Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2472987

(19)

RU

(11)

2472987

(13)

C2

(51) МПК F16F15/04 (2006.01)

F03D11/00 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 17.01.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2008128666/11, 14.07.2008

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

14.07.2008

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 14.07.2008

(43) Дата публикации заявки: 20.01.2010

(45) Опубликовано: 20.01.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2224931 С1, 27.02.2004. RU 2159879 С1, 27.11.2000. DE 19930751 А1, 04.01.2001. JP 2006104684 А, 20.04.2006.

Адрес для переписки:

454000, г.Челябинск, ул. Коммуны, 69-109, Е.В. Соломину

(72) Автор(ы):

Кирпичникова Ирина Михайловна (RU),

Мартьянов Андрей Сергеевич (RU),

Соломин Евгений Викторович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Общество с ограниченной ответственностью "ГРЦ-Вертикаль" (RU)

(54) ВИБРОГАСИТЕЛЬ МАЧТЫ ВЕТРЯНОЙ УСТАНОВКИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению. Виброгаситель встроен в основание мачты и содержит неподвижный закладной элемент, жестко вмонтированный в мачту и подпертый пружиной. Пружина опирается на находящийся внутри мачты подвижный закладной элемент, расположенный на шаре. Шар установлен на чаше с вогнутой сферической поверхностью, имеющей ограничительное кольцо, препятствующее выходу шара за пределы чаши. Достигается гашение осевых и радиальных вибрационных колебаний и центрирование мачты, а также предотвращение возникновения стоячих волн. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к ветряным (ветроэнергетическим, ветросиловым) установкам, конкретно к конструкции мачты.

Целью изобретения является гашение вибраций, возникающих при вращении ротора ветряной установки и передающихся с ротора на мачту, гашение стоячих волн, приходящих от ротора и распространяющихся вдоль мачты, а также самоцентрирование мачты.

При работе ветряной установки, особенно с вертикальной осью вращения, на определенных частотах вращения, в ступице ротора возникают вибрационные колебания благодаря неидеальной балансировке ротора, неизбежно имеющей погрешности при любом из известных способов балансировки и регулировки наклона ротора, а также в связи с внешними воздействиями (наледь, попадание воды в лопасть, перекосы и т.д.). Вибрационные колебания передаются на мачту, на которой размещена установка. При жестком (консольном) креплении к фундаменту нижний конец мачты не может гасить колебания, в связи с чем:

1. Вибрационные колебания передаются конструкции фундамента. При расположении фундамента мачты на инженерном сооружении (здание, мостовые конструкции и т.д.) вибрационные колебания передаются конструкции сооружения, что негативно сказывается на прочности конструкций и может привести к их разрушению.

2. Может возникнуть стоячая волна (волны), приводящая к возникновению вертикальных возвратно-поступательных и радиальных вибрационных колебаний и, в конце концов, к последующему разрушению установки.

Известен ряд изобретений, служащих для гашения вибраций различных конструкций. Российские патенты 2272175, 2268423, 2246647, 2229638, 2000126760, 2224931, 2222731, иностранные патенты USD 571643S, US 4668109.

Российское изобретение 2224931 наиболее близко к предлагаемому по целям и способам их достижения и может являться прототипом для заявляемого изобретения. Прототип представляет собой фрикционный гаситель колебаний, шарнирно закрепленный на подрессоренной раме тележки железнодорожного подвижного состава. В корпусе размещены сжатые упругими элементами через клинья фрикционные элементы, шарнирно соединенные с неподрессоренной частью тележки. Верхний упругий элемент оперт на подрессоренную раму тележки, а нижний упругий элемент оперт на неподрессоренную часть тележки.

Недостатком прототипа является невозможность применения данного изобретения в мачтах ветряных установок, отсутствие гашения радиальных вибрационных колебаний и стоячих волн. Данная конструкция не дает возможность самоцентрирования мачты, что является важным аспектом при работе ветряной установки. Кроме того, в таком применении недостатком данного прототипа является его дороговизна в связи с большим весом используемого материала.

Цель настоящего изобретения достигается тем, что нижний конец мачты ветряной установки содержит неподвижный закладной элемент, жестко вмонтированный в мачту и подпертый пружиной для гашения осевых (вертикальных возвратно-поступательных) вибрационных колебаний, которая опирается на находящийся внутри мачты подвижный закладной элемент, расположенный на шаре, установленном на чаше с вогнутой сферической поверхностью, имеющей ограничительное кольцо, препятствующее выходу шара за пределы чаши. При возникновении в мачте вибрационных колебаний и/или стоячей волны за счет смещения шара и его передвижения по вогнутой сферической поверхности виброгаситель мачты ветряной (ветроэнергетической, ветросиловой) установки выполняет три функции - самоцентрирование мачты, гашение осевых (вертикальных возвратно-поступательных) колебаний и гашение стоячих волн.

В другом варианте виброгаситель, служащий для гашения аксиальных (вертикальных возвратно-поступательных) вибрационных колебаний, вместо пружины содержит цилиндрический элемент, выполненный из эластичного полимерного материала, например резины, и представляющий собой цилиндрическое тело, расположенное концентрично внутри мачты, при этом верхнее основание цилиндра упирается в жестко зафиксированный в мачте упор, а нижнее основание цилиндра опирается на подвижный вдоль оси мачты закладной элемент, в свою очередь расположенный на шаре, установленном на чаше с вогнутой сферической поверхностью, имеющей ограничительное кольцо, препятствующее выходу шара за пределы чаши.

В дополнение к обоим описанным вариантам устройство может содержать элемент, ограничивающий предельно допустимые радиальные (горизонтальные) вибрационные колебания основания мачты и представляющий собой цилиндрический кожух с демпфирующей прокладкой из полимерного материала, расположенной между кожухом и чашей виброгасителя. В результате действия вибрационных колебаний нижнее основание мачты смещается по горизонтали до кожуха, который демпфирует возникающую нагрузку за счет своей деформации и сопротивления демпфирующей полимерной прокладки.

При этом в мачтах, изготовленных в виде трубы круглого или иного сечения, используется один виброгаситель, для мачт-ферм может быть применено по одному виброгасителю для каждой опоры фермы.

Предлагаемый виброгаситель отличается тем, что он используется в другой области техники, служит для гашения всех возможных вибрационных колебаний мачты ветряной установки, а также стоячих волн. Данный виброгаситель может также использоваться для гашения вибрационных колебаний, возникающих в инженерных сооружениях (зданиях, мостовых конструкциях, крановых и подъемных механизмах и т.д.).

Ниже подробно описана конструкция.

На фиг.1 представлен эскиз виброгасителя. Мачта-труба 7 через упор 1, жестко вмонтированный в ней, передает усилие на пружину 2-1, которая опирается на подвижный вдоль оси мачты закладной элемент 3, расположенный на шаре 4. Нижняя сферическая поверхность подвижного закладного элемента 3 имеет радиус закругления больший, чем у шара 4. При возникновении осевых (вертикальных возвратно-поступательных) вибрационных колебаний мачты 8 пружина 2-1 сглаживает колебания 8, тем самым уменьшая вибрационную нагрузку 9 на чашу 6, направленную вертикально. Вогнутая сферическая верхняя поверхность чаши 6 способствует удержанию шара 4 в центральном положении. При возникновении радиальных (горизонтальных) колебаний шар 4 смещается под их действием, однако всегда стремится возвратиться на место благодаря силе тяжести, действующей на ротор, ступицу и мачту. Таким образом происходит не только гашение радиальных колебаний, но и самоцентрирование шара и в конечном итоге мачты. Ограничительное кольцо 5 не дает шару выйти за края чаши при любой амплитуде радиальных колебаний. Данная конструкция препятствует возникновению стоячих волн, которые могут возникнуть в консольно закрепленной мачте.

На фиг.2 представлен эскиз второго варианта виброгасителя. Мачта-труба 7 через упор 1, жестко вмонтированный в ней, передает усилие на демпфирующий элемент из полимерного материала, например резины 2-2, который опирается на подвижный вдоль оси мачты закладной элемент 3, расположенный на шаре 4. Нижняя сферическая поверхность подвижного закладного элемента 3 имеет радиус закругления больший, чем у шара 4. При возникновении осевых (вертикальных возвратно- поступательных) вибрационных колебаний мачты 8 демпфирующий элемент 2-2 сглаживает колебания 8, тем самым уменьшая вибрационную нагрузку 9 на чашу 6, направленную вертикально. Вогнутая сферическая верхняя поверхность чаши 6 способствует удержанию шара 4 в центральном положении. При возникновении радиальных (горизонтальных) колебаний шар 4 смещается под их действием, однако всегда стремится возвратиться на место благодаря силе тяжести, действующей на ротор, ступицу и мачту. Таким образом происходит не только гашение радиальных колебаний, но и самоцентрирование шара и в конечном итоге мачты. Ограничительное кольцо 5 не дает шару выйти за края чаши при любой амплитуде радиальных колебаний. Данная конструкция препятствует возникновению стоячих волн, которые могут возникнуть в консольно закрепленной мачте.

На фиг.3 и 4 представлены варианты виброгасителей с дополнительным ограничительным элементом 11, ограничивающим предельно допустимые колебания основания мачты. В целом, конструкция работает аналогично представленной на фиг.1 и 2, однако при возникновении радиальных (горизонтальных) вибрационных колебаний, превышающих расчетные пределы допустимых параметров, ограничитель 11 в совокупности с демпфирующей прокладкой 10, выполненной из эластичного полимерного материала, например резины, ограничивает амплитуду колебаний и частично гасит вибрацию за счет своих естественных демпфирующих свойств. При этом отпадает надобность в ограничительном кольце 5. Предельно допустимая амплитуда колебаний исчисляется отдельно для каждого конкретного вида (типа, массы и других параметров) ветряных установок и мачт. Кроме того, дополнительный ограничительный элемент является кожухом для всего виброгасителя и предотвращает попадание пыли, осадков и других инородных тел в виброгаситель.

Формула изобретения

1. Виброгаситель мачты ветряной установки, встроенный в основание мачты и содержащий неподвижный закладной элемент, жестко вмонтированный в мачту и подпертый пружиной для гашения осевых вертикальных возвратно-поступательных вибрационных колебаний, которая опирается на находящийся внутри мачты подвижный закладной элемент, расположенный на шаре, установленном на чаше с вогнутой сферической поверхностью, имеющей ограничительное кольцо, препятствующее выходу шара за пределы чаши, и служащий для гашения возникающих колебаний и центрирования мачты при возникновении в мачте вибрационных колебаний и/или стоячей волны за счет смещения шара и его передвижения по вогнутой сферической поверхности.

2. Виброгаситель по п.1, отличающийся тем, что для гашения осевых вертикальных возвратно-поступательных вибрационных колебаний служит цилиндрический элемент, выполненный из эластичного полимерного материала, например резины.

РИСУНКИ