MD1126Z

MD1126Z - Turbină eoliană (variante)

Info

Publication number: MD1126Z
Application number: MDS20160101A
Authority: MD
Inventors: Виорел БОСТАН; Ион БОСТАН; Валериу ДУЛГЕРУ; Олег ЧОБАНУ; Раду ЧОБАНУ; Валериу ОДАЙНЫЙ
Original assignee: Технический университет Молдовы
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2017-09-30
Also published as: MD1126Y

Abstract

Invenţia se referă la energia eoliană şi poate fi utilizată în sistemele de conversie a energiei regenerabile, şi anume pentru conversia energiei eoliene.Turbina eoliană include un rotor cu pale (1) cu profil aerodinamic, fixate pe un butuc (2) cu flanşă, instalat pe un arbore canelat (3) cu flanşă (4), într-o nacelă (8), cu posibilitatea deplasării axiale, un generator cu magneţi permanenţi (11), rotorul căruia este legat rigid cu arborele canelat (3), nişte flanşe (7) fixate rigid de nacelă (8), legată cinematic cu un turn (9), totodată între flanşa butucului (2) şi flanşa (4) a arborelui (3) este amplasat un element elastic (5), iar pe părţile exterioare ale flanşei butucului (2) şi flanşei (7) sunt fixate nişte elemente de frânare (6) şi, respectiv, (10).Turbină eoliană, în care în interiorul butucului (2) este instalat rigid un disc (12), în care sunt executate cel puţin două caneluri radiale (13), în interiorul cărora sunt amplasate nişte elemente inerţionale (14), care comunică cu butucul (2) prin intermediul unor elemente elastice (15), cu posibilitatea deplasării de-a lungul canelurilor (13), iar pe suprafeţele exterioară a elementelor inerţionale (14) şi cea cilindrică interioară a nacelei (8) sunt fixate nişte elemente de frânare (16) şi, respectiv, (18).

Description

Invenţia se referă la energia eoliană şi poate fi utilizată în sistemele de conversie a energiei regenerabile, şi anume pentru conversia energiei eoliene.

Este cunoscută turbina eoliană, care include un turn, pe care este instalat un rotor cu pale, amplasat pe un butuc, cu posibilitatea rotirii în jurul axelor lor longitudinale şi legat cu un mecanism centrifugal de reglare a turaţiilor rotorului, amplasaţi într-o nacelă, instalată cu posibilitatea rotirii in jurul axei turnului, în care mai este amplasat un generator electric, arborele căruia este legat direct cu arborele rotorului cu pale [1].

Dezavantajele acestei turbine constau în aceea că la depăşirea valorii nominale a vitezei vântului are loc schimbarea automată a unghiului de atac al palelor, micşorându-se turaţiile rotorului, şi construcţia complicată a acesteia.

Cea mai apropiată soluţie este turbina eoliană, care include un turn, un generator eolian montat pe o coloană, un rotor cu pale montat pe un ax orizontal, un sistem rotativ de orientare în direcţia vântului, precum şi un generator electric [2].

Dezavantajele acestei turbine constau în construcţia ei complicată, principiul complicat de scoatere a rotoarelor de sub acţiunea vântului, ceea ce reduce esenţial fiabilitatea, randamentul mecanic şi eficienţa economică.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în simplificarea construcţiei turbinei eoliene.

Turbina eoliană, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un rotor cu pale cu profil aerodinamic, fixate pe un butuc cu flanşă, instalat pe un arbore canelat cu flanşă, într-o nacelă, cu posibilitatea deplasării axiale, un generator cu magneţi permanenţi, rotorul căruia este legat rigid cu arborele canelat, nişte flanşe fixate rigid de nacelă, legată cinematic cu un turn, totodată între flanşa butucului şi flanşa arborelui este amplasat un element elastic, iar pe părţile exterioare ale flanşei butucului şi flanşei fixate rigid de nacelă sunt fixate nişte elemente de frânare.

Turbina eoliană, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un rotor cu pale cu profil aerodinamic, fixate pe un butuc al rotorului, instalat pe un arbore canelat, cu posibilitatea deplasării axiale, într-o nacelă, legată cinematic cu un turn, un generator cu magneţi permanenţi, rotorul căruia este legat rigid cu arborele canelat, totodată în interiorul butucului este instalat rigid un disc, în care sunt executate cel puţin două caneluri radiale, în interiorul cărora sunt amplasate nişte elemente inerţionale, care comunică cu butucul prin intermediul unor elemente elastice, cu posibilitatea deplasării de-a lungul canelurilor, iar pe suprafeţele exterioară a elementelor inerţionale şi cea cilindrică interioară a nacelei sunt fixate nişte elemente de frânare.

Instalarea butucului rotorului eolian pe un arbore canelat cu posibilitatea deplasării axiale asigură frânarea rotorului eolian cu o soluţie constructivă simplă.

Instalarea în butucul rotorului eolian a unui mecanism inerţional radial asigură frânarea rotorului eolian la viteze mari ale vântului.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-3, care reprezintă:

- fig. 1, vederea generală a rotorului turbinei eoliene cu butucul deplasabil în direcţie axială;

- fig. 2, vederea generală a rotorului eolian cu mecanism cu inerţie de frânare;

- fig. 3, secţiunea A-A din fig. 3.

Turbina eoliană (fig. 1) include un rotor cu pale 1 cu profil aerodinamic, fixate pe un butuc 2 cu flanşă, instalat pe un arbore canelat 3 cu flanşă 4, într-o nacelă 8, cu posibilitatea deplasării axiale, un generator cu magneţi permanenţi 11, rotorul căruia este legat rigid cu arborele canelat 3, nişte flanşe 7 fixate rigid de nacela 8, legată cinematic cu un turn 9, totodată între flanşa butucului 2 şi flanşa 4 a arborelui 3 este amplasat un element elastic 5, iar pe părţile exterioare ale flanşei butucului 2 şi flanşei 7 sunt fixate nişte elemente de frânare 6 şi, respectiv, 10.

Turbina eoliană (fig. 2, 3) include un rotor cu pale 1 cu profil aerodinamic, fixate pe un butuc 2 al rotorului, instalat pe un arbore canelat 3, cu posibilitatea deplasării axiale, într-o nacelă 8 legată cinematic cu un turn 9, un generator cu magneţi permanenţi 11, rotorul căruia este legat rigid cu arborele canelat 3, totodată în interiorul butucului 2 este instalat rigid un disc 12, în care sunt executate cel puţin două caneluri radiale 13, în interiorul cărora sunt amplasate nişte elemente inerţionale 14, care comunică cu butucul 2 prin intermediul unor elemente elastice 15, cu posibilitatea deplasării de-a lungul canelurilor 13, iar pe suprafeţele exterioară a elementelor inerţionale 14 şi cea cilindrică interioară a nacelei 8 sunt fixate nişte elemente de frânare 16 şi, respectiv, 18.

Turbina eoliană (fig. 1) funcţionează în modul următor.

La rotirea rotorului eolian cu viteza ce depăşeşte viteza nominală, componenta axială a forţelor aerodinamice şi forţa de presiune a aerului asupra palelor 1 acţionează asupra elementului elastic 5, deformându-l. La deplasarea axială a butucului 2 al rotorului eolian, elementele de frânare 6 apasă asupra elementelor de frânare 10 imobile, realizând frânarea rotorului eolian. La reducerea vitezei de rotaţie a rotorului eolian forţa axială devine mai mică decât forţa elastică de comprimare a elementului elastic 5, fapt ce conduce la deplasarea axială a butucului rotorului 2, deconectând elementele de frânare 6 şi 10.

Turbina eoliană (fig. 2, 3) funcţionează în modul următor.

La rotirea rotorului eolian cu o viteză mai mare decât cea nominală, elementele inerţionale 14, datorită forţelor centrifuge, se vor deplasa în canalele radiale 13, spre exterior, acţionând cu o forţă de apăsare, egală cu forţa centrifugă, asupra elementelor de frânare 18. Datorită forţelor de frecare, care apar între elementele de frânare 16 şi 18, are loc frânarea rotorului. La micşorarea vitezei vântului se reduc forţele centrifuge ale elementelor inerţionale 14. Atunci când forţele centrifuge vor fi mai mici decât forţele de elasticitate ale elementelor elastice 15 Fc < Fe, elementele inerţionale vor reveni la poziţia iniţială.

Execuţia butucului 2 al rotorului eolian cu posibilitatea deplasării axiale sub acţiunea forţelor vântului, care acţionează asupra palelor, asigură o soluţie constructivă simplă de reglare a puterii generate.

Executarea mecanismului de reglare a puterii convertite la viteze mari ale vântului cu elemente inerţionale asigură o soluţie constructivă simplă de evitare a suprasolicitării turbinei.

1. RU 2235902 C1 2004.09.10

2. RU 2075641 C1 1997.03.20

Claims

1. Turbină eoliană, care include un rotor cu pale (1) cu profil aerodinamic, fixate pe un butuc (2) cu flanşă, instalat pe un arbore canelat (3) cu flanşă (4), într-o nacelă (8), cu posibilitatea deplasării axiale, un generator cu magneţi permanenţi (11), rotorul căruia este legat rigid cu arborele canelat (3), nişte flanşe (7) fixate rigid de nacelă (8), legată cinematic cu un turn (9), totodată între flanşa butucului (2) şi flanşa (4) a arborelui (3) este amplasat un element elastic (5), iar pe părţile exterioare ale flanşei butucului (2) şi flanşei (7) sunt fixate nişte elemente de frânare (6) şi, respectiv, (10).

2. Turbină eoliană, care include un rotor cu pale (1) cu profil aerodinamic, fixate pe un butuc (2) al rotorului, instalat pe un arbore canelat (3), cu posibilitatea deplasării axiale, într-o nacelă (8) legată cinematic cu un turn (9), un generator cu magneţi permanenţi (11), rotorul căruia este legat rigid cu arborele canelat (3), totodată în interiorul butucului (2) este instalat rigid un disc (12), în care sunt executate cel puţin două caneluri radiale (13), în interiorul cărora sunt amplasate nişte elemente inerţionale (14), care comunică cu butucul (2) prin intermediul unor elemente elastice (15), cu posibilitatea deplasării de-a lungul canelurilor (13), iar pe suprafeţele exterioară a elementelor inerţionale (14) şi cea cilindrică interioară a nacelei (8) sunt fixate nişte elemente de frânare (16) şi, respectiv, (18).