PL225657B3 - Hamulec turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hamulec turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu, stanowiący rozwiązanie uzupełniające wynalazek według patentu nr PL 222405.

Hamulec turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu według patentu PL 222405 współpracuje z turbiną, której wirnik ma zasadniczo pionowe łopaty zamocowane do końców poziomych ramion, sprężyście odkształca Inych w kierunku pionowym i utwierdzonych do wału turbiny w rozstawieniu równych kątów środkowych. Ramiona są sztywno połączone poziomą, pierścieniową bieżnią współosiową z wałem wirnika i łączącą ramiona w strefach około połowy ich długości. Bieżnia jest podparta na co najmniej trzech rolkach, łożyskowanych na podporach sztywno połączonych z wieżą turbiny w rozstawieniu równego kąta środkowego. Hamulec wyróżnia się tym, że stanowią go zamocowane do podpór mechanizmy podnoszenia rolek oraz nakładki hamulcowe skierowane powierzchnią tarcia w stronę tocznej powierzchni bieżni.

Przy obniżeniu rolek w położenie bezstykowe z bieżnią, sprężyście odkształcalna konstrukcja ramion sztywno połączonych z wałem turbiny wywołuje nacisk bieżni na nakładki hamulcowe z efektem momentu tarcia o wartości większej od momentu parcia wiatru na łopaty wirnika. Rozwiązanie pozwala na wyhamowanie wirnika w warunkach zbliżania się do maksymalnej prędkości obrotowej oraz w celu unieruchomienia turbiny.

Znane są również hamulce cierne turbin wiatrowych o pionowych osiach obrotu przedstawione między innymi w opisach patentowych CN 201250755 i KR 20120097131. Hamulec turbiny przedstawiony w opisie CN 201250755 ma poziomą tarczę hamulcową sprzężoną z wałem wirnika i współosiowo dociskaną do nieruchomej tarczy oporowej. W rozwiązaniu według opisu KR 20120097131 hamulec ma pierścieniową obręcz hamulcową o pionowych bocznych powierzchniach tarcia, do których dociskane są z obu stron klocki hamulcowe z nakładkami.

Hamulec według niniejszego wynalazku stanowi usprawnienie opisanego powyżej rozwiązania według patentu PL 222405. Hamulec współpracuje z turbiną, której wirnik ma zasadniczo pionowe łopaty zamocowane do końców poziomych ramion, sprężyście odkształcaInych w kierunku pionowym i utwierdzonych do wału turbiny w rozstawieniu równych kątów środkowych. Ramiona są sztywno połączone poziomą, pierścieniową bieżnią współosiową z wałem wirnika i łączącą ramiona w strefach około połowy ich długości. Bieżnia jest podparta na co najmniej trzech rolkach, łożyskowanych na podporach sztywno połączonych z wieżą turbiny w rozstawieniu równego kąta środkowego. Hamulec stanowią zamocowane do podpór mechanizmy podnoszenia rolek oraz nakładki hamulcowe skierowane powierzchnią tarcia w stronę tocznej powierzchni bieżni. Istota ulepszenia według niniejszego wynalazku polega na tym, że ramiona wirnika połączone są z wałem za pośrednictwem przegubów o osiach leżących w płaszczyźnie poziomej, prostopadłej do osi wału oraz ukierunkowanych prostopadle do promieni środków ciężkości każdego z zestawów łopaty i połączonego z nią ramienia. Podczas hamowania rozwiązanie takie istotnie zmniejsza sprężyste obciążenia zginające ramion wirnika w strefie połączenia ich z wałem.

Rozwiązanie według wynalazku wyjaśnione jest opisem przykładowego wykonania turbiny pokazanej w ujęciu schematycznym na rysunku, którego Fig. 1 przedstawia widok z góry turbiny, Fig. 2 widok z boku na jedno z ramion, Fig. 3 przekrój poprzeczny według linii A-A oznaczonej na Fig. 1, natomiast Fig. 4 przedstawia w widoku perspektywicznym przykładowe wykonanie przegubowego połączenia ramion zwałem turbiny.

Turbina pokazana na rysunku ma trzy, zasadniczo pionowe łopaty 1, rozstawione według kąta środkowego 120° oraz których kształt utworzony jest z dwóch skrzydeł odchylonych od środka łopaty 1 promieniowo na zewnątrz pod niewielkim kątem w górę i w dół. Łopaty 1 w środku między skrzydłami połączone są poziomymi ramionami 2 z wałem 3 turbiny przez przeguby 10 o osiach leżących w płaszczyźnie poziomej Pp, prostopadłej do osi wału 3 oraz ukierunkowanych prostopadle do promieni środków ciężkości C każdego z zestawów łopaty 1 i połączonego z nią ramienia 2. Na promieniu o wymiarze około połowy długości ramiona 2 są sztywno połączone poziomą, pierścieniową bieżnią 4, współosiową z wałem 2 wirnika. Dolna powierzchnia toczna Pt bieżni 4 pochylona jest na zewnątrz w dół od płaszczyzny poziomej pod kątem a o wierzchołku w osi przegubu 10. Bieżnia 4 podparta jest na czterech rolkach 5, zamocowanych za pośrednictwem mechanizmów podnoszenia 9 na podporach 6 mających postać wsporników sztywno połączonych z wieżą 7 turbiny. Rolki 5 zabudowane są wewnątrz podpór 6, które mają kształt ceowników skierowanych ramionami do góry. Na górnych krawędziach każdej z podpór 6 zamocowane są nakładki hamulcowe 8, których górna powierzchnia tarcia

PL 225 657 B3 pochylona jest pod kątem zapewniającym przyleganie do dolnej powierzchni tocznej Pt bieżni 4 ramion 2 odchylonych w dół względem osi przegubów 10. Mechanizm podnoszenia 9 ma układ kinematyczny wahacza napędzanego tłokowym siłownikiem hydraulicznym zabudowanym wewnątrz podpory 6.

Podczas pracy turbiny mechanizm podnoszenia 9 wysuwa rolki 5 w położenie górne ponad p owierzchnie robocze nakładek hamulcowych 8 - co umożliwia toczną współpracę rolek 5 z dolną powierzchnią toczną Pt bieżni 4 przy poziomym usytuowaniu ramion 2. Po opuszczeniu rolek 5 poniżej powierzchni nakładek hamulcowych 8 ciężar wirnika wywołuje wychylenie w dół ramion 2 względem osi przegubów 10, a nacisk bieżni 4 na nakładki hamulcowe 8 daje efekt hamowania, którego moment tarcia M_t jest większy od momentu parcia M_p wiatru na łopaty 1 wirnika.

Claims (1)

1. Hamulec turbiny wiatrowej o pionowej osi obrotu, której wirnik ma zasadniczo pionowe łopaty zamocowane do końców poziomych ramion, sprężyście odkształcalnych w kierunku pionowym i utwierdzonych do wału turbiny w rozstawieniu równych kątów środkowych, ponadto które są sztywno połączone poziomą, pierścieniową bieżnią współosiową z wałem wirnika i łączącą ramiona w strefach około połowy ich długości, przy czym bieżnia ta jest podparta na co najmniej trzech rolkach, łożyskowanych na podporach sztywno połączonych z wieżą turbiny w rozstawieniu równego kąta środkowego a hamulec stanowią zamocowane do podpór: mechanizmy podnoszenia rolek oraz nakładki hamulc owe skierowane powierzchnią tarcia w stronę tocznej powierzchni bieżni, według patentu PL 222405, znamienny tym, że ramiona (2) połączone są z wałem (3) za pośrednictwem przegubów (10) o osiach leżących w płaszczyźnie poziomej (Pp) prostopadłej do osi wału (3) oraz ukierunkowanych prostopadle do promieni środków ciężkości (C) każdego z zestawów łopaty (1) i połączonego z nią ramienia (2).