RU2383781C1 - Windmill (versions) - Google Patents
Windmill (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2383781C1 RU2383781C1 RU2008139322/06A RU2008139322A RU2383781C1 RU 2383781 C1 RU2383781 C1 RU 2383781C1 RU 2008139322/06 A RU2008139322/06 A RU 2008139322/06A RU 2008139322 A RU2008139322 A RU 2008139322A RU 2383781 C1 RU2383781 C1 RU 2383781C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- parts
- driven
- leading
- rotors
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
Landscapes
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ветроэнергетики, в частности к ветроэнергетическим установкам, которые предназначены для преобразования кинетической энергии ветрового потока в электрическую с возможным накоплением этой энергии во время снижения ее использования. С использованием как с вертикальной, так и с горизонтальной осью вращения роторов. Как с осевой центровкой роторов посредством вала, так и кольцевых (с внеосевой центровкой) роторов.The invention relates to the field of wind energy, in particular to wind power plants, which are designed to convert the kinetic energy of the wind flow into electrical energy with the possible accumulation of this energy while reducing its use. Using both the vertical and horizontal axis of rotation of the rotors. Both with axial alignment of rotors by means of a shaft, and ring (with off-axis alignment) rotors.
Наиболее близкими к заявляемым решениям по технической сущности и достигаемому техническому результату являются:Closest to the claimed solutions for the technical nature and the achieved technical result are:
- Ветроэнергетическая установка (для первого варианта) по патенту Великобритании №2036881, опубл. 1980.07.02, МПК B65G 21/20; F03D 9/00, содержит, по крайней мере, два электрогенератора, при этом первый и, по крайней мере, второй роторы указанных электрогенераторов закреплены на валу, который выполнен разделенным на части по числу соответственно закрепленных на них роторов, первая часть вала соединена с ветроколесом для вращения первого и, по крайней мере, второго роторов, части вала первого и, по крайней мере, второго роторов соединены посредством ведущих и ведомых полумуфт муфт зацепления/расцепления (МЗР), датчик давления ветрового потока (ДВП) для последовательного подключения к вращению первого и, по крайней мере, второго роторов. В этой установке в качестве МЗР применены фрикционные муфты. А в качестве датчика ДВП - анемометр, который оценивает значение скорости внешнего ветрового потока и по сигналу с которого инициируется трансмиссионное подключение стандартных электрогенераторов посредством фрикционных муфт, а также изменение скорости этих электрогенераторов.- Wind power installation (for the first option) according to UK patent No. 2036881, publ. 1980.07.02, IPC B65G 21/20; F03D 9/00, contains at least two electric generators, while the first and at least second rotors of these electric generators are mounted on a shaft that is divided into parts according to the number of rotors respectively mounted on them, the first part of the shaft is connected to the wind wheel for rotation of the first and at least second rotors, the shaft parts of the first and at least second rotors are connected by means of leading and driven half-couplings of clutch engagement / disengagement (MLM), a wind flow pressure sensor (DVP) for sequential about connecting to the rotation of the first and at least second rotors. In this installation, friction couplings are used as MZR. And as a fiberboard sensor - an anemometer, which estimates the value of the external wind flow velocity and from the signal from which the transmission connection of standard electric generators by means of friction clutches is initiated, as well as the change in the speed of these electric generators.
- Ветроэнергетическая установка (для второго варианта) по патенту Великобритании №2036881, опубл. 1980.07.02, МПК B65G 21/20; F03D 9/00, содержит, по крайней мере, два электрогенератора, при этом первый и, по крайней мере, второй роторы указанных электрогенераторов закреплены на валу, который выполнен разделенным на части по числу соответственно закрепленных на них роторов, первая часть вала соединена с ветроколесом для вращения первого и, по крайней мере, второго роторов, части вала первого и, по крайней мере, второго роторов соединены посредством ведущих и ведомых полумуфт муфт зацепления/расцепления (МЗР), датчик давления ветрового потока (ДВП) для последовательного подключения к вращению первого и, по крайней мере, второго роторов. В этой установке в качестве МЗР применены фрикционные муфты. А в качестве датчика ДВП - анемометр, который оценивает значение скорости внешнего ветрового потока и по сигналу с которого инициируется трансмиссионное подключение стандартных электрогенераторов посредством фрикционных муфт, а также изменение скорости этих электрогенераторов.- Wind power installation (for the second option) according to UK patent No. 2036881, publ. 1980.07.02, IPC B65G 21/20; F03D 9/00, contains at least two electric generators, while the first and at least second rotors of these electric generators are mounted on a shaft that is divided into parts according to the number of rotors respectively mounted on them, the first part of the shaft is connected to the wind wheel for rotation of the first and at least second rotors, the shaft parts of the first and at least second rotors are connected by means of leading and driven half-couplings of clutch engagement / disengagement (MLM), a wind flow pressure sensor (DVP) for sequential about connecting to the rotation of the first and at least second rotors. In this installation, friction couplings are used as MZR. And as a fiberboard sensor - an anemometer, which estimates the value of the external wind flow velocity and from the signal from which the transmission connection of standard electric generators by means of friction clutches is initiated, as well as the change in the speed of these electric generators.
- Ветроэнергетическая установка (для третьего варианта) по патенту Великобритании №2036881, опубл. 1980.07.02, МПК B65G 21/20; F03D 9/00, содержит ветроколесо, которое расположено на первом валу, первый электрогенератор с первыми ротором и статором, второй электрогенератор со вторыми ротором и статором, при этом первый ротор закреплен на первом валу, датчик давления ветрового потока (ДВП) для подключения к вращению второго ротора через муфту зацепления/расцепления (МЗР). В этой установке в качестве МЗР применены фрикционные муфты. А в качестве датчика ДВП - анемометр, который оценивает значение скорости внешнего ветрового потока и по сигналу с которого инициируется трансмиссионное подключение стандартных электрогенераторов посредством фрикционных муфт, а также изменение скорости этих электрогенераторов.- Wind power installation (for the third option) according to UK patent No. 2036881, publ. 1980.07.02, IPC B65G 21/20; F03D 9/00, contains a wind wheel that is located on the first shaft, a first electric generator with a first rotor and a stator, a second electric generator with a second rotor and a stator, while the first rotor is mounted on the first shaft, a wind flow pressure sensor (DVP) for connecting to rotation the second rotor through the clutch engagement / disengagement (MZR). In this installation, friction couplings are used as MZR. And as a fiberboard sensor - an anemometer, which estimates the value of the external wind flow velocity and from the signal from which the transmission connection of standard electric generators by means of friction clutches is initiated, as well as the change in the speed of these electric generators.
Основным недостатком данной ветроэнергетической установки по трем вариантам ее исполнения является использование датчика ДВП в виде анемометра только как измерителя скорости внешнего ветрового потока и по сигналу с которого инициируется изменение скорости электрогенераторов и их трансмиссионное подключение один к другому посредством МЗР, которые срабатывают по этому же сигналу. А это приводит к излишнему расходу вырабатываемой энергии электрогенераторами на обеспечение своей собственной работы, что снижает эффективность работы ветроэнергетической установки (не достаточно обеспечивается повышение выработки электроэнергии при увеличении энергии ветрового потока).The main disadvantage of this wind power installation in three versions of its implementation is the use of a fiberboard sensor in the form of an anemometer only as a measure of the speed of the external wind flow and the signal from which initiates a change in the speed of the electric generators and their transmission connection to one another by means of a magnetic resonance, which are triggered by the same signal. And this leads to excessive consumption of generated energy by electric generators to ensure their own work, which reduces the efficiency of the wind power installation (not enough to increase the generation of electricity while increasing the energy of the wind flow).
В основу изобретения положена задача создания эффективной ветроэнергетической установки. Это обеспечивается путем использования только энергии самого внешнего ветрового потока, при изменении его скорости и соответственно оказываемого давления, для обеспечения зацепления и расцепления МЗР между роторами электрогенераторов. А это обеспечит отбор мощности ветрового потока только на повышение выработки электроэнергии при повышении давления ветрового потока в широком диапазоне скоростей ветрового потока. Кроме того, обеспечит сохранение скорости вращения электрогенератора, а соответственно и частоты вырабатываемой им электроэнергии.The basis of the invention is the task of creating an effective wind power installation. This is ensured by using only the energy of the external wind flow itself, when changing its speed and, accordingly, the pressure exerted, to ensure the engagement and disengagement of the MPR between the rotors of the electric generators. And this will ensure the selection of the power of the wind flow only to increase the generation of electricity while increasing the pressure of the wind flow in a wide range of wind flow speeds. In addition, it will ensure the preservation of the rotation speed of the generator, and, accordingly, the frequency of the electricity generated by it.
Поставленная задача по первому варианту решается тем, что ветроэнергетическая установка содержит, по крайней мере, два электрогенератора, при этом первый и, по крайней мере, второй роторы указанных электрогенераторов закреплены на валу, который выполнен разделенным на части по числу соответственно закрепленных на них роторов, первая часть вала соединена с ветроколесом для вращения первого и, по крайней мере, второго роторов, части вала первого и, по крайней мере, второго роторов соединены посредством ведущих и ведомых полумуфт муфт зацепления/расцепления (МЗР), датчик давления ветрового потока (ДВП) для последовательного подключения к вращению первого и, по крайней мере, второго роторов. При этом вал с первой части и по предпоследнюю выполнен полым, в указанных полых частях вала соответственно расположены штоки, которые посредством средств зацепления взаимодействуют соответственно с указанными частями вала с возможностью осевого упругого смещения указанных штоков, шток первой части вала соединен с датчиком ДВП с возможностью их совместного упругого осевого смещения, при этом соединение частей вала первого и, по крайней мере, второго роторов посредством ведущих и ведомых полумуфт муфт МЗР выполнено через соответствующие штоки в указанных частях вала. Осевое упругое смещение указанных штоков частей вала может быть выполнено в виде гидропружин. Кроме того, шток первой части вала может быть соединен с датчиком ДВП с возможностью их совместного упругого осевого смещения посредством гидропередачи, при этом входной поршень гидропередачи входным штоком соединен с датчиком ДВП, выходной поршень гидропередачи соединен со штоком первой части вала, а первая часть вала разделена на входную часть с ветроколесом и выходную часть с первым ротором, входная и выходная части первой части вала соединены посредством узла передачи вращающего момента. При этом узел передачи вращающего момента может быть выполнен в виде гидротрансформатора. Средства зацепления частей вала с соответствующими в них штоками могут быть выполнены в виде шлицевых соединений. МЗР могут быть выполнены в виде гидромуфт, ведущие и ведомые полумуфты которых выполнены смещаемыми по оси. Упругое смещение первой и последующих частей вала выполнено соответственно с возможностью последовательного зацепления ведущих и ведомых полумуфт МЗР по мере увеличения давления ветрового потока выше номинального и соответствующего обратного расцепления при снижении давления ветрового потока ниже номинального. Датчик ДВП может быть расположен в центре ветроколеса. Кроме того, датчиком ДВП может быть ветроколесо, при этом шток первой части вала соединен с ветроколесом с возможностью его упругого осевого смещения. Также каждый ротор может быть соединен с соответствующим маховиком.The task in the first embodiment is solved in that the wind power installation contains at least two electric generators, while the first and at least second rotors of these electric generators are mounted on a shaft, which is made divided into parts according to the number of rotors respectively mounted on them, the first part of the shaft is connected to the wind wheel to rotate the first and at least second rotors, the parts of the shaft of the first and at least second rotors are connected by means of driving and driven half-couplings lazion / tripping (MLR), wind flow pressure sensor (DVP) for serial connection to rotation of the first and at least second rotors. In this case, the shaft from the first part and the penultimate is hollow, the rods are respectively located in the indicated hollow parts of the shaft, which, by means of gearing, interact with the indicated parts of the shaft with the possibility of axial elastic displacement of these rods, the rod of the first part of the shaft is connected to the fiberboard sensor with the possibility of joint elastic axial displacement, while the connection of the shaft parts of the first and at least second rotors by means of the leading and driven coupling halves of the MPP couplings is made through the corresponding other rods in the indicated parts of the shaft. Axial elastic displacement of the indicated rods of the shaft parts can be made in the form of hydraulic springs. In addition, the rod of the first part of the shaft can be connected to the DVP sensor with the possibility of their joint elastic axial displacement by means of hydraulic transmission, while the input hydraulic piston by the input rod is connected to the DVP sensor, the output hydraulic piston is connected to the rod of the first shaft part, and the first shaft part is divided to the input part with a wind wheel and the output part to the first rotor, the input and output parts of the first part of the shaft are connected via a torque transmission unit. In this case, the torque transmission unit can be made in the form of a torque converter. Means of engagement of the shaft parts with the corresponding rods in them can be made in the form of splined joints. MZR can be made in the form of hydraulic couplings, the leading and driven half-couplings of which are made axially displaceable. The elastic displacement of the first and subsequent parts of the shaft, respectively, is made with the possibility of sequential engagement of the leading and driven half-couplings of the MPR as the pressure of the wind flow increases above the nominal and corresponding reverse uncoupling with a decrease in the pressure of the wind flow below the nominal. The fiberboard sensor can be located in the center of the wind wheel. In addition, the fiberboard sensor can be a wind wheel, while the rod of the first part of the shaft is connected to the wind wheel with the possibility of its axial elastic displacement. Also, each rotor can be connected to a corresponding flywheel.
Поставленная задача по второму варианту решается тем, что ветроэнергетическая установка содержит, по крайней мере, два электрогенератора, при этом первый и, по крайней мере, второй роторы указанных электрогенераторов закреплены на валу, который выполнен разделенным на части по числу соответственно закрепленных на них роторов, первая часть вала соединена с ветроколесом для вращения первого и, по крайней мере, второго роторов, части вала первого и, по крайней мере, второго роторов соединены посредством ведущих и ведомых полумуфт муфт зацепления/расцепления (МЗР), датчик давления ветрового потока (ДВП) для последовательного подключения к вращению первого и, по крайней мере, второго роторов. При этом ведущие и ведомые полумуфты МЗР выполнены с возможностью смещения вдоль внешней поверхности соответствующих частей вала посредством средств зацепления, которые взаимодействуют с указанными частями вала, при этом для последовательного подключения к вращению первого и, по крайней мере, второго роторов датчик ДВП расположен в первой части вала и при осевом смещении взаимодействует с ведущими и ведомыми полумуфтами муфт для их последовательного зацепления или расцепления при их смещении вдоль внешней поверхности соответствующих частей вала. Датчик ДВП при осевом смещении может взаимодействовать с ведущей полумуфтой первой части вала посредством первой гидропередачи, а во второй и по предпоследнюю частях вала ведомая и последующая ведущая полумуфты соединены также соответствующими гидропередачами. А осевое упругое смещение ведущих и ведомых полумуфт МЗР вдоль внешней поверхности соответствующих частей вала выполнено в виде гидропружин. Также первая часть вала может быть разделена на входную и выходную части, при этом входная и выходная части первой части вала соединены посредством узла передачи вращающего момента, входной поршень первой гидропередачи входным штоком соединен с датчиком ДВП, выходной поршень первой гидропередачи является поршнем ведущей полумуфты первой части вала. Узел передачи вращающего момента может быть выполнен в виде гидротрансформатора. А средства зацепления ведущих и ведомых полумуфт МЗР с соответствующими частями вала могут быть выполнены в виде шлицевых соединений. Также МЗР могут быть выполнены в виде гидромуфт, ведущие и ведомые полумуфты которых выполнены смещаемыми по оси.The task according to the second option is solved in that the wind power installation contains at least two electric generators, while the first and at least second rotors of these electric generators are mounted on a shaft, which is divided into parts according to the number of rotors respectively mounted on them, the first part of the shaft is connected to the wind wheel to rotate the first and at least second rotors, the parts of the shaft of the first and at least second rotors are connected by means of driving and driven half-couplings lazion / tripping (MLR), wind flow pressure sensor (DVP) for serial connection to rotation of the first and at least second rotors. In this case, the leading and driven half-couplings of the MZR are made with the possibility of displacement along the outer surface of the corresponding parts of the shaft by means of gearing that interact with the indicated parts of the shaft, while for the serial connection to the rotation of the first and at least second rotors, the fiberboard sensor is located in the first part shaft and with axial displacement interacts with the leading and driven coupling halves of the couplings for their successive engagement or disengagement when they are displaced along the outer surface of the corresponding x shaft parts. During axial displacement, the DVP sensor can interact with the leading coupling half of the first part of the shaft by means of the first hydraulic transmission, and in the second and penultimate parts of the shaft, the driven and subsequent leading coupling halves are also connected by the corresponding hydraulic transmission. And the axial elastic displacement of the leading and driven half couplings MZR along the outer surface of the corresponding parts of the shaft is made in the form of hydraulic springs. Also, the first part of the shaft can be divided into input and output parts, while the input and output parts of the first part of the shaft are connected via a torque transmission unit, the input piston of the first hydraulic transmission with the input rod is connected to the fiberboard sensor, the output piston of the first hydraulic transmission is the piston of the leading coupling half of the first part shaft. The torque transmission unit can be made in the form of a torque converter. And the means of engagement of the leading and driven half couplings MZR with the corresponding parts of the shaft can be made in the form of splined joints. Also MZR can be made in the form of hydraulic couplings, the leading and driven half-couplings of which are made axially displaceable.
Поставленная задача по третьему варианту решается тем, что ветроэнергетическая установка содержит ветроколесо, которое расположено на первом валу, первый электрогенератор с первыми ротором и статором, второй электрогенератор со вторыми ротором и статором, при этом первый ротор закреплен на первом валу, датчик давления ветрового потока (ДВП) для подключения к вращению второго ротора через муфту зацепления/расцепления (МЗР). При этом МЗР выполнена в виде гидромуфты с ведущей и ведомой полумуфтами, а первый вал выполнен полым, внутри которого расположен шток, который посредством первых средств зацепления взаимодействует с внутренней поверхностью первого вала с возможностью осевого упругого смещения штока, при этом с одной стороны штока закреплен датчик ДВП, а с другой стороны шток соединен с ведущей полумуфтой гидромуфты, ведомая полумуфта которой соединена со вторым валом второго ротора. Кроме того, ведущая и ведомая полумуфты гидромуфты могут быть выполнены с сопряженными круговыми поверхностями, при этом шток соединен с ведущей полумуфтой посредством рычагов для обеспечения возможности поворота ее сопряженной круговой поверхности относительно сопряженной круговой поверхности ведомой полумуфты. Также ведущая полумуфта может быть выполнена в виде радиальных лопаток, которые при осевом смещении взаимодействует с внутренней поверхностью ведомой полумуфты. При этом внутренняя поверхность ведомой полумуфты выполнена в виде призматической поверхности. Кроме того, ведомая полумуфта соединена со вторым валом второго ротора посредством планетарной передачи. Также второй вал со вторым ротором может быть соединен с маховиком.The task of the third option is solved in that the wind power installation contains a wind wheel that is located on the first shaft, a first electric generator with the first rotor and stator, a second electric generator with the second rotor and stator, while the first rotor is mounted on the first shaft, the wind flow pressure sensor ( Fiberboard) for connecting to the rotation of the second rotor through the clutch gearing / tripping (MZR). In this case, the MZR is made in the form of a fluid coupling with the leading and driven half-couplings, and the first shaft is made hollow, inside which there is a rod, which, by means of the first means of engagement, interacts with the inner surface of the first shaft with the possibility of axial elastic displacement of the rod, with a sensor fixed to one side Fiberboard and, on the other hand, the rod is connected to the leading coupling half of the fluid coupling, the driven coupling half of which is connected to the second shaft of the second rotor. In addition, the driving and driven coupling halves of the fluid coupling can be made with mating circular surfaces, the rod being connected to the driving coupling half by means of levers to enable rotation of its mating circular surface relative to the mating circular surface of the driven coupling half. Also, the leading coupling half can be made in the form of radial blades, which, with axial displacement, interacts with the inner surface of the driven coupling half. In this case, the inner surface of the driven coupling half is made in the form of a prismatic surface. In addition, the driven coupling half is connected to the second shaft of the second rotor by means of a planetary gear. Also, the second shaft with the second rotor can be connected to the flywheel.
Использование во всех трех вариантах исполнения ветроэнергетической установки осевого смещения датчика ДВП для последовательного подключения роторов электрогенераторов к вращению путем последовательного приведения этим датчиком ДВП в зацепление МЗР (при увеличении давления ветрового потока на датчик ДВП) или расцепления МЗР (при снижении давления ветрового потока на датчик ДВП) позволяет максимально повысить отбор мощности ветрового потока и соответственно повысить выработку электроэнергии при повышении давления ветрового потока. При этом не требуется отключать вращение ветроколеса ветроэнергетической установки или переводить его лопасти во флюгерное положение во избежание поломки ветроэнергетической установки при сильном давлении ветрового потока. Кроме того, это позволяет обеспечить сохранение скорости вращения роторов электрогенераторов, а соответственно и частоты вырабатываемой ими электроэнергии при повышении давления ветрового потока выше номинального.The use in all three versions of the wind power installation of the axial displacement of the fiberboard sensor for sequentially connecting the rotors of the electric generators to rotation by sequentially bringing the fiberboard to the MLM gear (with increasing pressure of the wind flow to the fiberboard sensor) or uncoupling the MLR (when reducing the pressure of the wind flow to the fiberboard sensor ) allows you to maximize the power take-off of the wind flow and, accordingly, increase the generation of electricity with increasing pressure of the wind flow . At the same time, it is not necessary to turn off the rotation of the wind wheel of the wind power installation or move its blades to the vane position in order to avoid breakage of the wind power installation with a high pressure of the wind flow. In addition, this allows to maintain the rotation speed of the rotors of the electric generators, and, accordingly, the frequency of the electricity they generate when the pressure of the wind flow is higher than the nominal.
Выполнение, по первому варианту воплощения изобретения, вала с первой части и по предпоследнюю полым со штоками, смещаемыми датчиком ДВП для приведения зацепления или расцепление МЗР и соответственно роторов электрогенераторов, позволяет обеспечить реализацию ветроэнергетической установки с передачей смещения датчика ДВП внутри полых частей валов. Это также направлено на максимальное повышение отбора мощности ветрового потока и соответствующее повышение выработки электроэнергии при повышении давления ветрового потока. При этом обеспечивается работа ветроэнергетической установки как с горизонтальной осью вращения роторов, так и с вертикальной (например, в ветроэнергетических установках башенного типа).The implementation, according to the first embodiment of the invention, of the shaft from the first part and the next to the last hollow with rods displaced by the fiberboard sensor to bring engagement or disengagement of the MPP and, accordingly, rotors of the electric generators, allows for the implementation of a wind power installation with the transmission of the bias of the fiberboard sensor inside the hollow parts of the shafts. It is also aimed at maximizing the increase in power take-off of the wind flow and a corresponding increase in power generation with increasing pressure of the wind flow. At the same time, the operation of the wind power installation is ensured both with the horizontal axis of rotation of the rotors and with the vertical (for example, in wind power installations of a tower type).
А расположение в первой части вала, по второму варианту воплощения изобретения, датчика ДВП, который при своем осевом смещении взаимодействует с ведущими и ведомыми полумуфтами МЗР для их последовательного зацепления или расцепления, позволяет обеспечить реализацию ветроэнергетической установки с передачей смещения ведущих и ведомых полумуфт МЗР вдоль внешней поверхности соответствующих частей вала. Это также направлено на максимальное повышение отбора мощности ветрового потока ветроэнергетической установкой. При этом также обеспечивается работа ветроэнергетической установки как с горизонтальной осью вращения роторов, так и с вертикальной (например, в ветроэнергетических установках башенного типа).And the location in the first part of the shaft, according to the second embodiment of the invention, of the fiberboard sensor, which at its axial displacement interacts with the leading and driven half-couplings of the MPR for their successive engagement or disengagement, allows for the implementation of a wind power installation with the transmission of the offset of the leading and driven half-couplings of the MPP along the outer surfaces of the corresponding parts of the shaft. It is also aimed at maximizing the increase in power take-off of the wind flow by the wind power installation. At the same time, the operation of the wind power installation is ensured both with the horizontal axis of rotation of the rotors and with the vertical one (for example, in wind power installations of a tower type).
Выполнение, по третьему варианту воплощения изобретения, МЗР в виде гидромуфты, а первого вала полым со штоком, который взаимодействует с внутренней поверхностью первого вала с возможностью осевого упругого смещения штока, и соответственно ведущей полумуфты гидромуфты, позволяет реализовать плавное подключение к вращению второго ротора при увеличении давления ветрового потока на датчик ДВП. А это также направлено на максимальное повышение отбора мощности ветрового потока ветроэнергетической установкой. Этот вариант исполнения преимущественно используется в ветроэнергетических установках с вертикальной осью вращения (например, в ветроэнергетических установках башенного типа). При этом обеспечивается также компактная конструкция ветроэнергетической установки. На компактность конструкции ветроэнергетической установки также направлено использование планетарной передачи для передачи вращающего момента от первого ротора ко второму ротору. А выполнение ведущей полумуфты гидромуфты в виде радиальных лопаток и внутренней поверхности ведомой полумуфты в виде призматической поверхности, позволяет обеспечить один из вариантов эффективной передачи вращающего момента.The implementation, according to the third embodiment of the invention, of the MPM in the form of a fluid coupling, and the first shaft hollow with the rod, which interacts with the inner surface of the first shaft with the possibility of axial elastic displacement of the rod, and accordingly the leading coupling half of the fluid coupling, allows for smooth connection to the rotation of the second rotor with increasing pressure of the wind flow to the fiberboard sensor. And this is also aimed at maximizing the increase in power take-off of the wind flow by a wind power installation. This embodiment is mainly used in wind turbines with a vertical axis of rotation (for example, in tower wind turbines). This also provides a compact design of the wind power installation. The use of a planetary gear to transmit torque from the first rotor to the second rotor is also aimed at the compact design of the wind power installation. And the implementation of the leading coupling half of the fluid coupling in the form of radial blades and the inner surface of the driven coupling half in the form of a prismatic surface, allows one of the options for efficient transmission of torque.
Использование в первом и втором вариантах воплощения изобретения гидропередачи для обеспечения взаимодействия смещения датчика ДВП с ведущими и ведомыми полумуфтами муфт зацепления/расцепления позволяет обеспечить решение поставленной задачи при использовании узла передачи вращающего момента от ветроколеса к роторам электрогенераторов. А выполнение узла передачи вращающего момента в виде гидротрансформатора позволяет осуществить мягкий режим изменения скорости вращения роторов относительно скорости вращения ветроколеса.The use of hydraulic transmission in the first and second embodiments of the invention to ensure the interaction of the displacement of the fiberboard sensor with the leading and driven half-couplings of the clutch / disengagement couplings allows us to provide a solution to the problem when using a torque transmission unit from a wind wheel to the rotors of electric generators. And the implementation of the torque transmission unit in the form of a torque converter allows for a mild regime of changing the rotor speed relative to the speed of the wind wheel.
Использование во всех трех вариантах воплощения изобретения шлицевых соединений позволяет обеспечить осевую передачу смещения датчика ДВП при одновременном обеспечении передачи вращающего момента на разделенные части валов или от этих частей валов.The use of splined joints in all three variants of the embodiment of the invention allows for the axial transmission of the displacement of the fiberboard sensor while simultaneously transmitting torque to the separated parts of the shafts or from these parts of the shafts.
Использование во всех трех вариантах воплощения изобретения в качестве муфт зацепления/расцепления гидромуфт позволяет обеспечить мягкий (без рывков) режим последовательного подключения к вращению последующих роторов к вращаемому первому ротору или их отключения.The use of fluid couplings in all three embodiments of the invention as engagement / disengagement couplings allows a soft (without jerking) mode of sequential connection to rotation of subsequent rotors to a rotatable first rotor or their disconnection.
Использование во всех трех вариантах воплощения изобретения расположения датчика ДВП в центре ветроколеса позволяет использовать предлагаемое решение в ветроэнергетических установках большой мощности. А использование в качестве датчика ДВП непосредственно ветроколеса позволяет использовать предлагаемое решение в ветроэнергетических установках малой и средней мощности.Using in all three variants of the embodiment of the invention, the location of the fiberboard sensor in the center of the wind wheel allows the proposed solution to be used in high-power wind turbines. And using directly a wind wheel as a fiberboard sensor allows you to use the proposed solution in wind power plants of small and medium power.
Использование во всех трех вариантах воплощения изобретения соединения роторов с соответствующими маховиками позволяет обеспечить постоянство вырабатываемой электроэнергии при возможных порывах ветрового потока как в сторону его увеличения, так и уменьшения.Using in all three variants of the embodiment of the invention, the connection of the rotors with the corresponding flywheels allows to ensure the constancy of the generated electricity with possible gusts of the wind flow, both in the direction of its increase and decrease.
Изложенное выше подтверждает наличие причинно-следственных связей между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом.The above confirms the presence of causal relationships between the totality of the essential features of the claimed invention and the achieved technical result.
Данная совокупность существенных признаков по сравнению с прототипами по ветроэнергетическим установкам позволяет обеспечить повышение отбора мощности ветрового потока и соответственно повышение выработки электроэнергии при повышении давления ветрового потока. Кроме того, позволяет обеспечить сохранение скорости вращения электрогенераторов, а соответственно и частоты вырабатываемой ими электроэнергии.This set of essential features in comparison with the prototypes for wind power plants allows for an increase in the power take-off of the wind flow and, accordingly, an increase in the generation of electricity with an increase in the pressure of the wind flow. In addition, it allows to maintain the rotation speed of the electric generators, and, accordingly, the frequency of the electricity generated by them.
По мнению авторов, заявляемое техническое решение отвечает критериям изобретения «новизна» и «изобретательский уровень» потому, что совокупность существенных признаков, которые характеризуют варианты ветроэнергетических установок, является новой и не вытекает явно из известного уровня техники.According to the authors, the claimed technical solution meets the criteria of the invention of “novelty” and “inventive step” because the set of essential features that characterize the options for wind power plants is new and does not follow clearly from the prior art.
Заявленное изобретение поясняется чертежами ветроэнергетических установок. На чертежах одинаковые элементы, в пределах одного варианта воплощения изобретения, обозначены одинаково и где: на Фиг.1 изображена схема ветроэнергетической установки по первому варианту с узлом передачи вращающего момента, общий вид, вертикальный разрез; на Фиг.2 изображена схема ветроэнергетической установки по первому варианту с датчиком ветрового потока в виде ветрового колеса и с узлом передачи вращающего момента, общий вид, вертикальный разрез; на Фиг.3 изображена схема ветроэнергетической установки по первому варианту без узла передачи вращающего момента, общий вид, вертикальный разрез; на Фиг.4 изображена схема ветроэнергетической установки по первому варианту с датчиком ветрового потока в виде ветрового колеса и без узла передачи вращающего момента, общий вид, вертикальный разрез; на Фиг.5 изображена аксонометрия по виду W на Фиг.1, с вырезом одной четверти, в вариантах с узлом передачи вращающего момента; на Фиг.6 изображена схема ветроэнергетической установки по второму варианту с датчиком ветрового потока и с узлом передачи вращающего момента, общий вид, вертикальный разрез; на Фиг.7 изображена в увеличенном масштабе часть ведущей полумуфты по виду Х на Фиг.6; на Фиг.8 изображен в увеличенном масштабе вид W на Фиг.1 и вид Y на Фиг.6; Фиг.9 изображено сечение Z - Z на Фиг.1 и Фиг.6; на Фиг.10 изображена схема ветроэнергетической установки по второму варианту с датчиком ветрового потока в виде ветрового колеса и с узлом передачи вращающего момента, общий вид, вертикальный разрез; на Фиг.11 изображена схема ветроэнергетической установки по третьему варианту с датчиком ветрового потока, общий вид, вертикальный разрез; на Фиг.12 изображен разрез по А-А на Фиг.11; на Фиг.13 изображен разрез по В-В на Фиг.11; на Фиг.14 изображен разрез по С-С на Фиг.11; на Фиг.15 изображена схема ветроэнергетической установки по третьему варианту с торцевыми расположениями статоров и роторов, общий вид, вертикальный разрез; на Фиг.16 изображены четыре положения ведущей полумуфты по третьему варианту на Фиг.11.The claimed invention is illustrated by drawings of wind power plants. In the drawings, the same elements, within one embodiment of the invention, are designated identically and where: in Fig. 1, a diagram of a wind power installation according to the first embodiment with a torque transmission unit is shown, general view, vertical section; figure 2 shows a diagram of a wind power installation according to the first embodiment with a wind flow sensor in the form of a wind wheel and with a torque transmission unit, General view, vertical section; figure 3 shows a diagram of a wind power plant according to the first embodiment without a torque transmission unit, General view, vertical section; figure 4 shows a diagram of a wind power installation according to the first embodiment with a wind flow sensor in the form of a wind wheel and without a torque transmission unit, general view, vertical section; figure 5 shows a perspective view of the type W in figure 1, with a cutout of one quarter, in versions with a torque transmission unit; 6 shows a diagram of a wind power installation according to the second embodiment with a wind flow sensor and with a torque transmission unit, general view, vertical section; in Fig.7 depicts on an enlarged scale part of the leading coupling half in the form of X in Fig.6; FIG. 8 is an enlarged view of a view W in FIG. 1 and a view Y in FIG. 6; Fig.9 shows a section Z - Z in Fig.1 and Fig.6; figure 10 shows a diagram of a wind power installation according to the second embodiment with a wind flow sensor in the form of a wind wheel and with a torque transmission unit, general view, vertical section; 11 shows a diagram of a wind power installation according to the third embodiment with a wind flow sensor, general view, vertical section; figure 12 shows a section along aa in figure 11; Fig.13 shows a section along BB in Fig.11; Fig.14 shows a section along CC in Fig.11; on Fig depicts a diagram of a wind power installation according to the third embodiment with end locations of stators and rotors, general view, vertical section; in Fig.16 shows four positions of the leading coupling half according to the third embodiment in Fig.11.
Предпочтительный вариант ветроэнергетической установки выполнен по первому варианту воплощения изобретения. В соответствии с Фиг.1, 8, 9 ветроэнергетическая установка содержит: ветроколесо 1 с горизонтальной осью 2 вращения; по крайней мере, два электрогенератора, в которых первый ротор 3.1, второй ротор 3.2 и последний ротор 3.N расположены с зазором относительно соответствующих статоров 4.1 - 4.М; вал выполнен разделенным на части 5.1 - 5.К по числу соответственно закрепленных на них роторов 3.1 - 3.N. При этом вал с первой 5.1 части и по последнюю 5.К выполнен полым. В упомянутых полых частях 5.1 - 5.К вала соответственно расположены штоки 6.1- 6.L, которые посредством средств зацепления, в виде шлицевых соединений 7.1-7.Р, взаимодействуют соответственно с указанными частями 5.1 - 5.К вала с возможностью осевого упругого смещения указанных штоков 6.1- 6.L. Шток первой части 5.1 вала соединен с датчиком 8 давления ветрового потока (ДВП) с возможностью их совместного упругого осевого смещения. Датчик 8 ДВП расположен на оси 2 в центре ветроколеса 1. При этом штоки в первой 6.1 и последующих 6.2- 6.L частях вала соединены между собой посредством ведущих 9.1 - 9.G и ведомых 10.1- 10.F полумуфт муфт 11.1- 11.R зацепления/расцепления (МЗР) первого ротора 3.1, по крайней мере, со вторым ротором 3.2. Муфты МЗР 11.1- 11.R выполнены в виде гидромуфт. Шток 6.1 первой части 5.1 вала соединен с датчиком 8 ДВП с возможностью их совместного упругого осевого смещения посредством гидравлической передачи 12. При этом входной поршень 13 гидропередачи 12 входным штоком 14 соединен с датчиком 8 ДВП. Выходной поршень 15 гидропередачи 12 соединен со штоком 6.1 первой части 5.1 вала. Первая часть 5.1 вала разделена на входную часть 16 с ветроколесом 1 и выходную часть 17 с первым ротором 3.1. Входная 16 и выходная 17 части первой части 5.1 вала соединены посредством узла 18 передачи вращающего момента. Узел 18 передачи вращающего момента выполнен в виде гидротрансформатора. Упругое смещение первой 5.1 и последующих частей 5.2 - 5.К вала выполнено соответственно с возможностью последовательного зацепления ведущих 5.1-5.К и ведомых 10.1-10.F полумуфт муфт МЗР 10.1-10.F по мере увеличения давления ветрового потока выше номинального и соответствующего обратного расцепления при снижении давления ветрового потока ниже номинального. Осевое упругое смещение указанных штоков 6.1- 6.L частей 5.1 - 5.К вала выполнено в виде гидропружин 19.1- 19.S с соответствующими поршнями 20.1- 20.Т. Гидропружины 19.1- 19.S представляют собой заполненные жидкостью и газом гидроцилиндры с поршнями 20.1- 20.Т. Стенками указанных гидроцилиндров являются внутренние поверхности соответствующих частей 5.1 - 5.К вала. Все вращаемые части ветроэнергетической установки закреплены в корпусе 21 посредством подшипников 22.A preferred embodiment of the wind power installation is made according to the first embodiment of the invention. In accordance with Figs. 1, 8, 9, a wind power installation comprises: a
В одном из исполнений по первому варианту вал также может быть выполнен полым с первой части и по предпоследнюю. Соответственно последняя часть вала может быть выполнена цельной, т.к. ветроэнергетическая установка может работать и без упругого смещении ведомой полумуфты последней части вала.In one of the executions according to the first embodiment, the shaft can also be made hollow from the first part and the penultimate one. Accordingly, the last part of the shaft can be made integral, because the wind power installation can work without elastic displacement of the driven half-coupling of the last part of the shaft.
По первому варианту также, в соответствии с Фиг.3, ветроэнергетическая установка может быть выполнена без узла 18 передачи вращающего момента. При этом датчик 8 ДВП может быть дополнительно подпружинен пружиной 24.According to the first embodiment, also, in accordance with FIG. 3, the wind power installation can be performed without a
Также в одном из исполнений по первому варианту датчиком ДВП может быть ветроколесо 1. При этом, в соответствии с Фиг.2, входной шток 14 соединен с ветроколесом 1 и передает вращение на входную часть 16 первой части 5.1 вала посредством шлицевого соединения 23. А в соответствии с Фиг.4 шток 6.1 первой части 5.1 вала соединен с ветроколесом 1 с возможностью его упругого осевого смещения посредством дополнительной пружины 24.Also, in one embodiment according to the first embodiment, the fiberboard sensor can be a
Также в одном из исполнений по первому варианту каждый ротор 3.1 - 3.N может быть закреплен на соответствующем маховике (не показано) для снижения влияния порывов ветрового потока на работу электрогенераторов.Also, in one version of the first embodiment, each rotor 3.1 - 3.N can be mounted on an appropriate flywheel (not shown) to reduce the influence of gusts of wind flow on the operation of electric generators.
Способ работы ветроэнергетической установки по первому варианту воплощения осуществляется следующим образом.The method of operation of the wind power installation according to the first embodiment is as follows.
При номинальном давлении ветрового потока (номинальной его скорости) ветроэнергетическая установка работает в обычном режиме вырабатывания номинальной мощности электроэнергии. Эта номинальная мощность обеспечивается работой только первого электрогенератора с первым ротором 3.1 от ветроколеса 1. В случае повышения давления ветрового потока, при повышении его скорости выше номинальной, к вращению первого ротора 3.1 первого электрогенератора последовательно подключают роторы 3.2- 3.N последующих электрогенераторов. Это обеспечивается тем, что при повышении давления ветрового потока выше номинального датчик 8 ДВП смещается вдоль оси 2 вместе с входным штоком 14 и входным поршнем 13 гидропередачи 12. Это смещение через жидкость гидропередачи 12 передается на смещение ее выходного поршня 15 и соответствующее смещение первого штока 6.1 с поршнем 20.1 гидропружины 19.1. Далее это смещение через муфты 11.1- 11.R МЗР последовательно передается на штоки 6.2- 6.L для последовательного подключения к вращению последующих частей 5.2 - 5.К вала. Вращающий момент от части 5.1 вала передается через шлицевое зацепление 7.1 на шток 6.1. А от штоков 6.2- 6.L вращающий момент через шлицевые зацепления 7.2-7.Р передается на части 5.2 - 5.К вала. При этом осевое смещение штоков 6.2- 6.L с одновременным их вращением приводит к мягкому (без рывков) зацеплению ведущих 9.1- 9.G и ведомых 10.1 -10.F полумуфт гидромуфт 11.1 -11.R МЗР. Упругое сжатие гидропружин 19.1 -19.S обеспечивает последующее обратное расцепление ведущих 9.1- 9.G и ведомых 10.1 -10.F полумуфт гидромуфт 11.1 -11.R МЗР при снижении давления ветрового потока ниже его номинального значения. Вращающий момент от входной части 16 вала мягко (без рывков) передается на выходную часть 17 первой части 5.1 вала посредством узла 18 передачи вращающего момента в виде гидротрансформатора.At the nominal pressure of the wind flow (its rated speed), the wind power installation operates in the normal mode of generating the rated power of electricity. This rated power is provided by the operation of only the first electric generator with the first rotor 3.1 from the
Ветроэнергетическая установка по второму варианту воплощения изобретения, в соответствии с Фиг.6-9, содержит: ветроколесо 25 с горизонтальной осью 26 вращения; по крайней мере, два электрогенератора, в которых первый ротор 27.1, второй ротор 27.2 и последний ротор 27.N расположены с зазором относительно соответствующих статоров 28.1 - 28.М; вал выполнен разделенным на части 29.1 - 29.К по числу соответственно закрепленных на них роторов 27.1 - 27.N. При этом первая часть 29.1 вала соединена с ветроколесом 25. Указанные части 29.1 - 29.К вала соединены посредством ведущих 30.1- 30.G полумуфт и ведомых 31.1- 31.F полумуфт муфт 32.1- 32.R МЗР. Указанные ведущие 30.1- 30.G и ведомые 31.1- 31.F полумуфты муфт 32.1- 32.R МЗР взаимодействуют посредством средств 33.1-33.3 зацепления с соответствующими частями 29.1 - 29.2 вала с возможностью осевого упругого смещения ведущих 30.1- 30.G и ведомой 31.1 полумуфт муфт 32.1 -32.R МЗР вдоль внешней поверхности соответствующих частей 29.1 - 29.2 вала. При этом в первой части 29.1 вала расположен датчик 34 давления ветрового потока (ДВП). Указанный датчик 34 ДВП при его осевом смещении взаимодействует с ведущими 30.1 -30.G и ведомыми 31.1 -31.F полумуфтами муфт 32.1 -32.R МЗР для их последовательного зацепления или расцеплении при их смещения вдоль внешней поверхности соответствующих частей 29.1 - 29.2 вала. Осевое упругое смещение ведущих 30.1 -30.G и ведомой 31.1 полумуфт вдоль внешней поверхности соответствующих частей 29.1 - 29.2 вала выполнено в виде пружин 35.1 -35.3, которые подпружинивают с одной стороны соответствующие поршни 36.1 -36.3. С другой стороны на поршни 36.1 -36.3 воздействует жидкость соответствующих гидропередач 37.1-37.2. Датчик 34 ДВП взаимодействует с ведущей полумуфтой 30.1 первой части 29.1 вала посредством первой гидропередачи 37.1. Во второй и по предпоследнюю частях 29.2 (в этом воплощении предпоследняя часть вала является второй его частью) вала ведомая 31.1 и последующая ведущая 30.G полумуфты соединены также соответствующей гидропередачей 37.2. Первая часть 29.1 вала может быть разделена на входную 38 и выходную 39 части. При этом входная 38 и выходная 39 части первой части 29.1 вала соединены посредством узла 40 передачи вращающего момента, который выполнен в виде гидротрансформатора. Входной поршень 41 первой гидропередачи 37.1 входным штоком 42 соединен с датчиком 34 ДВП, выходным поршнем гидропередачи 37.1 являются поршни 36.1 ведущей полумуфты 30.1 первой части 29.1 вала. Средства 33.1-33.3 зацепления ведущих 30.1 -30.G и ведомой 31.1 полумуфт муфт 32.1- 32.R МЗР с соответствующими частями вала 29.1 - 29.2 выполнены в виде шлицевых соединений. Все вращаемые части ветроэнергетической установки закреплены в корпусе 43 посредством подшипников 44. При этом средства зацепления муфт 32.1- 32.R с частями разделенного вала, а также для передачи осевого смещения указанных муфт расположены симметрично по кругу вокруг оси 26.The wind power installation according to the second embodiment of the invention, in accordance with Fig.6-9, contains: a
В одном из воплощений изобретения по второму варианту муфты 32.1- 32.R МЗР могут быть выполнены в виде гидромуфт, ведущие 30.1- 30.G и ведомые 31.1- 31.G полумуфты которых выполнены смещаемыми по оси 26.In one of the embodiments of the invention according to the second embodiment, the coupling 32.1- 32.R MZR can be made in the form of hydraulic couplings, leading 30.1-30.G and driven 31.1-31.G half of which are made displaceable along
В одном из исполнений по второму варианту ветроэнергетическая установка может работать и с упругим смещением ведомой полумуфты 31.F последней части 29.К вала.In one of the versions according to the second embodiment, the wind power installation can also work with the elastic displacement of the driven coupling half 31.F of the last part 29.K of the shaft.
В одном из исполнений по второму варианту пружины 35.1- 35.3 могут быть выполнены в виде гидропружин, которые представляют собой заполненные жидкостью и газом гидроцилиндры с поршнями 36.1 - 36.3.In one of the versions according to the second embodiment, springs 35.1- 35.3 can be made in the form of hydraulic springs, which are hydraulic cylinders filled with liquid and gas with pistons 36.1 - 36.3.
Также в одном из исполнений по второму варианту, в соответствии с Фиг.10, 7-9 датчиком ДВП может быть ветроколесо 25, которое закреплено на штоке 42 во входной 38 части (выполненной полой) первой части 29.1 вала. Шток 42 соединен с ветроколесом 25 с возможностью его упругого осевого смещения посредством шлицевого соединения 46 и пружин 35.1-35.3.Also, in one of the versions according to the second embodiment, in accordance with FIG. 10, 7-9, the fiberboard sensor may be a
Также в одном из воплощений изобретения по второму варианту каждый ротор 27.1 - 27.N может быть закреплен на соответствующем маховике (не показано).Also, in one embodiment of the invention according to the second embodiment, each rotor 27.1 - 27.N can be mounted on an appropriate flywheel (not shown).
Способ работы ветроэнергетической установки по второму варианту воплощения изобретения осуществляется следующим образом.The method of operation of the wind power installation according to the second embodiment of the invention is as follows.
При номинальном давлении ветрового потока (номинальной его скорости) ветроэнергетическая установка работает в обычном режиме вырабатывания номинальной мощности электроэнергии. Эта номинальная мощность обеспечивается работой только первого электрогенератора с первым ротором 27.1 от ветроколеса 25. В случае повышения давления ветрового потока, при повышении его скорости выше номинальной, к вращению первого ротора 27.1 первого электрогенератора последовательно подключают роторы 27.2- 27.N последующих электрогенераторов. Это обеспечивается тем, что при повышении давления ветрового потока выше номинального, датчик 34 ДВП смещается вдоль оси 26 вместе с входным штоком 42 и входным поршнем 41 гидропередачи 37.1. Это смещение через жидкость гидропередачи 37.1 передается на смещение первой ведущей полумуфты 30.1 с преодолением противодействия пружины 35.1 и дополнительной пружины 45. Дальше это смещение через ведущие 30.1- 30.G и ведомые 31.1 - 31.F муфты 32.1-32.R МЗР посредством гидропередачи 37.2 (и последующих) последовательно передается на части 29.1 - 29.2 вала для последовательного их подключения к вращению совместно с соответствующими роторами 27.1 - 27.N электрогенераторов. Упругое сжатие пружин 35.1- 35.3 обеспечивает последующее обратное расцепление ведущих 30.1- 30.G и ведомых 31.1- 31.F полумуфт муфт 32.1-32.R МЗР при снижении давления ветрового потока ниже его номинального значения.At the nominal pressure of the wind flow (its rated speed), the wind power installation operates in the normal mode of generating the rated power of electricity. This rated power is provided by the operation of only the first electric generator with the first rotor 27.1 from the
Также по первому и второму вариантам воплощения изобретения упругое осевое смещение датчика ДВП или ветрового колеса в виде датчика ДВП может быть дополнительно к соответствующим гидропружинам обеспечено дополнительными, например механическими, пружинами 24, 45, как это показано на Фиг.3, 4, 6. А при использовании узла 18 (40 по второму варианту) передачи вращающего момента жидкость гидропередачи 12 (37.1 по второму варианту) проходит, в соответствии с Фиг.1, 2, 5, по каналам 47, 48 и 49 для передачи соответствующего смещения на разделенные части вала. А в качестве узлов передачи вращающего момента по первому и второму вариантам воплощения изобретения могут использоваться любые другие известные узлы, которые выполняют данную функцию.Also, according to the first and second embodiments of the invention, the elastic axial displacement of the fiberboard sensor or wind wheel in the form of a fiberboard sensor can be additionally provided with, for example,
Ветроэнергетическая установка по третьему варианту воплощения изобретения, в соответствии с Фиг.11-14, содержит: ветроколесо 50, которое расположено на первом валу 51 с вертикальной осью 52 вращения; первый электрогенератор с первыми ротором 53.1 и статором 54.1, при этом первый ротор закреплен на первом валу 51; второй электрогенератор со вторыми ротором 53.2 и статором 54.2, при этом второй ротор 53.2 закреплен на втором валу 55; датчик 56 давления ветрового потока (ДВП), расположенный в центре ветроколеса 50 и закрепленный с одной стороны штока 57; ведущая 58.1-58.4 и ведомая 59.1-59.4 полумуфты гидромуфты; планетарная передача; маховик 60, закрепленный на втором валу 55. При этом первый вал 51 выполнен полым, внутри которого расположен шток 57. Шток 57 посредством первых средств 61 зацепления в виде шлицевого соединения взаимодействует, с возможностью осевого упругого смещения, с внутренней поверхностью первого вала 51. С другой стороны шток 57 соединен с ведущей полумуфтой 58.1-58.4 гидромуфты. Ведомая полумуфта 59.1-59.4 соединена со вторым валом 55 второго ротора 53.2. Ведущая 58.1-58.4 и ведомая 59.1-59.4 полумуфты гидромуфты выполнены с сопряженными круговыми поверхностями. Шток 57 соединен с ведущей полумуфтой 58.1-58.4 посредством рычагов 62.1-62.4 для обеспечения возможности поворота ее сопряженной круговой поверхности относительно сопряженной круговой поверхности ведомой полумуфты 59.1-59.4. Ведомая полумуфта 59.1-59.4 соединена с вторым валом 55 второго ротора 53.2 посредством планетарной передачи. Солнечная шестерня 63 планетарной передачи закреплена на втором валу 55, а сателитные шестерни 64.1-64.4 соединены водилом 65 и взаимодействуют с внутренней поверхностью цилиндрического углубления в ведомой полумуфте 59.1-59.4. Датчик 56 ДВП подпружинен пружиной 66. Все вращаемые части ветроэнергетической установки закреплены в корпусе 67 посредством подшипников 68.The wind power installation according to the third embodiment of the invention, in accordance with 11-14, contains: a
Ось вращения ведущей полмуфты 58.1-58.4 может быть расположена как в центре их круга, так со смещением ее в соответствии с Фиг.11, 15, 16. При этом возможно применение ограничителей этого вращения.The axis of rotation of the drive coupling half 58.1-58.4 can be located both in the center of their circle, so with its displacement in accordance with Figures 11, 15, 16. In this case, it is possible to use limiters for this rotation.
В одном из воплощений изобретения по третьему варианту ведущая полумуфта 58.1-58.4 может быть выполнена в виде радиальных лопаток (без использования рычагов 62.1-62.4), которые при осевом смещении взаимодействует с внутренней поверхностью ведомой полумуфты 59. При этом внутренняя поверхность ведомой полумуфты 59 может быть выполнена в виде призматической поверхности или в виде иной другой поверхности, которая обеспечивает достаточное взаимодействие с ведущей полумуфтой 58.1-58.4.In one embodiment of the invention according to the third embodiment, the drive coupling half 58.1-58.4 can be made in the form of radial blades (without using levers 62.1-62.4), which, with axial displacement, interacts with the inner surface of the driven coupling half 59. In this case, the inner surface of the driven coupling half 59 can be made in the form of a prismatic surface or in the form of another other surface, which provides sufficient interaction with the leading coupling half 58.1-58.4.
Кроме того, в одном из воплощений изобретения по третьему варианту между внутренней поверхностью первого вала 51 и поверхностью штока 57 может быть использовано дополнительно лабиринтное уплотнение.In addition, in one embodiment of the invention according to the third embodiment, an additional labyrinth seal may be used between the inner surface of the
Расположение первого и второго роторов относительно своих статоров может быть как в торцевом исполнении (Фиг.15), так и в концентрическом или в их комбинации (Фиг.11).The location of the first and second rotors relative to their stators can be either in the end version (Fig. 15), or in concentric or in their combination (Fig. 11).
На Фиг.16 заштрихованной зоной 69 показано увеличение площади взаимодействия через вязкую жидкость 70 гидромуфты ведущих полумуфт 58.1-58.4 при их смещении относительно ведомых полумуфт 59.1-59.4.16, the shaded
Способ работы ветроэнергетической установки по третьему варианту воплощения изобретения осуществляется следующим образом.The method of operation of the wind power installation according to the third embodiment of the invention is as follows.
При номинальном давлении ветрового потока (номинальной его скорости) ветроэнергетическая установка работает в обычном режиме вырабатывания номинальной мощности электроэнергии. Эта номинальная мощность обеспечивается работой только первого электрогенератора с первым ротором 53.1 от ветроколеса 50. В случае повышения давления ветрового потока, при повышении его скорости выше номинальной, к вращению первого ротора 53.1 первого электрогенератора подключают второй ротор 53.2 второго генератора. Это обеспечивается тем, что при повышении давления ветрового потока выше номинального датчик 56 ДВП смещается вдоль оси 52 вместе с входным штоком 57. Это смещение, в соответствии с четырьмя положениями ведущих полумуфт 58.1-58.4 на Фиг.16, вызывает увеличение угла между рычагами 62.1-62.4 и соответствующее смещение круговых поверхностей ведущей полумуфты 58.1-58.4 относительно сопряженной поверхности ведомой полумуфты 59.1-59.4. Это обеспечивает мягкий (без рывков) режим передачи вращающего момента через планетарную передачу (для повышения скорости вращения второго ротора 53.2) на второй ротор 53.2. Использование маховика 60 обеспечивает сглаживание изменений выходного напряжения второго электрогенератора при порывах ветрового потока.At the nominal pressure of the wind flow (its rated speed), the wind power installation operates in the normal mode of generating the rated power of electricity. This rated power is provided by the operation of only the first electric generator with the first rotor 53.1 from the
Все три варианта воплощения изобретения могут быть использованы для ветроэнергетических установок как с горизонтальной осью вращения, так и с вертикальной осью вращения. А при использовании маховиков предпочтительным является использования с вертикальной осью вращения из-за возможного влияния гироскопического эффекта.All three variants of the embodiment of the invention can be used for wind power plants with both a horizontal axis of rotation and a vertical axis of rotation. And when using the flywheels, it is preferable to use with a vertical axis of rotation due to the possible influence of the gyroscopic effect.
Хотя здесь показаны и описаны варианты, которые признаны лучшими для осуществления настоящего изобретения, специалистам в данной области техники будет понятно, что можно осуществлять разнообразные изменения и модификации и элементы можно заменять на эквивалентные, не выходя при этом за пределы объема притязаний настоящего изобретения. В частности, такие термины как «первый», «второй», «третий» приведены в настоящей заявке из соображений удобства и не являются терминами, которые ограничивают объем прав по заявке. При этом термин «соответствующие» следует понимать как первый элемент установки с другим первым элементом, второй - со вторым и т.д. А термины «предпоследний» и «последний» следует понимать как конечные элементы в ряду, начиная от первого к последнему.Although shown and described as the best embodiments for carrying out the present invention, those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made and elements can be replaced with equivalent ones without departing from the scope of the present invention. In particular, terms such as “first”, “second”, “third” are given in this application for convenience and are not terms that limit the scope of rights in the application. In this case, the term “relevant” should be understood as the first installation element with another first element, the second with the second, etc. And the terms “penultimate” and “last” should be understood as finite elements in a row, starting from the first to the last.
Соответствие заявляемого технического решения критерию изобретения «промышленная применимость» подтверждается указанными примерами вариантов выполнения ветроэнергетической установки.The compliance of the proposed technical solution to the criteria of the invention "industrial applicability" is confirmed by the specified examples of embodiments of a wind power installation.
Claims (23)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008139322/06A RU2383781C1 (en) | 2008-10-02 | 2008-10-02 | Windmill (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008139322/06A RU2383781C1 (en) | 2008-10-02 | 2008-10-02 | Windmill (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2383781C1 true RU2383781C1 (en) | 2010-03-10 |
Family
ID=42135304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008139322/06A RU2383781C1 (en) | 2008-10-02 | 2008-10-02 | Windmill (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2383781C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102606402A (en) * | 2011-01-25 | 2012-07-25 | 刘凤德 | All-weather wind power generator |
RU2684867C2 (en) * | 2014-08-01 | 2019-04-15 | Анатолий Евгеньевич Волков | Method and device for generation of electric energy due to turbines and generators with variable inertia moment |
RU213755U1 (en) * | 2022-08-12 | 2022-09-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Wind turbine with flywheel |
-
2008
- 2008-10-02 RU RU2008139322/06A patent/RU2383781C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102606402A (en) * | 2011-01-25 | 2012-07-25 | 刘凤德 | All-weather wind power generator |
RU2684867C2 (en) * | 2014-08-01 | 2019-04-15 | Анатолий Евгеньевич Волков | Method and device for generation of electric energy due to turbines and generators with variable inertia moment |
RU213755U1 (en) * | 2022-08-12 | 2022-09-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Wind turbine with flywheel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201560902U (en) | Lubricating device for wind power generation gear box | |
RU2460922C2 (en) | Variable gear ratio transmission | |
EP2565475A2 (en) | Gear system for wind turbine | |
US9903347B2 (en) | Wind turbine gearbox | |
EP1985850A1 (en) | Planetary carrier assembly for wind generating apparatus, transmission for wind generating appapatus and wind generating apparatus | |
US20110033291A1 (en) | Energy transfer system | |
EP3835573B1 (en) | Assembly structure of sun gear shaft and spline shaft of a gearbox for wind turbine | |
CN103423096B (en) | With the wind power generating set of accumulated energy flywheel | |
RU2383781C1 (en) | Windmill (versions) | |
EP3662159B1 (en) | Planet carrier of a wind turbine gearbox with improved lubricant path | |
CN102454559B (en) | Joint between gearbox input shaft and rotor running shaft | |
KR101206017B1 (en) | Powertrain unit for windmill | |
EP2935881B1 (en) | Flexible drive shaft | |
WO2012137312A1 (en) | Renewable energy generator device and hydraulic pump attachment method | |
CN114198428A (en) | High-power synchronous automatic clutch of combustion-evaporation combined cycle generator set | |
RU2397362C1 (en) | Mode of wind-driven generator operation and wind-driven generator | |
CN203257909U (en) | Power transmission system and wind turbine | |
DK2677171T3 (en) | Wind turbine with a coupling means located between the planetary gear and the generator for equalizing axial, radial and angular displacement | |
US20130202437A1 (en) | Roller Push Belt for Wind Turbine Drive Train Applications | |
JP2013230083A (en) | Power generator | |
RU2720391C2 (en) | Self-contained reduction gear with two gear ratios and system with motor and reversible electrical machine containing this gearbox | |
CN203362410U (en) | Wind generating set with energy storing flywheel | |
CN207454709U (en) | Double motive power drivings with correction shaft coupling are integrated with gear-box and freewheel clutch | |
DK2683934T3 (en) | Energy generation plant | |
CN114787504A (en) | Wind turbine power train |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111003 |