一種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型是有關(guān)于一種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括葉片、輪轂及安裝板，葉片分別安裝在各自的安裝板上，安裝板可前后擺動(dòng)地安裝在輪轂上，并設(shè)有限制安裝板前后擺動(dòng)幅度的彈性組件，葉片軸線與安裝板的擺動(dòng)軸線在迎風(fēng)一側(cè)成銳角。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，執(zhí)行力大，可靠性高，且成本低廉。
【專利說(shuō)明】—種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)領(lǐng)域，特別是涉及一種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]離網(wǎng)小型風(fēng)電機(jī)組的調(diào)節(jié)方法大多采用離心調(diào)節(jié)，即利用主軸帶動(dòng)離心飛錘，使飛錘離心力與彈簧力平衡，來(lái)使葉片繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，改變槳距角，從而達(dá)到調(diào)速的目的。離心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，維護(hù)工作量大，執(zhí)行力小，易卡澀，可靠性低。
[0003]現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)及使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、可防止風(fēng)力過(guò)大對(duì)風(fēng)機(jī)造成的損害的帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，使其可防止風(fēng)力過(guò)大對(duì)風(fēng)機(jī)造成的損害、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且執(zhí)行力大，從而克服現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、執(zhí)行力小的不足。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括葉片、輪轂及安裝板，葉片分別安裝在各自的安裝板上，安裝板可前后擺動(dòng)地安裝在輪轂上，并設(shè)有限制安裝板前后擺動(dòng)幅度的彈性組件，葉片自身軸線與安裝板的擺動(dòng)軸線在迎風(fēng)一側(cè)成銳角。
[0006]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的彈性組件包括:安裝在安裝板受風(fēng)面靠近葉根附近的球形鉸鏈座；可沿輪轂的前端軸向桿滑動(dòng)的滑動(dòng)銷套；安裝在滑動(dòng)銷套與輪轂前端面之間的壓縮彈簧；以及一端為安裝于球形鉸鏈座內(nèi)的球頭、另一端經(jīng)銷孔和銷軸與滑動(dòng)銷套連接的拉桿。
[0007]所述的軸向桿前端固定有控制壓縮彈簧的初始?jí)嚎s度的調(diào)整螺母。
[0008]所述的調(diào)整螺母為兩個(gè)。
[0009]所述的安裝板與輪轂通過(guò)鉸鏈連接。
[0010]采用這樣的設(shè)計(jì)后，本實(shí)用新型至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011 ] 本實(shí)用新型提供的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組利用風(fēng)機(jī)葉片軸向推力與彈簧力平衡的機(jī)構(gòu)，使得葉片平面能繞給定軸做一定范圍的前后擺動(dòng)。葉片在大風(fēng)下運(yùn)行時(shí)，由于葉片軸向推力的增大葉片繞給定軸轉(zhuǎn)動(dòng)能使風(fēng)機(jī)葉片的安裝角改變，從而將風(fēng)機(jī)帶入失速區(qū)，進(jìn)而限制風(fēng)機(jī)的出力，達(dá)到調(diào)速和保證風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行的目的。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，執(zhí)行力大，可靠性高,且成本低廉。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]上述僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0013]圖1是本實(shí)用新型一種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型風(fēng)速大于設(shè)計(jì)風(fēng)速時(shí)的葉片工作狀態(tài)。
[0015]圖3是圖1中的A向視圖。
[0016]圖4是風(fēng)速小于或等于設(shè)計(jì)風(fēng)速時(shí)對(duì)應(yīng)的速度三角形圖。
[0017]圖5是風(fēng)速大于設(shè)計(jì)速度時(shí)對(duì)應(yīng)的速度三角形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了清楚闡明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)、位置關(guān)系，以下描述皆以圖1中左側(cè)為前、右側(cè)為后。
[0019]參照?qǐng)D1-3所示，本實(shí)用新型提供了一種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括葉片1、輪轂8及安裝板3，每個(gè)風(fēng)機(jī)葉片I分別安裝在各自的安裝板3上,各安裝板3可前后擺動(dòng)地安裝在輪轂8上，并設(shè)有限制安裝板3前后擺動(dòng)幅度的彈性組件，葉片I自身的軸線與安裝板3的擺動(dòng)軸在迎風(fēng)一側(cè)成銳角(即圖3所示的Y角)。
[0020]具體地，每個(gè)風(fēng)機(jī)葉片I可經(jīng)螺栓2與葉片安裝板3固定連接，輪轂8上安裝有鉸鏈軸7，安裝板3經(jīng)鉸鏈與輪轂8的旋轉(zhuǎn)平面連接。
[0021]所述的彈性組件包括通過(guò)螺栓6安裝在安裝板3受風(fēng)面靠近葉根附近的球形鉸鏈座4、可沿輪轂8的前端軸向桿滑動(dòng)的滑動(dòng)銷套12、安裝在滑動(dòng)銷套12與輪轂8前端面之間的壓縮彈簧11以及一端以球頭形式安裝于球形鉸鏈座4內(nèi)、另一端經(jīng)銷孔和銷軸與滑動(dòng)銷套12連接的拉桿5。進(jìn)一步具體來(lái)說(shuō)，滑動(dòng)銷套12在輻射方向均布有與葉片數(shù)量相同的銷軸孔掛耳，掛耳上的圓周方向鉆有可與拉桿5連接的銷孔，滑動(dòng)銷套12與軸向桿之間為間隙配合?；瑒?dòng)銷套12和壓縮彈簧11均被壓裝在輪轂8前端的軸向桿上，軸向桿前端固定有兩個(gè)調(diào)整螺母13，以控制壓縮彈簧11的初始?jí)嚎s度，調(diào)整完畢后，兩個(gè)調(diào)整螺母13并緊。輪轂8后端的孔經(jīng)鍵9以過(guò)盈配合的方式裝配在發(fā)電機(jī)10的主軸上。上述零件的尺寸和壓縮彈簧11的剛度可按不同風(fēng)機(jī)需求進(jìn)行計(jì)算和選擇。
[0022]當(dāng)機(jī)組運(yùn)行且風(fēng)速小于或等于設(shè)計(jì)風(fēng)速時(shí)，葉片在發(fā)電機(jī)主軸軸向上所受的推力經(jīng)拉桿5傳遞后小于或等于壓縮彈簧力，風(fēng)機(jī)葉片保持初始安裝位置。當(dāng)風(fēng)速大于設(shè)計(jì)風(fēng)速時(shí)，葉片在發(fā)電機(jī)主軸軸向上所受的推力經(jīng)拉桿5傳遞后大于壓縮彈簧力，滑動(dòng)銷套12向后移動(dòng)，風(fēng)機(jī)葉片I和葉片安裝板3將繞其鉸鏈軸7做后仰擺動(dòng)。由于鉸鏈軸7的軸線與葉片I自身軸線成銳角，故其后仰擺動(dòng)后葉片的安裝角Θ (即葉片前、后緣在與葉片軸線垂直方向上的連線與葉片旋轉(zhuǎn)平面的夾角)將會(huì)發(fā)生改變。
[0023]參照?qǐng)D3-5所示，其中V為風(fēng)速，U為葉片旋轉(zhuǎn)速度，W為相對(duì)速度。Θ為葉片安裝角，α為來(lái)流攻角。
[0024]由圖3可以看出:當(dāng)上部葉片繞0—0軸做后仰擺動(dòng)時(shí)，葉尖的前緣M點(diǎn)和后緣N點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑分別是hi和h2，也就是說(shuō)這兩點(diǎn)在發(fā)電機(jī)軸向上位移是不相同的。以葉片截面大端為前緣，截面小端為后緣，顯然，前緣比后緣轉(zhuǎn)過(guò)的距離要大。這一結(jié)果在圖4中的具體體現(xiàn)就是安裝角Θ將變小，也就是風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)將從圖4變成圖5。由于安裝角θ / <θ,其攻角將由α變成α '，a ,比α要大很多，也就是說(shuō)葉片將進(jìn)入失速區(qū)運(yùn)行，葉片的升阻比將大幅下降，限制了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出力，防止了因風(fēng)速過(guò)大對(duì)機(jī)組造成的損壞。
[0025]如果用Λ φ來(lái)表示葉片平面繞0—0軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，用Λ Θ來(lái)表示葉片安裝角的變化值，貝1J在Δφ不太大的范圍內(nèi)Δ Θ =arcsin (cos Y sin Δ φ),
[0026]在得知了安裝角的變化后就能很方便地得到葉片入口變化后的速度三角形，并可根據(jù)速度三角形計(jì)算風(fēng)輪轉(zhuǎn)矩、功率、功率系數(shù)、推力等參數(shù)，從而得到出風(fēng)機(jī)失速時(shí)各參數(shù)的值。
[0027]只要將葉片和輪轂設(shè)計(jì)成如圖1-3的形式，并正確選擇壓縮彈簧的剛度，即可保證:當(dāng)風(fēng)速高于設(shè)計(jì)風(fēng)速，葉片因軸向推力增大而后仰時(shí)，將使葉片的安裝角變小，甚至變成負(fù)值，這時(shí)來(lái)流的攻角將會(huì)增大，機(jī)組將進(jìn)入失速區(qū)，葉片的升阻比將大幅下降，從而限制了機(jī)組的出力，保證了機(jī)組的調(diào)速功能和安全性。
[0028]機(jī)組的葉片的數(shù)量可根據(jù)機(jī)組容量的大小選擇，一般為兩片或三片。本實(shí)用新型主要適用于離網(wǎng)的直驅(qū)的小型風(fēng)電機(jī)組中，也可用于帶增速齒輪箱的小型風(fēng)電機(jī)組中，本實(shí)用新型既可適用于如圖所示的上風(fēng)向機(jī)組，也可適用于下風(fēng)向機(jī)組。
[0029]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡(jiǎn)單修改、等同變化或修飾，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:包括葉片、輪轂及安裝板，葉片分別安裝在各自的安裝板上，安裝板可前后擺動(dòng)地安裝在輪轂上，并設(shè)有限制安裝板前后擺動(dòng)幅度的彈性組件，葉片自身軸線與安裝板的擺動(dòng)軸線在迎風(fēng)一側(cè)成銳角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述的彈性組件包括: 安裝在安裝板受風(fēng)面靠近葉根附近的球形鉸鏈座； 可沿輪轂的前端軸向桿滑動(dòng)的滑動(dòng)銷套； 安裝在滑動(dòng)銷套與輪轂前端面之間的壓縮彈簧；以及 一端為安裝于球形鉸鏈座內(nèi)的球頭、另一端經(jīng)銷孔和銷軸與滑動(dòng)銷套連接的拉桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述的軸向桿前端固定有控制壓縮彈簧的初始?jí)嚎s度的調(diào)整螺母。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述的調(diào)整螺母為兩個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有失速調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述的安裝板與輪轂通過(guò)鉸鏈連接。
【文檔編號(hào)】F03D7/04GK203476605SQ201320552431
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】施文江 申請(qǐng)人:國(guó)電聯(lián)合動(dòng)力技術(shù)有限公司