ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА С ВЕРТИКАЛЬНЫМ ВАЛОМ И УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛА ЛОПАСТИ Российский патент 2014 года по МПК F03D7/06 

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится к ветроэнергетической системе с вертикальным валом и оборудованию для автоматического регулирования угла лопасти турбины.

Предшествующий уровень техники настоящего изобретения

В публикации патента Китая CN 1858438 раскрыт вид ветроэнергетической системы с вертикальным валом, которая не содержит вала в центре вращения лопасти турбины. Вращающаяся вокруг оси лопасть турбины образует колесо ветряного двигателя. Кроме того, диапазон угла поворота лопасти турбины контролируют автоматической системой управления. Следовательно, лопасть будет достигать оптимального угла поворота лопасти в различных положениях.

Однако, независимо от применяемого способа для изменения угла поворота лопасти все равно имеются изложенные ниже недостатки.

Когда вращающиеся лопасти находятся в положении по ветру, угол между направлением ветра и вращающимися лопастями не может быть 90°. Таким образом, лопасти турбины могут быть обращены к ветру не в оптимальном положении. Кроме того, когда лопасти турбины находятся в положении против ветра, угол между направлением ветра и лопастями турбины не может быть 0°. Следовательно, энергия ветра не может рационально использоваться.

В публикации патента Китая CN 101260865 раскрыт вид лопастей турбины с автоматически регулируемым углом, в котором осуществляется вращение вала лопасти и вала привода, связанных посредством передачи из зацепляющихся зубчатых колес или цепей. В результате чего лопасти турбины всегда будут в наилучшем положении.

Тем не менее, такому решению присущ недостаток, состоящий в том, что вал привода и лопасти сообщаются посредством зацепляющихся зубчатых колес или цепи непосредственно, что может вызывать слишком большую нагрузку во время вращения лопастей турбины. Следовательно, энергия ветра не может быть рационально использована, что также не является благоприятным для развития производства изделий в коммерческих целях.

В публикации патента Китая CN 101260865 раскрыто применение гидравлического устройства для регулирования угла лопасти турбины, такого как гидравлический насос, гидроцилиндр, гидравлический управляющий клапан и гидравлический аккумулятор и т.п., для контроля горизонтального и вертикального положения лопасти турбины, чтобы, таким образом, поворачивать лопасти турбины в оптимальное наветренное положение и полностью использовать энергию ветра.

Тем не менее, такой системе присущ недостаток, состоящий в необходимости использования системных управляющих устройств для того, чтобы контролировать растяжение лопасти турбины при использовании гидравлического оборудования, такого как гидравлический насос, гидроцилиндр, гидравлический управляющий клапан и гидравлический аккумулятор и т.п. Следовательно, потребление энергии самих устройств значительно снижает эффективность производства энергии.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в создании ветроэнергетической системы с вертикальным валом и оборудования для автоматического регулирования угла лопасти турбины, которое может автоматически регулировать наветренный угол с помощью рычажного механизма.

Для достижения этой цели в настоящем изобретении раскрывается оборудование для автоматического регулирования угла лопасти турбины ветроэнергетической системы с вертикальным валом, характеризующееся тем, что содержит: опорно-поворотное устройство, внешняя часть которого шарнирно соединена с задней частью лопасти турбины; внутренняя часть опорно-поворотного устройства используется для присоединения опорной пластины для лопасти турбины; опорная пластина лопасти турбины выполнена с возможностью вращения относительно входного вала ветроэнергетической системы с вертикальным валом; направляющий вал; силовой агрегат, связанный с нижним концом направляющего вала для приведения во вращение направляющего вала; вращающийся коленчатый вал, синхронно связанный с верхним концом направляющего вала и выполненный с возможностью вращения вместе с направляющим валом; эксцентриковый вал, установленный в эксцентриковом положении вращающегося коленчатого вала; эксцентриковую пластину, установленную на эксцентриковом вале и выполненную с возможностью вращения вокруг центрального вала эксцентрикового вала; и тяговый брус для лопасти турбины, внешний конец которого используется для присоединения лопасти турбины с возможностью вращения, а внутренний конец которого используется для соединения с эксцентриковой пластиной с возможностью вращения.

Силовой агрегат вращает направляющий вал, и направляющий вал вращает вращающийся коленчатый вал, вращающийся коленчатый вал вращает эксцентриковый вал; способ приведения силовым агрегатом в действие направляющего вала может быть связан с направлением ветра; опорно-поворотное устройство, тяговый брус лопасти турбины, лопасть турбины и другие элементы составляют четырехзвенник; четырехзвенник может использоваться для регулирования угла поворота, на который лопасть турбины поворачивается вокруг входного вала; движущая сила четырехзвенника приходит от лопасти турбины; лопасть турбины будет регулировать наветренный угол автоматически, как только энергия ветра подействует на лопасть турбины.

Указанное оборудование для автоматического регулирования угла лопасти турбины дополнительно характеризуется тем, что оно содержит анемоскоп; силовой агрегат оснащен управляющим устройством; управляющее устройство соединено с сенсорным модулем; сенсорный модуль выполнен для определения угла отклонения анемоскопа и передачи сигнала о ветре на управляющее устройство; управляющее устройство управляет силовым агрегатом в соответствии с сигналом о направлении ветра, передаваемым сенсорным модулем для осуществления вращения направляющего вала, связанного с направлением ветра. Управляющее устройство управляет силовым агрегатом на основании сигнала, передаваемого датчиком, посредством чего силовой агрегат может создавать наветренный угол лопасти турбины, связанный с направлением ветра; скорость ветра проверяется анемоскопом, а не хвостом ветродвигателя, поэтому угол отклонения лопасти турбины может быть более точным.

Указанное оборудование для автоматического регулирования угла лопасти турбины характеризуется тем, что оно дополнительно содержит анемобиаграф; сенсорный модуль также выполнен для проверки частоты вращения анемобиаграфа, а также соответственно для передачи сигнала о скорости ветра на управляющее устройство; управляющее устройство управляет силовым агрегатом в соответствии с сигналом о скорости ветра, передаваемым сенсорным модулем для осуществления вращения направляющего вала, связанного с направлением ветра. Управляющее устройство управляет силовым агрегатом на основании сигнала, передаваемого датчиком. Таким образом, силовой агрегат может изменять и регулировать направление лопасти турбины по направлению ветра более точно.

Указанное оборудование для автоматического регулирования угла лопасти турбины характеризуется тем, что направляющий вал установлен с возможностью вращения в отверстии вала входного вала; вращающийся коленчатый вал закреплен на верхнем конце направляющего вала; силовой агрегат является микроэлектродвигателем; силовой агрегат соединен с редуктором; редуктор и направляющий вал соединены посредством муфты. Направляющий вал проходит через отверстие вала входного вала, что делает конструкцию оборудования более компактной.

Для достижения вышеуказанных целей, ветроэнергетическая система с вертикальным валом в соответствии с настоящим изобретением содержит входной вал, лопасть турбины и опорную пластину для лопасти турбины; опорная пластина лопасти турбины выполнена с возможностью вращения относительно входного вала ветроэнергетической системы с вертикальным валом; причем она характеризуется тем, что система также содержит устройство автоматического регулирования угла лопасти турбины; устройство автоматического регулирования угла лопасти турбины содержит: опорно-поворотное устройство, внешняя часть которого шарнирно соединена с задней частью лопасти турбины, а внутренняя часть опорно-поворотного устройства используется для присоединения опорной пластины для лопасти турбины; опорная пластина лопасти турбины выполнена с возможностью вращения относительно входного вала ветроэнергетической системы с вертикальным валом; направляющий вал; силовой агрегат, связанный с нижним концом направляющего вала для приведения во вращение направляющего вала; вращающийся коленчатый вал, связанный с верхним концом направляющего вала и выполненный с возможностью синхронного вращения с направляющим валом; эксцентриковый вал, установленный в эксцентриковом положении вращающегося коленчатого вала; эксцентриковую пластину, установленную на эксцентриковом вале и выполненную с возможностью вращения вокруг центрального вала эксцентрикового вала; и тяговый брус для лопасти турбины, внешний конец которого используется для присоединения лопасти турбины с возможностью вращения, а его внутренний конец используется для соединения с эксцентриковой пластиной с возможностью вращения.

Силовой агрегат вращает направляющий вал, затем направляющий вал вращает вращающийся коленчатый вал, затем вращающийся коленчатый вал вращает эксцентриковый вал; способ, которым силовой агрегат приводит в действие направляющий вал, может быть связан с направлением ветра; опорно-поворотное устройство, тяговый брус лопасти турбины, лопасть турбины и другие элементы составляют четырехзвенник; четырехзвенник может быть использован для регулирования угла поворота, на который лопасть турбины поворачивается вокруг входного вала; движущая сила четырехзвенника приходит от лопасти турбины; лопасть турбины будет регулировать наветренный угол автоматически, как только энергия ветра подействует на лопасть турбины; лопасть турбины поворачивается вокруг входного вала, а также вращается под действием четырехзвенника, так что она может увеличивать наветренную сторону лопасти турбины, следуя за ветром, и уменьшать наветренную сторону лопасти турбины, находясь против ветра.

Указанная ветроэнергетическая система с вертикальным валом также характеризуется тем, что она содержит анемоскоп; силовой агрегат оснащен управляющим устройством; управляющее устройство соединено с сенсорным модулем; сенсорный модуль выполнен для определения угла отклонения анемоскопа и передачи сигнала о ветре на управляющее устройство; управляющее устройство управляет силовым агрегатом в соответствии с сигналом о направлении ветра, передаваемым сенсорным модулем для осуществления вращения направляющего вала, связанного с направлением ветра.

Указанная ветроэнергетическая система с вертикальным валом также характеризуется тем, что она содержит анемобиаграф; сенсорный модуль также выполнен для проверки частоты вращения анемобиаграфа, а также соответственно для передачи сигнала о скорости ветра на управляющее устройство; управляющее устройство управляет силовым агрегатом в соответствии с сигналом о скорости ветра, передаваемым сенсорным модулем для осуществления вращения направляющего вала, связанного с направлением ветра. Указанная ветроэнергетическая система с вертикальным валом также характеризуется тем, что направляющий вал установлен с возможностью вращения в отверстии вала входного вала; вращающийся коленчатый вал закреплен на верхнем конце направляющего вала; силовой агрегат является микроэлектродвигателем; силовой агрегат соединен с редуктором; редуктор и направляющий вал соединены посредством муфты.

Система управляет вращением направляющего вала посредством скорости ветра и направления ветра, что может осуществлять вращение направляющего вала, точно связанное с изменением направления ветра.

Указанная ветроэнергетическая система с вертикальным валом также характеризуется тем, что эксцентриковое направление эксцентрикового вала, который установлен на вращающемся коленчатом вале, перпендикулярно направлению ветра. В результате совместного действия тягового бруса лопасти турбины и опорно-поворотного устройства, лопасть турбины будет прибывать в максимальном наветренном положении и минимальном наветренном положении при вращении лопасти турбины вокруг центральной оси входного вала. Когда лопасть турбины находится в максимальном наветренном положении, наветренная сторона лопасти турбины перпендикулярна направлению ветра. Когда лопасть турбины находится в минимальном наветренном положении, наветренная сторона лопасти турбины параллельна направлению ветра. Когда система работает, лопасть турбины поворачивается из максимального наветренного положения в минимальное наветренное положение после поворота на 180°, и лопасть турбины поворачивается из минимального наветренного положения в максимальное наветренное положение после поворота на 180°.

Указанная ветроэнергетическая система с вертикальным валом также характеризуется тем, что редуктор является червячным редуктором турбины.

Когда направление ветра изменяется, угол между направлением лопасти турбины и эксцентрическим направлением эксцентрикового вала составляет 0°. В этот момент наветренная сторона лопасти турбины обращена к направлению ветра вертикально, так что наветренная сторона лопасти турбины испытывает максимальную энергию ветра. Когда направление ветра неизменно (силовой агрегат или электродвигатель не работает), лопасть турбины вращается вокруг входного вала в положение 90°, в это время наветренная сторона лопасти турбины (повернутой на 90°) испытывает воздействие наименьшей энергии ветра, так что система может автоматически регулировать угол лопасти турбины; и лопасть турбины может автоматически регулировать наветренную сторону, так что система может полностью использовать энергию ветра, даже очень слабый ветер может заставлять работать лопасть турбины; настоящее изобретение преодолевает недостатки прототипов, заключающиеся в том, что ветрогенератор требует большей силы ветра, чтобы достичь номинальной мощности; настоящее изобретение значительно усовершенствует использование ветрогенератора и сокращает время простоя ветрогенератора.

Краткое описание графических материалов

Фиг.1-6 представляют собой схематические изображения варианта осуществления 1 в соответствии с настоящим изобретением, где:

фиг.1 представляет собой трехмерное схематическое изображение настоящего изобретения, которое показывает ветроэнергетическую систему для регулирования наветренной стороны лопастей турбины;

фиг.2 представляет собой трехмерное схематическое изображение, где лопасть турбины находится в положении, перпендикулярном к направлению ветра, и имеет восходящий угол подъема в 0,01-85 градусов;

фиг.3 представляет собой изображение управляющих положений лопастей турбины, оттягиваемых тяговым брусом лопасти турбины, на котором (a) представляет собой схематическое изображение для начального положения, (b) представляет собой схематическое изображение для положения, повернутого на 90 градусов, (c) представляет собой схематическое изображение для повернутого на 180 градусов положения, (d) представляет собой схематическое изображение для повернутого на 270 градусов положения;

фиг.4 представляет собой трехмерное схематическое изображение эксцентрикового коленчатого вала;

фиг.5 представляет собой структурную схему зубчатой передачи и входного вала;

фиг.6 представляет собой частично увеличенное схематическое изображение положения А на фигуре 5;

фиг.7-8 представляют собой структурные схемы варианта осуществления 2 в соответствии с настоящим изобретением, где:

фиг.7 представляет собой структурную схему механизма отслеживания ветра;

фиг.8 представляет собой трехмерное схематическое изображение ветроэнергетического устройства с вертикальным валом, оснащенного механизмом сопровождения ветра, показанным на фиг.7.

Подробное раскрытие настоящего изобретения

Вариант осуществления 1

Как показано на фиг.1, фиг.5 и фиг.6, настоящее изобретение раскрывает ветроэнергетическую систему с вертикальным валом, которая автоматически регулирует по ветру лопасть турбины. Система содержит множество лопастей 1 турбины, опорно-поворотное устройство 4, опорную пластину 5 лопасти турбины, вертикальный входной вал 11 генератора, передаточный механизм, расположенный между опорой 5 лопасти турбины и входным валом 11.

Как показано на фиг.5, верхняя опора 2a и нижняя опора 2b расположены в задней части лопасти 1 турбины, внешняя часть опорно-поворотного устройства 4 шарнирно соединена с верхней опорой 2a и нижней опорой 2b (верхняя и нижняя опоры 2a, 2b соединены шарниром, они вращаются вокруг шарнира как центральной оси), или они могут быть соединены петлей, или, другими словами, они вращаются вокруг оси. Лопасть турбины может вращаться вокруг линии соединения между верхней и нижней опорами 2a, 2b и опорно-поворотным устройством 4, и линия соединения считается осью. Внутренняя сторона блока закреплена на пластинчатой опоре 5. Внешнюю опору 3 закрепляют в задней части лопасти 1 турбины, что выше, чем верхняя опора 2a. Внешний конец тягового бруса 6 лопасти турбины шарнирно сочленен с внешней опорой 3.

Как показано на фиг.6, внутренняя сторона тягового бруса лопасти турбины шарнирно сочленена с эксцентриковой соединительной пластиной 13, а эксцентриковая соединительная пластина 13 соединена с возможностью вращения с эксцентриковым валом 16 коленчатого вала 12. Как показано на фиг.4, коленчатый вал 12 установлен на верхнем конце входного вала 11 посредством подшипника; хвост 15 ветродвигателя прочно установлен на верхнем конце эксцентрикового вала 16; центры вращения хвоста ветродвигателя и коленчатого вала находятся на одной оси (в этом примере ось представляет собой центр вращения входного вала 11); наветренное направление хвоста 15 ветродвигателя перпендикулярно эксцентриковому направлению (осевому направлению коленчатого вала 12) эксцентрикового вала 16.

Следует понимать, что оборудование для автоматического регулирования угла лопасти турбины главным образом содержит: опорно-поворотное устройство 4, тяговый брус 6 лопасти турбины, коленчатый вал 12, эксцентриковый вал 16, эксцентриковую соединительную пластину 13 и хвост 15 ветродвигателя.

Как показано на фиг.6, передаточный механизм, установленный между пластинчатой опорой 5 и входным валом 11, содержит зубчатое колесо 7 лопасти турбины, первое переходное зубчатое колесо 8, второе переходное зубчатое колесо 9 и зубчатое колесо 10 входного вала. Пластинчатая опора 5 жестко соединена с зубчатым колесом 7 лопасти турбины. Зубчатое колесо 7 лопасти турбины установлено на входном валу 11 посредством подшипника 14. Лопасть 7 турбины находится в зацеплении с первым переходным зубчатым колесом. Первая переходная зубчатая передача 8 жестко соединена со вторым переходным зубчатым колесом 9, причем первое переходное зубчатое колесо 8 и второе переходное зубчатое колесо 9 расположены на одной оси. Второе переходное зубчатое колесо 9 находится в зацеплении с зубчатым колесом 10 входного вала. Входной вал жестко соединен с входным валом 11.

Передаточное число указанного зубчатого передаточного механизма составляет 2:1 или 3:1. Передаточное число может быть установлено на основании условий поля ветра. Скорость вращения ветрогенератора может быть улучшено, когда передаточное число составляет 2:1 или 3:1. Когда передаточное число составляет 1:2 или 1:3, ветрогенератор может быть запущен даже легким ветром. Указанный зубчатый передаточный механизм может быть заменен ременным передаточным механизмом и цепным передаточным механизмом.

Передаточный механизм ветроэнергетической системы с вертикальным валом для автоматического регулирования наветренной стороны лопасти турбины в соответствии с настоящим изобретением может быть удален. Опорная пластина 5 лопасти турбины и входной вал 11 непосредственно установлены на одной оси, так что они могут вращаться синхронно.

Способ работы ветроэнергетической системы с вертикальным валом для автоматического регулирования наветренной стороны лопасти турбины в соответствии с настоящим изобретением приведен ниже.

Как показано на фиг.5, 6 и 3, верхняя и нижняя опоры 2a, 2b, которые закреплены в задней части лопасти 1 турбины, соединены с внешней стороной опорно-поворотного устройства 4, так что лопасть 1 турбины на опорно-поворотном устройстве 4 может свободно вращаться. Внешняя опора 3 вращается вокруг эксцентрикового вала 16 посредством тягового бруса 6 лопасти турбины и эксцентриковой соединительной пластины 13. Как показано на фиг.1, когда направление лопасти турбины является тем же, что и эксцентриковое направление, внешняя опора 3 является самой удаленной от оси входного вала 11, а наветренная поверхность лопасти турбины перпендикулярна направлению ветра b, следовательно, лопасть турбины вращается в направлении C. На фиг.1 все опорно-поворотные устройства 4 соединены между собой опорной штангой 17. Когда направление лопасти турбины противоположно эксцентриковому направлению, внешняя опора 3 является ближайшей к оси входного вала 11. Наветренная сторона лопасти 1 турбины обращена к ветру вертикально. Как показано на фиг.3 (a)-(c), когда направление хвоста 15 ветродвигателя определено ветром, вертикальное направление эксцентрикового вала 16 и хвоста 15 ветродвигателя считаются как 0 градусов, т.е. лопасть 1 турбины в эксцентриковом направлении эксцентрикового вала 16 составляет 0 градусов. Наветренная сторона лопасти турбины обращена к ветру вертикально, так что наветренная сторона лопасти турбины испытывает воздействие максимальной энергии ветра. Когда направление эксцентрикового вала 16 и хвоста 15 ветродвигателя неизменно, лопасть турбины оборачивается на 180 градусов вокруг входного вала 11, наветренная сторона (вращается на 90 градусов) лопасти турбины испытывает воздействие минимальной энергии ветра.

Как показано на фиг.2, лопасть 1 турбины может быть установлена не только вертикально, но также может быть установлена так, чтобы быть вертикальной направлению ветра и иметь восходящий угол подъема β в 0,01-85 градусов.

Вариант осуществления 2

Механизм для автоматического регулирования угла лопасти турбины в варианте осуществления 1 имеет следующие недостатки: когда наветренная сторона угловой лопасти турбины следует за ветром, тяговый брус лопасти турбины, установленный в угловой лопасти турбины, будет иметь небольшую энергию на эксцентриковой пластине. В это время хвост ветродвигателя будет отклоняться от направления ветра, таким образом, направление лопасти турбины не может наилучшим образом встречаться с направлением ветра. Угол между угловой лопастью турбины и направлением ветра не может быть 0 градусов, когда угловая лопасть турбины находится против ветра, следовательно энергия ветра не может использоваться в достаточной мере. С другой стороны, если не предполагается, чтобы хвост ветродвигателя отклонялся от направления ветра, хвост ветродвигателя должен быть очень большого размера. Это не является благоприятным для создания ветроэнергетического устройства с размерами выше среднего, а также неблагоприятно для коммерческого развития изделий.

В варианте осуществления 2 механизм для автоматического регулирования угла лопасти турбины усовершенствован на базе варианта осуществления 1. Хвост ветродвигателя удален. Как показано на фиг.7, механизм для автоматического регулирования угла лопасти турбины содержит электродвигатель 100, направляющий вал 180, опорно-поворотное устройство 190, эксцентриковый вал 110, эксцентриковую пластину 111. Как и в варианте осуществления 1, механизм также содержит тяговый брус лопасти турбины и опорно-поворотное устройство. Компоновка тягового бруса лопасти турбины и опорно-поворотного устройства такая же, как и в варианте осуществления 1. Внутренняя сторона лопасти турбины соединена с эксцентриковой пластиной, а внешняя сторона лопасти турбины соединена с лопастью турбины.

Как показано на фиг.7, микроэлектродвигатель 100 соединен с редуктором 120, и редуктор 120 соединен с муфтой 140, и муфта 140 соединяется с направляющим валом, а направляющий вал установлен с возможностью вращения в отверстии вала входного вала 170 посредством подшипника 150. Электродвигатель 100 и редуктор 120 закреплены под входным валом 170 на опорной раме 130. Верхний конец направляющего вала 180 жестко соединен с вращающимся коленчатым валом 190. Эксцентриковое положение вращающегося коленчатого вала 190 зафиксировано на эксцентриковом вале 110. Эксцентриковая пластина 111 закреплена с возможностью вращения на эксцентриковом вале, и эксцентриковая пластина шарнирно соединена с эксцентрическим валом 110. Эксцентриковый вал 110 вращается вокруг направляющего вала 180 в виде центра. Когда электродвигатель 100 работает, энергия электродвигателя 100 передается от редуктора 120, после замедления и увеличения крутящего момента, на муфту 140, направляющий вал 180. Таким образом направляющий вал 180 вращается в отверстии вала входного вала 170.

Электродвигатель 100 также электрически соединен с сенсорным модулем 115. Сенсорный модуль 115 используется для того, чтобы вызывать вращение анемоскопа 112 и вращение анемобиаграфа 113. Электродвигатель 100 оснащен управляющим оборудованием электроаппаратуры. Электроаппаратура получает сигнал о направлении ветра и сигнал о скорости ветра от сенсорного модуля 115, и управляющее оборудование электроаппаратуры контролирует скорость и направление поворота электродвигателя 100 в соответствии с сигналом о направлении ветра и сигналом о скорости ветра.

Как показано на фиг.8, отличие от варианта осуществления 1 заключается в том, что внутренняя часть тягового бруса 6 лопасти турбины соединена с эксцентриковой пластиной 111, что показано на фиг.7. Как и в варианте осуществления 1, внешние концы опорно-поворотного устройства 4 соединены с лопастью 1 турбины, а его внутренние концы соединены с опорной пластиной лопасти турбины.

Как показано на фиг.8, ориентир направления ветра - в соответствии с наконечником стрелы (которая может быть виртуальной), установленной на эксцентрике. Как и в варианте осуществления 1 (показанном на фиг.3), где эксцентриковое направление (направление определяется линией между положением эксцентрикового вала, установленного на вращающемся коленчатом вале, и центром коленчатого вала 190) эксцентрикового вала 110 перпендикулярно направлению ветра, наветренная сторона лопасти турбины обращена к ветру вертикально. Наветренная сторона лопасти турбины испытывает воздействие наибольшей энергии ветра. Когда направление ветра остается неизменным, лопасть турбины поворачивается на 180 градусов вокруг входного вала. Наветренная сторона лопасти турбины параллельна направлению ветра, когда лопасть турбины повернулась на 180 градусов, в это время наветренная сторона лопасти турбины испытывает минимальную энергию ветра. Следовательно, реализуется функция, состоящая в том, что лопасть турбины может регулировать свой угол автоматически, и лопасть турбины может регулировать свою наветренную сторону автоматически, чтобы полностью использовать энергию ветра.

Если направление ветра изменилось, поворот по ветру эксцентрикового вала может быть выполнен при помощи электродвигателя вращаться (эксцентриковое направление эксцентрикового вала постоянно перпендикулярно направлению ветра). Сенсорный модуль 115 управляет электродвигателем в соответствии с вращением анемоскопа 112, а электродвигатель контролирует угол поворота направляющего вала 180. Сенсорный модуль 115 управляет электродвигателем в соответствии с вращением анемобиаграфа 113, а электродвигатель контролирует скорость направляющего вала 180. Посредством этого анализа система может определять направление ветра и точно регулировать угол лопасти турбины. Редуктор 120 может быть червячным редуктором турбины или зубчатым редуктором. В соответствии с настройкой передаточного числа передача энергии от электродвигателя 100, редуктора 120, муфты 140, направляющего вала 180 на вращающийся коленчатый вал 190 будет односторонней передачей энергии, поскольку энергия, переданная лопастью турбины на коленчатый вал 190, является недостаточной для приведение в действие редуктора 120.

Устройство автоматического регулирования угла лопасти содержит поворотную раму (4), внешняя сторона которой соединена при помощи шарнира с задней частью лопасти (1), а внутренняя сторона которой соединена с поддерживающим лопасть диском (5). Силовой агрегат соединен с нижним концом вала (180) ориентации для вращения вала (180) ориентации. Вращающийся коленчатый вал (190) соединен с верхним концом вала (180) ориентации и вращается с валом (180) ориентации синхронно. Эксцентриковый вал (110) установлен в эксцентриковом положении вращающегося коленчатого вала (190), эксцентриковый диск (111) установлен на эксцентриковом вале (110) и вращается вокруг эксцентрикового вала (110), действующего как центральный вал; и тяговый стержень (6) лопасти, внешний конец которого соединен с возможностью вращения с лопастью (1), и внутренний конец которого соединен с возможностью вращения с эксцентрическим диском (111). Устройство может автоматически приводить наветренную поверхность лопасти в оптимальное положение. Кроме того, раскрыта ветроэнергетическая генерирующая система с вертикальным валом, содержащая устройство автоматического регулирования угла лопасти. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Оборудование для автоматического регулирования угла лопасти турбины ветроэнергетической системы с вертикальным валом, отличающееся тем, что содержит:
опорно-поворотное устройство, внешняя часть которого шарнирно соединена с задней частью лопасти турбины; внутренняя часть опорно-поворотного устройства используется для присоединения опорной пластины для лопасти турбины; опорная пластина лопасти турбины выполнена с возможностью вращения относительно входного вала ветроэнергетической системы с вертикальным валом;
направляющий вал;
силовой агрегат, связанный с нижним концом направляющего вала для приведения во вращение направляющего вала;
вращающийся коленчатый вал, синхронно связанный с верхним концом направляющего вала и выполненный с возможностью вращения вместе с направляющим валом;
эксцентриковый вал, установленный в эксцентриковом положении вращающегося коленчатого вала;
эксцентриковую пластину, установленную на эксцентриковом вале и выполненную с возможностью вращения вокруг центрального вала эксцентрикового вала; и
тяговый брус для лопасти турбины, внешний конец которого используется для присоединения лопасти турбины с возможностью вращения.

2. Оборудование для автоматического регулирования угла лопасти турбины по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит анемоскоп; силовой агрегат оснащен управляющим устройством; управляющее устройство соединено с сенсорным модулем; сенсорный модуль выполнен для определения угла отклонения анемоскопа и передачи сигнала о ветре на управляющее устройство; управляющее устройство управляет силовым агрегатом в соответствии с сигналом о направлении ветра, передаваемым сенсорным модулем для осуществления вращения направляющего вала, связанного с направлением ветра.

3. Оборудование для автоматического регулирования угла лопасти турбины по п.2, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит анемобиаграф; сенсорный модуль также выполнен для проверки частоты вращения анемобиаграфа, а также соответственно для передачи сигнала о скорости ветра на управляющее устройство; управляющее устройство управляет силовым агрегатом в соответствии с сигналом о скорости ветра, передаваемым сенсорным модулем для осуществления вращения направляющего вала, связанного с направлением ветра.

4. Оборудование для автоматического регулирования угла лопасти турбины по п.1, отличающееся тем, что направляющий вал установлен с возможностью вращения в отверстии вала входного вала; вращающийся коленчатый вал закреплен на верхнем конце направляющего вала; силовой агрегат является микроэлектродвигателем; силовой агрегат соединен с редуктором; редуктор и направляющий вал соединены посредством муфты.

5. Ветроэнергетическая система с вертикальным валом, которая содержит входной вал, лопасть турбины и опорную пластину для лопасти турбины; опорная пластина лопасти турбины выполнена с возможностью вращения относительно входного вала ветроэнергетической системы с вертикальным валом; отличающаяся тем, что система также содержит устройство автоматического регулирования угла лопасти турбины; устройство автоматического регулирования угла лопасти турбины содержит:
опорно-поворотное устройство, внешняя часть которого шарнирно соединена с задней частью лопасти турбины, а внутренняя часть опорно-поворотного устройства используется для присоединения опорной пластины для лопасти турбины; опорная пластина лопасти турбины выполнена с возможностью вращения относительно входного вала ветроэнергетической системы с вертикальным валом;
направляющий вал;
силовой агрегат, связанный с нижним концом направляющего вала для приведения во вращение направляющего вала;
вращающийся коленчатый вал, связанный с верхним концом направляющего вала и выполненный с возможностью синхронного вращения с направляющим валом;
эксцентриковый вал, установленный в эксцентриковом положении вращающегося коленчатого вала;
эксцентриковую пластину, установленную на эксцентриковом вале и выполненную с возможностью вращения вокруг центрального вала эксцентрикового вала; и
тяговый брус для лопасти турбины, внешний конец которого используется для присоединения лопасти турбины с возможностью вращения.

6. Ветроэнергетическая система с вертикальным валом по п.5, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит анемоскоп; силовой агрегат оснащен управляющим устройством; управляющее устройство соединено с сенсорным модулем; сенсорный модуль выполнен для определения угла отклонения анемоскопа и передачи сигнала о ветре на управляющее устройство; управляющее устройство управляет силовым агрегатом в соответствии с сигналом о направлении ветра, передаваемым сенсорным модулем для осуществления вращения направляющего вала, связанного с направлением ветра.

7. Ветроэнергетическая система с вертикальным валом по п.6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит анемобиаграф; сенсорный модуль также выполнен для проверки частоты вращения анемобиаграфа, а также соответственно для передачи сигнала о скорости ветра на управляющее устройство; управляющее устройство управляет силовым агрегатом в соответствии с сигналом о скорости ветра, передаваемым сенсорным модулем для осуществления вращения направляющего вала, связанного с направлением ветра.

8. Ветроэнергетическая система с вертикальным валом по п.5, отличающаяся тем, что направляющий вал установлен с возможностью вращения в отверстии вала входного вала; вращающийся коленчатый вал закреплен на верхнем конце направляющего вала; силовой агрегат является микро электродвигателем; силовой агрегат соединен с редуктором; редуктор и направляющий вал соединены посредством муфты.

9. Ветроэнергетическая система с вертикальным валом по п.5, отличающаяся тем, что эксцентриковое направление эксцентрикового вала, который установлен на вращающемся коленчатом вале, перпендикулярно направлению ветра; в результате совместного действия тягового бруса лопасти турбины и опорно-поворотного устройства лопасть турбины будет прибывать в максимальном наветренном положении и минимальном наветренном положении при вращении лопасти турбины вокруг центральной оси входного вала; когда лопасть турбины находится в максимальном наветренном положении, наветренная сторона лопасти турбины перпендикулярна направлению ветра; когда лопасть турбины находится в минимальном наветренном положении, наветренная сторона лопасти турбины параллельна направлению ветра; когда система работает, лопасть турбины поворачивается из максимального наветренного положения в минимальное наветренное положение после поворота на 180°, и лопасть турбины поворачивается из минимального наветренного положения в максимальное наветренное положение после поворота на 180°.

10. Ветроэнергетическая система с вертикальным валом по п.8, отличающаяся тем, что редуктор является червячным редуктором турбины.