PL170684B1

PL170684B1 - Mechanism for controlling blade/vane angle of attack in impellers/rotors of fluid-flow machines

Info

Publication number: PL170684B1
Application number: PL29890593A
Authority: PL
Inventors: Zdzislaw Zaber
Original assignee: Nowosadecka Fabryka Urzadzen G
Priority date: 1993-05-10
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 1997-01-31

Abstract

Mechanism for controlling blade angle of attack in rotors of fluid-flow machines characterised in that control shaft (1) mounted on screw (2) inside of the rotor shaft (9), while the screw (2) is actuated by the rotor (9) and controlled gear transmission.

Description

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm sterowania kątem natarcia łopat wirnika maszyny przepływowej, przeznaczony do regulowania położenia łopat w trakcie pracy wirnika, zależnie od natężenia przepływu czynnika napędzającego wirnik. Wynalazek znajduje zastosowanie głównie w silnikach wiatrowych.The subject of the invention is a mechanism for controlling the angle of attack of the rotor blades of a rotary machine, designed to adjust the position of the blades during operation of the rotor, depending on the flow rate of the medium driving the rotor. The invention is mainly used in wind turbines.

Znane są mechanizmy zmiany kąta ustawiania łopat wirnika w postaci regulatorów odśrodkowych (patent RP 130 523, P-265 923). Znane są również mechanizmy dźwigniowe napędzane przez siłowniki hydrauliczne z zasilaniem zewnętrznym, stosowane w turbinach wodnych Kaplana lub Deriaza oraz w wirnikach elektrowni wiatrowych firm Vestas i Villas. Rozwiązania te wymagają stosowania trudnych do wykonania hydraulicznych złącz obrotowych, a awaria zasilania hydraulicznego powoduje utratę sterowności maszyny. Znane są także mechanizmy dźwigniowe napędzane przez samoczynne urządzenia hydrauliczne, w których obracający się wirnik maszyny napędza poprzez wał przekładniowy mimośrodową pompę tłoczącą olej do siłownika sprzężonego z dźwignią nastawiającą łopaty wirnika (Wacław Jagodziński Silniki wiatrowe PWT Warszawa 1959 strona 239).Mechanisms of changing the angle of the rotor blades in the form of centrifugal regulators are known (patent RP 130 523, P-265 923). There are also known lever mechanisms driven by hydraulic actuators with external power, used in Kaplan or Deriaz water turbines and in the rotors of Vestas and Villas wind farms. These solutions require the use of hydraulic rotary unions that are difficult to manufacture, and failure of the hydraulic power supply causes loss of machine control. There are also lever mechanisms driven by automatic hydraulic devices, in which the rotating rotor of the machine drives an eccentric pump through the gear shaft, forcing oil to the actuator coupled with the lever adjusting the rotor blades (Wacław Jagodziński Wind Motors PWT Warsaw 1959 page 239).

Mechanizm sterowania kątem natarcia łopat wirnika maszyny przepływowej, będący przedmiotem wynalazku, charakteryzuje się tym, że składa się z drążka sterującego, osadzonego na śrubie wewnątrz wału wirnika, przy czym śrubajest napędzana poprzez sterowaną przekładnię zębatą od wirnika maszyny przepływowej. Ponadto hamulec osadzony jest na śrubie.The rotor blade pitch control mechanism of the rotary machine object of the invention consists of a control rod mounted on a screw inside the rotor shaft, the screw being driven by a controlled gearing from the rotor of the rotary machine. In addition, the brake is mounted on a screw.

Stosowanie wynalazku umożliwia sterowanie wirnikiem maszyny przepływowej, z bezpośrednim wykorzystaniem energii czynnika napędzającego wirnik, bez konieczności budowy układów hydraulicznych.The use of the invention enables the control of the rotor of the turbine with direct use of the energy of the rotor driving medium, without the need to build hydraulic systems.

Mechanizm sterowania według wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym przekrój tego mechanizmu płaszczyzną przechodzącą przez oś geometryczną wirnika.The control mechanism according to the invention is shown in the exemplary embodiment in the drawing showing the cross-section of this mechanism with a plane passing through the geometrical axis of the rotor.

Mechanizm sterowania kątem natarcia łopat ma drążek sterujący 1 osadzony na samohamownej śrubie 2 wewnątrz wału wirnika 9 maszyny przepływowej. Śruba 2 poprzez przekładnię złożoną z kół zębatych 3,4, 5 i 6 jest połączona z wałem wirnika 9. Koło zębate 3 osadzone jest na wale wirnika 9, koło zębate 6 - na śrubie 2, zaś koła 4 i 5 - na wale pośrednim przekładni.The blade pitch angle control mechanism has a control rod 1 mounted on a self-locking screw 2 inside the rotor shaft 9 of the turbine. The screw 2 is connected to the rotor shaft through the gears 3,4, 5 and 6. The gear wheel 3 is mounted on the rotor shaft 9, the gear wheel 6 - on the screw 2, and the wheels 4 and 5 - on the intermediate shaft of the gear .

Mechanizm sterowania wyposażony jest w hamulec 8, osadzony na śrubie 2, a także w sprzęgło 7 osadzone między kołami zębatymi 4 i 5 na wale pośrednim przekładni. Koła zębate 3 i 6 połączone są z mechanizmem sumującym 10 do pomiaru kąta natarcia β nastawionego w łopatach sterowanego wirnika.The control mechanism is equipped with a brake 8, mounted on the bolt 2, and also a clutch 7, mounted between the gears 4 and 5 on the intermediate shaft of the transmission. The gears 3 and 6 are connected to a summation mechanism 10 for measuring the angle of attack β set in the blades of the steered rotor.

Włączenie sprzęgła 7 przy obracającym się wirniku maszyny powoduje obrót śruby 2 zgodnie z kierunkiem obrotu walu wirnika 9, z prędkością większą niż wirnik. WówczasEngaging the clutch 7 while the machine rotor is rotating causes the screw 2 to rotate in the direction of rotation of the rotor shaft 9, at a speed greater than the rotor. Then

170 684 śruba 2, wkręcając się w drążek sterujący 1 przesuwa go w prawo. Wyłączenie sprzęgła 7 i włączenie hamulca 8 powoduje wykręcanie się nieruchomej śruby 2 z wirującego drążka 1 co przesuwa drążek stepujący 1 w lewo. Wyłączenie się sprzęgła 7 i hamulca 8 daje ustalona, pozycję drążka, tj. ustaloną pozycję łopat wirnika. Kąt natarcia łopat wirnika określa względny obrót śruby 2 oraz wału wirnika 9 maszyny przepływowej i wynikające z niego poosiowe przesunięcie drążka sterującego 1.170 684 screw 2, screwing into control rod 1, moves it to the right. Disengaging the clutch 7 and engaging the brake 8 causes the stationary screw 2 to unscrew from the rotating rod 1, which moves the tap rod 1 to the left. Deactivation of clutch 7 and brake 8 results in a fixed position of the rod, i.e. a fixed position of the rotor blades. The angle of attack of the rotor blades determines the relative rotation of the screw 2 and the rotor shaft 9 of the turbine and the resulting axial displacement of the control rod 1.

170 684170 684

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz. Cena 2,00 złPublishing Department of the Polish Patent Office. Circulation of 90 copies. Price PLN 2.00

Claims

Patent claims

1. The mechanism for controlling the angle of attack of the rotor blades of the turbine flow machine, characterized in that it consists of a setting rod (1) mounted on the screw (2) inside the rotor shaft (9), the screw (2) being driven by a controlled gear transmission from the rotor (9) flow machine.

2. The control mechanism according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the brake (8) is mounted on the screw (2).