FI62405C

FI62405C - VINDKRAFTMASKIN

Info

Publication number: FI62405C
Application number: FI801069A
Authority: FI
Inventors: Aarre Sinkkilae
Original assignee: Aarre Sinkkilae
Priority date: 1980-04-02
Filing date: 1980-04-02
Publication date: 1982-12-10
Also published as: FI801069A; FI62405B

Description

-----1 ra1 ..... KUULUTUSJULKAISU . Λ . Λ _ ^ UTLÄGGNINOSSKRI FT 624 0 5 c (45) Patentti tnyön:.; L ly 10 L2 1932 Patent oeddelat ^ v ^ (51) K».lk?/lncCI.3 F 03 D 7/06 SUOMI —FINLAND (21) IWttlhtktmw-ΛΜηβηΛΜΙη* 801009 (22) Htkemlipllvl—AraOknln|*daf 02.0U.80 (FI) (23) AtkupUvi—GIHIgh«tad«f 02.0U.80 (41) Tullut lulklMkal — Wlvlt off«ncHg 03.10.8l----- 1 ra1 ..... ANNOUNCEMENT. Λ. Λ _ ^ UTLÄGGNINOSSKRI FT 624 0 5 c (45) Patent pending:.; L ly 10 L2 1932 Patent oeddelat ^ v ^ (51) K ».lk? /LncCI.3 F 03 D 7/06 FINLAND —FINLAND (21) IWttlhtktmw-ΛΜηβηΛΜΙη * 801009 (22) Htkemlipllvl — AraOknln | * daf 02.0U .80 (FI) (23) AtkupUvi — GIHIgh «tad« f 02.0U.80 (41) Tullut lulklMkal - Wlvlt off «ncHg 03.10.8l

Patintti* |> rekisterihallitus (44) Nlhttvtktfpanon J· kii«L|ulksi*un pvm. —Patintti * |> Registry Board (44) Nlhttvtktfpanon J · kii «L | ulksi * un pvm. -

Patent· och reglsterstyrelsan ' 7 Amekm utk«d eeh utukrtfun pubtiMnd 31.08.82 (32)(33)(31) Pyy*·** utueikuus—Btjlfd priorkut (71)(72) Aarre Sinkkilä, 16630 Tennilä, Suomi-Finland(FI) (7U) Leitzinger 0y (5I+) Tuuli voimakone - VindkraftmaskinPatent · och reglsterstyrelsan '7 Amekm utk «d eeh utukrtfun pubtiMnd 31.08.82 (32) (33) (31) Pyy * · ** utueikuus — Btjlfd priorkut (71) (72) Aarre Sinkkilä, 16630 Tennilä, Finland-Finland ( FI) (7U) Leitzinger 0y (5I +) Wind power machine - Vindkraftmaskin

Keksinnön kohteena on oheisen patenttivaatimuksen 1 johdannossa määriteltyä tyyppiä oleva tuulivoimakone. Tällainen tuulivoimakone on tunnettu hakijan aikaisemmasta suomalaisesta patenttihakemuksesta n:o 800809. Siinä on esitetty elimet koneen toiminnan tasaamiseksi vaihtelevissa tuuliolosuhteissa ja rakenteiden kestävyyden lisäämiseksi myös myrskyn aikana.The invention relates to a wind turbine of the type defined in the preamble of appended claim 1. Such a wind turbine is known from the applicant's previous Finnish patent application No. 800809. It shows means for balancing the operation of the machine in varying wind conditions and for increasing the durability of structures also during a storm.

Tämän keksinnön tarkoituksena on edelleenkehittää mainitun tyyppistä tuulivoimakonetta siten, että sen toimintaa voidaan vielä edelleen tasoittaa vaihtelevissa tuuliolosuhteissa ja erityisesti siten, että kasvava tuulenvoimakkuus voidaan käyttää hyväksi kasvavana vääntömomenttina ilman olennaista pyörimisnopeuden lisäystä.It is an object of the present invention to further develop a wind turbine of this type so that its operation can be further smoothed out under varying wind conditions, and in particular so that increasing wind power can be exploited as increasing torque without a substantial increase in rotational speed.

Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella tuulivoimakoneella oheisessa patenttivaatimuksessa 1 esitettyjen tunnusmerkkien perusteella.This object is achieved by a wind turbine according to the invention on the basis of the features set out in the appended claim 1.

, Keksinnön toteuttamiseksi tarkoitettu edullinen rakennesovellutus on esitetty patenttivaatimuksessa 2.A preferred structural embodiment for carrying out the invention is set out in claim 2.

Seuraavassa keksintöä selostetaan viittaamalla oheisiin piirustuk- 2 62405 siin, joissa kuvio 1 esittää päältä nähtynä ja kaaviollisesti keksinnön mukaisen tuulivoimakoneen toista symmetristä puoliskoa ja kuvio 2 esittää tuulivoimakoneen teleskooppivarren pituuden säädössä käytettävää hydraulista mäntäsylinterilaitetta hyd-raulipiireineen.The invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a top view and a diagram of another symmetrical half of a wind turbine according to the invention and Figure 2 shows a hydraulic piston-cylinder device with a hydraulic circuit used for adjusting the telescopic arm length of a wind turbine.

Tuulivoimakoneen yksityiskohtaisemman rakenteen osalta viitataan mainittuun aikaisempaan FI-patenttihakemukseen 800809. Keskeisestä, pystysuuntaisesta pääakselista 11 ulottuu sivuillepäin teleskooppi-maisesti pitenevät ja lyhenevät runkovarret, jotka muodostuvat te-leskooppimaisesti sisäkkäin menevistä putkiosista 10a ja 10b. Run-kovarsien päihin on laakeroitu pystyakselin 2 ympäri pyörivät sii-pipinnat 1, joiden pyörimisliike on siten pakko-ohjattu, että sii-pipintojen 1 pyörimisnopeus akseleidensa 2 ympäri on puolet runko-varren 10a, 10b pyörimisnopeudesta pääakselin 11 ympäri, minkä lisäksi pääakselin 11 vastakkaisilla puolilla olevat siipipinnat 1 ovat aina pääasiallisesti kohtisuorassa toisiaan vastaan. Mainitun pakko-ohjauksen voimansiirrossa voidaan käyttää esittämättä jätettyä, liuku-uraohjattua teleskooppiakselia, jonka osat eivät pääse kiertymään toisiinsa nähden, mutta pääsevät siirtymään pituussuunnassa. Jouset 30 on järjestetty palauttamaan runkovarsi 10a, 10b lyhimpään asentoonsa. Akselin 11 ympäri tapahtuvan pyörimisliikkeen aiheuttaman keskipakovoiman vaikutuksesta runkovarsi 10a, 10b pyrkii pitenemään jousen 30 voimaa vastaan. Tuulen voimakkuuden ja pyörimisnopeuden kasvaessa teleskooppivarret 10a, 10b pitenevät ja siipipinnat 1 siirtyvät ulommalle kehälle, mikä rajoittaa pyörimisnopeuden kasvamista, mutta lisää olennaisesti vääntömomenttia.For a more detailed structure of a wind turbine, reference is made to said earlier FI patent application 800809. Extending laterally from the central, vertical main axis 11 are telescopically elongating and shortening frame arms formed by telescopically nested tubular sections 10a and 10b. At the ends of the run rods are mounted wing blades 1 rotating about a vertical axis 2, the rotational movement of which is forced so that the rotation speed of the wing arms 1 about its shafts 2 is half the speed of the frame arm 10a, 10b about the main axis 11. the wing surfaces 1 on the sides are always substantially perpendicular to each other. In the transmission of said forced steering, a non-illustrated, sliding groove-guided telescopic shaft can be used, the parts of which cannot rotate relative to each other, but can move longitudinally. The springs 30 are arranged to return the body arm 10a, 10b to its shortest position. Due to the centrifugal force caused by the rotational movement around the shaft 11, the body arm 10a, 10b tends to elongate against the force of the spring 30. As the wind strength and rotational speed increase, the telescopic arms 10a, 10b lengthen and the wing surfaces 1 move to the outer circumference, which limits the increase in rotational speed, but substantially increases the torque.

Jotta edellä selostettu järjestely olisi mahdollisimman tunteeton nopeille, puuskamaisille tuulen voimakkuuden muutoksille ja seurai-si ainoastaan pitempiaikaista tuulen voimakkuuden keskiarvon muutosta, on teleskooppivarren 10a, 10b yhteyteen järjestetty seuraavassa selostettava säätölaite. Teleskooppivarren 10a, 10b yhteyteen, esim. sen sisään on järjestetty mäntäsylinterilaite mäntineen 31 ja sylin-teritiloineen 32 ja 33. Mäntä 31 liikkuu teleskooppivarren 10b mukana ja sylinteri 32, 33 liikkuu teleskooppivarren 10a mukana. Männän-varren puolella oleva sylinteritila 33 on yhdistetty paineväliaine-säiliöön 34, esim. öljysäiliöön jousikuormitetun varaventtiilin 35 3 62405 kautta. Venttiili 35 sallii öljyn virtauksen sylinteritilasta 33 säiliöön 34 ainoastaan määrättyä vastapainetta vastaan venttiilin 35 jousikuormituksen tultua ylitetyksi. Päinvastaiseen suuntaan venttiili 35 sallii vapaan virtauksen. Sylinteritila 32 on yhteydessä säiliöön 34 venttiilin 36 välityksellä, jossa venttiilielin 37 lepää painovoiman vaikutuksella venttiilissä olevien virtausauk-kojen päällä. Venttiilielimessä 37 on lisäksi pieni virtauskäytävä 38. Virtauskäytävän 38 mitoitus suhteessa sylinteritilaan ja jousen 30 voimaan määrää mäntäsylinterilaitteen lyhenemisnopeuden. Venttiilin 35 jousen mitoitus puolestaan määrää sen keskipakovoiman, eli vastaavasti pyörimisnopeuden, jolla mäntäsylinterilaite pääsee es-teettömästi pitenemään. Täten pyörimisnopeus ei voi kasvaa olennaisesti mainittua rajanopeutta suuremmaksi, vaan lisääntynyt teho saadaan kasvaneena vääntömomenttina. Tällöin saavutetaan se olennainen etu, että myöskään kovalla tuulella ja voimakkaalla myrskyllä pyörimisnopeus ja sen aiheuttamat keskipakovoimat eivät kasva kohtuuttoman suuriksi ja riko laitetta.In order to make the arrangement described above as insensitive as possible to rapid, gusting changes in wind strength and to follow only a longer-term change in the average wind strength, a control device to be described below is provided in connection with the telescopic arm 10a, 10b. In connection with the telescopic arm 10a, 10b, e.g. inside it, a piston-cylinder device with a piston 31 and a cylinder-blade compartment 32 and 33 is arranged. The piston 31 moves with the telescopic arm 10b and the cylinder 32, 33 moves with the telescopic arm 10a. The cylinder space 33 on the piston rod side is connected to a pressure medium tank 34, e.g. an oil tank, via a spring-loaded backup valve 35 3 62405. The valve 35 allows the flow of oil from the cylinder space 33 to the tank 34 only against a certain back pressure after the spring load of the valve 35 has been exceeded. In the opposite direction, the valve 35 allows free flow. The cylinder space 32 communicates with the reservoir 34 via a valve 36, where the valve member 37 rests on gravity over the flow openings in the valve. The valve member 37 further has a small flow passage 38. The dimensioning of the flow passage 38 relative to the cylinder space and the force of the spring 30 determines the rate of shortening of the piston cylinder device. The dimensioning of the spring of the valve 35, in turn, determines its centrifugal force, i.e. the rotational speed, at which the piston-cylinder device can be extended without hindrance. Thus, the rotational speed cannot increase substantially above said limit speed, but the increased power is obtained as an increased torque. In this case, the essential advantage is achieved that even in strong winds and strong storms, the rotational speed and the centrifugal forces caused by it do not become unreasonably large and damage the device.

ss

Claims

4 62405

A wind turbine, in which the frame arm (10a, 10b) rotating about a vertical main axis (11) is provided with wing surfaces (1) rotating about vertical axes (2) lateral to the main axis, the rotation of which is forced so that the rotation speed of the wing surfaces (1) is half the speed of rotation of the frame arm, said force providing means being connected to be controlled by a wind sensing member such that the wing surfaces (1) on opposite sides of the main shaft (11) are substantially perpendicular to each other at a certain angle to the wind direction, characterized in (10, 10b) are telescopically elongated and shortened and are arranged to elongate against the force of a resilient member such as a spring (30), pressure or weight as the rotational speed increases as is known per se, and their longitudinal pistons 31 are connected to the body arms (10a, 10b) , 32, 33) with piston (31) the cylinder spaces (32, 33) on opposite sides communicate with the pressure medium reservoir (34) via flow restricting valves (35, 36).

Wind turbine according to Claim 1, characterized in that the valve (35), which limits the elongation of the telescopic arms (10a, 10b), opens only after a certain back pressure has been exceeded.

Wind turbine according to Claim 1 or 2, characterized in that the valve (36, 37, 38) which limits the shortening of the telescopic arm (10a, 10b) is a flow-restricting throttle valve.