MD1127Z

MD1127Z - Pală a rotorului turbinei eoliene

Info

Publication number: MD1127Z
Application number: MDS20160086A
Authority: MD
Inventors: Виорел БОСТАН; Ион БОСТАН; Валериу ДУЛГЕРУ; Марин ГУЦУ
Original assignee: Технический университет Молдовы
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2017-09-30
Also published as: MD1127Y

Abstract

Invenţia se referă la sisteme de conversie a energiei regenerabile, şi anume la structura lonjeroanelor ale palelor rotorului turbinei eoliene.Pala rotorului turbinei eoliene conţine un înveliş (1) cu profil aerodinamic, executat din material compozit, în interiorul căruia este amplasat un lonjeron (2), alcătuit din două plăci longitudinale (4) şi (5), executate din material compozit, între care este montată perpendicular o a treia placă (6). Lonjeronul (2) conţine o talpă, care constă dintr-o placă de fixare (3), unită cu plăcile longitudinale (4) şi (5), totodată placa de fixare (3) şi porţiunile alăturate ale plăcilor longitudinale (4), (5) şi plăcii (6) pe o distanţă dedin lungimea palei sunt executate din fibre de carbon, reunite bidirecţional în mai multe straturi. Între plăcile longitudinale (4) şi (5) ale lonjeronului (2), în apropierea plăcii de fixare (3), pot fi fixate rigid bare, executate din aliaj cu memoria formei. De asemenea, în structura plăcii longitudinale (4) pot fi încorporate fibre (11), executate din aliaj cu memoria formei.

Description

Invenţia se referă la sisteme de conversie a energiei regenerabile, şi anume la structura lonjeroanelor ale palelor rotorului turbinei eoliene.

Este cunoscută o pală aerodinamică, cu înveliş executat din material compozit, în interiorul căruia este amplasat în funcţie de structura de rezistenţă un tub circular cu secţiune variabilă pe lungimea lui (formă conică), executat din material compozit cu orientare diferită a fibrelor [1].

Cu toate că a fost asigurată o simplificare relativă a construcţiei şi tehnologiei de fabricare, dezavantajul soluţiei date constă în rezistenţa mecanică relativ redusă.

În calitate de cea mai apropiată soluţie a fost luată o pală cu profil aerodinamic, cu înveliş executat din material compozit, în interiorul căruia este amplasat un lonjeron, alcătuit din două plăci longitudinale, executate din material compozit, între care este montată perpendicular o placă metalică [2].

Soluţia propusă nu asigură rezistenţă mecanică înaltă, în special în partea de prindere a palei.

Problema pe care o rezolvă invenţia constă în majorarea rezistenţei mecanice şi extinderea posibilităţilor funcţionale ale palei rotorului turbinei eoliene.

Pala rotorului turbinei eoliene, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că conţine un înveliş 1 cu profil aerodinamic, executat din material compozit, în interiorul căruia este amplasat un lonjeron 2, alcătuit din două plăci longitudinale, executate din material compozit, între care este montată perpendicular o a treia placă 6. Lonjeronul 2 conţine o talpă, care constă dintr-o placă de fixare 3, unită cu plăcile longitudinale. Placa de fixare 3 şi porţiunile alăturate ale plăcilor longitudinale şi ale plăcii pe o distanţă de din lungimea palei sunt executate din fibre de carbon, reunite bidirecţional în mai multe straturi. Între plăcile longitudinale ale lonjeronului, în apropierea plăcii de fixare sunt fixate rigid nişte bare, executate din aliaj cu memoria formei. În structura plăcii longitudinale sunt încorporate fibre, executate din aliaj cu memoria formei.

Rezultatul invenţiei constă în divizarea lonjeronului în două plăci longitudinale - superioară şi inferioară, între care perpendicular pe ele este instalată rigid o a treia placă unită cu placă de fixare, ceea ce asigură o majorare a rezistenţei la torsiune şi la încovoiere a lonjeronului palei, iar încorporarea între placa de fixare şi placa intermediară, amplasată perpendicular pe plăcile longitudinale superioară şi inferioară, a cel puţin două bare executate din aliaj cu memoria formei, de exemplu nitinol (NiTi) asigură revenirea lonjeronului deformat la starea iniţială.

De asemenea, amplasarea fibrelor din aliaj cu memoria formei în structura materialului compozit al plăcii longitudinale superioare asigură revenirea plăcii la starea iniţială din starea deformată şi topirea gheţii formate pe suprafaţa palei.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1 - 5, care reprezintă:

- fig. 1, pala aerodinamică cu placă de fixare;

- fig. 2, schema structurii lonjeronului din două plăci longitudinale unite rigid cu placa de fixare;

- fig. 3, schema lonjeronului cu cel puţin două bare din aliaj cu memoria formei;

- fig. 4, schema lonjeronului de tip I cu fire din aliaj cu memoria formei integrate în structura compozitului plăcii superioare;

- fig. 5, schema palei cu înveliş şi lonjeron de tip I cu fire din aliaj cu memoria formei integrate în structura compozitului plăcii superioare.

Pala rotorului turbinei eoliene conform fig. 1, 2 include învelişul 1, executat din material compozit, în interiorul căreia este amplasat lonjeronul 2 de tip I, care la rândul său include placa de fixare 3, de care sunt unite plăcile longitudinale superioară 4 şi inferioară 5, între care este montată perpendicular placa 6, fixată rigid de placa de fixare 3. Plăcile 4, 5 şi 6 se îngustează spre vârful palei. Totodată placa de fixare 3 şi plăcile 4, 5 şi 6 în partea de bază a palei pe o distanţă de aproximativ din lungimea palei, unde sarcinile sunt mari, sunt executate din fibre de carbon, reunite bidirecţional în mai multe straturi.

În pala rotorului turbinei eoliene (fig. 2) placa 6 este amplasată la o distanţă de la placa de fixare 3 şi este fixată rigid de plăcile longitudinale 4 şi 5, iar în spaţiul între placa de fixare 3 şi placa 6 sunt amplasate cel puţin o bară 7 fixată rigid de plăcile 4 şi 5. Bara 7 este executată din aliaj cu memoria formei, pe care sunt instalaţi traductorii 8, legaţi cu blocul de dirijare 9 şi sistemul de încălzire 10 a barelor 7.

În pala rotorului turbinei eoliene (fig. 3) placa longitudinală superioară 4 este executată din material compozit, în structura căruia sunt încorporate fire 11 executate din aliaj cu memoria formei.

Pala rotorului turbinei eoliene (fig. 1, 2) funcţionează în felul următor.

Conform simulărilor numerice tensiunile maxime de încovoiere şi de torsiune sunt generate către talpă şi baza lonjeronului format din plăcile 4, 5 şi 6. Placa de fixare 3 a palei, executată împreună cu plăcile longitudinale superioară 4 şi inferioară 5, asigură rezistenţă mecanică (la torsiune şi încovoiere) mai mare. Fabricarea plăcii de fixare 3 şi a plăcilor 4, 5 şi 6 ale lonjeronului pe lungimea de aproximativ din lungimea palei din fibre de carbon asigură o rezistenţă mecanică (la torsiune şi încovoiere) sporită.

În pala rotorului turbinei eoliene (fig. 3) la deformarea barelor din nitinol 7 sub acţiunea sarcinilor majorate generate de creşterea vitezei vântului traductorii 8 transmit semnalele la blocul de dirijare 9, care la rândul său porneşte sistemul de încălzire 10 a barelor 7 executate din aliaj cu memoria formei, de exemplu nitinol. Barele 7, încălzindu-se până la temperatura de transformare intercristalină (pentru nitinol - NiTi = 149°C), se readuc la forma lor iniţială îndreptându-se, readucând astfel şi lonjeronul (plăcile 4, 5 şi 6) în starea iniţială. Aceasta permite majorarea rezistenţei mecanice a lonjeronului.

În pala rotorului turbinei eoliene (fig. 4) la deformarea plăcii longitudinale superioare 4 semnalele traductorilor 8 lipiţi pe firele 11, executate din aliaj cu memoria formei, de exemplu nitinol, sunt transmise la blocul de dirijare 9, care la rândul său porneşte sistemul de încălzire 10 a firelor 11. Firele 11, încălzindu-se până la temperatura de transformare intercristalină (pentru nitinol - NiTi = 149°C), se readuc la forma lor iniţială, îndreptându-se, readucând astfel placa longitudinală în starea iniţială. Aceasta permite majorarea rezistenţei mecanice a lonjeronului constituit din plăcile 4, 5 şi 6.

De asemenea, încălzirea firelor 11 din componenţa compozitului, din care este executată placa 4, face posibilă evitarea depunerii gheţii pe suprafaţa aerodinamică a palei, fapt ce asigură majorarea eficienţei de conversie a energiei eoliene în energie mecanică datorită faptului că este evitată depunerea gheţii, care duce la deformarea profilului aerodinamic calculat al palei.

Soluţiile tehnice propuse asigură majorarea rezistenţei mecanice (la torsiune şi la încovoiere), în special a tălpii şi a părţii de bază a palei. De asemenea, asigură extinderea posibilităţilor funcţionale prin amplasarea în structura materialului compozit, din care este executată placa longitudinală 4 a lonjeronului, a firelor din aliaj cu memoria formei, care face posibilă atât majorarea rezistenţei mecanice, cât şi evitarea depunerii gheţii pe profilul palei.

1. WO 8909336 A1 1989.10.05

2. US 2011142662 A1 2011.06.16

Claims

1. Pală a rotorului turbinei eoliene, care conţine un înveliş (1) cu profil aerodinamic, executat din material compozit, în interiorul căruia este amplasat un lonjeron (2), alcătuit din două plăci longitudinale (4) şi (5), executate din material compozit, între care este montată perpendicular o a treia placă (6), caracterizată prin aceea că lonjeronul (2) conţine o talpă, care constă dintr-o placă de fixare (3), unită cu plăcile longitudinale (4) şi (5), totodată placa de fixare (3) şi porţiunile alăturate ale plăcilor longitudinale (4), (5) şi ale plăcii (6) pe o distanţă de din lungimea palei sunt executate din fibre de carbon, reunite bidirecţional în mai multe straturi.

2. Pală a rotorului turbinei eoliene, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că între plăcile longitudinale (4) şi (5) ale lonjeronului (2), în apropierea plăcii de fixare (3) sunt fixate rigid nişte bare, executate din aliaj cu memoria formei.

3. Pală a rotorului turbinei eoliene, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că în structura plăcii longitudinale (4) sunt încorporate fibre (11), executate din aliaj cu memoria formei.