PL206956B1 - Piasta łopatek wirnika, sposób wytwarzania piasty łopatek wirnika oraz siłownia wiatrowa z piastą łopatek wirnika - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest piasta łopatek wirnika dla siłowni wiatrowej.

Przedmiotem wynalazku jest także sposób wytwarzanie piasty łopatek wirnika oraz siłownia wiatrowa z piastą m łopatek wirnika.

Taka piasta stanowi połączenie pomiędzy (poziomym) wałem wirnika (osią wirnika) i łopatkami wirnika. W wyniku tego, całkowite siły występujące na łopatkach wirnika, o ile nie są to siły w samych łopatkach wirnika, występują im również na piaście. Są to obok (pożądanych) sił obrotowych, między innymi również siły odśrodkowe i powstające z oddziaływania wiatru na łopatki wirnika siły, obciążenia i momenty.

Piasta wirnika jest, dlatego jedną z najbardziej narażonych części siłowni wiatrowej i jako połączenie pomiędzy łopatkami wirnika i „resztą instalacji” elementem, którego wytrzymałość musi być gwarantowana, ponieważ żadna łopatka wirnika nie może się oderwać z urządzenia.

Dlatego piasty łopatek wirników w stanie techniki w większości przypadków są wykonywane w cał o ś ci z odlewu, zwłaszcza, jako element z ż eliwa z grafitem sferoialnym.

Zadaniem wynalazku jest, dlatego zaproponowanie piasty łopatek wirnika i sposobu jej wytwarzania, która, przy wymaganych wymiarach spełnia wszystkie wymagania dla bezpiecznej pracy siłowni wiatrowej i pozwala na bezpieczny i możliwie najmniej kosztowny transport na miejsce budowy siłowni wiatrowej.

Instalacje, które mają być wzniesione w najbliższej przyszłości osiągają takie wymiary, że wymagany techniczny proces jednoczęściowego wytwarzania piasty łopatek wirnika prawie już nie jest do możliwy do sterowania i zauważalnie wzrasta niebezpieczeństwo miejsc osłabienia, przykładowo w postaci jam skurczowych. Przez to nie jest już moż liwe niezawodne wytwarzanie bezusterkowych piast łopatek wirnika.

Dalej, transportu dużych piast łopatek wirnika o odpowiednich wymiarach na lądzie dokonać można tylko przy dużych (nieproporcjonalnie) nakładach i wymaga on nadzwyczajnych szeroko zakrojonych przygotowań logistycznych i organizacyjnych.

Zgodnie z wynalazkiem zaproponowano, że piasta łopatek wirnika dla wirnika, z co najmniej jedną łopatką, zbudowana, z co najmniej dwóch oddzielnych części, przy czym liczba oddzielnych części piasty łopatek wirnika jest, o co najmniej jeden większa od liczby łopatek wirnika, które mogą być przez piastę przyjęte, charakteryzuje się tym, że piasta łopatek wirnika zbudowana jest z rdzenia piasty i co najmniej trzech części zewnętrznych piasty dla przyjęcia łopatek wirnika, i że piasta łopatek wirnika posiada środki mocujące do mocowania do każdej części zewnętrznej piasty jednej łopatki wirnika nasadą i środki mocujące do mocowania z kolei części zewnętrznych piasty do rdzenia piasty.

Korzystnie, rdzeń piasty i części zewnętrzne piasty są ze sobą połączone trwale i/lub nierozłącznie.

Zadanie wynalazku w zakresie sposobu zostało rozwiązane przez to, że sposób wytwarzania piasty łopatek wirnika, z co najmniej dwóch oddzielnych elementów, które są montowane ze sobą dla utworzenia piasty i korzystnie trwale ze sobą łączone, przy czym liczba oddzielnych części piasty łopatek wirnika jest, o co najmniej jeden większa od liczby łopatek wirnika, które mogą być przez piastę przyjęte, przy czym piasta zbudowana jest z rdzenia piasty i co najmniej jednej części zewnętrznej piasty dla przyjęcia łopatek wirnika, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że mocuje się do każdej części zewnętrznej każdorazowo jedną łopatkę wirnika nasadą i mocuje się części zewnętrzne piasty do rdzenia piasty.

Siłownią wiatrowa według wynalazku jest wyposażona w piastę łopatek wirnika o podanych cechach.

Dzięki wynalazkowi części piasty łopatek wirnika mogą być tak zwymiarowane, że jest możliwy do przeprowadzenia transport również lądem, za pomocą standardowych środków transportu.

Oddzielne części mają wielkość, dla której można niezawodnie kontrolować znane procesy techniczne. Z drugiej strony, podział piasty łopatek wirnika na oddzielne części jest możliwy w ten sposób, że rodzaj obciążenia oddzielnych części można lepiej uwzględnić niż przy dotychczas znanej konfiguracji piasty łopatek wirnika, jako elementu odlewanego.

Szczególnie korzystnie wytwarza się podział piasty łopatek wirnika na tak zwany rdzeń piasty i pewną liczbę części zewnę trznych piasty odpowiednio do liczby ł opatek wirnika. Dzię ki temu, każ da łopatka może być przymocowaną nasadą do zewnętrznej części piasty, przy czym części zewnętrzne

PL 206 956 B1 piasty, znowu, są umieszczone na rdzeniu piasty, tak, że obciążenie pojedynczych połączeń można jasno określić.

Zarówno na rdzeniu piasty jak i na częściach zewnętrznych piasty przewidziane są środki mocujące, które pozwalają na trwałe połączenie pomiędzy częściami zewnętrznymi piasty i rdzeniem piasty.

Trwałe połączenie części składowych piasty można utworzyć za pomocą połączenia śrubowego lub nitowego. Możliwe jest również połączenie kształtowe, na przykład przez spawanie, klejenie, montaż odpowiednio wyprofilowanych i dopasowanych do siebie części (rdzenia i części zewnętrznych) (lub kombinacja wymienionych sposobów połączeń) rdzenia piasty z częścią zewnętrzną piasty, przy czym należy zwracać uwagę, aby zawsze zapewnić wystarczająco wytrzymałe połączenie rdzenia piasty z częścią zewnętrzną piasty.

Wynalazek w przykładzie wykonania został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok z przodu rdzenia piasty i, przedstawionych, jako oddzielone od niego, części zewnętrznych piasty; fig. 2 - widok z boku piasty.

Fig. 1 przedstawia rdzeń piasty (w widoku z przodu, w zasadzie trójkątny) z tuleją 14 na przyjęcie czopa osiowego (nieprzestawionego). Za pomocą tej tulei 14 piasta łopatek wirnika osadzana jest na osi wirnika (na przykład czopie osiowym). W niewielkim odstępie od rdzenia piasty 10 przedstawione zostały trzy części zewnętrzne piasty 12, które są mocowane (i zostały zamocowane) trwale do rdzenia piasty 10 w pokazanym rozmieszczeniu, i do których znowu są zamocowane łopatki wirnika (niepokazane) w znany sposób. (patrz odpowiednio: Erich Hau „Windkraftanlagen” - „Siłownie wiatrowe”).

Zgodnie z wynalazkiem, na fig. 1 przedstawiona jest piasta łopatek wirnika dla przyjęcia trzech łopatek wirnika. Odpowiednio do tego, piasta łopatek wirnika ma trzy części zewnętrzne piasty 12, każda do przyłączenia jednej łopatki, jak również rdzeń piasty, 10 jako czwartą, oddzielną część piasty łopatek wirnika. Tak, więc, piasta łopatek wirnika zbudowana jest z liczby oddzielnych części, która jest o jeden większa od liczby (nieprzedstawionych) łopatek wirnika.

Dla osiągnięcia wystarczającej wytrzymałości materiału, oddzielne części, korzystnie, wytwarzane są w procesie odlewania, i składają się z żeliwa o właściwym składzie. Przy czym oddzielne części mają wielkość, przy której można sterować procesem ich wytwarzania. W ten sposób można zapewnić to, że w wyniku wykonania bezusterkowych oddzielnych części, również wykonane z nich piasty łopatek wirnika spełniają pewnie wysokie wymagania.

Dla utrzymania przejrzystości rysunku, zrezygnowano z pokazania środków mocujących.

W celu montażu piasty łopatek wirnika, do rdzenia piasty 10 zostają przyłożone części zewnętrzne piasty 12 i jak tylko część zewnętrzna piasty 12 osiągnie prawidłowe położenie względem rdzenia piasty 10, oddzielne części 10, 12 są trwale ze sobą łączone, przez to, że, przykładowo, są ze sobą skręcone. Przy tym jednak możliwe są wszystkie znane techniczne sposoby łączenia, przy czym należy wziąć pod uwagę również nierozłączne technologie połączenia, na przykład spawanie, klejenie.

Fig. 2 przedstawia w wyrwaniu siłownię wiatrową z piastą łopatek wirnika 28 przyjmującą trzy łopatki, zbudowaną z rdzenia piasty 10 i części zewnętrznych piasty 22. Piastą łopatek wirnika 28 zamocowana jest bezpośrednio na wirniku 26 generatora, a wirnik obraca się wewnątrz stojana 24 generatora. Tak piasta jak i wirnik są ułożyskowane obrotowo na czopie osiowym.

W przypadku siłowni wiatrowej chodzi, korzystnie, o siłownię wiatrową o bardzo dużej mocy, korzystnie większej niż trzy MW. Zmontowana piasta łopatek wirnika ma średnicę większą niż 2,50 m (w widoku takim jak na fig. 1).

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Piasta łopatek wirnika dla wirnika, z co najmniej jedną łopatką, zbudowana, z co najmniej dwóch oddzielnych części, przy czym liczba oddzielnych części piasty łopatek wirnika jest, o co najmniej jeden większa od liczby łopatek wirnika, które mogą być przez piastę przyjęte, znamienna tym, że piasta łopatek wirnika (10, 12, 14) zbudowana jest z rdzenia piasty (10) i co najmniej trzech części zewnętrznych piasty (12) dla przyjęcia łopatek wirnika, i że piasta łopatek wirnika (10, 12, 14) posiada środki mocujące do mocowania na każdej części zewnętrznej piasty jednej łopatki wirnika nasadą i środki mocujące do mocowania z kolei części zewnętrznych piasty do rdzenia piasty.
2. 2. Piasta łopatek wirnika według zastrz. 1, znamienna tym, że rdzeń piasty (10) i części zewnętrzne piasty (12) są ze sobą połączone trwale i/lub nierozłącznie.

   PL 206 956 B1
3. 3. Sposób wytwarzania piasty łopatek wirnika, z co najmniej dwóch oddzielnych elementów, które są montowane ze sobą dla utworzenia piasty i korzystnie trwale ze sobą łączone, przy czym liczba oddzielnych części piasty łopatek wirnika jest, o co najmniej jeden większa od liczby łopatek wirnika, które mogą być przez piastę przyjęte, przy czym piasta zbudowana jest z rdzenia piasty i co najmniej jednej części zewnętrznej piasty dla przyjęcia łopatek wirnika, znamienny tym, że mocuje się do każdej części zewnętrznej każdorazowo jedną łopatkę wirnika nasadą i mocuje się części zewnętrzne piasty do rdzenia piasty.
4. 4. Siłownia wiatrowa z piastą łopatek wirnika według zastrz. 1 albo 2.