FR2500078A1 - Regulator for vanes of wind motor - has hydraulic actuator with opposing spring to move vanes via eccentric - Google Patents

Regulator for vanes of wind motor - has hydraulic actuator with opposing spring to move vanes via eccentric Download PDF

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Abstract

The regulator is for a wind motor with a rotor turning on a horizontal axis carrying vanes which can alter pitch. The vanes are on eccentric mountings (6) controlled by a valve (8) in the centre of the rotor, which is controlled by the regulator (13). The valve is actuated in one direction by a spring (14) and inthe other by a pressure fluid actuator (15). The spring acts in the same direction as the aerodynamic and centrifugal forces acting on the vanes.

Description

L'invention se rcpporte à un dispositif de régulation d'une éolienne et à l'éolienne pourvue de ce dispositif. The invention relates to a device for regulating a wind turbine and to the wind turbine provided with this device.

Elle s'applique plus particulièrement aux éoliennes à roue aval ou amont tournant autour d'un axe horizontal, et dont les pales sont orient.abi-es et aux dispositifs de régulation agissant par variation de l'angle de calage des dites pales dans les boîtiers qui leur sont réservés sur le moyeu de l'arbre récepteur. It applies more particularly to wind turbines with downstream or upstream wheels rotating around a horizontal axis, and whose blades are orient.abi-es and to regulation devices acting by varying the pitch angle of said blades in the boxes reserved for them on the hub of the receiving shaft.

L'amplitude de réglage est de l'ordre de quatre vingt dix degrés afin de pouvoir aller d'une position où les pales sont sensiblement parallèles au sens du vent, position dite "en drapeau", pour offrir une prise minimale au vent, jusqu'à une position opposée où elles sont pratiquement perpendiculaires au sens du vent et offrent une prise maximale au vent. The amplitude of adjustment is of the order of ninety degrees in order to be able to go from a position where the blades are substantially parallel to the direction of the wind, so-called "feathered" position, to offer a minimum grip in the wind, up to '' at an opposite position where they are practically perpendicular to the direction of the wind and offer a maximum grip in the wind.

Le but visé par la régulation est évidemment d'obtenir une vitesse de rotation constante quelle que soit la vitesse du vent. The aim of the regulation is obviously to obtain a constant speed of rotation whatever the wind speed.

De manière connue, les pales sont actionnées au moyen d'excentriques commandés soit contre l'action de ressorts par des masselottes liées en rotation à la roue, ou par le vent lui-m8me (brevet français 2415211), soit par un organe central au moyeu de la roue et dont la translation est assurée par exemple à l'aide d'un régulateur de watt (brevet fran çais 2401331) ou d'un système vis-écrou sensible à la différence de vitesse entre celle de la roue et celle d'un moteur tournant à une vitesse de référence (brevet français 2313576). In a known manner, the blades are actuated by means of eccentrics controlled either against the action of springs by counterweights linked in rotation to the wheel, or by the wind itself (French patent 2415211), or by a central member at wheel hub and whose translation is ensured for example using a watt regulator (French patent 2401331) or a screw-nut system sensitive to the difference in speed between that of the wheel and that of '' an engine running at a reference speed (French patent 2313576).

Ces dispositifs connus présentent chacun des inconvénients tels, pour les premiers, un temps important de réponse de la régulation après la chute des vents et, pour les autres, une grande complexité des dispositifs de commande de la translation de leur organe central. These known devices each have drawbacks such, for the first, a long response time of the regulation after the fall of the winds and, for the others, a great complexity of the devices for controlling the translation of their central member.

Un résultat que l'invention vise à obtenir est un dipo- sitif de régulation qui soit simple et qui réagisse immédiatement tant lors de la montée que lors de la chute de la trace des vents. One result which the invention aims to obtain is a regulating device which is simple and which reacts immediately both during the rise and during the fall of the wind track.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de régulation du type précité notamment caractérisé en ce que cette commande en translation du tiroir comprend,pour un sens
un ressort taré et,uour 11autre sens , un moyen sollicité par un fluide sous pression
Elle a également pour objet l'éolienne pourvue de ce dispositif.To this end, the subject of the invention is a regulation device of the aforementioned type, in particular characterized in that this control in translation of the drawer comprises, for one direction
a calibrated spring and, in the other direction, a means urged by a pressurized fluid
It also relates to the wind turbine provided with this device.

L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement - figure 1. : le moyeu de l'éolierne mou en coupe axiale,
- figure 2. : le schéma du circuit de régulation.The invention will be better understood with the aid of the description given below, by way of nonlimiting example, with regard to the appended drawing which schematically represents - Figure 1.: the hub of the soft wind turbine in section axial,
- figure 2.: the diagram of the regulation circuit.

Le moyeu 1 de ldolienne représenté sur la figure 1 porte en deux points diamétralement opposés, deux tourillons 2 bloqués en translation et guidés en rotation dans des loge ment s 3 du dit moyeu. The hub 1 of the wind turbine shown in FIG. 1 carries at two diametrically opposite points, two pins 2 blocked in translation and guided in rotation in housings s 3 of said hub.

A son extrémité externe, chaque tourillon 2 porte lui meme un boîtier 4 de fixation de lune des pâles (non repré sentées).  At its outer end, each pin 2 itself carries a housing 4 for fixing one of the blades (not shown).

A son extrémité interne, chaque tourillon 2 porte un plateau 5 a manivelle excentrée 6. At its internal end, each pin 2 carries a plate 5 with an eccentric crank 6.

Dans l'alésage 7 du moyeu 1 est guidé en translation un tiroir 8 présentant an molns deux tronçons de gorge périphérique 9 réalisant des logements de largeur correspondant à celle des manivelles 6 qui y pénètrent
D'un coté 10 de ce moyeu est fixé un manchon 11 de liaison à l'arbre récepteur. Sur son autre côté 12, le moyeu 1 porte le dispositif 13 commandant la translation du tiroir 8 qui, à son tour, par les manivelles commande la rotation des deux pales.In the bore 7 of the hub 1 is guided in translation a slide 8 having an molns two peripheral groove sections 9 providing housings of width corresponding to that of the cranks 6 which penetrate therein
On one side 10 of this hub is fixed a sleeve 11 connecting to the receiving shaft. On its other side 12, the hub 1 carries the device 13 controlling the translation of the drawer 8 which, in turn, by the cranks controls the rotation of the two blades.

Evidemment, les manivelles sont disposées de manière telle que, par un mbme déplacement du tiroir 8, les piles aient des rotations inverses. Obviously, the cranks are arranged in such a way that, by the same movement of the drawer 8, the stacks have reverse rotations.

Selon une caractéristique essentielle, pour sa commande en translation, le tiroir 8 est sollicité dans un sens
F1 par un ressort taré î4, et dans autre sens F2, par la pression d'un fluide 15 tel que, de préférence, de l'air comprimé.According to an essential characteristic, for its translational control, the drawer 8 is biased in one direction
F1 by a calibrated spring Î4, and in another direction F2, by the pressure of a fluid 15 such as, preferably, compressed air.

La position du tiroir 8 dans le moyeu résulte évidemment de l'équilibre des forces exercées sur le dit tiroir par le fluide 15 et par le ressort 14, mais, bien entendu en tenant également compte de l'influence qu'ont sur le tiroir les forces centrifuges et aérodynamiques qui s'appliquent sur les pâles et dont la résultante tend généralement à amener les pâles dans la position où elles ont la plus faible prise au vent. The position of the drawer 8 in the hub obviously results from the balance of forces exerted on said drawer by the fluid 15 and by the spring 14, but, of course also taking into account the influence that the drawers have on the drawer. centrifugal and aerodynamic forces which apply on the blades and whose result generally tends to bring the blades in the position where they have the weakest wind resistance.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le ressort 14 est disposé de manière à agir sur le tiroir dans le même sens que celui de la résultante des forces centrifuges et aérodynamiques qui s'appliquent sur les pales, soit vers la mise en drapeau vers laquelle tendent les pales lors de la montée des vents. According to another characteristic of the invention, the spring 14 is arranged so as to act on the slide in the same direction as that of the result of the centrifugal and aerodynamic forces which are applied to the blades, that is towards the feathering towards which tend the blades during the rise of the winds.

De ce fait, la modification du cange des pâles résultant de la chute des vents, est commandée par le fluide sous pression qui peut agir dès la détection de cette chute des vents et ce, que cette détection s'opère par la mesure des vents eux-mêmes, par exemple à l'aide d'un anémomètre, ou, par le contrôle de la vitesse qu'ils communiquent à la roue, par exemple à l'aide d'une poulie tachymétrique.  Therefore, the modification of the pale cange resulting from the fall of the winds, is controlled by the pressurized fluid which can act upon the detection of this fall of the winds and this, that this detection is effected by the measurement of the winds them -same, for example using an anemometer, or, by controlling the speed they communicate to the wheel, for example using a tachometer pulley.

Il n'y a donc pas lieu de craindre une latence du dispositif, que ce soit lors de la montée ou lors de la chute des vents. There is therefore no reason to fear a latency of the device, either during the rise or during the fall of the winds.

La force à exercer sur le tiroir 8 étant très importante, le fluide sous pression 15 agit sur ce tiroir 8 par l'in- termédiaire d'un large plateau 16, solidarisé en translation au dit tiroir, et monté dans une chambre 17 recevant le fluide sous pression. The force to be exerted on the drawer 8 being very large, the pressurized fluid 15 acts on this drawer 8 by means of a large plate 16, secured in translation to said drawer, and mounted in a chamber 17 receiving the fluid under pressure.

Afin d'éviter des fuites ou un ajustement trop précis du plateau dans la chambre 17, le dit plateau sert de siège à une membrane souple 18 dont la périphérie 19 est fixée au corps 20 délimitant la chambre 17. In order to avoid leaks or an overly precise adjustment of the plate in the chamber 17, the said plate serves as a seat for a flexible membrane 18 whose periphery 19 is fixed to the body 20 delimiting the chamber 17.

Pour la solidarisation du plateau et du tiroir, celui-ci porte une tige filetée 21 traversant un orifice central 22 du plateau, avant de recevoir un écrou serrant sur le tiroir la partie centrale du plateau qui, & cet effet, porte un bossage 23. To secure the tray and the drawer, the latter carries a threaded rod 21 passing through a central orifice 22 of the tray, before receiving a nut tightening on the drawer the central part of the tray which, for this purpose, carries a boss 23.

Plutôt que du coté opposé du tiroir 8, le ressort est monté du même côté du tiroir que le plateau 16. Rather than on the opposite side of the drawer 8, the spring is mounted on the same side of the drawer as the plate 16.

A cet effet, la tige filetée 21 estirolonge pour, après un siège 24, réservé sur le corps 20 pour le ressort 14, tra verser le dit ressort de compression 14 avant de recevoir une tête 25 prenant appui sur l'extrémité opposée du ressort pour le comprimer lorsque le fluide sou pression repoussera le tiroir. To this end, the threaded rod 21 is extended to, after a seat 24, reserved on the body 20 for the spring 14, to pour the said compression spring 14 before receiving a head 25 resting on the opposite end of the spring for compress it when the pressurized fluid pushes the drawer back.

Ce ressort de rappel du tiroir et sa tige sont de préférence coiffés par un carter 26 l'abritant des attaques des agents extérieurs
Chaque modification de la résultante, des forces aérodynamiques et centrifuges agissant sur les piles et du ressort, déplace le plateau jusquXà équilibre de la force due à la pression du fluide sur le plateau
Par un choix judicieux de la section du plateau et du volume de la chambre, le déplacement du plateau peut pratiquement suffire pour modifier la contre pression,
Des moyens manuels ou automatiques de modification de cette pression peuvent néanmoins être prévus
A cet effet, à l'extrémité de ce carter 26, et éventuellement après interposition d'un surpresseur 27, est raccordée, de préférence par un joint tournant, la conduite 28 dia- menée du fluide 15 sous pression.This drawer return spring and its rod are preferably capped by a casing 26 sheltering it from attacks by outside agents
Each modification of the resultant, of the aerodynamic and centrifugal forces acting on the batteries and of the spring, displaces the plate until equilibrium of the force due to the pressure of the fluid on the plate
By a judicious choice of the section of the plate and the volume of the chamber, the displacement of the plate can practically be enough to modify the back pressure,
Manual or automatic means for modifying this pressure may nevertheless be provided
To this end, at the end of this casing 26, and possibly after interposition of a booster 27, is connected, preferably by a rotating joint, the pipe 28 dia- ducted from the fluid 15 under pressure.

La conduite 28 est alors raccordée à un circuit fer-lué 29 contenant du fluide sous pression. Sur ce circuit 29 sont intercalées, d'une part, une électrovanne 30 permettant l'é- chappement contrelé d'une certaine quantité du fluide et, d'autre part, une électrovanne 31 permettant un apport contrelé d'une certaine quantité de fluide dans le circuit. Line 28 is then connected to an iron-lute circuit 29 containing pressurized fluid. On this circuit 29 are interposed, on the one hand, a solenoid valve 30 allowing the controlled exhaust of a certain amount of fluid and, on the other hand, a solenoid valve 31 allowing a controlled supply of a certain amount of fluid in the circuit.

Selon une caractéristique de l'invention, ces électrovannes 30 et 31 sont pilotées par un moyen tachymétrique 32 qui, en cas d'écart positif de vitesse de la roue, commande 1léchappement du fluide par l'électrovanne 30 et qui, en cas d'écart négatif de vitesse de la roue, commande l'apport au circuit d'un fluide prélevé dans une source 33. According to a characteristic of the invention, these solenoid valves 30 and 31 are controlled by a tachometric means 32 which, in the event of a positive deviation in wheel speed, controls the exhaust of the fluid by the solenoid valve 30 and which, in the event of negative speed difference of the wheel, controls the supply to the circuit of a fluid taken from a source 33.

Dans le cas ou l'éolienne est reliée à une génératrice de courant, selon une autre caractéristiçue de l'invention, le moyen tachymétrique 32 consite en un lecteur de la tension de courant produit par la génératrice. In the case where the wind turbine is connected to a current generator, according to another characteristic of the invention, the tachometer means 32 consists in a reader of the current voltage produced by the generator.

Pour la mise en route de l'éolienne, le circuit 29 est raccordé à la source 33 par une conduite 34 contrôlée par une vanne 35.  To start up the wind turbine, the circuit 29 is connected to the source 33 by a pipe 34 controlled by a valve 35.

Des que la pression sur le plateau est suffisante pour équilibrer la pression du ressort et des forces aérodynamiques, on ouvre la vanne 36 pour mettre sous pression le plateau, via l'éventuel surpresseur pour, cette fois, écarter les pâles de leur position neutre, et pour que l'éolienne se mette en marche et passe d'elleZmême en auto-régulation.  As soon as the pressure on the plate is sufficient to balance the pressure of the spring and the aerodynamic forces, the valve 36 is opened to pressurize the plate, via the possible booster pump, this time to move the blades from their neutral position, and for the wind turbine to start up and go on its own in self-regulation.

La vanne 35 sera avantageusement du type à trois voies pour permettre la vidange complète du circuit.  The valve 35 will advantageously be of the three-way type to allow complete emptying of the circuit.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation d1une éolienne à roue tournant autour d'un axe horizontal et dont les pâles sont orientables au moyen d'excentriques 6)commandés par un tiroir(8) qui est central au moyeu -1 de la roue et dont la translation est commandée par le dit dispositif de régulation (13) qui est C A R A C T E R I S E en ce sue cette commande en translation du tiroir comprend pour un sens F1 un ressort taré (14) et pour l'autre sens F2 un moyen (16) sollicité par un fluide (15) sous pression. 1. Device for regulating a wind turbine with a wheel rotating about a horizontal axis and the blades of which are orientable by means of eccentrics 6) controlled by a slide (8) which is central to the hub -1 of the wheel and whose translation is controlled by said regulating device (13) which is CHARACTERIZED in that this control in translation of the slide comprises for one direction F1 a calibrated spring (14) and for the other direction F2 a means (16) biased by a fluid (15) under pressure. 2. Dispositif de régulation selon la revendication 1, avec lequel évidemment la position du tiroir résulte de l'équilibre des forces exercees sur le dit tiroir par le fluide(15)et par le ressort (14), mais aussi bien entendu de l'influence qu'a sur le tiroir la résultante des forces aérodynamiques et centrifuges qui s'appliquent sur les pâles, ce dispositif étant caractérisé en ce que le ressort (14) est dispos de-manière å agir dans le même sens que celui de la dite résultante des forces aérodynamiques et centrifuges qui s'appliquent sur les pAles.  2. Regulating device according to claim 1, with which obviously the position of the drawer results from the balance of forces exerted on said drawer by the fluid (15) and by the spring (14), but also of course influence which the result of the aerodynamic and centrifugal forces which apply on the blades has on the drawer, this device being characterized in that the spring (14) is arranged so as to act in the same direction as that of the said resulting from the aerodynamic and centrifugal forces that apply to the blades. 3. Dispositif de régulation selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le fluide sous pression (13) agit sur ce tiroir (8) par l'intermédiaire d'un large plateau (16) solidarisé en translation au dit -tiroir et monté dans une chambre (17) recevant le fluide sous pression. 3. Regulating device according to claim 1 or 2 characterized in that the pressurized fluid (13) acts on this drawer (8) by means of a large plate (16) secured in translation to the said drawer and mounted in a chamber (17) receiving the pressurized fluid. 4. Dispositif de régulation selon l1une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que éventuellement au travers d'un surpresseur (27) le fluide sous pression est amené par une conduite (28) raccordée & un circuit fermé (29) contenant du fluide sous pression et sur lequel sont intercallées, d'une part, une électrovanne (30) permettant l'é- chappement contralé d'une certaine quantité du fluide, d'autre part, une électrovanne (31) permettant un rapport contro- lé d'une certaine quantité de fluide dans le circuit. 4. A regulating device according to any of claims 1 to 3 characterized in that optionally through a booster (27) the pressurized fluid is supplied by a pipe (28) connected & a closed circuit (29) containing fluid under pressure and on which are interposed, on the one hand, a solenoid valve (30) allowing the controlled exhaust of a certain quantity of the fluid, on the other hand, a solenoid valve (31) allowing a controlled ratio d 'a certain amount of fluid in the circuit. 3. Dispositif de régulation selon la revendication 4 caractérisé en ce que ces électrovannes (30 et 31) sont pilotées pa- un mcyon tachymétrique (3aJ qui, en cas d'écart positif de vitesse de la rote, commande 1'échappement du fluide par l'e,lectrovanne (30) et qui, en cas d'écart négatif de vitesse de la roue, commande l'apport au circuit d'un fluide prélevé dans une source (33). 3. Regulating device according to claim 4 characterized in that these solenoid valves (30 and 31) are controlled by a tachometric mcyon (3aJ which, in the event of a positive deviation in the speed of the rote, controls the escape of the fluid by e, solenoid valve (30) and which, in the event of a negative speed deviation from the wheel, controls the supply to the circuit of a fluid taken from a source (33). 6. Dispositif de régulation selon la revendication 5, appliqué à une Vienne reliée à une gérr ratrice de courant, caractérisé en ce que le moyen tachymétrique (32) consite en un lecteur de la tension de courant produit par la génératrice. 6. Regulating device according to claim 5, applied to a Vienna connected to a current manager, characterized in that the tachometer means (32) consists in a reader of the current voltage produced by the generator. 7. Dispositif de régulation selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que, pour la irise en route de l'éolienne, le circuit (29) est raccords à la source (33) par une conduite (34) contr6lée par une vanne manuelle (35).  7. A regulation device according to any one of claims 4 to 6 characterized in that, for the iridescent en route of the wind turbine, the circuit (29) is connected to the source (33) by a pipe (34) contr6lée by a manual valve (35). 8. Eolienne caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.  8. Wind turbine characterized in that it comprises a regulation device according to any one of claims 1 to 7.
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