RU142083U1

RU142083U1 - DEVICE FOR AUTOMATIC BRAKING OF A HORIZONTAL-AXIAL AXIAL WIND-POWER INSTALLATION ROTOR

Info

Publication number: RU142083U1
Application number: RU2013158661/06U
Authority: RU
Inventors: Евгений Викторович Соломин; Ирина Михайловна Кирпичникова; Евгений Анатольевич Сироткин; Елена Сергеевна Бодрова; Александр Сергеевич Дмитрин; Валерий Вячеславович Захаров; Ксения Александровна Клементьева
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2014-06-20

Abstract

Настоящая полезная модель относится к элементам торможения ротора ветроэнергетической установки. Техническая задача настоящей полезной модели заключается в автоматическом регулировании частоты вращения ветроколеса. Устройство автоматического торможения ротора горизонтально-осевой ветроэнергетической установки содержит подпружиненный вал, выполненный с возможностью свободно перемещаться в осевом направлении, и опирающийся на радиальный и радиально-упорный подпружиненный подшипники. На валу жестко закреплен фрикционный диск, причем соосно валу в корпусе ротора установлен подпружиненный фрикционный упор. 1 н.п.ф., 1 илл. This utility model relates to braking elements of a rotor of a wind power installation. The technical task of this utility model is to automatically control the frequency of rotation of the wind wheel. The device for automatic braking of the rotor of a horizontal-axis wind power installation includes a spring-loaded shaft, made with the ability to move freely in the axial direction, and supported by radial and angular contact spring-loaded bearings. A friction disk is rigidly fixed to the shaft, and a spring-loaded friction stop is mounted coaxially with the shaft in the rotor housing. 1 n.p.f., 1 ill.

Description

Настоящая полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована в ветроэнергетических установках, в частности, в элементах торможения ветроколеса (ротора) ветроэнергетической установки (ВЭУ).This utility model relates to wind energy and can be used in wind energy installations, in particular, in the braking elements of a wind wheel (rotor) of a wind energy installation (wind turbine).

При работе ВЭУ с горизонтальной осью вращения при превышении скорости ветра выше максимальной рабочей возникает необходимость торможения ветроколеса (ротора) для предотвращения его разрушения.When a wind turbine operates with a horizontal axis of rotation when the wind speed exceeds the maximum working speed, it becomes necessary to brake the wind wheel (rotor) to prevent its destruction.

Известен ряд технических решений, целью которых является регулирование мощности ветроэнергетической установки за счет аэродинамического ограничения крутящего момента на валу ротора, в частности RU 2468251 C1 от 07.07.2011, RU 2464444 C1 от 11.05.2011, RU 2312249 C2 от 07.06.2005. Кроме того, известны решения с использованием фрикционного торможения - RU 2011113498 A от 08.04.2011, RU 96116477 A от 27.11.1998, RU 95110147 A1 от 20.06.1997.A number of technical solutions are known, the purpose of which is to regulate the power of a wind power installation due to the aerodynamic limitation of torque on the rotor shaft, in particular RU 2468251 C1 dated 07.07.2011, RU 2464444 C1 dated 05/11/2011, RU 2312249 C2 dated 07.06.2005. In addition, solutions using friction braking are known - RU 2011113498 A dated 04/08/2011, RU 96116477 A dated 11.27.1998, RU 95110147 A1 dated 06.20.1997.

Недостатками указанных технических решений являются большое количество механических передаточных звеньев, повышенные ударные нагрузки, отсутствие возможности полной остановки ротора, а также наличие посторонних звуков при работе устройств.The disadvantages of these technical solutions are a large number of mechanical transmission links, increased shock loads, the inability to completely stop the rotor, as well as the presence of extraneous sounds during operation of the devices.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для осуществления управления ветроэнергетической установкой (патент RU 2312249 C2 от 07.06.2005, опубл. 10.12.2007). Прототип представляет собой устройство аэродинамического ограничения мощности, развиваемой ветроколесом, за счет изменения положения его лопастей относительно ветра и остановке ветроколеса путем понижения мощности на ветроколесе до ее номинального значения, понижение мощности на ветроколесе осуществляют регулированием разницы вращающих моментов, возникающих на валу ветроколеса и на выходном валу, созданием постоянного момента на выходном валу и регулированием момента на валу ветроколеса саморегулирующими устройствами, например, упругими элементами. Ветроэнергетическая установка содержит ветроколесо и ступицу, в которой находится шестерня, закрепленная на втулке, свободно установленная на валу ветроколеса и имеющая с противоположного конца шестерню с пазами, в которые входит вилка, жестко связанная с валом ветроколеса, и упругие элементы, расположенные между вилкой и стенкой паза.Closest to the claimed technical solution is a device for controlling a wind power installation (patent RU 2312249 C2 from 06/07/2005, publ. 10.12.2007). The prototype is a device for aerodynamic limitation of the power developed by a wind wheel by changing the position of its blades relative to the wind and stopping the wind wheel by lowering the power on the wind wheel to its nominal value, lowering the power on the wind wheel by adjusting the difference in torques occurring on the wind wheel shaft and on the output shaft , creating a constant moment on the output shaft and regulating the moment on the wind wheel shaft by self-regulating devices, for example, elastic elements. The wind power installation contains a wind wheel and a hub in which a gear is mounted, mounted on a sleeve, freely mounted on the wind wheel shaft and having a gear with grooves from the opposite end, into which a fork is inserted, which is rigidly connected to the wind wheel shaft, and elastic elements located between the fork and the wall groove.

Основным недостатком прототипа является сложность конструкции, большое количество механических передаточных звеньев, повышенные ударные нагрузки, отсутствие возможности полной остановки ротора, низкая ремонтопригодность, а также наличие посторонних звуков при работе устройств.The main disadvantage of the prototype is the design complexity, a large number of mechanical transmission links, increased shock loads, the inability to completely stop the rotor, low maintainability, and the presence of extraneous sounds during operation of the devices.

Техническая задача настоящей полезной модели заключается в автоматическом регулировании частоты вращения ветроколеса.The technical task of this utility model is to automatically control the frequency of rotation of the wind wheel.

Техническая задача достигается тем, что устройство автоматического торможения ротора, расположенное внутри гондолы ВЭУ, представляет собой подпружиненную пару трения, которая автоматически притормаживает ротор при превышении допустимой скорости ветра, снижая частоту вращения, тем самым предотвращая разрушение ветроколеса.The technical problem is achieved in that the rotor automatic braking device located inside the wind turbine nacelle is a spring-loaded friction pair, which automatically brakes the rotor when the permissible wind speed is exceeded, reducing the rotation frequency, thereby preventing the destruction of the wind wheel.

Работа устройства торможения ротора ВЭУ основана на взаимодействии фрикционов, автоматически входящих в контакт при перемещении подпружиненного ротора под давлением набегающего потока ветра.The operation of the wind turbine rotor braking device is based on the interaction of the friction clutches that automatically come into contact when the spring-loaded rotor moves under the pressure of the incoming wind flow.

Ниже подробно описана и иллюстрируется на фиг. конструкция заявляемого устройства.Described in detail and illustrated in FIG. design of the claimed device.

Устройство автоматического торможения ротора горизонтально-осевой ветроэнергетической установки содержит свободно перемещающийся на радиальном подшипнике 2 в осевом направлении горизонтально подпружиненный радиально-упорным подшипником 5 вал 1 ротора с жестко закрепленным на нем фрикционным диском 3 в форме усеченного конуса и подпружиненным фрикционным упором 4.The device for automatic braking of the rotor of a horizontal-axis wind power installation includes a rotor shaft 1 horizontally spring-loaded with an angular contact bearing 5 in a rotor shaft with a friction disk 3 in the form of a truncated cone and a spring-loaded friction stop 4 that is freely movable on the radial bearing 2 in the axial direction.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При скорости ветра выше номинальной под действием набегающего потока ветра вал 1 ротора перемещается в осевом направлении, сжимая пружину радиально-упорного подшипника 5 до контакта фрикционного диска 3 с подпружиненным фрикционным упором 4, вследствие чего за счет механического трения фрикционного диска 3 с упором 4 происходит торможение ротора. При снижении скорости ветра давление на лопасти ротора ослабевает, и пружина радиального-упорного подшипника 5 выводит фрикционный диск 3 из сцепления с упором 4, вследствие чего ротор разгоняется.When the wind speed is higher than the nominal one due to the incident wind flow, the rotor shaft 1 moves axially, compressing the spring of the angular contact bearing 5 until the friction disk 3 contacts the spring-loaded friction stop 4, as a result of which the braking occurs due to mechanical friction of the friction disk 3 with the stop 4 rotor. When the wind speed decreases, the pressure on the rotor blades weakens, and the spring of the angular contact bearing 5 removes the friction disk 3 from the clutch with the stop 4, as a result of which the rotor accelerates.

Таким образом, заявленное устройство позволяет автоматически регулировать частоту вращения ветроколеса (снижать частоту вращения фрикционным торможением вплоть до полной остановки).Thus, the claimed device allows you to automatically adjust the frequency of rotation of the wind wheel (reduce the frequency of rotation by frictional braking up to a complete stop).

Claims

A device for automatically braking the rotor of a horizontal-axis wind power installation, comprising a spring-loaded shaft, made with the possibility of free movement in the axial direction and supported by radial and angular contact spring-loaded bearings, characterized in that the friction disk is rigidly fixed to the shaft, and coaxially with the shaft in the housing rotor mounted spring-loaded friction stop.