CS247633B1

CS247633B1 - Device for vertical wind turbines' blades tilting synchronization

Info

Publication number: CS247633B1
Application number: CS849428A
Authority: CS
Inventors: Pavel Kilian; Jan Kouril; Josef Hradil
Original assignee: Pavel Kilian; Jan Kouril; Josef Hradil
Priority date: 1983-04-19
Filing date: 1984-12-06
Publication date: 1987-01-15
Also published as: CS279383A1

Abstract

Cílem vynálezu je umožnit jednoduchou a správnou synchronizaci listů v obou směrech jejich sklápění a zabránit jejich kmitání, zejména na závětrné straně rotoru a dále zabránit havárii při poruše synchronizačního prvku. Uvedeného cíle se dosáhne zařízením se synchronizačními táhly a synchronizačním diskem, uloženým otočně na rotoru. Synchronizační táhla jsou tvořena jednou ohebnou uzavřenou smyčkou, uspořádanou mezi ovládacími kotouči, pevně spojenými s každým listem a majícími osu otáčení shodnou s osou sklápění listů a synchronizačním diskem. Ohebná uzavřená smyčka vystupuje na horní straně každého ovládacího kotouče každého listu a je vedena přes úsek obvodové plochy synchronizačního disku ke spodní straně ovládacího kotouče následujícího listu po celém obvodě turbíny. Zařízení podle vynálezu lze použít k synchronizaci listů rotoru svislé větrné turbíny,jejíž těžiště se nachází ' nad nebo pod osou jejich sklápění.The object of the invention is to enable a simple one and correct sheet synchronization in both directions tilting them and preventing them from oscillating especially on the leeward side of the rotor and prevent it crash during a sync failure element. This goal is achieved by the device with sync handles and sync a disc mounted rotatably on the rotor. Synchronization the rods are made of one flexible closed loop, arranged between the controls discs firmly attached to each sheet and having an axis of rotation identical to the axis folding sheets and sync disk. The flexible closed loop exits the top on each control disk of each sheet and is guided over the perimeter surface section the sync disk to the bottom of the control the reels of the following sheet all over turbine circuit. The device according to the invention can be use vertical to synchronize rotor blades a wind turbine whose center of gravity is above or below its folding axis.

Description

(54) Zařízení na synchronizaci sklápění listů rotoru svislé větrné turbíny(54) Vertical wind turbine rotor blade tilting synchronization device

Cílem vynálezu je umožnit jednoduchou a správnou synchronizaci listů v obou směrech jejich sklápění a zabránit jejich kmitání, zejména na závětrné straně rotoru a dále zabránit havárii při poruše synchronizačního prvku. Uvedeného cíle se dosáhne zařízením se synchronizačními táhly a synchronizačním diskem, uloženým otočně na rotoru. Synchronizační táhla jsou tvořena jednou ohebnou uzavřenou smyčkou, uspořádanou mezi ovládacími kotouči, pevně spojenými s každým listem a majícími osu otáčení shodnou s osou sklápění listů a synchronizačním diskem. Ohebná uzavřená smyčka vystupuje na horní straně každého ovládacího kotouče každého listu a je vedena přes úsek obvodové plochy synchronizačního disku ke spodní straně ovládacího kotouče následujícího listu po celém obvodě turbíny. Zařízení podle vynálezu lze použít k synchronizaci listů rotoru svislé větrné turbíny,jejíž těžiště se nachází ' nad nebo pod osou jejich sklápění.The object of the invention is to enable simple and correct synchronization of the blades in both directions of their tilting and to prevent their oscillation, especially on the leeward side of the rotor, and further to prevent a failure in the event of a failure of the synchronizing element. This object is achieved by a device with synchronizing rods and a synchronizing disk mounted rotatably on the rotor. The synchronizing rods consist of one flexible closed loop, arranged between the control discs, fixedly connected to each blade and having an axis of rotation coincident with the axis of tilting of the sheets and the synchronizing disk. The flexible closed loop extends at the top of each control disc of each blade and extends across a portion of the peripheral surface of the synchronizing disk to the bottom side of the control disc of the following blade over the entire circumference of the turbine. The device according to the invention can be used to synchronize the rotor blades of a vertical wind turbine whose center of gravity is located above or below the tilting axis thereof.

Vynález se týká zařízení na synchronizaci sklápění listů rotoru svislé větrné turbíny.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a device for synchronizing the tilting of the rotor blades of a vertical wind turbine.

Aby jednotlivé listy svislé větrné turbíny nekmiťaly nekontrolované a nezávisle na sobě, je nutná jejich synchronizace. Regulace otáček je prováděna zpravidla pomocí aspoň jedné pružiny, působící proti tahu synchronizačních táhel nebo synchronizačních lanek.In order to prevent the individual blades of the vertical wind turbine from being uncontrolled and independent of each other, they must be synchronized. The speed control is generally carried out by means of at least one spring acting against the tension of the synchronizing rods or synchronizing cables.

Regulace pomocí odstředivé síly a gravitace bez současné synchronizace má význam spíše teoretický, vzhledem k nehomogennímu prostředí, jakým je vítr se svými nepravidelnostmi a poryvy, přičemž i při homogenním větru je vytvářena jeho nehomogenita na závětrné straně svislého rotoru vlivem aerodynamického využití energie větru na návětrné straně rotoru.Control by centrifugal force and gravity without simultaneous synchronization is of theoretical importance, due to the inhomogeneous environment such as wind with its irregularities and gusts, and even in homogeneous wind its inhomogeneity is created on the leeward side of the vertical rotor due to aerodynamic utilization of wind energy on the windward side rotor.

Známé zařízení na synchronizaci sklápění listů rotoru svislé větrné turbíny tvoří pevné rameno, uspořádané na každém listu. Pevné rameno je spojeno synchronizačním táhlem nebo lankem s obvodem synchronizačního kotouče, otočně uloženého kolem hřídele rotoru.The known device for synchronizing the tilting of the rotor blades of a vertical wind turbine forms a fixed arm arranged on each blade. The fixed arm is connected by a synchronizing rod or cable to the periphery of the synchronizing disk rotatably mounted around the rotor shaft.

Nevýhodou tohoto uspořádání je, že při prasknutí jednoho táhla nebo lanka příslušný list kmitá nekontrolované, neboť není synchronizován. Jelikož zbývající listy jsou dále synchronizovány, otáčí se rotor dále, prakticky-v provozních otáčkách, při nichž je energie větru zbývajícími listy/rotoru maximálně využito.The disadvantage of this arrangement is that when a single rod or cable breaks, the respective blade oscillates uncontrolled, since it is not synchronized. Since the remaining blades are further synchronized, the rotor rotates further, practically at an operating speed at which the wind energy of the remaining blades / rotor is maximally utilized.

Odstředivá síla se však sčítá s dynamickými rázy uvolněného listu, tím nastává dynamické rozvážení celého rotoru a z toho vyplývající případné jeho poškození, včetně případného utržení uvolněného listu.However, the centrifugal force adds up to the dynamic shocks of the loose blade, whereby the entire rotor is dynamically balanced and the resulting damage thereof, including any tearing of the loose blade, occurs.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízení na synchronizaci sklápění listů rotoru svislé větrné turbíny podle vynálezu, jehož podstatou je, že táhla jsou tvořena jednou ohebnou uzavřenou smyčkou, uspořádanou mezi ovládacími kotouči, pevně spojenými s každým listem a majícími osu otáčení shodnou s osou sklápění listů a synchronizačním diskem, kde ohebná uzavřéná smyčka, vystupující na horní straně každého ovládacího kotouče každého listi^, je vedena přes úsek obvodové plochy synchronizačního disku ke spodní'straně ovládacího kotouče následujícího listu po celém obvodě turbíny.The drawbacks of the vertical wind turbine rotor tilt synchronization apparatus according to the present invention are eliminated by the fact that the rods are formed by one flexible closed loop arranged between the control discs fixedly connected to each blade and having an axis of rotation coinciding with the tilt axis and the synchronization disc wherein the flexible closed loop extending at the top of each control disc of each sheet is routed over a portion of the peripheral surface of the synchronizing disk to the bottom side of the control disc of the next sheet over the entire circumference of the turbine.

Výhodou zařízení podle vynálezu je jeho jednoduchost, správná synchronizacelistů v obou směrech jejich sklápění, zabraňující jejich kmitání, zejména na, závětrné straně rotoru a zabraňující havárii při přetržení nekonečného ohebného synchronizačního prvku.The advantage of the device according to the invention is its simplicity, correct synchronization of the jaws in both directions of their tilting, preventing their oscillation, in particular on the leeward side of the rotor and preventing the breakdown of the infinite flexible synchronizing element.

Příklad provedení zařízení na synchronizaci sklápění listů rotoru svislé větrné turbíny podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese v axonometrickém pohledu.An exemplary embodiment of a vertical wind turbine rotor blade tilting synchronization device according to the invention is shown in the attached drawing in an axonometric view.

< . Rotor svislé větrné turbíny obsahuje tři nosná ramena £, upevněná na hřídeli £, uloženém otočně neznázorněným způsobem. Na konci každého nosného ramene £ je upevněna vidlice £.<. The rotor of the vertical wind turbine comprises three support arms 6 mounted on a shaft 6 mounted rotatably (not shown). A fork 4 is fastened at the end of each support arm.

V každé vidlici £ je na čepu £ sklopně ve vertikální rovině uložen list £.In each fork 4 a leaf 6 is mounted on the pivot pin 5 in the vertical plane.

Těžiště listů £ se nalézá pod jejich neznázorněnými osami sklápění, to je podíčepy £. Kolem hřídele 1 je otočně uložen synchronizační disk £. Na každém listu £ je upe.vněna ovládací kladka 7, 17, 27, jejíž osa otáčení je shodná s osou sklápění listu £.The center of gravity of the leaves is located below their folding axes (not shown), that is, the sub-claws. A synchronizing disk 6 is rotatably mounted about the shaft 1. A control roller 7, 17, 27 is clamped on each blade 6, the axis of rotation of which is coincident with the axis of tilting of the blade.

Na ovládacích kladkách 7, 17, 27 a na synchronizačním disku £ je navlečena ohebná uzavřená smyčka 8 napínaná napínacím šroubem £. Ohebná uzavřená smyčka £ vystupuje na horní straně každého ovládacího kotouče £, 17, 27 každého listu £ a je vedena přes úsek obvodové plochy synchronizačního disku £ ke spodní straně ovládacího kotouče £, 17, 27 následujícího listu 5 po celém obvodě turbíny.On the control rollers 7, 17, 27 and on the synchronization disk 8 a flexible closed loop 8 is tensioned, tensioned by a tensioning screw 8. The flexible closed loop 6 extends on the upper side of each control disc 6, 17, 27 of each blade 6 and extends through a portion of the peripheral surface of the synchronizing disc 6 to the underside of the control disc 6, 17, 27 following the entire turbine circumference.

Na ovládacích kladkách 7, 17, 27, jakož i na synchronizačním disku £ může být ohebná uzavřená smyčka 8 opásána jednou nebo vícekrát za účelem zvýšení tření. Pokud by toto nestačilo, zajistí se na ovládacích kladkách 7, £7, £7, případně dále na synchronizačním disku £ fixačním prvkem 10. (On the control rollers 7, 17, 27 as well as on the synchronization disk 8, the flexible closed loop 8 can be wrapped one or more times to increase friction. If this is not sufficient, it is secured on the control rollers 7, 7, 7, 7, or further on the synchronizing disk 8 by the fixing element 10. (

Prostředky k regulaci otáček takto uspořádaného rotoru v závislosti na rychlosti větru nejsou znázorněny. Ohebná uzavřená smyčka £ může být tvořena například ocelovým lankem, řemenem, řetězem, ozubeným řemenem a podobně.The means for controlling the speed of the rotor thus arranged in dependence on the wind speed are not shown. The flexible closed loop 6 may be formed, for example, by a steel cable, belt, chain, toothed belt and the like.

Je samozřejmé, že pak funkční obvodové plochy ovládacích kotoučů £, 17, 27 a synchronizačního disku £ mají analogické povrchy k použitému typu ohebné uzavřené smyčky 8. Počet listů £ rotoru není přitom omezen.It goes without saying that the functional peripheral surfaces of the control disks 6, 17, 27 and the synchronization disk 8 have analogous surfaces to the type of flexible closed loop 8 used.

V klidu jsou listy £ ve svislé poloze. Vlivem odstředivé síly při otáčení rotoru se listy £ sklopí, a sice svou horní částí dovnitř rotoru. Ohebná uzavřená smyčka £ se posouvá ve směru šipky a synchronizační disk £ se potom pootáčí ve stejném smyslu.At rest, the leaves are in a vertical position. Due to the centrifugal force when the rotor is rotating, the blades 4 are folded, with their upper part inside the rotor. The flexible closed loop 6 is moved in the direction of the arrow and the synchronization disk 8 is then rotated in the same direction.

Aby úhel sklopení listů £ byl přijatelný z hlediska energetického využití rotoru, je nutné synchronizační disk £ zatížit vhodným regulačním momentem, působícím v opačném smyslu.In order for the angle of inclination of the blades to be acceptable in terms of the energy utilization of the rotor, it is necessary to load the synchronizing disk 6 with a suitable control torque acting in the opposite direction.

Většinou se jedná o pružinovou regulaci.Mostly it is a spring regulation.

Při snížení rychlosti větru poklesnou otáčky rotoru a tím se zmenší odstředivá síla působící na jednotlivé listy £ a regulační prvky systému a sklon listů £ se zmenší. Dojde-li k přetržení ohebné uzavřené smyčky £, zruší se synchronizace všech listů £ a současně i pružinová regulace, protože její silové složky působí pomocí této ohebné uzavřené smyčky 8.As the wind speed decreases, the rotor speed decreases and thus the centrifugal force acting on the individual blades 6 and the system control elements and the blade slope 4 decrease. If the flexible closed loop 8 is broken, the synchronization of all the leaves 6 and simultaneously the spring control are canceled, since its force components act by this flexible closed loop 8.

Podle konstrukce a uložení listů' £ se tyto sklopí až do vodorovné polohy. Provozní otáčky se sníží na minimum, listy £ kladou větru minimální odpor a otáčí se jen v důsledku rozdílu aerodynamických odporů pomalu.Depending on the design and mounting of the blades, they are folded to a horizontal position. The operating speed is reduced to a minimum, the blades give a minimum resistance to the wind and rotate only due to the difference in aerodynamic resistance.

Je vhodné vybavit rotor neznázorněným aretačním zařízením pro jednotlivé listy £ fixujícím tyto ve sklopené poloze a zabraňující kmitání čí kývání listů £, protože při poklesu otáček rotoru se výrazně sníží i ostředivé síly vynucující si tuto havarijní sklopenou polohu listů £ a tím je zabráněno poškození celého zařízení i v případě dlouhotrvající vichřice až do doby opravy, to znamená do výměny ohebné uzavřené smyčky 8.It is desirable to provide a rotor (not shown) for the individual blades 4 fixing these in the stowed position and to prevent oscillations or rocking of the blades, since the centrifugal forces forcing this emergency stowed position of the blades 4 are considerably reduced. even in the case of a prolonged storm until repair, that is to say, a flexible closed loop 8.

Zařízení podle vynálezu lez použít k synchronizaci listů rotoru svislé větrné turbiny, jejíž těžiště se nechází nad nebo pod osou jejich sklápění.The device according to the invention can be used to synchronize the rotor blades of a vertical wind turbine whose center of gravity does not extend above or below the axis of their tilting.

Claims

SUBJECT MATTER

Apparatus for synchronizing tilting of a vertical wind turbine rotor blades arranged vertically on a rotor and tilted by centrifugal force, consisting of synchronizing rods arranged between the synchronizing disk rotatably mounted on the rotor and individual wind turbine blades, characterized in that the rods consist of one flexible closed loop arranged between the control discs (7, 17, 27) fixedly coupled to each blade (5) and having a pivot axis coincident with the blade folding axis (5) and the synchronizing disk (6), wherein the flexible closed loop (8) extending on the upper side of each control disk (7, 17, 27) of each blade (5) is guided over a portion of the peripheral surface of the synchronizing disk (6) to the bottom side of the control disk (7, 17, 27) of the following blade (5) .