RU157241U1 - Гидродинамическая подвеска ротора вертикально-осевой ветроэнергетической установки - Google Patents

Abstract

Устройство гидродинамической подвески ротора вертикально-осевой ветроэнергетической установки, содержащее цилиндрический полый поплавок и жестко закрепленный на нем ротор ветроэнергетической установки, отличающееся тем, что ротор закреплен на цилиндрическом полом поплавке посредством вертикального вала, а в резервуаре башни, содержащем жидкость, установлен перепускной клапан.

Description

Настоящая полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована в элементах независимой динамической подвески ветроколеса (ротора) вертикально-осевой ветроэнергетической установки (ВЭУ).

Практика показывает, что на долю опорного подшипника ВЭУ с вертикальной осью вращения приходится до 70% отказов за счет его разрушения. Надежность и долговечность подшипника определяет срок службы ВЭУ. Однако предлагаемые промышленностью серийные подшипники, как правило, рассчитаны на работу ротора ВЭУ в среднестатистических ветровых условиях не более чем 15-20 лет, что в ряде случаев не покрывает срок окупаемости.

Известен ряд технических решений, целью которых является гидростатическое и гидродинамическое регулирование положения роторов механизмов и машин за счет вязкости жидкости, в которой расположены рабочие агрегаты, в частности патенты RU 2421628 C1 от 20.06.2011, RU 2388950 С2 от 10.05.2010, RU 2490513 С2 от 20.08.2013, а также заявки на изобретения 2004110492 А от 20.10.2005, 2010124423 А от 27.12.2011.

Недостатками указанных технических решений являются наличие резервуаров высокого давления или проточных каналов, сложные системы регулирования соосности вращающихся модулей.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство гидроэлектрической турбины ветроэнергетической установки (патент RU 2490513 С2 от 20.08.2013). Прототип представляет собой гидроэлектрическую турбину, которая содержит статор и безваловый ротор. Статор ограничивает собою проем, в котором с возможностью вращения установлен ротор. Проем благодаря его форме и размеру позволяет ротору вращаться вокруг своей центральной оси и при этом совершать перемещение по окружности проема, двигаясь в направлении, противоположном направлению вращения ротора.

Основным недостатком прототипа является низкая надежность конструкции и возможность останова ротора за счет отсутствия смазки, низкая ремонтопригодность, а также сильный шум при работе устройств за счет постоянного трения горизонтально расположенных несоосных тел вращения.

Техническая задача настоящей полезной модели заключается в обеспечении износостойкой динамической подвески для ротора вертикально-осевой ВЭУ.

Техническая задача достигается тем, что устройство гидродинамической подвески, размещенное в башне вертикально-осевой ВЭУ, представляет собой цилиндрический полый поплавок, взвешенный в жидкости резервуара башни, на котором расположен ротор ВЭУ. При этом диаметр поплавка несколько меньше внутреннего диаметра резервуара, также имеющего цилиндрическую форму, что позволяет поплавку под действием крутящего момента ротора вращаться без ударов о стенки резервуара за счет вязкости жидкости, находящейся в резервуаре.

Такой тип подвески не приводит к износу поплавка или резервуара за счет вязкости окружающей его жидкости, тем самым значительно увеличивая срок службы устройства гидродинамической подвески.

Ниже подробно описана и иллюстрируется на фиг. 1 и 2 конструкция заявляемого устройства.

Устройство гидродинамической подвески ротора вертикально-осевой ветроэнергетической установки содержит цилиндрический полый поплавок 1, свободно плавающий в жидкости 5, помещенной в резервуаре башни 2 и поддерживающий ротор ВЭУ 3 (фиг. 1). Для демпфирования вертикальных биений резервуар башни 2 может содержать перепускной клапан 4, по которому жидкость 2 с определенной скоростью перетекает из верхней части резервуара башни 2 в нижнюю и наоборот, сглаживая вертикальные колебания поплавка 1 (фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

Ротор 3 вертикально-осевой ВЭУ закреплен с помощью вала на цилиндрическом полом поплавке 1. При создании крутящего момента на роторе 3 за счет набегающего потока ветра вращение передается поплавку 1, который подвешен (взвешен) в жидкости 5 за счет силы Архимеда (выталкивающей силы). Внутренний объем поплавка 1 рассчитывается исходя из массы ротора 3. Разница диаметров поплавка 1 и резервуара 2 зависит от вязкости применяемой жидкости 5. Поплавок 1 при вращении неизбежно прилипает к одной из стенок резервуара 2, однако за счет вязкости жидкости 5, в качестве которой можно использовать ферромагнитные композиты или масло, трение между наружной стенкой поплавка 1 и внутренней поверхностью резервуара 2 будет минимальным. С целью снижения вертикальных колебаний поплавка 1 резервуар 2 может содержать перепускной клапан 4, по которому жидкость 5 с некоторой расчетной скоростью потока перетекает из верхней части резервуара 2 в нижнюю и наоборот, демпфируя скорость вертикального перемещения поплавка 1.

Таким образом, заявленное устройство позволяет подвесить динамически вращающийся ротор вертикально-осевой ВЭУ в жидкости, что в несколько раз повысит срок службы установки по сравнению с механическим и магнитным подшипниками.

Claims (1)

1. Устройство гидродинамической подвески ротора вертикально-осевой ветроэнергетической установки, содержащее цилиндрический полый поплавок и жестко закрепленный на нем ротор ветроэнергетической установки, отличающееся тем, что ротор закреплен на цилиндрическом полом поплавке посредством вертикального вала, а в резервуаре башни, содержащем жидкость, установлен перепускной клапан.

   

Images