通过弹簧板19及弹簧板支承座18上的限位槽23的作用下带动弹簧板支承座18转动，弹簧板支承座18通过键连接带动中心轴17的转动，同时小锥齿轮5与大锥齿轮6啮合也带动中心轴17逆时针转动，使发电机12工作。阻尼桨15跟随中心轴17一起转动。在正常的风力等级情况下，阻尼桨15产生的离心力小于扭簧13的弹簧力，阻尼桨15在扭簧13的弹簧力作用下处于收紧靠近中心轴17轴心线的收缩状态产生较小的阻尼力矩，阻尼力矩与叶片在风力的作用下带动导流罩7逆时针转动方向相反，比较小的阻尼力矩作用在中心轴17不会通过弹簧板支承座18使弹簧板19产生变形，固定安装在中心轴17上的弹簧板支承座18与导流罩7、导流罩支承座9及叶片1同步转动，叶片1的桨距角保持不变；在强风力等级情况下，中心轴17转速加快使阻尼桨15产生的离心力大于扭簧13的弹簧力，此时阻尼桨15会张开产生较大的阻尼力矩，较大的阻尼力矩作用在中心轴17上通过弹簧板支承座18使弹簧板19产生变形，中心轴17相对导流罩支承座9有顺时针方向的转动，固定在中心轴17上的大锥齿轮6与小锥齿轮5啮合运动使联接在小锥齿轮上的叶片1的桨距角发生正向改变，达到叶轮转动减速的效果，弹簧板支承座18上的限位槽23限制了弹簧板19的过量变形，使叶片1不会发生过量转动导致叶片1背风面转到前面变为迎风面。当风力的等级降低后，阻尼桨15产生的离心力变小，阻尼桨15在扭簧13弹簧力作用下回到收缩状态，中心轴17受到的阻尼力矩变小，此时弹簧板19在强风力时产生的弹性变形能使中心轴17相对导流罩支承座9逆时针转动，大锥齿轮6与小锥齿轮5的啮合运动使联接在小锥齿轮上的叶片1的桨距角发生反向的改变，达到叶轮转动增速的效果。

Claims (6)

1.一种变桨距角风力发电装置，其特征是，主要由叶片(1)、法兰轴(2)、滑动轴承U型支承座(3)、滑动轴承(4)、小锥齿轮(5)、大锥齿轮(6)、导流罩(7)、滚动轴承(8)、导流罩支承座(9)、阻尼桨支承板(10)、风向舵(11)、发电机(12)、扭簧(13)、第一螺母(14)、阻尼桨(15)、第一限位挡块(16-1)、第二限位挡块(16-2)、中心轴(17)、弹簧板支承座(18)、弹簧板(19)、螺栓销轴(20)、第二螺母(21)、端面轴承(22)及限位槽(23)组成；所述叶片(1)与法兰轴(2)固定联接，所述滑动轴承U型支承座(3)固定联接在导流罩支承座(9)上，所述法兰轴(2)通过滑动轴承(4)安装在滑动轴承U型支承座(3)上，固定安装在法兰轴(2)上的小锥齿轮(5)与大锥齿轮(6)啮合传动配合安装，所述大锥齿轮(6)固定安装在中心轴(17)右端，所述导流罩(7)固定安装在导流罩支承座(9)上，所述导流罩支承座(9)通过滚动轴承(8)和端面轴承(22)及第二螺母(21)活动安装在中心轴(17)上，所述风向舵(11)固定联接在发电机(12)机壳的左侧，所述阻尼桨(15)通过销轴活动安装在阻尼桨支承板(10)上，所述阻尼桨支承板(10)通过第一螺母(14)及联接键固定安装在中心轴(17)的左端，所述扭簧(13)套装在阻尼桨(15)的安装销轴上，所述扭簧(13)的作用力方向是使阻尼桨(15)沿销轴转动靠近中心轴(17)，所述弹簧板支承座(18)固定安装在中心轴(17)上，所述弹簧板支承座(18)上设置有限位槽(23)，所述弹簧板(19)活动安装在限位槽(23)内，所述弹簧板(19)一端固定联接在弹簧板支承座(18)上，所述弹簧板(19)的另一端上设置有环形套，所述螺栓销轴(20)的左端安装在弹簧板(19)的环形套内，所述螺栓销轴(20)的右端固定联接在导流罩支承座(9)上，发电机转子设置在中心轴(17)的中间部位，第一限位挡块(16-1)设置在阻尼桨(15)的桨臂上靠近中心轴(17)的侧面，第二限位挡块(16-2)设置在阻尼桨(15)的桨臂右端。
2.根据权利要求1所述的变桨距角风力发电装置，其特征是：所述三个叶片(1)沿中心轴(17)的圆周方向上均匀分布。
3.根据权利要求1所述的变桨距角风力发电装置，其特征是：所述两对阻尼浆(15)沿中心轴(17)的圆周方向上均匀分布，所述每个阻尼浆的右端都设置有第一限位挡块(16-1)和第二限位挡块(16-2)。
4.根据权利要求1所述的变桨距角风力发电装置，其特征是：所述两对弹簧板(19)沿中心轴(17)的圆周方向上均匀分布，所述两对限位槽(23)与两对弹簧板(19)对应配合安装。
5.根据权利要求1所述的变桨距角风力发电装置，其特征是：所述三个法兰轴(2)上都固 定安装有小锥齿轮(5)，所有小锥齿轮(5)都与大锥齿轮(6)啮合传动安装。
6.根据权利要求1所述的变桨距角风力发电装置，其特征是：所述三个滑动轴承U型支承座(3)沿中心轴(17)的圆周方向上均匀分布。
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