PL216202B1 - Elektrownia wiatrowa - Google Patents

Description

Turbinę wiatrową według polskiego patentu nr PL 191 840 stanowi wirnik składający się z dwóch ażurowych kół zawierających szprychy i piasty. Jedno koło osadzone jest sztywno na osi, za pomocą ośmiu szprych, natomiast drugie koło osadzone jest na tulei, za pomocą ośmiu szprych, a tuleja osadzona jest na osi, Na obwodach obu kół rozmieszczonych jest ruchomo zamocowanych osiem drążków. Na drążkach osadzone są zewnętrzne krawędzie ośmiu elastycznych płatów, natomiast boczne krawędzie zamocowane są do linek, usytuowanych w przestrzeni między kołami i piastami.

Silnik wiatrowy znany z polskiego opisu patentowego nr PL 162 648 ma łopatki wirnika umieszczone obrotowo i przesuwnie w tulejach zakończonych krzywkami, z co najmniej jednym kołkiem ustalającym i zamocowane są poprzez sprężynę regulującą, a ich drugie końce znajdują się w prowadnicach połączonych elementami osiującymi. Łopatki silnika wiatrowego są asymetryczne, a element obwodowy i element osiujący jest w postaci linki, drutu albo pręta.

Siłownia wiatrowa znana z polskiego opisu patentowego nr PL 176 172 ma usytuowane promieniowo łopatki wirnika, umieszczone między dwoma zespołami pierścieni, z których zespół napowietrzny, przytwierdzony trwale do wału, składa się z co najmniej dwóch, korzystnie trzech, połączonych trwale łącznikami koncentrycznych pierścieni, do których przytwierdzone są obrotowo krawędziami natarcia łopatki. Natomiast zespół zawietrzny pierścieni stanowi co najmniej, połączony trwale łącznikami z jednym końcem osadzonej przesuwnie i obrotowo na wale tulei, jeden pierścień, do którego przytwierdzone są obrotowo łopatki swymi krawędziami zawietrznymi, przy czym drugi koniec tulei połączony jest przegubowo z jednym ramieniem regulatora odśrodkowego, którego drugie ramię przytwierdzone jest przegubowo do wału.

Wiatrak aerodynamiczny znany z polskiego opisu patentowego nr PL 166 154 zawiera dwa identyczne skrzydła o profilu lotniczym obrócone o 180° względem osi wału tak, że wypukłe części ich profilów są przeciwnie ustawione względem kierunku nadbiegającego powietrza. Siły, tworzące moment obrotowy, powstają na skutek aerodynamicznych własności profili lotniczych obu skrzydeł.

Wiatrakowa elektrownia masztowa znana z polskiego zgłoszenia patentowego nr P. 326 413 stanowi pojedynczy maszt z umieszczonym na nim wiatrakiem i samoczynną podporą dociskową, dociskaną naporem wiatru po przekroczeniu ustalonej strzałki ugięcia masztu do podłoża. Na maszcie przymocowana jest przekładnia i generator. Maszt osadzony jest w piaście fundamentowej i wyposażony w ster kierunkowy.

Silnik wiatrowy znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr P. 347 733 ma wirnik, umieszczony na wieży zaopatrzonej w tuleję osadzoną obrotowo za pośrednictwem łożyska na fundamencie utwierdzonym w podłożu stałym. Wieża jest zamocowana do tulei za pośrednictwem łożysk osadzonych na sworzniach, przymocowanych do tulei, przy czym wieża jest połączona sztywno za pośrednictwem belki wspornikowej, z belką główną pod kątem od 50° do 120°, której drugi, swobodny koniec jest podwieszony na górnej części wieży za pomocą liny i ma u spodu balast, zamocowany za pomocą złączki i zaczepiony koniec liny nawiniętej na bębnie, przymocowanym do balastu, do którego jest przymocowany mechanizm obrotowy wieży.

Silnik wiatrowy znany z polskiego zgłoszenia patentowego nr P. 349 181 do wytwarzania energii elektrycznej ma wirnik umieszczony na wieży zaopatrzonej w tuleję osadzoną obrotowo na fundamencie utwierdzonym w podłożu stałym. Wieża jest zamocowana do tulei za pośrednictwem łożysk osadzonych na sworzniach przymocowanych do tulei i jest połączona sztywno za pośrednictwem belki wspornikowej z belką główną, której drugi swobodny koniec jest podwieszony na górnej części wieży za pomocą liny i ma u spodu balast. Prądnica jest umieszczona pod wirnikiem i jest przymocowana do wieży.

Istota elektrowni wiatrowej według wynalazku polega na tym, że zespół wiatroenergetyczny umocowany jest na tulei przesuwnej osadzonej na maszcie rurowym. Do tulei przesuwnej przymocowana linka dwustronnie mocowana, napędzana wyciągarką, a na tulei przesuwnej ułożyskowana jest tuleja nawrotna, połączona ze sterem wyposażonym dodatkowo w statecznik poziomy. Ponadto, tuleja przesuwna blokowana jest w położeniu górnym masztu rurowego, zamkiem blokującym.

Korzystnie, zespół wiatroenergetyczny ma piastę wirnika z zamocowanym niej wałem głównym, na który nasunięta jest współosiowo głowica, przy czym wał główny jest wałem nośnym dla głowicy, natomiast wewnątrz głowicy jest przekładnia planetarna połączona napędem cięgnowym z prądnicami.

Korzystnie, koniec skrzydła ułożyskowany w głowicy, wyposażony jest w sprężynę nawrotną cofającą skrzydło z płaszczyzny wirowania.

PL 216 202 B1

Korzystnie, na tulei nawrotnej osadzone są prądnice.

Korzystnie, zamek blokujący ma trzpień zamka współpracujący ze sprężyną i klinem odblokowującym.

Korzystnie, wyciągarka jest wyposażona w korbę.

Korzystnie, statecznik poziomy jest wyprofilowany.

Korzystnie, pomiędzy sterem i głowicą umieszczony jest przegubowy mechanizm cierny, wywołujący hamowanie chwilowe głowicy.

Zaletą elektrowni według wynalazku jest prosta konstrukcja i łatwa obsługa. Ruch pionowy zespołu wiatroenergetycznego po maszcie rurowym ma ogromne znaczenie praktyczne, gdyż umożliwia montowanie elektrowni na dole na uprzednio postawionym, niezabudowanym maszcie. Po zakończeniu montażu zespół wiatroenergetyczny wciąga się na maszt, ręcznie lub przy pomocy silnika i zostaje on samoczynnie zablokowany. W razie potrzeby zespół ten jest opuszczany, zwłaszcza podczas przeglądu, awarii lub w celu zabezpieczenia elektrowni przed nadchodzącym huraganem.

Elektrownia posiada samoczynną regulację obrotów silnika polegającą na wykorzystaniu momentu dynamicznego skrzydeł. Skrzydła zamontowane są w głowicy obrotowo, przy czym obracają się wokół własnej osi i startują przy kącie natarcia wynoszącym około 40°. Skrzydła po wystartowaniu nabierają obrotów i samoczynnie dążą do równoległego ustawienia się z płaszczyzną wirowania, w którym następuje proces hamowania obrotów. Powrót do płaszczyzny wirowania zapewnia sprężyna powrotna, osadzona w głowicy i współpracująca ze skrzydłem, przy czym obroty znamionowe głowicy ustala poprzez regulację napięcia sprężyny, ponadto sprężyna powrotna nie dopuszcza do równoległego ustawienia się skrzydeł oraz ustawia je pod skutecznym kątem natarcia, przy którym skrzydła ponownie nabierają obrotów.

Ster nawrotny, zastosowany jako hamulec aerodynamiczny, eliminuje wpływ gwałtownych podmuchów wiatru na raptowne wzrastanie obrotów skrzydeł w elektrowni wiatrowej.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia elektrownię wiatrową w widoku z przodu, fig. 2 - w widoku z boku, fig. 3 - schemat działania mechanizmu zamka, a fig. 4 - przekrój poprzeczny zamka blokującego.

P r z y k ł a d 1

Elektrownia wiatrowa ma zespół wiatroenergetyczny umocowany na tulei przesuwnej TP osadzonej na maszcie rurowym MR podpieranym szczudłami SZ, przy czym do tulei przesuwnej TP przymocowana jest linka dwustronnie mocowana DL napędzana wyciągarką WY, zsymetryzowana przez górny krążek zblocza podwójnego ruchomego ZR, którego krążek dolny jest przewojowym krążkiem linki wyciągowej WL napędzanej wyciągarką WY. Na tulei przesuwnej TP jest mocowana tuleja nawrotna TN z zespołem wiatroenergetycznym i piastą PW wału głównego WG. Na wał główny WG nasadzona jest głowica GP z przekładnią planetarną nadającą wałowi głównemu WG wysokie obroty przy niskich obrotach własnych. Tuleja nawrotna TN połączona jest ze sterem ST zakończonym wyprofilowanym statecznikiem ST. Tuleja przesuwna TP blokowana jest w położeniu górnym masztu rurowego MR, zamkiem blokującym. Zespół wiatroenergetyczny ma na piaście wirnika PW osadzoną głowicę GP, w której osadzone są trzy skrzydła SK, natomiast wewnątrz głowicy GP jest przekładnia planetarna połączona napędem cięgnowym z prądnicami PR. W głowicy GP ułożyskowane są skrzydła SK wyposażone w sprężynę powrotną cofającą skrzydło SK od płaszczyzny wirowania. Na tulei nawrotnej TN osadzone są prądnice PR. Pomiędzy sterem ST i głowicą GP umieszczony jest przegubowy mechanizm cierny wywołujący hamowanie chwilowe głowicy GP.

P r z y k ł a d 2

Elektrownia wiatrowa wykonana jak w przykładzie pierwszym, z tą różnicą, że ma dwa zamki blokujące ZB, z których każdy wyposażony jest w trzpień TZ współpracujący ze sprężyną SZ i klinem odblokowującym KO i wyciągarkę WY wyposażoną w korbę KW. Ponadto, ster ST wyposażony jest w dodatkowy statecznik poziomy SP oprofilowany tak, że przy silnym wietrze nadaje sterowi ruch pionowy. Ster ST naciska drugim końcem na przegubowo mocowany mechanizm cierny i przyhamowuje chwilowy wzrost obrotów głowicy GP. Hamowanie głowicy można także osiągnąć przez pociągnięcie linki hamulcowej. Ruch pionowy tulei przesuwnej TP odbywa się przez obracanie korbą KW wyciągarki WY. Jeśli obrót korby KW odbywa się zgodnie ze strzałką (fig. 3), to zblocze podwójne ruchome ZR przesuwa się w dół, a tuleja przesuwna TP przesuwa się górę wraz z całym zespołem wiatroenergetycznym. Gdy tuleja przesuwna TP dojdzie do szczytu masztu MR, zadziała zamek ZB i trzpień TZ wstrzeli się w podłużny pionowy otwór masztu MR i tuleja TP zostanie unieruchomiona. Lekki obrót korbą KW podnoszący lekko zespół wiatroenergetyczny w górę, odblokowuje zamek ZB, którego

PL 216 202 B1 klin KO wystający z trzpienia TZ uderza w podstawę zblocza górnego ZW, wyciska trzpień TZ do tyłu, a po odblokowaniu realizuje się ruch zespołu wiatroenergetycznego ku dołowi. Na dole klin KO ustawia się w pozycji wyjściowej.

Claims (8)

1. Elektrownia wiatrowa zawierająca zespół wiatroenergetyczny ze skrzydłami o profilu otwartym, posadowiona na maszcie, wyposażona w ster kierunkowy ze statecznikiem pionowym, znamienny tym, że zespół wiatroenergetyczny umocowany jest na tulei przesuwnej (TP) osadzonej na maszcie (MA), przy czym do tulei przesuwnej (TP) przymocowana linka dwustronnie mocowana (DL) napędzana wyciągarką (WY), a na tulei przesuwnej (TP) jest ułożyskowana tuleja nawrotna (TN) połączona ze sterem (ST) wyposażonym dodatkowo w statecznik poziomy (SP), ponadto tuleja przesuwna (TP) blokowana jest w położeniu górnym masztu rurowego (MR), zamkiem blokującym (ZB).

2. Elektrownia według zastrz. 1, znamienna tym, że zespół wiatroenergetyczny ma piastę wirnika (PW) z zamocowanym niej wałem głównym (WG), na który nasunięta jest współosiowo głowica (GP), przy czym wał główny (WG) jest wałem nośnym dla głowicy (GP), natomiast wewnątrz głowicy (GP) jest przekładnia planetarna połączona napędem cięgnowym z prądnicami (PR).

3. Elektrownia według zastrz. 2, znamienna tym, że koniec skrzydła (SK) ułożyskowany w głowicy (GP), wyposażony jest w sprężynę nawrotną cofającą skrzydło (SK) z płaszczyzny wirowania.

4. Elektrownia według zastrz. 1, znamienna tym, że na tulei nawrotnej (TN) osadzone są prądnice (PR).

5. Elektrownia według zastrz. 1, znamienna tym, że zamek blokujący (ZB) ma trzpień zamka (TZ) współpracujący ze sprężyną (SZ) i klinem odblokowującym (KO).

6. Elektrownia według zastrz. 1, znamienna tym, że wyciągarka (WY) jest wyposażona w korbę (KW).

7. Elektrownia według zastrz. 1, znamienna tym, że statecznik poziomy (SP) jest wyprofilowany.

8. Elektrownia według zastrz. 1, znamienna tym, że pomiędzy sterem (ST) i głowicą (GP) umieszczony jest przegubowy mechanizm cierny, wywołujący hamowanie chwilowe głowicy (GP).