PL228080B1

PL228080B1 - Rising mechanism of the low-power wind turbine mast

Info

Publication number: PL228080B1
Application number: PL416280A
Authority: PL
Inventors: Jerzy Małachowski; Krzysztof Damaziak; Tomasz Szafrański; Tomasz Szafranski
Original assignee: Wojskowa Akademia Techniczna Im Jarosława Dąbrowskiego
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2018-02-28
Also published as: PL416280A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm wznoszący lekkich masztów rurowych z przegubem centralnym służących do instalacji turbiny wiatrowej małej mocy.The present invention relates to an erecting mechanism for lightweight tubular masts with a central articulation for the installation of a low power wind turbine.

Z brytyjskiego opisu patentowego GB2115368 znana jest metoda wznoszenia konstrukcji masztowych lub wieżowych przy użyciu dodatkowej belki stanowiącej ramię dla systemu lin wyciągark i. Belka zamontowana jest do podstawy masztu, którego podnoszenie polega na obrocie względem przegubu stanowiącego integralną część konstrukcji.British patent specification GB2115368 discloses a method of erecting mast or tower structures using an additional beam constituting an arm for a winch rope system. The beam is mounted to the mast base, the lifting of which consists in rotation in relation to the joint being an integral part of the structure.

Z amerykańskiego opisu patentowego US4590719 znana jest metoda stawiania filarów hal stalowych. Filar do pozycji pionowej jest obracany względem przegubu, który jest wykorzystywany wyłącznie na czas instalacji nie będąc integralną częścią słupa.The American patent description US4590719 describes a method of erecting pillars of steel halls. The vertical pillar is rotated in relation to the articulation, which is used only during installation, not being an integral part of the pillar.

Celem wynalazku jest przedstawienie mechanizmu wznoszącego lekkie maszty rurowe z przegubem centralnym zdolnego do wznoszenia masztów bez udziału ciężkiego sprzętu w postaci żurawi i dźwigów.The object of the invention is to provide a mechanism for erecting lightweight tubular masts with a central joint capable of erecting masts without heavy equipment such as cranes and cranes.

Mechanizm wznoszący masztu turbiny wiatrowej małej mocy, przeznaczony do stawiania lekkich masztów rurowych z przegubem centralnym, składa się z belki wyciągowej mocowanej do podstawy masztu, dwóch dźwigników specjalnych, oraz wyciągarki wraz z liną, charakteryzuje się tym, że belka wyciągowa zakończona jest gniazdem, o średnicy wewnętrznej odpowiadającej średnicy zewnętrznej masztu, posiadającym dwa czopy łożyskowe na powierzchni zewnętrznej osadzane w gniazdach łożyskowych nakrętek poruszających się po śrubach trapezowych dźwigników specjalnych, przy czym dźwignik specjalny składa się z podstawy w postaci płyty połączonej ze wspornikami oraz śruby trapezowej podpartej obrotowo na górze przy pomocy brązowej tulei ślizgowej umieszczonej w gnieździe przymocowanym do wsporników, na dole przy pomocy łożyska stożkowego umieszczonego w gnieździe w postaci tulei przymocowanej do podstawy, a gniazdo łożyskowe stanowi otwór boczny w korpusie nakrętki, prostopadły do osi otworu gwintowanego.The low-power wind turbine mast erecting mechanism, designed for erecting light tubular masts with central articulation, consists of a hoist mounted to the mast base, two special jacks, and a winch with a rope, characterized by the fact that the hoist has a socket at the end of the inner diameter corresponding to the outer diameter of the mast, having two bearing pivots on the outer surface mounted in the bearing seats of the nuts moving on the trapezoidal screws of special jacks, the special jack consisting of a base in the form of a plate connected to the brackets and a trapezoidal screw pivotally supported on top by means of a bronze sliding sleeve placed in a seat attached to the brackets, at the bottom by a tapered bearing placed in a socket in the form of a sleeve attached to the base, and the bearing seat is a side hole in the nut body, perpendicular to the axis of the threaded hole.

Korzystnie, mechanizm wznoszący posiada dźwignik specjalny ze śrubą trapezową prawo-zwojną oraz dźwignik specjalny ze śrubą trapezową lewo-zwojną.Preferably, the lifting mechanism has a special jack with a right-wound trapezoidal screw and a special jack with a left-wound trapezoidal screw.

Korzystnie, w gnieździe łożyskowym montowane jest łożysko igiełkowe oraz brązowa wkładka ślizgowa.Preferably, a needle roller bearing and a bronze plain liner are mounted in the bearing seat.

Korzystnie, dźwigniki specjalne łączone są za pomocą płaskowników zabezpieczających, na końcach których znajdują się otwory o średnicy odpowiadającej średnicy sworzni w podstawie dźwigników specjalnych.Preferably, the special jacks are connected by means of securing flat bars, at the ends of which there are holes with a diameter corresponding to the diameter of the bolts in the base of the special jacks.

Mechanizm wznoszący umożliwia stawianie masztów do pozycji pionowej poprzez ich obrót względem przegubu, który tworzą czopy belki wyciągowej oraz gniazda łożyskowe w nakrętkach dźwigników specjalnych. Dźwigniki specjalne są to dźwigniki śrubowe umieszczone na podstawie o szeroko rozstawionych podporach z gniazdem centrującym względem przegubu masztu. Śruby dźwigników są ułożyskowane tocznie przy pomocy łożyska stożkowego na dolnym końcu śruby oraz ślizgowo przy pomocy tulei brązowej na górnym końcu śruby. Połączone z masztem za pośrednictwem belki wyciągowej nakrętki dźwigników, umożliwiają ruch całego masztu w pionie, co pozwala na uniesienie masztu nad przegubem centralnym, a następnie jego opuszczenie na przegub centralny.The lifting mechanism makes it possible to put the masts in a vertical position by turning them in relation to the joint formed by the trunnions of the hoist beam and bearing seats in the nuts of special jacks. Special jacks are screw jacks placed on a base with widely spaced supports with a centering socket in relation to the mast joint. The jack bolts are rollingly mounted with a tapered roller bearing at the lower end of the bolt and sliding with a bronze bushing at the upper end of the bolt. The jack nuts connected to the mast via a hoist allow the entire mast to move vertically, which allows the mast to be raised above the central joint and then lowered onto the central joint.

Zastosowanie dwóch dźwigników specjalnych o różnych kierunkach gwintu umożliwia jednoczesny obrót śrub przez operatora dźwigników.The use of two special jacks with different thread directions enables the simultaneous rotation of the screws by the jack operator.

Zastosowanie łożysk igiełkowych oraz brązowych wkładek ślizgowych zmniejsza opory stawiania masztu.The use of needle bearings and bronze sliding inserts reduces the resistance to setting the mast.

Połączenie dźwigników specjalnych na czas instalacji masztu przy pomocy płyt zabezpieczających zapobiega rozsuwaniu się podnośników na skutek oddziaływania sił poprzecznych.Connecting the special jacks with securing plates during mast installation prevents the jacks from moving apart as a result of the transverse forces.

Rozwiązanie według wynalazku, w którym zastosowano mechanizm wznoszący składający się z dźwigników specjalnych i belki wyciągowej umożliwia wznoszenie lekkich masztów rurowych z przegubem centralnym bez wykorzystania ciężkiego sprzętu w postaci żurawi samochodowych. Zaprop onowane rozwiązanie zmniejsza koszty instalacji turbiny wiatrowej.The solution according to the invention, which uses a lifting mechanism consisting of special jacks and a hoist, enables the erection of light tubular masts with central articulation without the use of heavy equipment in the form of truck cranes. The proposed solution reduces the costs of installing a wind turbine.

Wynalazek został przedstawiony w przykładach wykonania, na których fig. 1 przedstawia schemat ideowy masztu w trakcie wznoszenia w widoku z boku, fig. 2 przedstawia widok izometryczny urządzeń zamontowanych u podstawy masztu w pozycji pionowej, gotowej do opuszczania na przegub centralny, fig. 3 przedstawia widok izometryczny dźwignika specjalnego, fig. 4 przedstawia widok w przekroju dźwignika specjalnego, zaś fig. 5 przedstawia widok izometryczny gniazda belki wyciągowej.The invention has been illustrated in the embodiments, in which Fig. 1 shows a schematic diagram of the mast during erection in a side view, Fig. 2 shows an isometric view of devices mounted at the mast base in a vertical position, ready to be lowered onto the articulation, Fig. 3 shows an isometric view of the special hoist, fig. 4 shows a cross-sectional view of the special hoist, and fig. 5 shows an isometric view of the drawbeam seat.

PL 228 080 B1PL 228 080 B1

Mechanizm wznoszący masztu turbiny wiatrowej małej mocy składa się z belki wyciągowej 10, dwóch dźwigników specjalnych 30 oraz wyciągarki wraz z liną 90.The low-power wind turbine mast erecting mechanism consists of a hoist 10, two special jacks 30 and a winch with a rope 90.

Belka wyciągowa 10 zakończona jest gniazdem 20, o średnicy wewnętrznej odpowiadającej średnicy zewnętrznej masztu 60, posiadającym dwa czopy łożyskowe 24 na powierzchniach zewnętrznych elementów półokrągłych 21, 22. Gniazdo 20 belki 10 jest dzielone pod kątem różnym od 90° względem belki wyciągowej 10 i skręcane przy pomocy śrub 25. Belka wyciągowa 10 oraz elementy półokrągłe 21, 22 gniazda wykonane są z rur stalowych, natomiast uszy 23 łączące gniazdo 20 oraz czopy łożyskowe 24 wykonane są odpowiednio z płyt i prętów stalowych.The hoist 10 ends with a socket 20, with an inner diameter corresponding to the outer diameter of the mast 60, having two bearing pins 24 on the outer surfaces of the semicircular elements 21, 22. The seat 20 of the beam 10 is divided at an angle other than 90 ° with respect to the hoist 10 and screwed at by means of screws 25. The hoisting beam 10 and the semi-circular elements 21, 22 of the socket are made of steel pipes, while the lugs 23 connecting the socket 20 and the bearing pins 24 are made of steel plates and bars, respectively.

Dźwignik specjalny 30 składa się z podstawy 31 w postaci płyty połączonej ze wspornikami 32 oraz śruby trapezowej 37 podpartej obrotowo na górze przy pomocy brązowej tulei ślizgowej 36 zabezpieczonej wkrętem 39 i umieszczonej w gnieździe 33 przymocowanym do wsporników 32 wykonanych z profilu ceowego, a na dole przy pomocy łożyska stożkowego 35 osłoniętego uszczelniaczem 38 i umieszczonego w gnieździe 34 w postaci tulei przymocowanej do podstawy 31. Zespół nakrętki 40, w którym znajduje się gniazdo łożyskowe, składa się z korpusu nakrętki 41, brązowej wkładki ślizgowej 42 oraz łożyska igiełkowego 43. Zespół nakrętki 40 porusza się po śrubie trapezowej 37 obr acanej kluczem nasadowym z pokrętłem zapadkowym. W podstawie 31 dźwignika 30 znajdują się dwa sworznie 51 o średnicy odpowiadającej średnicy otworów w płycie zabezpieczającej 50 przeznaczonej do łączenia dźwigników 30.The special jack 30 consists of a base 31 in the form of a plate connected to the brackets 32 and a trapezoidal screw 37 pivotally supported at the top by a bronze sliding sleeve 36 secured by a screw 39 and placed in a socket 33 attached to the brackets 32 made of C-profile, and at the bottom by by means of a tapered roller bearing 35 covered with a seal 38 and housed in a seat 34 in the form of a sleeve attached to the base 31. The nut assembly 40, which houses the bearing seat, consists of a nut body 41, a bronze sliding insert 42 and a needle bearing 43. Nut assembly 40 it moves on a trapezoidal screw 37 turned with a socket wrench with a ratchet knob. In the base 31 of the jack 30 there are two bolts 51 with a diameter corresponding to the diameter of the holes in the securing plate 50 intended to connect the jacks 30.

Mechanizm wznoszący umożliwia stawianie lekkiego masztu, składającego się z trzonu masztu 60 i czopu przegubu centralnego 61. Proces stawiania masztu rozpoczyna się od montażu czopa przegubu centralnego 61 w podłożu. Do masztu, do którego zamontowano turbinę wiatrową 80 oraz odciągi 70, mocuje się belkę wyciągową 10 poprzez zaciśnięcie gniazda 20 belki na trzonie masztu 60 przy pomocy czterech śrub 25. Dźwigniki specjalne 30 ustawia się przy czopie przegubu centralnego 61, a następnie zsuwa, jednocześnie osiując je względem czopa przegubu centralnego 61 oraz wkładając czopy łożyskowe 24 w łożyska igiełkowe 43 znajdujące się w korpusach nakrętek 41. Osiowanie dźwigników 30 z przegubem 61 uzyskiwane jest poprzez półokrągłe wybranie w podstawach 31 dźw igników specjalnych 30. Następnie dźwigniki specjalne 30 zabezpiecza się przed rozsunięciem przy pomocy płyt zabezpieczających 50 umieszczanych na sworzniach 51. W dalszej kolejności do belki wyciągowej 10 mocuje się liny odciągów masztu 70 oraz linę wyciągarki 90. Rozpoczęcie nawijania liny wyciągarki 90 powoduje obrót całego masztu względem czopów łożyskowych 24 belki wyciągowej 10. Po uzyskaniu pozycji pionowej następuje zabezpieczenie odciągów masztu 70. Następnie przy pomocy kluczy nasadowych i pokrętła zapadkowego obraca się jednocześnie śruby 37 obu podnośników 30, tym samym opuszczając trzon masztu 60 na przegub centralny 61. Po opuszczeniu trzonu masztu 60 oraz napięciu odciągów masztu 70 możliwy jest demontaż dźwigników specjalnych 30 poprzez usunięcie płyt zabezpieczających 50, a następnie odsunięcie dźwigników 30 od trzonu masztu 60. Po zdemontowaniu dźwigników 30 luzuje się cztery śruby 25 łączące gniazdo 20 belki wyciągowej 10 w celu jej odłączenia od trzonu masztu 60.The elevating mechanism enables a lightweight mast to be erected, consisting of a mast shank 60 and a spigot 61. The erection process begins with mounting the articulation spigot 61 in the ground. To the mast to which the wind turbine 80 and the lashings 70 are mounted, the hoist 10 is attached by clamping the socket 20 of the beam on the mast shaft 60 with four bolts 25. Special jacks 30 are positioned at the pin 61 of the central pivot, and then slid off, simultaneously aligning them in relation to the pin of the central joint 61 and by inserting the bearing pins 24 into needle bearings 43 located in the nut bodies 41. The alignment of the jacks 30 with the joint 61 is achieved by a semicircular recess in the bases 31 of special pins 30. Then, special jacks 30 are secured against slipping when using securing plates 50 placed on bolts 51. Next, the ropes of the mast ties 70 and the winch rope 90 are attached to the hoist 10. The start of winding the winch rope 90 causes the entire mast to rotate in relation to the bearing pins 24 of the hoist 10. After obtaining the vertical position, securing is performed mast lashings u 70. Then, using the socket wrenches and the ratchet knob, the screws 37 of both jacks 30 are simultaneously rotated, thus lowering the mast shaft 60 onto the central joint 61. After lowering the mast shaft 60 and tensioning the mast ties 70, it is possible to disassemble the special jacks 30 by removing the plates 50, and then move the jacks 30 away from the mast shaft 60. After the jacks 30 are removed, the four bolts 25 connecting the seat 20 of the drawbeam 10 are loosened in order to disconnect it from the mast shaft 60.

Claims

1.The low-power wind turbine mast erecting mechanism, intended for erecting light tubular masts with central articulation, consists of a hoist mounted to the mast base, two special jacks, and a winch with a rope, characterized by the fact that the hoist (10) is finished is a seat (20), with an internal diameter corresponding to the external diameter of the mast (60), having two bearing pins (24) on the external surface mounted in bearing seats of nuts (40) moving on trapezoidal screws (37) of special jacks (30), where the special jack (30) consists of a base (31) in the form of a plate connected to the supports (32) and a trapezoidal screw (37) pivotally supported at the top by means of a bronze sliding sleeve (36) placed in a socket (33) attached to the supports ( 32), at the bottom by means of a tapered roller bearing (35) placed in a socket (34) in the form of a sleeve attached to the base (31), and the bearing seat is in a side hole in the nut body (41) perpendicular to the axis of the tapped hole.

PL 228 080 Β1

2. A mast erecting mechanism as set forth in claim A device as claimed in claim 1, characterized in that it has a special jack (30) with a right-coiled trapezoidal screw (37) and a special jack (30) with a left-coiled trapezoidal screw (37).

3. A mast erecting mechanism as set forth in claim A roller bearing (43) and a brown sliding insert (42) are mounted in the bearing seat.

4. A mast erecting mechanism as set forth in claim A method according to claim 1, characterized in that the special jacks (30) are connected by means of securing plates (50), at the ends of which there are holes with a diameter corresponding to the diameter of the pins (51) in the base (31) of the special jacks (30).