RU123850U1

RU123850U1 - WIND POWER PLANT

Info

Publication number: RU123850U1
Application number: RU2012117479/28U
Authority: RU
Inventors: Владимир Григорьевич Дегтярь; Юрий Васильевич Грахов; Владимир Павлович Кривоспицкий; Василий Филиппович Максимов; Юрий Петрович Панов
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Государственный Ракетный Центр Имени Академика В.П. Макеева"
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Ветроэнергетическая установка, содержащая вращающееся на вертикальной оси на двух радиальных подшипниках ветроколесо, состоящее из ступицы с крышкой и закрепленных на траверсах вертикальных аэродинамических лопастей, мачту, зафиксированную оттяжками, отличающаяся тем, что она снабжена магнитным подвесом ветроколеса, выполненным в виде смонтированных в верхней части ступицы двух магнитных поясов на основе постоянных магнитов, установленных друг над другом с заданным зазором и обращенных друг к другу одноименными полюсами, над которыми размещен ограничитель вертикально-осевого перемещения ветроколеса, выполненный в виде упорного шарикоподшипника или подшипника скольжения из материала с низким коэффициентом трения, например, полиамида или фторопласта, при этом нижний магнитный пояс установлен на оси, а верхний магнитный пояс прикреплен к крышке ступицы.A wind power installation comprising a wind wheel rotating on a vertical axis on two radial bearings, consisting of a hub with a cover and vertical aerodynamic blades fixed on the cross beams, a mast fixed by guy wires, characterized in that it is equipped with a magnetic wheel suspension made in the form of mounted in the upper part of the hub two magnetic belts based on permanent magnets mounted on top of each other with a given gap and facing each other with the same poles, over which We placed a limiter for the vertical-axial movement of the wind wheel, made in the form of a thrust ball bearing or a sliding bearing made of a material with a low coefficient of friction, for example, polyamide or fluoroplastic, with the lower magnetic belt mounted on the axis and the upper magnetic belt attached to the hub cap.

Description

Полезная модель относится к ветротехнике, в частности, к ветроэнергетическим установкам (ВЭУ).The utility model relates to wind engineering, in particular, to wind power plants (wind turbines).

Известна ветроэнергетическая установка [1], которая содержит установленную на вертикальной мачте поворотную головку, содержащую раму, жестко закрепленную на подвижном наружном корпусе механизма поворота головки, имеющей возможность поворачиваться на подшипниках качения вокруг оси неподвижной мачты.Known wind power installation [1], which contains a rotary head mounted on a vertical mast, containing a frame rigidly mounted on a movable outer housing of the head rotation mechanism, which is able to rotate on rolling bearings around the axis of the fixed mast.

Известна также ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения [2], в которой вертикальный вал установки поддерживается с возможностью вращения верхним и нижним подшипниками.Also known is a wind power plant with a vertical axis of rotation [2], in which the vertical shaft of the installation is supported for rotation by the upper and lower bearings.

Общим недостатком конструкций ветроэнергетических установок, у которых ветроколеса вращаются на подшипниковых опорах (качения или скольжения), является то, что все они обладают моментом страгивания, зависящим от качества изготовления и сборки ветроколеса, от массы ветроколеса, от наличия и качества смазки, от длительности обкатки (приработки).A common drawback of the design of wind power plants in which the wind wheels rotate on bearings (rolling or sliding) is that they all have a breakaway moment, which depends on the quality of manufacture and assembly of the wind wheel, on the weight of the wind wheel, on the availability and quality of lubrication, on the duration of the break-in (break-in).

Несмотря на указанные недостатки, техническое решение, защищенное патентом RU [2], может быть принято за прототип.Despite these shortcomings, the technical solution protected by the RU patent [2] can be taken as a prototype.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание конструкции, позволяющей значительно повысить КПД ветроустановки за счет снижения потерь на преодоление трения в подшипниковых опорах, а также обеспечить самозапуск ветроколеса при слабой ветровой нагрузке.The objective of the proposed utility model is to create a design that can significantly increase the efficiency of a wind turbine by reducing losses to overcome friction in the bearing bearings, as well as to ensure self-start of the wind wheel at low wind load.

Этот технический результат достигается тем, что ветроэнергетическая установка (ВЭУ), содержащая вращающееся на вертикальной оси на двух радиальных подшипниках ветроколесо, состоящее из ступицы с крышкой и закрепленных на траверсах вертикальных аэродинамических лопастей, мачту, зафиксированную оттяжками. ВЭУ снабжена магнитным подвесом ветроколеса, выполненным в виде смонтированных в верхней части ступицы двух магнитных поясов на основе постоянных магнитов, установленных друг над другом с заданным зазором и обращенных друг к другу одноименными полюсами, над которыми размещен ограничитель вертикально-осевого перемещения ветроколеса, выполненный в виде упорного шарикоподшипника или подшипника скольжения из материала с низким коэффициентом трения, например, полиамида или фторопласта, при этом нижний магнитный пояс установлен на оси, а верхний магнитный пояс прикреплен к крышке ступицы.This technical result is achieved by the fact that the wind power installation (wind turbine), containing a wind wheel rotating on a vertical axis on two radial bearings, consisting of a hub with a cover and vertical aerodynamic blades fixed to the cross beams, a mast fixed by guy wires. The wind turbine is equipped with a magnetic suspension of the wind wheel, made in the form of two magnetic belts mounted in the upper part of the hub on the basis of permanent magnets mounted one above the other with a given gap and facing each other with the same poles, over which the limiter of vertical-axial movement of the wind wheel is placed, made in the form thrust ball bearing or plain bearing made of a material with a low coefficient of friction, for example, polyamide or fluoroplastic, while the lower magnetic belt is mounted on the axis, and erhny magnetic belt attached to the lid of the hub.

Магнитные подвесы разгружают подшипники, что позволяет значительно повысить КПД ветроустановки за счет снижения потерь на преодоление трения в подшипниковых опорах, а также обеспечить самозапуск ветроколеса при слабой ветровой нагрузке.Magnetic suspensions unload the bearings, which can significantly increase the efficiency of a wind turbine by reducing losses to overcome friction in the bearings, as well as provide self-start of the wind wheel with a low wind load.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется графическими материалами, гдеThe essence of the proposed utility model is illustrated by graphic materials, where

- на Фиг.1 изображен общий вид ветроэнергетической установки в разрезе;- figure 1 shows a General view of a wind power installation in section;

- на Фиг.2 показан выносной элемент I на Фиг.1 (верхняя часть ступицы ветроколеса с магнитной подвеской в разрезе).- figure 2 shows the remote element I in figure 1 (the upper part of the hub of the wind wheel with magnetic suspension in section).

Ветроэнергетическая установка (Фиг.1) содержит ветроколесо 1, состоящее из ступицы 2, траверс 3 и аэродинамических вертикально установленных лопастей 4. Ветроколесо 1 вращается вокруг вертикальной оси 5, жестко закрепленной на мачте 6, которая фиксируется оттяжками 7. Ступица 2 устанавливается на оси 5 на двух радиальных подшипниках 8 (верхнем и нижнем). При этом на оси 5 подшипники посажены с натягом, а по наружному диаметру в корпусе ступицы 2 - по скользящей посадке, подшипники фактически самоустанавливающиеся, а ступица 2 имеет возможность вертикального перемещения. В верхней части ступицы 2 (Фиг.2) смонтирована магнитная подвеска, выполненная в виде двух магнитных поясов 9 (нижнем) и 10 (верхнем) на основе постоянных магнитов, установленных друг над другом с заданным зазором и обращенных одноименными полюсами друг к другу, при этом нижний магнитный пояс 9 установлен на опорном кольце 11, смонтированном на оси 5. Верхний магнитный пояс 10 прикреплен к крышке 12 ступицы 2. Для удобства монтажа и исключения вертикально-осевого перемещения ветроколеса в крышке 12 смонтирован ограничительный элемент 13, который фиксируется кольцом 14, поджимаемый гайкой 15. В качестве ограничительного элемента 13 может быть использован упорный шарикоподшипник 16 (Фиг.2), или подшипник скольжения (на чертежах не показан), выполненный из материала с низким коэффициентом трения (полиамида, фторопласта и т.п.). Магнитные пояса 9 и 10 могут быть выполнены монолитными или сборными из нескольких постоянных магнитов.The wind power installation (Figure 1) contains a wind wheel 1, consisting of a hub 2, a traverse 3 and vertically mounted aerodynamic blades 4. The wind wheel 1 rotates around a vertical axis 5, rigidly mounted on the mast 6, which is fixed by guy wires 7. The hub 2 is mounted on the axis 5 on two radial bearings 8 (upper and lower). At the same time, bearings are seated on the axis 5 with an interference fit, and along the outer diameter in the hub housing 2 along a sliding fit, the bearings are actually self-aligning, and the hub 2 has the possibility of vertical movement. In the upper part of the hub 2 (Figure 2), a magnetic suspension is mounted, made in the form of two magnetic belts 9 (lower) and 10 (upper) based on permanent magnets mounted on top of each other with a given gap and facing the same poles to each other, this lower magnetic belt 9 is mounted on a support ring 11 mounted on the axis 5. The upper magnetic belt 10 is attached to the cover 12 of the hub 2. For ease of installation and to exclude vertical-axial movement of the wind wheel in the cover 12 is mounted a restrictive element 13, which is fixed it is ring 14, pressed by nut 15. As a restrictive element 13 can be used thrust ball bearing 16 (Figure 2), or a sliding bearing (not shown in the drawings) made of a material with a low coefficient of friction (polyamide, fluoroplastic, etc. .). Magnetic belts 9 and 10 can be made monolithic or prefabricated from several permanent magnets.

В связи с тем, в предложенной конструкции осевая сила, возникающая от веса ветроколеса, воспринимается магнитным полем, создаваемым взаимодействием магнитных поясов 9 и 10, а радиальные силы, возникающие от ветровой нагрузки и от остаточной после балансировки неуравновешенности ветроколеса, воспринимаются радиальными самоустанавливающимися подшипниками, то потери на преодоление трения как при работающем ветроколесе, так и при его страгивании будут минимальными.In this regard, in the proposed design, the axial force arising from the weight of the wind wheel is perceived by the magnetic field created by the interaction of the magnetic belts 9 and 10, and the radial forces arising from the wind load and the residual unbalance of the wind wheel after balancing are perceived by self-aligning bearings, then losses to overcome friction both when the wind wheel is working and when it is stragging will be minimal.

Патентуемая полезная модель позволяет значительно повысить КПД ветроустановки за счет снижения потерь на преодоление трения в подшипниковых опорах, а также обеспечить самозапуск ветроколеса при слабой ветровой нагрузке.The patented utility model allows to significantly increase the efficiency of a wind turbine by reducing losses to overcome friction in bearing bearings, as well as to ensure self-start of a wind wheel with a low wind load.

Список литературы:Bibliography:

1. Патент RU 2205292. Ветроэнергетическая установка, кл. МПК F03D 1/00 (2006.01). Приоритет от 02.11.2001 г.1. Patent RU 2205292. Wind power installation, cl. IPC F03D 1/00 (2006.01). Priority November 2, 2001

2. Патент RU 2329398. Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью, кл. МПК F03D 3/02 (2006.01). Приоритет от 21.10.2004 г.2. Patent RU 2329398. Wind turbine with a vertical axis, cl. IPC F03D 3/02 (2006.01). Priority dated October 21, 2004

Claims

A wind power installation comprising a wind wheel rotating on a vertical axis on two radial bearings, consisting of a hub with a cover and vertical aerodynamic blades fixed on the cross beams, a mast fixed by guy wires, characterized in that it is equipped with a magnetic wheel suspension made in the form of mounted in the upper part of the hub two magnetic belts based on permanent magnets mounted on top of each other with a given gap and facing each other with the same poles, over which We placed a limiter for the vertical-axial movement of the wind wheel, made in the form of a thrust ball bearing or a sliding bearing made of a material with a low coefficient of friction, for example, polyamide or fluoroplastic, with the lower magnetic belt mounted on the axis and the upper magnetic belt attached to the hub cap.