RU2687546C2 - Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки - Google Patents
Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687546C2 RU2687546C2 RU2017111262A RU2017111262A RU2687546C2 RU 2687546 C2 RU2687546 C2 RU 2687546C2 RU 2017111262 A RU2017111262 A RU 2017111262A RU 2017111262 A RU2017111262 A RU 2017111262A RU 2687546 C2 RU2687546 C2 RU 2687546C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blade
- rim
- gear
- wind turbine
- wind
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- DOSMHBDKKKMIEF-UHFFFAOYSA-N 2-[3-(diethylamino)-6-diethylazaniumylidenexanthen-9-yl]-5-[3-[3-[4-(1-methylindol-3-yl)-2,5-dioxopyrrol-3-yl]indol-1-yl]propylsulfamoyl]benzenesulfonate Chemical compound C1=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC3=CC(N(CC)CC)=CC=C3C(C=3C(=CC(=CC=3)S(=O)(=O)NCCCN3C4=CC=CC=C4C(C=4C(NC(=O)C=4C=4C5=CC=CC=C5N(C)C=4)=O)=C3)S([O-])(=O)=O)=C21 DOSMHBDKKKMIEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/0608—Rotors characterised by their aerodynamic shape
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
- F03D1/0658—Arrangements for fixing wind-engaging parts to a hub
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D7/04—Automatic control; Regulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/21—Rotors for wind turbines
- F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
- F05B2240/2211—Rotors for wind turbines with horizontal axis of the multibladed, low speed, e.g. "American farm" type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/70—Adjusting of angle of incidence or attack of rotating blades
- F05B2260/79—Bearing, support or actuation arrangements therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
- Y02B10/30—Wind power
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
Настоящее изобретение относится к ветроэнергетике. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки содержит камеру (5) регулировки лопастей; обод (1) ветрового колеса, расположенный вокруг камеры (5) регулировки лопастей; лопастной блок, включающий корпус (2) лопасти и лопастной вал (9), проходящий вдоль всей длины корпуса (2) лопасти от одного конца к другому; и внешний конец лопастного вала (9) установлен на ободе ветрового колеса с возможностью поворота, а его внутренний конец расположен внутри камеры (5) регулировки лопастей; и вращающий элемент и элемент передачи, расположенные в камере (5) регулировки лопастей, причем элемент передачи выполнен с возможностью передачи мощности, производимой за счет поворота вращающего элемента, к внутреннему концу лопастного вала (9) для управления углом атаки корпуса (2) лопасти, а также включает опорное основание (6), расположенное с подветренной стороны камеры (5) регулировки лопастей; и наклонный опорный стержень (4), одним концом неподвижно прикрепленный к опорному основанию (6), а другим концом неподвижно прикрепленный к ободу (1) ветрового колеса. Изобретение направлено на повышение эффективности использования энергии ветра, увеличение выходной мощности. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к области техники, связанной с ветроэнергетическим генерирующим оборудованием, в частности, к лопастному колесу с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки.
ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Ветротурбинная генераторная установка использует естественную энергию ветра для приведения лопастей и главного вала генератора во вращение, для того чтобы вращать ротор двигателя и вырабатывать электрическую энергию, тем самым обеспечивается ее экологичность и широкое применение.
[0003] В настоящее время большинство ветротурбинных генераторных установок выполняется в виде трехлопастного механизма с горизонтально установленным главным валом. Номинальная выходная мощность ветроустановки в этой конструкции обычно наращивается за счет увеличения длины каждой лопасти, т.е. путем увеличения ометаемой площади каждой лопасти. Таким образом, наряду с увеличением мощности ветроустановки увеличивается ее общий размер и высота. Кроме того, относительно высокий корпус ветроустановки и относительно длинные лопасти увеличивают степень вибрации всей ветроустановки и вероятность поломки лопастей, что приводит к уменьшению аэродинамического сопротивления и значительному повышению проектных требований к конструкции, прочности и материалам всей ветроустановки. В частности, затраты на производство, эксплуатацию и ежедневное техническое обслуживание возрастают из-за усложнения конструкции для асинхронного регулирования угла лопастей, что делает ветроустановку более чувствительной к скорости ветра и, следовательно, приводит к сужению доступного диапазона скоростей ветра (при скорости ветра выше 25 м/с, чтобы избежать повреждения), что приводит к огромным потерям ветряных энергетических ресурсов, увеличению стоимости электроэнергии на единицу киловатта. Как правило, существуют такие проблемы, как большие капиталовложения в ветроэнергетическое оборудование, длительный период возмещения производственных издержек и малое число часов использования в году. С другой стороны, частное использование ветроустановки ограничено затратами и ее конструкцией, в результате, угол лопастей не регулируется и обычно возникает заброс оборотов ветрового колеса, называемый «галопированием». Помимо ограничений в части материалов и конструкции лопастей ветроустановки, существует относительно высокая вероятность выгибания, разлома и разрушения лопастей, поврежденных молнией в процессе эксплуатации.
[0004] Кроме того, горизонтально осевая ветровая турбина со створчатыми лопастями и выдвижным ветровым колесом, раскрытая в китайском патенте № ZL 201420077847.5, и горизонтально осевая турбина с лопастями в форме весла и выдвижным ветровым колесом барабанного типа, раскрытая в китайском патенте № ZL 201420078001.3, частично решают проблемы синхронизации лопастей, уменьшения размеров ветроустановки и т.д. Однако, поскольку конструкция ветрового колеса образована двумя или тремя круговыми ободами и множеством опорных стержней, вес всей головной части ветроустановки не уменьшается. Кроме того, поскольку механизм регулировки лопастей основан на формировании паза на ободе и натяжении с помощью стального кабеля, конструкция усложняется, а поддержание коррозионной стойкости, ежедневное техническое обслуживание и ремонт становятся затруднительными. Кроме того, потери на трение между стальным кабелем и пазом обода достаточно велики, что приводит к высоким затратам на общую эксплуатацию и производство электроэнергии в расчете на единичную мощность.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки, чтобы преодолеть недостатки на известном уровне техники и повысить коэффициент полезного действия и эффективность производства электроэнергии.
[0006] В соответствии с настоящим изобретением, предложен генератор с горизонтально установленным главным валом, также содержащий обод ветрового колеса, лопасти, опорное основание, наклонные опорные стержни и устройство регулировки лопастей;
[0007] устройство регулировки лопастей содержит камеру регулировки лопастей, блок питания и механизм регулировки; камера регулировки лопастей имеет форму горизонтального цилиндра, задняя часть камеры регулировки лопастей неподвижно соединена с передней частью опорного основания, при этом камера регулировки лопастей и опорное основание установлены в передней части главного вала генератора; опорное основание и обод ветрового колеса соединены между собой с помощью наклонных опорных стержней, камера регулировки лопастей помещена в центре обода ветрового колеса, а наклонные опорные стержни равномерно распределены вокруг опорного основания; блок питания и механизм регулировки установлены внутри камеры регулировки лопастей;
[0008] лопасти неподвижно установлены на лопастных валах, внешний конец каждого лопастного вала установлен на ободе ветрового колеса посредством подшипниковой втулки, внутренний конец каждого лопастного вала входит в цилиндрическую боковую стенку камеры регулировки лопастей, лопастные валы сопряжены с цилиндрической боковой стенкой камеры регулировки лопастей с помощью подшипниковой втулки и ограничены буртиком или фиксатором, а лопасти равномерно распределены вокруг камеры регулировки лопастей; и
[0009] механизм регулировки, предусмотренный в устройстве регулировки лопастей, представляет собой комбинированный механизм регулировки шестеренчатого типа или комбинированный механизм регулировки шатунного типа; комбинированный механизм регулировки шестеренчатого типа представляет собой механизм регулировки по типу многоступенчатой зубчатой передачи, включающий в себя главную шестерню передачи, сдвоенные шестерни и концевые конические шестерни; концевые конические шестерни установлены на концевых участках лопастных валов в камере регулировки лопастей; главная шестерня передачи установлена в средней части камеры регулировки лопастей на валу зубчатой передачи, множество сдвоенных шестерен, состоящих из цилиндрической шестерни и конической шестерни, установлено вокруг главной шестерни передачи, при этом цилиндрическая часть каждой сдвоенной шестерни входит в зацепление с главной шестерней передачи, а коническая часть каждой сдвоенной шестерни входит в зацепление с концевой конической шестерней; главная шестерня передачи соединена с выходным механизмом блока питания; и
[0010] комбинированный механизм регулировки шатунного типа содержит толкающе-тянущий передаточный механизм, регулировочный обод, поворотные рычаги и шатуны; толкающе-тянущий передаточный механизм состоит из качающегося рычага, установочного вала, главного рычага привода и толкающе-тянущего штока; направляющий рельс расположен на внутренней стороне цилиндрической боковой стенки камеры регулировки лопастей, а регулировочный обод установлен на направляющем рельсе на боковой стенке камеры регулировки лопастей с помощью подшипника или ролика; поворотные рычаги вертикально закреплены на концевых участках лопастных валов, расположенных в камере регулировки лопастей, другой конец каждого поворотного рычага шарнирно соединен с шатуном, а другой конец каждого шатуна шарнирно соединен с регулировочным ободом; неподвижные гнезда соответствующим образом расположены на внутренних стенках передней торцевой пластины и задней торцевой пластины камеры регулировки лопастей, установочный вал в вертикальном направлении проходит через среднюю часть регулировочного обода, а два конца установочного вала установлены в неподвижные гнезда с помощью подшипника и гнезда для подшипника; один конец качающегося рычага вертикально закреплен в средней части установочного вала, а другой конец качающегося рычага шарнирно соединен с главным рычагом привода, главный рычаг привода соединен с выходным механизмом блока питания в устройстве регулировки лопастей; а два конца шатуна, соответственно, шарнирно соединены со средней частью качающегося рычага и регулировочным ободом.
[0011] Также предлагается следующее целесообразное техническое решение для механизма регулировки лопастей:
[0012] опорный стержень спицеобразного типа неподвижно закрепляют между ободом ветрового колеса и камерой регулировки лопастей.
[0013] Кроме того, лопасти усовершенствуют следующим образом: лопасти имеют полую конструкцию, при этом поперечное сечение каждой лопасти имеет форму дуги, а внутри каждой лопасти устанавливают несущую ребристую пластину; и каждая лопасть имеет криволинейную поверхность с продольным спиралевидным изгибом.
[0014] Кроме того, в передней части камеры регулировки лопастей установлен конический направляющий колпак.
[0015] Кроме того, в блоке питания устройства регулировки лопастей использован электродвигатель.
[0016] В настоящем изобретении использовано ветровое колесо с круговым ободом с множеством лопастей, выполненных с возможностью поворота вокруг вала, встроенного в них. Обод выполнен из металла, чтобы избежать прямого удара молнии в лопасти. Наряду с изменением количества и формы лопастей, изменяется способ соединения лопастей таким образом, чтобы усилие действовало на оба конца лопасти, что повышает прочность лопастей. За счет увеличения регулируемого угла лопастей обеспечивается возможность применения как в районе с низкой скоростью ветра, так и в районе с высокой скоростью ветра, также может быть повышена эффективность использования энергии ветра в ветроустановке, при этом выходная мощность всей ветроустановки возрастает, что уменьшает стоимость производства электроэнергии в расчете на единичную мощность, также уменьшаются размер, высота и вес ветроустановки. Проблемы, существующие на известном уровне техники, например, связанные с дополнительным увеличением выходной мощности трехлопастной ветротурбинной генераторной установки с горизонтальным валом или с тем, что доступный диапазон скоростей ветра для ветроустановки относительно мал, а лопасти могут быть повреждены в результате удара молнии, и аналогичные проблемы могут быть решены.
[0017] По сравнению с ветроустановкой с выдвижным ветровым колесом, в соответствии с техническими особенностями настоящего изобретения, вес и размер механической головки ветроустановки, а также длина главного вала значительно уменьшаются, устройство регулировки лопастей усовершенствуется, а механизм регулировки устанавливают в камеру регулировки, для того чтобы конструкция стала более рациональной, потери относительно небольшими, а интенсивность отказов уменьшилась, тем самым облегчая ежедневное техническое обслуживание.
[0018] Далее настоящее изобретение будет раскрыто со ссылкой на чертежи и различные варианты исполнения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0019] На Фиг. 1 показано структурное схематическое представление первого варианта исполнения настоящего изобретения.
[0020] На Фиг. 2 показано структурное схематическое представление механизма регулировки лопастей шестеренчатого типа, предлагаемого в первом варианте исполнения настоящего изобретения.
[0021] На Фиг. 3 показано схематическое представление поперечного сечения лопасти в соответствии с настоящим изобретением.
[0022] На Фиг. 4 показан схематический внешний вид лопасти в соответствии с настоящим изобретением.
[0023] На Фиг. 5 показано структурное схематическое представление второго варианта исполнения настоящего изобретения.
[0024] На Фиг. 6 показано схематическое представление соединения между ободом ветрового колеса и камерой регулировки лопастей, предлагаемого во втором варианте исполнения настоящего изобретения; и
[0025] На Фиг. 7 показано структурное схематическое представление механизма регулировки лопастей шатунного типа, предлагаемого во втором варианте исполнения настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0026] Ссылочные обозначения на чертежах: 1 - обод ветрового колеса, 2 -лопасть, 3 - направляющий колпак, 4 - наклонный опорный стержень, 5 -камера регулировки лопастей, 6 - опорное основание, 7 - генератор, 8 -одностоечная мачта, 9 - лопастной вал, 10 - концевая коническая шестерня, 11 - сдвоенная шестерня, 12 - главная шестерня передачи, 13 - опорный стержень спицеобразного типа, 14 - неподвижное гнездо, 15 - ползун, 16 - качающийся рычаг, 17 - главный рычаг привода, 18 - толкающе-тянущий шток, 19 - регулировочный обод, 20 - поворотный рычаг, 21 - шатун, 22 -блок питания.
Первый вариант исполнения
[0027] Как показано на Фиг. 1-4, техническое решение в соответствии с настоящим изобретением содержит генератор 7 с горизонтально установленным главным валом, обод 1 ветрового колеса, лопасти 2, опорное основание 6, наклонные опорные стержни 4 и устройство регулировки лопастей. Генератор 7 установлен в верхней части одностоечной мачты 8.
[0028] Устройство регулировки лопастей содержит камеру 5 регулировки лопастей, блок питания и механизм регулировки. Камера 5 регулировки лопастей имеет форму горизонтального цилиндра. Задняя часть камеры 5 регулировки лопастей неподвижно соединена с передней частью опорного основания 6. Камера 5 регулировки лопастей соединена с опорным основанием 6, они установлены в передней части главного вала генератора и вращаются вместе с главным валом. Опорное основание 6 и обод 1 ветрового колеса соединены с помощью наклонных опорных стержней 4 таким образом, чтобы камера 5 регулировки лопастей располагалась в центре обода 1 ветрового колеса, а опорное основание 6 находилось позади плоскости обода ветрового колеса. Наклонные опорные стержни 4 равномерно распределены вокруг опорного основания 6. Блок питания и механизм регулировки установлены внутри камеры 5 регулировки лопастей. Передняя торцевая пластина камеры 5 регулировки лопастей снабжена коническим направляющим колпаком 3. Обод 1 ветрового колеса выполнен из металла, таким образом корпус обода по сути образует кольцевой молниеотвод, чтобы в грозовые дни можно было предотвратить прямой удар молнии в середину лопастей, способный привести к разлому, выгибанию и разрушению лопастей. В результате, значительно снижается интенсивность отказов.
[0029] Лопасти 2 неподвижно устанавливают на лопастных валах 9. Каждая лопасть 2 имеет полую конструкцию. Поперечное сечение каждой лопасти 2 имеет форму дуги, а внутри каждой лопасти 2 установлена несущая ребристая пластина. Каждая лопасть 2 имеет криволинейную спиралевидную поверхность, изогнутую вдоль продольного направления (осевого направления каждой лопасти). Внешний конец каждого лопастного вала 9 установлен на ободе 1 ветрового колеса с помощью подшипниковой втулки. Внутренний конец каждого лопастного вала 9 входит в цилиндрическую боковую стенку камеры 5 регулировки лопастей, при этом он сопряжен с цилиндрической боковой стенкой камеры 5 регулировки лопастей посредством подшипниковой втулки и ограничен буртиком или фиксатором для предотвращения осевого люфта лопастей. Лопасти 2 равномерно распределены вокруг камеры 5 регулировки лопастей.
[0030] Механизм регулировки в устройстве регулировки лопастей представляет собой комбинированный механизм регулировки шестеренчатого типа или комбинированный механизм регулировки шатунного типа. В данном варианте исполнения применяется комбинированный механизм регулировки шестеренчатого типа, а в блоке питания для регулировки и управления углом каждой лопасти 2 используется электродвигатель. Комбинированный механизм регулировки шестеренчатого типа включает в себя главную шестерню 12 передачи, сдвоенные шестерни 11 и концевые конические шестерни 10. Концевые конические шестерни 10 закреплены на концах лопастных валов 9, расположенных внутри камеры 5 регулировки лопастей. Главная шестерня 12 передачи установлена в средней части камеры 5 регулировки лопастей с помощью вала зубчатой передачи. Множество сдвоенных шестерен 11 расположено вокруг главной шестерни 12 передачи, при этом каждая сдвоенная шестерня 11 образована цилиндрической шестерней и конической шестерней. Цилиндрическая зубчатая часть каждой сдвоенной шестерни 11 входит в зацепление с главной шестерней 12 передачи, а конического зубчатая часть каждой сдвоенной шестерни 11 входит в зацепление с концевой конической шестерней 10. Вал зубчатой передачи главной шестерни 12 соединен с выходным валом электродвигателя посредством редуктора. Мощность электродвигателя снимают посредством главной шестерни 12 передачи для приведения во вращение каждой сдвоенной шестерни 11 и каждой концевой конической шестерни 10, чтобы регулировать и управлять поворотом лопастей 2 и изменять угол атаки ветра. При относительно сильном ветре угол атаки ветра для лопастей 2 можно минимизировать, чтобы уменьшить аэродинамическое сопротивление, тем самым обеспечивая работу ветроустановки при полной нагрузке.
[0031] Углом лопастей 2 ветроустановки среднего размера можно управлять с помощью нескольких электродвигателей в зависимости от размера и веса ветроустановки, а выходной вал каждого электродвигателя соединяют и сопрягают с главной шестерней 12 передачи путем изменения передаточного отношения для каждой шестерни и мощности на выходе.
Второй вариант исполнения
[0032] Настоящий вариант исполнения раскрыт на примере ветротурбинной генераторной установки большого размера с относительно высокой выходной мощностью. Как показано на Фиг. 5-7, различия между данным вариантом исполнения и первым вариантом исполнения заключаются в наличии трех опорных стержней 13 спицеобразного типа, неподвижно закрепленных между камерой 5 регулировки лопастей и ободом 1 ветрового колеса для ветроустановки относительно большого размера и веса. Опорные стержни 13 спицеобразного типа равномерно распределены через заданный интервал в форме звезды, имеющей сходство с китайским иероглифом " пп ", что повышает прочность и аэродинамическое сопротивление ветрового колеса. Для механизма регулировки в устройстве регулировки лопастей использован комбинированный механизм регулировки шатунного типа, содержащий толкающе-тянущий передаточный механизм, регулировочный обод 19, поворотные рычаги 20 и шатуны 21. Толкающе-тянущий передаточный механизм состоит из качающегося рычага 16, установочного вала 15, главного рычага 17 привода и толкающе-тянущего штока 18. Окружность кольцевого направляющего рельса расположена на внутренней стороне цилиндрической боковой стенки камеры 5 регулировки лопастей. Регулировочный обод 19 установлен на направляющем рельсе на боковой стенке камеры 5 регулировки лопастей посредством ролика или подшипника и выполнен с возможностью поворота в камере регулировки лопастей вдоль направляющего рельса. Поворотные рычаги 20 вертикально закреплены на концах лопастных валов 9, расположенных в камере регулировки лопастей, а другие концы поворотных рычагов 20 шарнирно соединены с шатунами 21 (также они могут быть соединены посредством конструкции универсального шарнира). Другие концы шатунов 21 шарнирно соединены с регулировочным ободом 19. Неподвижные гнезда 14 надлежащим образом и в определенном порядке установлены на внутренних стенках передней торцевой пластины и задней торцевой пластины в камере 5 регулировки лопастей. Установочный вал 15 вертикально проходит через среднюю часть регулировочного обода 19, а оба конца установочного вала 15 установлены в неподвижные гнезда 14 с помощью подшипника и гнезда для подшипника. Один конец качающегося рычага 16 вертикально закреплен в средней части установочного вала 15, формируя Т-образную конструкцию, а другой конец качающегося рычага 16 шарнирно соединен с главным рычагом 17 привода, соединенным с блоком питания 22 в устройстве регулировки лопастей посредством гидравлического устройства, т.е. главный рычаг 17 привода соединен с поршневым штоком гидроцилиндра гидравлического устройства, а электродвигатели (блока питания) подсоединены через масляный насос к гидроцилиндру для управления его работой. Два конца толкающе-тянущего штока 18 соответственно шарнирно соединены со средней частью качающегося рычага 16 и регулировочным ободом 19.
[0033] Электродвигатели приводят в движение главный рычаг 17 привода посредством гидравлического устройства, для того чтобы толкать (или тянуть) качающийся рычаг 16, вызывая его поворот вокруг установочного вала 15. Качающийся рычаг 16 приводит во вращение регулировочный обод 19 вдоль направляющего рельса посредством толкающе-тянущего штока 18, регулировочный обод 19 тянет шатуны 21, чтобы приводить в качательное движение поворотные рычаги 20, вызывая в результате поворот каждого лопастного вала 9, тем самым изменяя угол атаки ветра для лопастей.
[0034] В зависимости от мощности ветроустановки, размера и веса лопастного механизма может быть установлено несколько групп толкающе-тянущих передаточных механизмов, соответственно, приводимых в движение несколькими электродвигателями для одновременного поворота, с тем чтобы управлять поворотом лопастей.
[0035] Остальные конструктивные элементы данного варианта исполнения идентичны конструктивным элементам первого варианта исполнения.
[0036] Следует отметить, что подробное описание технического решения настоящего изобретения со ссылкой на целесообразные варианты исполнения носит пояснительный, но не ограничительный характер. Специалист в данной области техники может внести поправки в раскрытые технические решения или произвести эквивалентную замену части технических характеристик, основываясь на настоящем описании изобретения. Однако эти поправки или изменения, вносимые без отступления от сути раскрытого технического решения, должны входить в объем настоящего изобретения.
Claims (37)
1. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки, содержащее:
камеру (5) регулировки лопастей;
обод (1) ветрового колеса, расположенный вокруг камеры (5) регулировки лопастей;
лопастной блок, включающий корпус (2) лопасти и лопастной вал (9), проходящий вдоль всей длины корпуса (2) лопасти от одного конца к другому; и
внешний конец лопастного вала (9) установлен на ободе ветрового колеса с возможностью поворота, а его внутренний конец расположен внутри камеры (5) регулировки лопастей; и
вращающий элемент и элемент передачи, расположенные в камере (5) регулировки лопастей, причем элемент передачи выполнен с возможностью передачи мощности, производимой за счет поворота вращающего элемента, к внутреннему концу лопастного вала (9) для управления углом атаки корпуса (2) лопасти,
отличающееся тем, что включает
опорное основание (6), расположенное с подветренной стороны камеры (5) регулировки лопастей; и
наклонный опорный стержень (4), одним концом неподвижно прикрепленный к опорному основанию (6), а другим концом неподвижно прикрепленный к ободу (1) ветрового колеса.
2. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки по п. 1, отличающееся тем, что
вращающий элемент представляет собой ведущую шестерню;
внутренняя часть лопастного блока снабжена ведомой шестерней; и
элемент передачи представляет собой промежуточную шестерню передачи, входящую в зацепление с ведущей шестерней и ведомой шестерней соответственно.
3. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки по п. 2, отличающееся тем, что
ведущая шестерня представляет собой цилиндрическую шестерню (12);
ведомая шестерня представляет собой концевую коническую шестерню (10); и
промежуточная шестерня передачи представляет собой сдвоенную шестерню (11) с цилиндрической зубчатой частью, соответствующей цилиндрической шестерне (12), и конической зубчатой частью, соответствующей концевой конической шестерне (10).
4. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки по п. 1, отличающееся тем, что
вращающий элемент представляет собой кольцевой обод (19), выполненный с возможностью кругового движения;
внутренняя часть лопастного блока снабжена поворотным рычагом (20); и
элемент передачи представляет собой шатун (21), причем один конец шатуна (21) шарнирно соединен с кольцевым ободом (19), а другой конец шарнирно соединен с поворотным рычагом (20).
5. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки по п. 4, отличающееся тем, что
цилиндрическая внутренняя стенка камеры (5) регулировки лопастей снабжена кольцевым направляющим рельсом; и
кольцевой обод (19) выполнен с возможностью поворота вдоль кольцевого направляющего рельса.
6. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки по п. 5, дополнительно содержащее приводной механизм для приведения кольцевого обода в круговое движение, причем приводной механизм содержит:
главный рычаг (17) привода, присоединенный одним концом к источнику питания;
толкающе-тянущий шток (18), шарнирно соединенный одним концом с кольцевым ободом (19); и
качающийся рычаг (16), установленный с возможностью поворота на внутренней стенке камеры (5) регулировки лопастей посредством установочного вала (15), причем качающийся рычаг (16) шарнирно соединен со вторым концом главного рычага (17) привода и вторым концом толкающе-тянущего штока (18).
7. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки по п. 6, отличающееся тем, что качающийся рычаг (16), толкающе-тянущий шток (18) и кольцевой обод (19) установлены в одной плоскости.
8. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки по любому из пп. 1-7, дополнительно содержащее:
несколько опорных стержней (13) спицеобразного типа, одним концом неподвижно прикрепленных к ободу (1) ветрового колеса, а другим концом неподвижно прикрепленных к внешней стенке камеры (5) регулировки лопастей, причем опорные стержни (13) спицеобразного типа равномерно распределены вокруг камеры (5) регулировки лопастей.
9. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки по п. 1, отличающееся тем, что
корпус (2) лопасти представляет собой полую конструкцию с дугообразным поперечным сечением, а внутренняя часть корпуса (2) лопасти снабжена ребрами жесткости.
10. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки по п. 9, отличающееся тем, что
корпус (2) лопасти имеет криволинейную спиралевидную поверхность, изогнутую в продольном направлении.
11. Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки по любому из пп. 1-7, дополнительно содержащее:
конический направляющий колпак (3), расположенный с наветренной стороны камеры (5) регулировки лопастей.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410561011.7 | 2014-10-21 | ||
| CN201410561011.7A CN104295440B (zh) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | 一种风力发电机单框架式叶轮 |
| PCT/CN2015/084917 WO2016062139A1 (zh) | 2014-10-21 | 2015-07-23 | 一种风力发电机单框架式叶轮 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017111262A RU2017111262A (ru) | 2018-10-04 |
| RU2017111262A3 RU2017111262A3 (ru) | 2018-12-18 |
| RU2687546C2 true RU2687546C2 (ru) | 2019-05-14 |
Family
ID=52315328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017111262A RU2687546C2 (ru) | 2014-10-21 | 2015-07-23 | Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3211224B1 (ru) |
| JP (1) | JP6803332B2 (ru) |
| CN (1) | CN104295440B (ru) |
| RU (1) | RU2687546C2 (ru) |
| WO (1) | WO2016062139A1 (ru) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016062295A1 (zh) * | 2014-10-21 | 2016-04-28 | 张效新 | 一种风力发电机组单框架式叶轮 |
| CN104295440B (zh) * | 2014-10-21 | 2017-01-11 | 张效新 | 一种风力发电机单框架式叶轮 |
| CN104863790A (zh) * | 2015-05-16 | 2015-08-26 | 张效新 | 一种蜗轮蜗杆式风轮叶片调节机构 |
| CN104912740B (zh) * | 2015-05-18 | 2017-12-22 | 王茂成 | 一种多级叶轮组的筒型风力发电机 |
| CN105134491A (zh) * | 2015-07-03 | 2015-12-09 | 张效新 | 一种滑杆式风轮叶片调节机构 |
| CN105422383A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-03-23 | 白振义 | 一种连杆式风轮叶片调节机构及使用方法 |
| CN106567804B (zh) * | 2016-11-09 | 2023-06-20 | 王龙宝 | 风叶轮辐式风轮发电装置叶片固定方法、装置及发电装置 |
| AU2018266819A1 (en) * | 2017-05-10 | 2019-12-05 | Gerald BARBER | Segmented airfoil design for guide wires |
| CN108361147B (zh) * | 2018-02-05 | 2020-12-22 | 闫传桂 | 一种风浪联合发电用水平轴聚能风机及其工作原理 |
| CN108757294B (zh) * | 2018-06-07 | 2023-06-06 | 宁德职业技术学院 | 基于波浪能的新型可再生能源采集利用设备和方法 |
| CN112437517B (zh) * | 2020-10-26 | 2022-10-25 | 成都华体慧城科技有限公司 | 一种用于智慧路灯的亮度自动调节系统 |
| CN113790124A (zh) * | 2021-10-15 | 2021-12-14 | 南通创智新材料科技有限公司 | 一种基于风力发电的叶片用钢绳保持装置 |
| JP7095192B1 (ja) | 2022-01-26 | 2022-07-04 | 修三 小野寺 | 潮流力発電装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU3670A1 (ru) * | 1924-01-31 | 1924-09-15 | И.В. Грачков | Ветр ный двигатель |
| SU15206A1 (ru) * | 1929-06-15 | 1930-04-30 | В.Т. Вакулин | Вертикальный ветр ный двигатель |
| SU1460399A2 (ru) * | 1987-05-25 | 1989-02-23 | Г.Е.Панкевич | Ветродвигатель Панкевича |
| UA82741C2 (en) * | 2006-06-13 | 2008-05-12 | Maiboroda Heorhiy Oleksandrovy | Wind-electric power plant veu |
| RU84068U1 (ru) * | 2009-03-19 | 2009-06-27 | Азат Хайдарович Гельманов | Ветроагрегат |
| WO2013000127A1 (zh) * | 2011-06-29 | 2013-01-03 | Liao Fu-Chang | 扇叶装置 |
| CN203770017U (zh) * | 2014-02-24 | 2014-08-13 | 张效新 | 水平轴风力发电机门扇形叶片及可伸缩风轮 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB162999A (en) * | 1920-10-25 | 1921-05-12 | Andrew Fraser | Improvements in or relating to windmills |
| US5599168A (en) * | 1995-08-23 | 1997-02-04 | Lund; Arnold M. | Wind turbine adaptable to wind direction and velocity |
| US5910688A (en) * | 1997-05-12 | 1999-06-08 | Li; Wan-Tsai | Windmill |
| CN1340662A (zh) * | 2000-08-26 | 2002-03-20 | 张近锡 | 利用风力的动力发生装置 |
| US7323792B2 (en) * | 2005-05-09 | 2008-01-29 | Chester Sohn | Wind turbine |
| CN101294541A (zh) * | 2007-04-29 | 2008-10-29 | 江苏苏亚机电制造有限公司 | 风力发电机组桨距调节机构 |
| UA88976C2 (ru) * | 2008-03-20 | 2009-12-10 | Евгений Сергеевич Изосимов | Многолопастный ротор ветродвигателя с внешним и промежуточным(и) кольцами аэродинамической формы |
| WO2011029215A1 (zh) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | Liao Fu-Chang | 水平轴的扇叶构造 |
| CN202273805U (zh) * | 2011-04-18 | 2012-06-13 | 邹占武 | 风力机风轮成形运行安全装置 |
| CN102536684A (zh) * | 2012-02-11 | 2012-07-04 | 章红涛 | 小型风力发电机离心变桨稳速轮毂 |
| CN102705164A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-10-03 | 横店集团联宜电机有限公司 | 风力发电设备 |
| CN203770018U (zh) * | 2014-02-24 | 2014-08-13 | 张效新 | 水平轴风力发电机船桨形叶片及鼓状可伸缩风轮 |
| CN103967700B (zh) * | 2014-05-28 | 2017-02-01 | 张效新 | 鼓状可伸缩风轮以及采用该风轮的水平轴风力发电机 |
| CN104295440B (zh) * | 2014-10-21 | 2017-01-11 | 张效新 | 一种风力发电机单框架式叶轮 |
| CN204113538U (zh) * | 2014-10-21 | 2015-01-21 | 张效新 | 一种风力发电机单框架式叶轮 |
-
2014
- 2014-10-21 CN CN201410561011.7A patent/CN104295440B/zh active Active
-
2015
- 2015-07-23 EP EP15852882.8A patent/EP3211224B1/en active Active
- 2015-07-23 JP JP2017522530A patent/JP6803332B2/ja active Active
- 2015-07-23 WO PCT/CN2015/084917 patent/WO2016062139A1/zh active Application Filing
- 2015-07-23 RU RU2017111262A patent/RU2687546C2/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU3670A1 (ru) * | 1924-01-31 | 1924-09-15 | И.В. Грачков | Ветр ный двигатель |
| SU15206A1 (ru) * | 1929-06-15 | 1930-04-30 | В.Т. Вакулин | Вертикальный ветр ный двигатель |
| SU1460399A2 (ru) * | 1987-05-25 | 1989-02-23 | Г.Е.Панкевич | Ветродвигатель Панкевича |
| UA82741C2 (en) * | 2006-06-13 | 2008-05-12 | Maiboroda Heorhiy Oleksandrovy | Wind-electric power plant veu |
| RU84068U1 (ru) * | 2009-03-19 | 2009-06-27 | Азат Хайдарович Гельманов | Ветроагрегат |
| WO2013000127A1 (zh) * | 2011-06-29 | 2013-01-03 | Liao Fu-Chang | 扇叶装置 |
| CN203770017U (zh) * | 2014-02-24 | 2014-08-13 | 张效新 | 水平轴风力发电机门扇形叶片及可伸缩风轮 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3211224A1 (en) | 2017-08-30 |
| CN104295440B (zh) | 2017-01-11 |
| EP3211224B1 (en) | 2020-12-02 |
| EP3211224A4 (en) | 2018-06-20 |
| RU2017111262A3 (ru) | 2018-12-18 |
| WO2016062139A1 (zh) | 2016-04-28 |
| RU2017111262A (ru) | 2018-10-04 |
| EP3211224A8 (en) | 2017-10-11 |
| JP6803332B2 (ja) | 2020-12-23 |
| CN104295440A (zh) | 2015-01-21 |
| JP2017532497A (ja) | 2017-11-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2687546C2 (ru) | Лопастное колесо с одним ободом для ветротурбинной генераторной установки | |
| US10458391B2 (en) | Single-frame impeller of wind turbine generator set | |
| US7040859B2 (en) | Wind turbine | |
| US20090196748A1 (en) | Wind turbine improvements | |
| DK200801798A (en) | Shaftless vertical axis wind turbine | |
| CN201730751U (zh) | 一种可调攻角兆瓦级垂直轴风力发电机 | |
| CN102116264A (zh) | 一种可调攻角兆瓦级垂直轴风力发电机 | |
| CN103899474A (zh) | 一种自伸缩式变桨叶装置 | |
| CN101806290B (zh) | 一种兆瓦级双风轮风力发电装置 | |
| JP2008520894A (ja) | 縦軸型タービン装置 | |
| CN106150918B (zh) | 一种直驱式风力发电机组 | |
| CN208875210U (zh) | 一种用于野外电力塔的驱鸟装置 | |
| EA018388B1 (ru) | Ветроэлектростанция | |
| CN201650612U (zh) | 一种兆瓦级双风轮风力发电装置 | |
| GB2517935A (en) | Wind turbine blade extender | |
| CN206000668U (zh) | 一种水流动力发电装置 | |
| US11885302B2 (en) | Efficient wind energy convertor without gearbox or multi-pole generator | |
| CN203770018U (zh) | 水平轴风力发电机船桨形叶片及鼓状可伸缩风轮 | |
| US20170107972A1 (en) | Vertical wind turbine | |
| CN101696673A (zh) | 同轴向双风叶风能发电机 | |
| CN100443718C (zh) | 一种斜轴式风力发电装置 | |
| CN104819096A (zh) | 一种具有拉绳结构的大型风电叶片装置 | |
| CN202756160U (zh) | 一种升阻结合型竖直轴水轮机 | |
| JP2019082135A (ja) | 風力発電装置 | |
| RU2722982C1 (ru) | Карусельный ветродвигатель |