PL199795B1 - Generator pierścieniowy turbiny wiatrowej - Google Patents

Abstract

Niniejszy wynalazek dotyczy turbiny wiatrowej posiadającej generator ze stojanem i wirnikiem w obudowie maszyny, która jest umieszczona na wierzchołku masztu turbiny wiatrowej, przy czym stojan ma konstrukcję wsporczą zawierającą wiele ramion wsporczych. Generator turbiny wiatrowej jest generatorem pierścieniowym. Turbiny wiatrowe tego typu są znane i są już używane w dużych ilościach. Rozwój turbin wiatrowych dąży do zwiększenia mocy wyjściowej generatora. Tendencji tej często towarzyszy zwiększenie wymiarów oddzielnych części składowych (zwłaszcza ramion wsporczych), a zatem ich mas. Celem wynalazku jest opracowanie turbiny wiatrowej, której części składowe mają zmniejszony ciężar i która ma zmniejszona emisję hałasu. Generator pierścieniowy, zawierający stojan i wirnik, w którym stojan ma konstrukcję wsporczą, za pomocą, której trzymane są pierścień stojana i uzwojenia wirnika, charakteryzuje się tym, że konstrukcja wsporcza jest utworzona przez wiele wsporczych ramion złożonych z konstrukcji prętowej.

Description

Przedmiotem wynalazku jest generator pierścieniowy turbiny wiatrowej, który zawiera stojan i wirnik w obudowie maszyny, która jest umieszczona na wierzchołku masztu turbiny wiatrowej, a stojan ma konstrukcję wsporczą zawierającą wiele ramion wsporczych.

Turbiny wiatrowe tego typu są znane i powszechnie używane. Rozwój turbin wiatrowych dąży do zwiększenia mocy wyjściowej generatora. Tendencji tej często towarzyszy zwiększenie wymiarów oddzielnych części składowych (zwłaszcza ramion wsporczych), a zatem ich mas.

Z aktualnego stanu techniki znana jest turbina wiatrowa, której ciężar gondoli (ciężar obudowy maszyny) jest rzędu 90-100 t. Część tego ciężaru stanowi podpora stojana, do której przymocowany jest stojan generatora. Jednakże tak dużymi masami trudno jest manipulować i powodują one powstanie znacznego naprężenia zarówno na maszcie jak i na fundamencie masztu, co pociąga za sobą nie tylko powstanie większych naprężeń materiałowych, ale również zwiększenie kosztów wymienionych wyżej części składowych turbiny wiatrowej. Gondola (to znaczy obudowa maszyny) turbiny wiatrowej nie tylko musi być przetransportowana na miejsce budowy, ale w wielu przypadkach musi być wyniesiona w oddzielnych częściach na wierzchołek masztu.

Innym problemem występującym przy turbinach wiatrowych, związanym przede wszystkim, oprócz zagadnień prawa budowlanego, z akceptacją takich turbin przez sąsiedztwo, jest to, że hałas emitowany przez nawet nowoczesne turbiny wiatrowe, stanowi dużą uciążliwość i może być przyczyną mniejszej ich społecznej akceptacji.

Część hałasu wytwarzana jest przez ramiona wsporcze, ponieważ mają one puste wnętrze i szczelne powierzchnie zewnę trzne, wskutek czego powstaje brył a rezonansowa.

Celem wynalazku jest opracowanie turbiny wiatrowej, której części składowe mają mniejszy ciężar i która mniej hałasuje.

Według wynalazku cel ten osiągnięto przez podporę stojana posiadającą strukturę otwartą. Tak więc według wynalazku, generator pierścieniowy turbiny wiatrowej, zawierający pierścień stojana i uzwojenia stojana, wirnik oraz konstrukcję wsporczą podpierającą stojan, przy czym konstrukcja wsporcza stojana zawiera wiele ramion wsporczych, charakteryzuje się tym, że każde z ramion wsporczych złożone jest z zespołu prętów, a ponadto na jednym końcu ramienia wsporczego, za pomocą najdalszego członu tego ramienia, przymocowana jest płyta wsporcza do mocowania stojana, przy czym płyta wsporcza jest oddalona od konstrukcji wsporczej stojana na odległość określoną wymiarami najdalszego członu.

Korzystne jest, gdy co najmniej jedno ramię wsporcze konstrukcji wsporczej stojana jest podzielone na co najmniej dwa przedłużeniowe ramiona.

Najdalszy człon każdego przedłużeniowego ramienia jest usytuowany względem przedłużeniowego ramienia korzystnie pod kątem 90°.

Korzystnie przekrój poprzeczny co najmniej jednego ramienia przedłużeniowego ramienia wsporczego, maleje od podstawy ku końcowi wymienionego ramienia wsporczego.

Przy końcu najdalszego członu odległym od przedłużeniowego ramienia korzystnie umieszczona jest płyta, przy czym jej pole powierzchni jest większe niż pole powierzchni przekroju poprzecznego najdalszego członu.

Korzystnie, wsporcze ramiona są montowane jako oddzielne segmenty i współpracują na miejscu jako podpora stojana.

Co najmniej dwa wsporcze ramiona korzystnie są połączone ze sobą w celu utworzenia segmentów, które współpracują na miejscu jako podpora stojana.

Korzystniej, wsporcze ramiona są połączone ze sobą tworząc integralną podporę stojana.

Otwarta struktura konstrukcji wsporczej generatora pierścieniowego powoduje zmniejszenie ciężaru, jak również mniejsze zużycie materiału. Zmniejsza się również emisja hałasu, ponieważ właśnie dzięki swej otwartej strukturze ramiona wsporcze nie tworzą już bryły rezonansowej, a więc zmniejsza się, przynajmniej ta część hałasu, która powodowana jest przez ramiona wsporcze.

Dzięki swemu mniejszemu ciężarowi w porównaniu ze znanymi konstrukcjami uzyskuje się zmniejszenie masy gondoli, przez co łatwiejsze staje się manipulowanie i lepsze są możliwości transportowania części składowych i/lub całej gondoli.

Przykład wykonania zostanie wyjaśniony szczegółowo i pokazany na rysunku, na którym:

fig. 1 przedstawia widok ramienia wsporczego z boku, a fig. 2 przedstawia widok z przodu podpory stojana z wieloma ramionami wsporczymi.

PL 199 795 B1

Na ramieniu wsporczym 12 pokazanym w widoku z boku na fig. 1, znajduje się szereg otworów 22, tak że konstrukcja tego ramienia wsporczego jest utworzona przez boczne pręty 24 i usytuowane pomiędzy nimi poprzeczki 26. Ramię wsporcze 12 nie tworzy zatem bryły rezonansowej i dzięki temu nie emituje hałasu.

Według wynalazku, wsporcze ramię 12 biegnie od podstawy 18 do stojana 20, a jego długość wynika z rozmiarów stojana 20, który jest przymocowany do tego wsporczego ramienia 12. Przy końcu wsporczego ramienia 12 oddalonym od podstawy 18 prostopadle do wsporczego ramienia 12 znajduje się najdalszy człon 16, który na swym końcu ma wsporczą płytę 17. Stojan 20 zamontowany jest na tej wsporczej płycie 17. Wsporcza płyta 17 może mieć pole powierzchni większe niż pole powierzchni przekroju poprzecznego najdalszego członu 16.

W przykł adzie wykonania wsporczego ramienia 12 wedł ug wynalazku, pokazanego na fig. 1, głębokość (to znaczy wymiar poziomy na rysunku) jest stała. Alternatywnie jednak ta głębokość może zmieniać się, co spowoduje zmianę przekroju poprzecznego wsporczego ramienia 12.

Figura 2 przedstawia podpory 10 stojana, w widoku z góry. Złożone są one z wielu wsporczych ramion 12. Na rysunku tym widać otwartą, drabinkową strukturę wsporczych ramion 12 utworzoną przez pręty 24 i poprzeczki 26.

Wsporcze ramiona 12 mają zatem, otwartą strukturę i tworzą ze swymi zwróconymi do wewnątrz podstawami 18 otwór, przez który może przechodzić oś wirnika. Wsporcze ramiona 12 mogą być wykorzystywane jako pojedyncze elementy i rozmieszczane pojedynczo w celu utworzenia podpory 10 stojana. Mogą być też łączone ze sobą, na przykład przy swych podstawach 18, tworząc integralną podporę 10 stojana.

Skierowany promieniowo na zewnątrz koniec każdego wsporczego ramienia 12 jest podzielony na dwa przedłużeniowe ramiona 14. Zewnętrzny, przebiegający prostopadle najdalszy człon 16 każdego przedłużeniowego ramienia 14 biegnie osiowo równolegle do kierunku osi wirnika. Pole powierzchni płyty wsporczej 17, do której stojan jest przymocowany, jest większe niż pole powierzchni przekroju poprzecznego najdalszego członu 16.

Przekrój poprzeczny przedłużeniowego ramienia 14 maleje w kierunku od podstawy 18 ramienia do jego zewnętrznego końca. W przypadku wsporczego ramienia 12 według pokazanego przykładu przedmiotowego wynalazku, ta zmiana przekroju poprzecznego, jeżeli głębokość (to znaczy poziomy wymiar wsporczych ramion 12 na fig. 1) pozostaje stała, wynika ze zmniejszenia szerokości (poziomego wymiaru wsporczych ramion 12 na fig. 2), zwłaszcza w przedłużeniowym ramieniu 14. Alternatywnie, może według wynalazku, zmieniać się i głębokość i szerokość wsporczego ramienia 12.

W celu przedstawienia zastosowania wynalazku pokazano przykładowo część stojana 20 w stanie zamontowanym. Stojan 20 ma kształt pierścienia na całym zewnę trznym obwodzie podpory 10 stojana i jest oddalony od podpory stojana o taką samą odległość, o jaką, za pomocą najdalszego członu 16, płyta wsporcza 17 jest oddalona od przedłużeniowego ramienia 14.

W przykł adzie wykonania wynalazku (niepokazanym) wsporcze ramiona 12 są przymocowane albo oddzielnie, jako segmenty, albo jako integralna podpora 10 stojana do konstrukcji (nie pokazano), która sama jest solidnie przymocowana do obudowy maszyny.

Claims (8)

1. Generator pierścieniowy turbiny wiatrowej, zawierający pierścień stojana i uzwojenia stojana, wirnik oraz konstrukcję wsporczą podpierającą stojan, przy czym konstrukcja wsporcza stojana zawiera wiele ramion wsporczych, znamienny tym, że każde z ramion wsporczych (12) złożone jest z zespołu prętów, a ponadto na jednym końcu ramienia wsporczego (12), za pomocą najdalszego członu (16) tego ramienia, przymocowana jest płyta wsporcza (17) do mocowania stojana, przy czym płyta wsporcza (17) jest oddalona od konstrukcji wsporczej (10) stojana na odległość określoną wymiarami najdalszego członu (16).

2. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jedno ramię wsporcze (12) konstrukcji wsporczej (10) stojana jest podzielone na co najmniej dwa przedłużeniowe ramiona (14).

3. Generator według zastrz. 2, znamienny tym, że najdalszy człon (16) każdego przedłużeniowego ramienia (14) jest usytuowany względem przedłużeniowego ramienia (14) pod kątem 90°.

PL 199 795 B1

4. Generator według zastrz. 3, znamienny tym, że przekrój poprzeczny co najmniej jednego ramienia przedłużeniowego (14) ramienia wsporczego (12), maleje od podstawy (18) ku końcowi wymienionego ramienia wsporczego (12).

5. Generator według zastrz. 2 albo 3, albo 4, znamienny tym, że przy końcu najdalszego członu (16) odległym od przedłużeniowego ramienia (14) umieszczona jest płyta (17), przy czym jej pole powierzchni jest większe niż pole powierzchni przekroju poprzecznego najdalszego członu (16).

6. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że wsporcze ramiona (12) są montowane jako oddzielne segmenty i współpracują na miejscu jako podpora (10) stojana.

7. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej dwa wsporcze ramiona (12) są połączone ze sobą w celu utworzenia segmentów, które współpracują na miejscu jako podpora stojana.

8. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że wsporcze ramiona (12) są połączone ze sobą tworząc integralną podporę (10) stojana.