ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к ветротехнике, в частности, к ветроэнергетическим установкам (ВЭУ).
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.
Известна также ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения [2], в которой вертикальный вал установки поддерживается с возможностью вращения верхним и нижним подшипниками.
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).
Несмотря на указанные недостатки, техническое решение, защищенное патентом RU [2], может быть принято за прототип.
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.
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.
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.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется графическими материалами, где
- на Фиг.1 изображен общий вид ветроэнергетической установки в разрезе;
- на Фиг.2 показан выносной элемент I на Фиг.1 (верхняя часть ступицы ветроколеса с магнитной подвеской в разрезе).
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.
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.
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.
Список литературы:
1. Патент RU 2205292. Ветроэнергетическая установка, кл. МПК F03D 1/00 (2006.01). Приоритет от 02.11.2001 г.
2. Патент RU 2329398. Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью, кл. МПК F03D 3/02 (2006.01). Приоритет от 21.10.2004 г.