УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ РОТОРА ГОРИЗОНТАЛЬНО-ОСЕВОЙ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

Настоящая полезная модель относится к ветроэнергетике и может быть использована в ветроэнергетических установках, в частности, в элементах торможения ветроколеса (ротора) ветроэнергетической установки (ВЭУ).
При работе ВЭУ с горизонтальной осью вращения при превышении скорости ветра выше максимальной рабочей возникает необходимость торможения ветроколеса (ротора) для предотвращения его разрушения.
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.
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.
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.
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.
Техническая задача настоящей полезной модели заключается в автоматическом регулировании частоты вращения ветроколеса.
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.
Работа устройства торможения ротора ВЭУ основана на взаимодействии фрикционов, автоматически входящих в контакт при перемещении подпружиненного ротора под давлением набегающего потока ветра.
Ниже подробно описана и иллюстрируется на фиг. конструкция заявляемого устройства.
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.
Устройство работает следующим образом.
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.
Таким образом, заявленное устройство позволяет автоматически регулировать частоту вращения ветроколеса (снижать частоту вращения фрикционным торможением вплоть до полной остановки).