ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА
ELECTROMECHANICAL PLANT

Техническое решение относится к нетрадиционной электроэнергетике, более конкретно к маломощным синхронным явнополюсным тихоходным электрическим машинам (генераторам тока) с вертикальной осью вращения ротора.
Известна Поворотно-лопастная гидротурбина (см. описание изобретения к а.с. СССР №1735001, МПК F03B 13/00), содержащая рабочее колесо, планетарный редуктор механизма одновременного изменения угла наклона лопастей, чем достигается лучшее преобразование и использование кинетической энергии рабочего тела W (воды), находящегося под гидростатическим давлением Н, движущегося с массовым расходом Q в касательную силу F и затем во вращающий момент М вр. вала турбины.
Известен также Гидроагрегат (см. описание изобретения к а.с. СССР №1227827, МПК F03B 3/00), содержащий электрогенератор с ротором, радиально-осевую вертикальную гидромашину включающую рабочее колесо, размещенное внизу, вал, направляющие подшипники, подпятник. В этом устройстве электрогенератору передает вращательный момент М вр. радиально-осевая турбина, которая преобразовывает кинетическую энергию двигающегося рабочего тела W (воды), находящегося под гидростатическим давлением Н, с массовым расходом Q в касательную силу F, и затем во вращательный момент М вр. вала.
Общим и основным недостатком вышеуказанных гидроустройств является то, что для получения электрической энергии для их работы необходимо наличие на месте расчетного количества рабочего тела W (воды), необходимость создания его определенного гидростатического давления h и обеспечение его бесперебойного длительного массового расхода Q через рабочее колесо, а для этого нужно строить гидротехнические сооружения.
Цель технического решения - создание альтернативного источника получения электрической энергии.
Поставленная цель достигается тем, что в электромеханическую установку дополнительно введены: кессон в открытом грунте, фундамент кессона, плита-ферма с опорными подшипниками и приводная втулка, при этом электрическая машина установлена в кессон открытого грунта, неподвижный статор установлен на фундаменте кессона, вертикальный вал ротора снизу снабжен токосъемом для подачи электроэнергии возбуждения ротора, нижним центровочным радиальным подшипником и установлен на подпятник с опорным подшипником на фундамент кессона, верхняя часть вала ротора установлена в верхнем центровочном радиальном подшипнике в крестовине, скрепленной с опорными колоннами, на крестовине закреплена плита-ферма с опорными подшипниками наверху, на которые опирается приводная втулка, находящаяся в вертикальном скользящем контакте на валу ротора, а ее верхняя внутренняя часть и верхняя наружная часть вала ротора снабжены шлицевым соединением, в котором находятся постоянно.
На представленных чертежах изображено: на фиг.1 показана конструкция электромеханической установки (разрез по вертикальной диаметральной плоскости). на фиг.2 показана конструкция электромеханической установки (разрез по горизонтальной плоскости А-А).
Перечень позиций на чертежах:
1 - кессон,
2 - грунт,
3 - железобетонная стена в грунте,
4 - статор,
5 - фундамент статора,
6 - ротор,
7 - вал ротора,
8 - токосъем,
9 - нижний центрирующий подшипник,
10 - подпятник вала ротора,
11 - фундамент кессона,
12 - опорная колонна,
13 - крестовина,
14 - двутавровые балки,
15 - опорно-центровочная плита,
16 - верхний радиальный подшипник,
17 - плита-ферма,
18 - опорные подшипники,
19 - приводная втулка,
20 - шлицевое соединение,
21 - замок,
22 - ступица,
23 - отверстие под шпильку.
Конструкция электромеханической установки. В открытом грунте 2 (см. фиг.1) выполнен колодец-кессон 1 с железобетонной стеной 3, в котором установлена явнополюсная электрическая машина - синхронный генератор тока, ее статор 4 установлен на своем сборном фундаменте 5 статора, а ротор 6 - с вертикальным валом 7, в нижней части которого размещен токосъем 8 с кольцами для соединения автономного источника постоянного тока с его обмоткой возбуждения. Вертикальное положение вала ротора фиксируется нижним центрирующим радиальным подшипником 9. Вал 7 ротора установлен на подпятник 10 с упорным подшипником в масляной ванне, который жестко скреплен с фундаментом 11 кессона. В кессоне 1 установлены опорные колонны 12, которые вверху жестко скреплены с крестовиной 13, выполненной из взаимно перпендикулярных двутавровых балок 14 с высокой стенкой (для увеличения момента инерции), в пересечении которых установлена опорно-центровочная плита 15 с верхним центрирующим радиальным подшипником 16, через который проходит верхняя часть вала 7 ротора. На крестовине 13 установлена плита-ферма 17, которая служит платформой большеразмерным опорным подшипникам 18, на которые опирается приводная втулка 19, находящаяся в вертикальном скользящем контакте с валом 7 ротора, а ее верхняя внутренняя часть и верхняя наружная часть вала ротора снабжены шлицевым соединением 20, в котором находятся постоянно, причем шлицы втулки выступают за ее внутренний диаметр, а шлицы вала 7 ротора не выступают за его диаметр. Ступица 22 рабочего колеса и приводная втулка 19 снабжены замком 21 и отверстиями под шпильку 23.
Работа. При навеске рабочего колеса вся его масса будет передаваться через его ступицу 22 на приводную втулку 19, которая, в свою очередь, через опорные подшипники 18, опорную плиту-ферму 17 и крестовину 13 передает эти усилия опорным колоннам 12. Приводная втулка 19 имеет с валом 7 ротора скользящий вертикальный контакт, фиксирующий ее на валу 7 ротора. Таким образом, рабочее колесо не будет нагружать вал 7 ротора, но в то же время передает ему вращающий момент М вр. с угловой частотой Ω посредством шлицевого соединения, в котором постоянно находятся приводная втулка 19 и вал 7 ротора.
Неподвижное соединение ступицы 22 рабочего колеса с приводной втулкой 19 обеспечивается кольцевым замком 21 и вертикальными шпильками, для которых предусмотрены отверстия 23.
Эффект технического решения в том, что удалось избавиться от необходимости размещения гидравлических электрических генерирующих машин на поверхности Земли с имеющимися соответствующими природными ресурсами рабочего тела W (воды), или при использовании природного или искусственного перепада высот рельефа местности.
В электрических машинах с вертикальной осью вращения ротора значительно снижена вертикальная нагрузка на опорные элементы.