CN201810480U

CN201810480U - 一种风力机用离心变桨装置

Info

Publication number: CN201810480U
Application number: CN2010202517132U
Authority: CN
Inventors: 刘旭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2011-04-27
Anticipated expiration: 2020-07-07

Abstract

本实用新型涉及一种可用于中小型风力机限速之用的离心变桨装置，其中包括中空式轮毂、离心飞杆、可转式桨叶轴、摇臂连杆机构、同步盘、限速弹簧等。飞杆随风轮转动而产生的离心力是使得桨叶轴绕其自身轴线回转的变桨力矩，来自结构相同且对称布置的多个桨叶轴的变桨力矩通过变桨连杆机构首先传递给同步盘，构成合力推动同步盘沿限速弹簧芯轴滑动，压缩限速弹簧，限速弹簧产生的反力与变桨力相平衡，使得风轮工作在某一平衡转速和一个提取风能较低的桨距角下，从而实现对风轮的限速保护。

Description

一种风力机用离心变桨装置

【技术领域】

本实用新型涉及一种可用于中小型风力机限速之用的离心变桨装置，其中包括中空式轮毂、离心飞杆、可转式桨叶轴、摇臂连杆机构、同步盘、限速弹簧等，属于风力发电技术中的安全限速技术领域。

【背景技术】

目前各类水平轴中小型风力发电机组多采用定桨距型式的风轮，其限速主要采用风轮偏心加尾翼折尾的方式或风轮偏航的方式来实现。这类方式的主要原理是：风速加大时风对风轮的正面压力加大，由于风轮与回转轴存在偏心而产生使风轮相对回转轴侧偏的力矩，在尾翼平衡力矩的综合作用下，风轮发生侧偏，减少了迎风面积，降低了风轮吸收的风功率，从而控制风机转速。由于这类控制方式直接对风的变化做出反应，而由于自然界的风的大小和方向变化极大，经常出现瞬间的大差值的风速变化，造成风轮频繁侧偏折尾，在折尾与偏航的同时对风机机械结构附加了很大的陀螺力矩，产生较大的冲击，易于造成风机的损坏；同时还存在限速效果差，而且在风机的有效工作风速范围内提取的风力能量的效率低等不足。由于上述不足，这类限速方式更难以应用在功率较大的风力发电机组上。

【实用新型内容】

本实用新型提出了一种新的依靠离心变桨方式实现风机限速的装置。其目的是解决现有技术存在的不足。本限速装置自成单元，可以方便地安装在中小型风力发电机组的电机轴上，由于装置是通过飞杆元件的离心力改变桨叶的迎风攻角来降低风轮吸收的功率，而且控制系统是对转速敏感，所以可以减缓瞬间风速变化带来的冲击，扩大风轮在有效风速范围内对风能量的提取效率。

本发明的主要技术方案内容是，由一个组装式中空轮毂构成承载主体，该轮毂上装有若干组桨叶变桨传动组件和一套限速平衡弹簧组件。桨叶变桨传动组件产生的变桨力矩与限速平衡弹簧组件产生的平衡力构成工作平衡力矩，可以动态平衡地工作在不同的风轮转速下，以保证在风速增大致使风轮转速增大时，桨叶变桨传动组件的变桨力矩增大，带动桨叶的攻角变小，使风轮叶片的升力减小，从而限制风轮功率的增加，进而限制了风轮转速的继续升高。

方案所述若干组桨叶变桨传动组件相对轮毂轴线对称安装在轮毂上。桨叶变桨传动组件由桨叶轴套、桨叶轴、飞杆、摇臂连杆机构组成。每组桨叶变桨传动组件包括一个桨叶轴套，该轴套内装有轴承和可转动的桨叶轴。叶片装在桨叶轴上，可随桨叶轴绕其轴线转动。在桨叶轴上端装有飞杆。在飞杆随风轮转动时，离心力使飞杆产生使得桨叶轴回转的变桨力矩。在桨叶轴下端装有摇臂连杆机构，通过该机构将该变桨力矩传递给限速平衡弹簧组件并与之平衡。由于轮毂为中空结构，所以该摇臂连杆机构可以装在桨叶轴下部，在接近轮毂中心的前导流罩内部工作，这样可以避免该传动机构暴露在外部，减少了环境对其的侵蚀，提高了工作可靠性。

所述限速平衡弹簧组件由桨叶力矩同步盘、限速弹簧芯轴、限速弹簧、弹簧支座和弹簧力调整螺母构成。该限速平衡弹簧组件中的芯轴与轮毂轴线同轴安装。来自前述多套桨叶变桨传动组件的变桨力矩通过摇臂连杆机构首先传递给同步盘，构成合力，推动该同步盘，同步盘沿限速弹簧芯轴滑动，压缩限速弹簧，限速弹簧产生的反力与变桨力相平衡。拧动弹簧力调整螺母可以改变限速弹簧的初始预紧力，以确定该限速机构的初始起调点。

由于本实用新型采用了对转速敏感的离心力与弹簧平衡装置，所以对风轮的超速反应快，保护效果好，可靠性高，同时具有自动闭环控制的特点；而且采用的同步盘结构使得多套变桨机构动作协调一致。另外，采用的中空式轮毂，使得变桨传动机构可以保护在中心的护罩内，减少了暴露在大气中可能带来的侵蚀。

由于本实用新型的上述结构特点，使得在实用中，该装置产生的限速动作平缓，可以缓冲瞬变风速带来的冲击；风速增大时改变桨距也使得风轮吸收的功率改变相对平缓，增加了大风时的能量的提取，提高了风轮的工作效率。

【附图说明】

附图1是本实用新型的结构正视详图；

附图2是本实用新型的结构侧视详图。

【具体实施方式】

下面结合附图进一步说明本实用新型的具体实施方式。

参看附图。本实用新型由组装式中空轮毂4构成承载主体，该轮毂4装有多套相对风轮轴线对称安装的桨叶轴套3(本实例中为3套)，桨叶轴套3装在轮毂4的外圈，其底部靠近轮毂4轴线部分留有空间，可供摇臂连杆机构安装；桨叶轴1的中部通过轴承被装在桨叶轴套3内部。在桨叶轴1上端装有飞杆2；在桨叶轴1下端装有摇臂5和连杆6构成的摇臂连杆传动机构。连杆6的一端与摇臂5铰接，另一端与同步盘7铰接。同步盘7滑动支撑在与轮毂4同轴安装的限速弹簧芯轴9上。限速弹簧芯轴9上套装有限速弹簧8，限速弹簧的一端靠紧在同步盘7上，另一端支撑在一个弹簧支座10的端面上，弹簧支座10则同样滑动安装在限速弹簧芯轴9 上，其另一个端面则依靠弹簧力调整螺母11来确定其初始位置。

风轮转动时，飞杆2随风轮转动而产生的离心力使飞杆2产生使得桨叶轴1绕其自身轴线回转的变桨力矩。来自结构相同且对称布置的多个桨叶轴1的变桨力矩通过摇臂5和连杆6首先传递给同步盘7，构成合力推动同步盘7，同步盘7沿限速弹簧芯轴9滑动，压缩限速弹簧8，限速弹簧8产生的反力与变桨力相平衡，使得风轮工作在某一平衡转速下。拧动弹簧力调整螺母11可以改变限速弹簧8的初始预紧力，以确定该限速机构的初始起调点。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种风力机用离心变桨装置，包括一个组装式中空轮毂，和若干组桨叶变桨传动组件和一套限速平衡弹簧组件；其特征在于：

所述桨叶变桨传动组件可以有多组，相对轮毂轴线对称安装在轮毂上，限速平衡弹簧组件中的芯轴与轮毂轴线同轴安装。

2.根据权利要求1所述的一种风力机用离心变桨装置，其特征在于：

所述桨叶变桨传动组件由桨叶轴套、桨叶轴、飞杆、摇臂连杆机构组成；

桨叶轴的中部通过轴承装在桨叶轴套内，并可绕自身轴线转动；飞杆装在桨叶轴上端；摇臂连杆机构装在桨叶轴下端接近轮毂中心处。

3.根据权利要求1所述的一种风力机用离心变桨装置，其特征在于：

所述限速平衡弹簧组件由桨叶力矩同步盘、限速弹簧芯轴、限速弹簧、弹簧支座和弹簧力调整螺母构成；前述摇臂连杆机构的连杆一端与同步盘铰接，连杆运动时可以推动同步盘沿限速弹簧芯轴轴线滑动，并压缩套装在该芯轴上的限速弹簧。