SU60855A1 - Регулирующее устройство дл горизонтальных ветродвигателей - Google Patents

Description

Регулирующие устройства дл  горизонтальных ветродвигателей с применением дл  самоустановки лопасти на требуемый угол атаки поворотных относительно лопасти балансиров, известны.

В предлагаемом устройстве балансиры используютс  в качестве грузов центробежного регул тора дл  получени  от них самих регулирующего импульса. С этой целью балансиры установлены на мехах и во втулках лопастей, причем они могут одновременно перемещатьс  вдоль махов и по винтовым пазам втулок.

На фиг. 1 схематически изображен горизонтальный двигатель с регулирующим устройством (вид спереди и сбоку); на фиг. 2 показан продольный разрез регулирующего устройства; на фиг. 3 - вид лопасти сбоку; на фиг. 4 - схема расположени  балансиров относительно лопасти; на фиг. 5 - вид храповой собачки и пружинного упора сбоку; на фиг. 6 - соединение регулирующего рычага с валиком.

Ветродвигатель (фиг. 1) монтируетс  на поворотном относительно башни 2 сто ке 3. Дл  мощных двигателей плоскостной руль 1 с посто нным углом (пр мым) к плоскости вращени  ветрового колеса замен етс  виндрозами. Тройник 4 ветрового колеса (фиг. 2) с трем  1 рубчатыми махами 5 жестко укреплен на валу 6 двигател , вращающемс  в подщипниках 7 и S, установленных на станине сто ка 3.

Лопасть 9 - жестка , возможно более легкого веса, хорощо обтекаемой формы (на фиг. 2 показанЁ условно), с соответствующими окружным скорост м углами наклона рабочей поверхности к плоскости вращени  колеса, свободно вращаетс  в двух радиально-упорных подшипниках 10 и // (фиг. 2 и 3). Ось вращени  лопасти расположена ближе к ее передней режущей кромке, благодар  чему хвостова  часть лопасти всегда обращена в сторону уход щего ветра (фиг. 3).

Подшипник 10 удерживает лопасть на махе 5 от радиального смещени  и воспринимает большую часть нагрузки от давлени  ветра; под№ 60855- 2 -

шипник // (фиг. 2), враща сь в кольце 12, может перемещатьс  при его помощи вдоль маха 5 в пределах прорези 13 благодар  наличию чеки 14, св занной с кольцом 12. Подшипник // несет на себе два диаметрально расположенных стрейсн  15 с балансирами 16 и при помощи роликов 17 может перемещатьс  по винторезному пазу 19 вдоль кожуха 18 регул тора лопасти 9, устанавлива  балансиры /6 относительно лопасти в положени , указанные на фиг. 4.

В положении а (остановка) (фиг. 4) балансиры 16 уравновещивают лопасть относительно оси ее вращени  иа махе 5.

Кольцо 12 регул тора имеет на торце храповую зубчатку 20 (фиг. 2 и 5), вход щую в сцепление с пружинным упором 21 на крышке 22 кожуха 18 лопасти в нижнем предельном положении регул тора. Последнее соответствует положению в балансиров /(5 относительно лопасти 9 при пуске двигател  (фиг. 4).

Лопасть 9 при этом может иметь вращение лишь в сторону, обратную упору 21, и подставл ть напору ветра свою рабочую поверхность.

Движением вдоль вала 6 втулка 23 (фиг. 2), вращающа с  вместе с валом, при помощи рычага 24, поворотного на кронштейне 25, укрепленном на махе 5, и щтока 26 со скобой 27, охватывающей чеку 14, может перемещать регул тор вдоль маха, предопредел   своим положением на валу 6 различное угловое смещение стержней 15 с балансирами 16 относительно лопасти 9 (фиг. 4).

Черв к 28 вала 6 (фиг. 2) при вращении колеса с помощью щестерен 29 и 30 на валике 31, установленном в подщипниках 32 и 33, и щестерн  34 заставл ет медленно вращатьс  винт 35 приспособлени  (корректора), корректирующего угол поворота лопастей 9.

Винт 35, удерживающий пружиной 36, под вли нием центробежных сил, развивающихс  в регул торе лопасти и щтоке 26 и передаваемых через рычаг 24, втулку 23 и рычаг 37 с гайкой 38, может иметь осевое перемещение в подшипниках 33 и 39.

При перемещении винта 35 шестерн  34 отходит от шестерни 30, с которой затем сцепл етс  шестерн  40, в результате этого винт 35 начинает вращатьс  в обратную сторону. Одновременно собачка 41 с роликом 42, скольз  под вли нием пружины 43 между щеками кронштейна 44, откидываетс  и удерживает винт 35, в состо нии сцеплени  шестерен 30 и 40 лишь на врем , равное только одному его обороту. После этого ролик 42 собачки 41 отводитс  направл ющей 45 опорной поверхности шестерни 40 в первоначальное положение, и шестерн  34 под вли нием пружины 36, действующей на виит 35, снова входит в сцепление с шестерней 30. Осевое перемешение винта 35 в подщипниках 33 и 39 ограничено кольцом 46 и шайбой 47.

Дл  пуска двигател  в ход при его остановке нат жением внизу балки троса 48, наход щегос  с другого конца двигател , под действием посто нного груза 49, рычаг 37, щарнирно соединенный с гайкой 38 виита 35, при помощи т ги 50 и подшипника 51 перемещает втулку 23 вдоль вала 6, соответственно устанавлива  балансиры 16 относительно лопасти 9. Во врем  работы двигател , когда трос 48 нат нут и удерживает рычаг 37 в каком-либо определенном положении, гайка 38 при вращении винта 35, действу  на рычаг 37, может так же, как и трос 48, но в меньших пределах, измен ть положение втулки 23 на валу 6 и этим вызывать соответствующее увеличение или уменьшение угла между лопастью 9 и балансирами 16.

Дл  двигателей больших мощностей винт 35 может не иметь в подшипниках 33 и 59 осевого перемещени . Направление его вращени  тогда измен етс  в результате сцеплени  с щестерней 30 подвижных на винте 35 щестерен 34 и 40, удерживаемых пружиной 36 и получающих

перемещение под действием отдельного центробежного регул тора при его вращении от вала 6 (на чертеже не показано).

Дл  двигател  полуавтоматического регулировани  детали 28-35, 40-47 и 58-39 исключаютс . В этом случае рычаг 37 щарнирно св зыраетс  с валиком 52 (фиг. 6), отт гиваемым пружиной 36 и имеющим возможность перемещатьс  вдоль своей оси в пределах, допускаемых кронщтейном 53 и предопредел ющих степень саморегулировани  двигател .

Вращение вала 6 ветродвигател  через ведущую щестерню 54 сообщаетс  мащинам в форме вращени  или иного движени  через соответствующие передаточные механизмы.

Шкив 55, прикрепленный к щестерне 54 (фиг. 2), при нат жении тросов 48 и 57 приостанавливает посредством тормозной ленты 56 (или колодок) вращение вала.

Пружина 36 действует на рычаг 37 в ту же сторону, что и пружина 36, однако нат жение ее таково, что независимо от радиуса, на который могут переместитьс  массы регул тора лопасти и балансиров 16, центробежные усили , передаваемые винту 35, всегда останутс  посто нными и действие регул тора всегда будет обеспечено при определенном числе оборотов ветрового колеса.

При вращении ветрового колеса в лопасти, помимо радиальных центробежных сил, стрем щихс  сбросить лопасть с маха, возникают центробежные силы, вращающие лопасть относительно ее собственной оси и стрем щиес  поставить ее в плоскость вращени  ветрового колеса. Регул рные балансиры 16 также получают вращающийс  момент относительно оси маха. Взаимодействие этих вращающих моментов лопасти и балансиров, размещенных друг относительно друга под тем или иным определенным углом, приводит к устойчивому положению лопасти относительно плоскости вращени  колеса в период его работы (фиг. 4), причем суммарный момент лопастей и балансиров  вл етс  наибольшим при их совмещении в одной плоскости и равен нулю при расположении их под углом 90°. В последнем случае лопасть становитс  нейтральной , не может воспринимать давлени  ветра, и больща  хвостова  ее часть свободно отклон етс  ветром.

Пуск двигател  осуществл етс  быстрым освобождением (внизу бащни) троса 48. Тогда рычаг 57 под вли нием больщого груза 49 посредством т ги 50, втулки 23, рычага 24, щтока 26 и чеки 14 опускает регул тор лопасти и ставит балансиры в положение в (фиг. 4), принужда  лопасть повернутьс  и при помощи храповой зубчатки 20 и упора 21 установитьс  под некоторым рабочим углом к плоскости вращени . Начавшеес  вращение ускор етс , так как хвостовые части отдельных лопастей, расположенных под разными углами, направл ютс  атакующими ветром и устанавливаютс  в новые .положени , фиксируемые зубь ми храповика, и вращающие моменты совмещенных лопастей и балансиров уже начинают про вл ть свое действие. Этому способствует также непосто нство давлени  ветра на лопасти.

После первых дес тков оборотов ветрового колеса рычаг 37 перевод т нат жением троса 48 в положение с, «работа (фиг. 2 и 4). Тогда в результате перемещени  втулки 23 балансиры регул тора расположатс  под некоторым углом к лопасти и этим усил т действие вращающихс  моментов (лопасти и балансиров). Храпова  зубчатка 20 выйдет из сцеплени  с упором 21, что позволит лопасти свободно вращатьс  в подшипниках 10 и 11, и ветровое колесо, как показал опыт, быстро наберет заданное число оборотов. После этого двигателю задаётс  рабоча  нагрузка.

№ 60855

№ 60855- 4 -

Вызванное вращением вала 6 вращение винта 35 (1-2 об/мин или меньше), благодар  гайке 38, действующей на рычаг 37 и через негона втулку 23, посто нно и медленно убавл ет угол между лопастью и балансирами 16 (фиг. 4), увеличива  этим давление ветра на лопасть. Однако в случае превышени  заданного пружиной 36 числа оборотов двигател  на регул торы лопастей действуют центробежные силы, и штоки 26 при посредстве рычагов 24, втулки 23, т ги 50 и рычага 37, преодолева  нат жение пружины 36, заставл ют переместитьс  винт 35 вдоль его оси. Шестерн  34 при этом выходит из зацеплени  с шестерней 30 и включаетс  шестерн  40, удерживаема  в этом положении роликом 42 собачки 41, откинутой пружиной 43 в распор с конусной поверхностью шестерни 40. Винт 35 корректора, сдвинутый центробежной силой в сторону уменьшени  давлени  ветра на лопасть, враща сь в обратную сторону, переводит гайку 38 и, следовательно, рычаг 37 и втулку 23 в сторону дальнейшего уменьшени  давлени  ветра на лопасти до тех пор, пока ролик 42 собачки 41 не будет сброшен (не более, чем через один оборот винта 35) направл ющей 45 с шестерни 40. После этого под вли нием пружины 36, в результате уменьшившегос  числа оборотов колеса, винт 35 снова принимает первоначальное положение со включением шестерен 34 и 30, заставл   лопасти снова становитьс  на увеличение работы.

Таким образом, в каждом случае превышени  числа оборотов двигател  винт 35 уменьшает угол атаки ветра и лопасть, благодар  чередующемус  вращению винта 35 в ту или другую сторону, автоматически устанавливаетс  под таким углом к направлению ветра, который  вл етс  достаточным дл  производства ветродвигателем заданной работы при данной скорости ветра.

При ослаблении ветра или чрезмерной загрузке двигател , когда двигатель не может развить необходимого числа оборотов, гайка 38 вплотную подходит к подшипнику 33, заставл   лопас1и повернутьс  больше на работу. Если это оказываетс  недостаточным, винт 35, ввинчива сь в гайку 38, выводит из сцеплени  шестерни 34 и 30, не включа  при этом шестерню 40 до тех пор, пока не будет у.меньшена нагрузка или не усилитс  ветер. Если установить на гайке 38 контакт электроцепи , включаюшийс , когда гайка Подходит к подшипнику 33, в машинном отделении ветростанции можно будет получать сигналы о снижении двигателем заданного числа оборотов или о .необходимости уменьшить его загрузку.

При сн тии загрузки или усилении ветра, когда число оборотов колеса восстановитс  и центробежные силы, развивающиес  в регул торе лопасти и штоке 26, через втулку 23 и рычаг 37 застав т винт 35 переместитьс  в сторону уменьшени  давлени  ветра на лопасть, шестерн  40 при помощи собачки 41 войдет в сцепление с шестерней 30, и процесс саморегулировани  повторитс .

В случа х, когда скорость ветра слишком больша  и действие центробежного регул тора лопасти учащаетс , шестерн  40, благодар  наличию собачки 41, закидывающейс  за нее через каждый оборот винта 35, все врем  остаетс  сцепленной с шестерней 30, и винт 35 переводит гайку 38 в сторону уменьшени  угла атаки ветра на лопасти до тех пор, пока давление ветра не придет в соответствие с заданной нагрузкой двигател  при установленном дл  него числе оборотов.

Остановка ветродвигател  осуществл етс  нат жением троса 48 и переводом его с помощью рычага 37 в положение остановки. Это через посредство втулки 23, рычага 24 и штока 26 вызывает перемещение балансиров 16 регул тора лопасти в верхнее крайнее положение, соответствующее положению а (фиг. 4). Лопасть при этом тер ет способ

ность воспринимать давление ветра, свободно обтекаетс  ветром, и двигатель останавливаетс . Полный покой ветрового колеса в период его бездействи  обеспечиваетс  ленточным тормозом 55, охватывающим шкив 55 в результате нат жени  троса 57 при остановке двигател .

В крупных двигател х, где перемещение щестерен 34 и 40 корректора может осуществл тьс  без перемещени  винта 35 действием отдельного центробежного регул тора, процесс саморегулировани , пуска и остановки двигател  ничем не отличаетс  от описанного.

Также происход т пуск и остановка двигател  полуавтоматического регулировани , в котором отсутствует корректор 28-47. Установка же рычага 57 тросом 48 в рабочее положение производитс  таким образом , чтобы с помощью балансиров 16 регул тора при данных скорости ветра и загрузке двигател  задать лопаст м необходимый угол к плоскости вращени  колеса. Дл  этого внизу башни можно поместить соответствующим образом градуированную шкалу или, что еще лучше, установить в точке В (фиг. 6) контакт цепи электросигнала, характеризующего работу регул тора.

Увеличение числа оборотов двигател  сверх заданного пружиной 36 (фиг. 6) вызывает перемещение под вли нием центробежных сил регул тора и щтока 26 в пределах, допускаемых кронщтейном 53. Тогда, в результате увеличени  угла между лопаст ми и балансирами регул тора , уменьшаетс  угол атаки ветра на лопасти и количество оборотов снижаетс .

При больщих изменени х в скорости ветра или в загрузке двигател , когда действие регул тора становитс  недостаточным и двигатель начинает давать число оборотов больше заданного (контрольна  лампочка электросигнала горит) или меньше заданного (лампочка не горит и не зажигаетс ), необходимо двигатель подрегулировать изменением положени  рычага 37 посредством троса 48, чтобы придать лопаст м соответствующий угол наклона к плоскости вращени  ветроколеса и возобновить нормальную работу двигател  (контрольна  лампочка периодически вспыхивает).

Порывистость ветра и его непосто нство см гчаютс  удлиненной ходовой частью свободно вращающейс  лопасти, и отклонение лопасти от установленного ее положени  относительно плоскости вращени  колеса быстро ликвидируетс .

Автоматическа  смазка трущихс  частей ветродвигател  осуществл етс  центральной масленкой 58. Одновременное пуском в ход двигател  освобождаетс  от нат жени  трос 57, в результате чего пружина 59 открывает рычагом 60 кран масленки 58 и смазка через капельницу по трубопроводам поступает к соответствующим част м двигател .

Дл  смазки регул тора и подшипников вращающихс  лопастей смазка через капельницу 61 редкими капл ми направл етс  по трубопроводу 62 в сальник 63 дл  передачи ее во вращающийс  щтуцер 64 на валу 6. Отсюда по трубке 55, заключенной в продольный паз вала 6 или расположенной непосредственно на нем, смазка попадает в распределитель 66. Задержива сь в щаровой полости распределител  благодар  вращению вместе с валом 6, смазка растекаетс  по его конической части и устремл етс  по трубам 67 вдоль махов 5 (снаружи или внутри их) к подшипнику 11 и регул торному устройству лопасти 9. Смазав здесь требуемые поверхности, смазка вследствие центробежных усилий попадает при помощи направл ющего конуса 68 в сборник 69 с тр пичным фильтром. Очища сь от гр зи, смазка следует по трубе 70 и коренному подшипнику 10 (фиг. 3) лопасти 9 и, смазав его, попадает в сборник 71, представл ющий собой жест ную коробку, обращенную

- 5 -№ 60855

дном к концу лопасти и наполненную тр пичными концами, впитывающими отработанную смазку.

Тр пична  масса или концы периодически замен ютс , смазка из пропитанных в сборнике 71 концов отжимаетс , фильтруетс  и вновь идет в дело, так же как и обезжиренные концы.

Предмет изобретени 

Claims (4)

1.Регулирующее устройство дл  горизонтальных ветродвигателей, в которых дл  самоустановки лопасти на требуемый угол атаки применены поворотные относительно лопасти балансиры, отличающеес  тем, что балансиры, нагруженные через втулку и рычаг пружиной, работающей на раст жение, с целью использовани  их в качестве грузов центробежного регул тора, установлены на махах и во втулках лопастей и могут одновременно перемещатьс  вдоль махов и по винтовым пазам втулок.

2.Форма выполнени  устройства по п. 1, отличающа с  тем, что, с целью корректировани  угла атаки при автоматическом регулировании мощности или числа оборотов при переменной скорости ветра между пружиной и рычагом включена реверсивна  зубчата  и винтова  передача, действующа  от вала двигател  на балансиры.

3.Форма выполнени  устройства по п. 2, отличающа с  тем, что винт дл  реверса передачи установлен в подщипниках и может перемещатьс  в осевом направлении против действи  пружины.

4.Форма выполнени  устройства по пп. 1 и 2, отличающа с  тем, что дл  ручного управлени  ветровым двигателем концевой щарг нир рычага выполнен подвижным.

fuzJ

10,

.

/

L

;гй,..

фуг

Фиг.б

Фаг ff