w gniazdach wirnika polaczonego z walem ulozyskowanym w korpusie zewnetrznym, charakteryzuje sie tym, ze elektrosilownik (5) jest zamocowany wewnatrz wirnika (1), polaczony poprzez sterownik (50) ze zródlem energii (10) elektrycznej przewodem (19), zaopatrzony w trzpien (6) zakonczony czopem (7), w którego ukosnych wzgledem osi wzdluznych wybraniach umieszczone ma suwliwe, dopasowane ksztaltem do wybran i/lub karbów, elementy ksztaltowe (9) przymocowane do podstaw (4) lopat, przy czym ruch poosiowy trzpienia (6) z czopem (7) powoduje ruch obrotowy elementów podstaw (4) wraz z lopatami wzgledem osi obrotu lopat. PL 445064 A1 2/19Sposób regulowania podczas pracy kata ustawienia lopat wirnika smiglowego, zwlaszcza lopat wirnika turbiny wodnej oraz zespól wirnika smiglowego o regulowanym podczas pracy kacie ustawienia lopat, zwlaszcza lopat wirnika turbiny wodnej. Przedmiotem wynalazku jest sposób regulowania podczas pracy kata ustawienia lopat wirnika smiglowego, zwlaszcza lopat wirnika turbiny wodnej. Przedmiotem wynalazku jest równiez zespól wirnika smiglowego o regulowanym podczas pracy kacie ustawienia lopat, zwlaszcza lopat wirnika turbiny wodnej. Znane konstrukcje mechanizmów obrotu lopatek wirników kretnych pomp i turbin osio wych i diagonalnych, mozna podzielic na nastepujace charakterystyczne typy: - napedzane serwomechanizmem usytuowanym w piascie wirnika poprzez olejowy prze wód umieszczony w wydrazonym wale. Serwomechanizm moze wykonywac ruch obroto wo-zwrotny lub osiowo-zwrotny. Obrót lub skok tloka jest przekazywany na krzyzak, któ ry poprzez przeguby obraca ramionami dzwigni osadzonych na obrotowych czopach lopa tek, lozyskowanych w piascie wirnika; - napedzane ciegnem usytuowanym w wydrazeniu walu, którego ruch osiowy jest wywo lany mechanizmem lub serwomechanizmem na górnym koncu walu. Przesuniecie dolnego konca ciegna powoduje ruch osiowy krzyzaka lub tarczy, który jest przeksztalcany na ob rót czopa poszczególnej lopatki poprzez mechanizm korbowy lub mechanizm jarzmowy. Dobór konstrukcji mechanizmu obrotu lopatki wirnika jest dokonywany przede wszystkim na podstawie liczby lopatek, kata pochylenia osi lopatek wzgledem osi glównej maszyny oraz jej wielkosci. Wszystkie w/w konstrukcje charakteryzuja luzy wystepujace miedzy ruchem osiowym krzyzaka lub tarczy a katami obrotów lopatek. Luzy te powinny byc mozliwie identyczne dla wszystkich lopatek wirnika. Waznym czynnikiem jest koszt wykonania mechanizmu, który zalezy od jego zlozonosci PL 445064 A1 3/19oraz ilosci operacji obróbczych i tolerancji wymiarów jego elementów. Znane mechanizmy dzwigniowe charakteryzuja sie zastosowaniem dwóch przegubów, wymagajacych spelnienia w/w warunków. Wiekszosc znanych wynalazków dotyczy mechanizmów regulacji kata ustawienia lopat maszyn osiowych w postaci mechanizmów dzwigniowych lub wykorzystujacych prze kladnie zebate i napedy srubowe. Klasyczne rozwiazania wirników typu Kaplana posiadaja drazony wal turbiny, przez który przeprowadzony jest drag regulacyjny na zewnatrz maszyny i generatora (nieraz po kilka metrów ma wal turbiny i generatora). Zewnetrzny mechanizm steruje katem lopat wirnika poprzez ruch posuwisty ulozyskowanego drazka regulacyjnego wewnatrz walu. Wedlug innego rozwiazania klasycznego stosuje sie silownik hydrauliczny zabudowany wewnatrz walu czy oplywki turbiny sterowany olejem pod cisnieniem podawanym przez zlacze obrotowe na wale turbiny. Kazde z tych dwóch rozwiazan standardowych wymaga podania energii do wykonania pracy z zewnatrz. Waznym zagadnieniem szczególnie w przypadku turbin wodnych jest eliminacja rozbie gu turbozespolu, który wynika najczesciej z awarii odbiornika energii (zwykle sieci elek troenergetycznej). Predkosc rozbiegowa turbin wodnych moze siegac 2-3 krotnosci pred kosci znamionowej i moze powodowac szybsze zuzycie lozysk i przekladni a w skrajnych przypadkach moze doprowadzic do mechanicznego uszkodzenia turbiny czy generatora oraz elektrycznego uszkodzenia aparatury elektrowni. Regulacja kata pochylenia lopat wirnika turbiny wodnej pozwala dostosowac prawidlowy kat natarcia wody splywajacej z palisady kierownic. Kombinatoryka regulacji tych dwóch palisad pozwala na uzyskanie wysokich sprawnosci toru przetwarzania energii wody na energie elektryczna. Dodatkowo umozliwia realizacje regulacji natezenia przeplywu wody przez maszyne wirnikowa. W opisie patentowym nr EP3271572 ujawniony jest system kontrolny przeplywu wody przez turbine wodna, sterowany ruchem dwóch pierscieni obracanych w przeciwnych kie runkach przy pomocy silowników elektrycznych zamiast silowników hydraulicznych, po miedzy którymi zamocowane sa lopaty (wience lopatkowe). Systemy hydrauliczne z za stosowaniem olejów hydraulicznych w wypadku awarii powoduja zanieczyszczenia wody w rzece i moga osiagnac zrzut duzej ilosci substancji ropopochodnych do srodowiska natu ralnego. W klasycznych rozwiazaniach elektrownie wyposaza sie w rezerwowe uklady realizujace funkcje awaryjnego zamykania doplywu wody do turbiny (akumulatory hydrauliczne lub PL 445064 A1 4/19elektryczne) czy tez hamulców elektrycznych lub mechanicznych. Celem wynalazku jest zaprojektowanie zwartej konstrukcji, która zapewni skuteczne i dlugotrwale dzialanie ukladu bez zewnetrznego zasilania, z mozliwoscia szybkich zmian kata ustawienia lopat wirnika smiglowego podczas pracy turbiny dla osiagniecia optymal nych warunków jej pracy. W sposobie regulowania podczas pracy kata ustawienia lopat wirnika smiglowego, zwlaszcza turbiny wodnej, który polega polega na analizie parametrów pracy maszyny: róznicy cisnien, predkosci obrotowej, przelyku turbiny lub wydatku pompy, i okresleniu optymalnego kata ustawienia lopat przez komputer, istota wynalazku jest, ze sygnaly z komputera przesyla sie przewodowo do modulu II lacznosci bezprzewodowej w obudo wie turbiny, skad transmituje sie je bezprzewodowo do modulu I lacznosci bezprzewodo wej w wirniku i dalej przewodowo przesyla sie do sterownika i elektrosilownika, którego trzpieniem w poosiowym ruchu przestawia sie polozenie czopa zamocowanego na trzpie niu i przy poosiowym przesuwie czopa obraca sie przylegajace do czopa suwliwe elementy ksztaltowe przymocowane do podstaw lopat zamocowanych obrotowo w gniazdach wirni ka i zmienia sie katowe ustawienie lopat, po czym ponawia sie przesylanie sygnalów do i z komputera tym samym torem sygnalowym. Korzystnie sygnaly pomiedzy modulami I i II lacznosci bezprzewodowej przesyla sie w pasmie radiowym od 100 kHz do I MHz, najko rzystniej w pasmie < I MHz dla odleglosci <0,5 m, <500 kHz dla odleglosci W zespole wirnika smiglowego o regulowanym kacie ustawienia lopat, zwlaszcza lopat wirnika turbiny wodnej podczas pracy, który posiada elektrosilownik i lopaty z podstawa mi zamocowanymi obrotowo w gniazdach wirnika polaczonego z walem ulozyskowanym w korpusie zewnetrznym, istota wynalazku jest, ze elektrosilownik jest zamocowany we wnatrz wirnika, polaczony poprzez sterownik ze zródlem energii elektrycznej przewodem, zaopatrzony w trzpien zakonczony czopem, w którego ukosnych wzgledem osi wzdluznych wybraniach umieszczone ma suwliwe, dopasowane ksztaltem do wybran i/lub karbów, ele menty ksztaltowe przymocowane do podstaw lopat, przy czym ruch poosiowy trzpienia z czopem powoduje ruch obrotowy elementów podstaw wraz z lopatami wzgledem osi ob rotu lopat. Korzystnie element ksztaltowy zamocowany jest mimosrodowo wzgledem osi obrotu. Korzystnie elementem ksztaltowym jest kostka w obrysie prostopadloscianu, najkorzyst niej wykonana z polimeru smarowanego woda. Korzystnie wybrania maja postac prosto-osiowych kanalów. PL 445064 A1 /19Korzystnie zródlem energii elektrycznej jest synchroniczny zatapialny generator energii elektrycznej przymocowany stojanem do piasty wirnika i/lub kolnierza walu zas zewnetrz nym wirnikiem generatora z magnesami trwalymi do nieruchomego korpusu. Korzystnie przewód jest umieszczony w kanale piasty wirnika. Korzystnie przewód jest polaczony elektryczne z zewnetrznym zródlem zasilania energia elektryczna poprzez kabel umieszczony w kanale walu. Korzystnie sterownik jest polaczony z akumulatorem energii elektrycznej zaopatrzonym w regulator ladowania, najkorzystniej zamocowane wewnatrz oplywki wirnika. Korzystnie sterownik zaopatrzony jest w modul I lacznosci bezprzewodowej, który zamo cowany jest wewnatrz oplywki wykonanej z materialu o niskiej tlumiennosci fal radio wych i sparowany sygnalowa z modulem II lacznosci bezprzewodowej w obudowie turbi ny, który to modul II polaczony jest z komputerem. Korzystnie sygnaly pomiarowe i sygnaly sterowania pomiedzy modulem I i modulem II transmitowane sa w pasmie radiowym od I MHz do 100 kHz, najkorzystniej w pasmie< I MHz dla odleglosci <0,5 m, <500 kHz dla odleglosci <3 m. Korzystnie elektrosilownik jest zamocowany w wybraniu wewnatrz walu, z czopem w plaszczyznie przeciecia osi walu i osi obrotu lopat. Nieoczekiwanie stwierdzono, iz stosujac rozwiazanie wedlug wynalazku, mozliwe jest regulowanie ustawienia lopat zespolu wirnika przy pomocy wewnetrznego akumulatora energii, dla zmiennych warunków przeplywu strumienia w turbinie i obciazen wirnika, przy pomocy sygnalów przesylanych z zewnetrznego komputera optymalizujacego parametry pracy turbiny, zwlaszcza przesylanych bezprzewodowo do wirnika podczas pracy. Usta wienie lopat mozna w szerokim zakresie regulowac poprzez transmisje bezprzewodowa. Uklad do dzialania nie wymaga uzycia materialów smarnych. Nieoczekiwanie stwierdzono równiez, iz jest mozliwe wyeliminowanie kosztownego drazenia walu turbiny wprowadza jac jako zródlo energii elektrycznej autonomiczny zatapialny synchroniczny generator energii elektrycznej przylaczony do zespolu wirnika i korpusu turbiny. Przedmiot wynalazku uwidoczniono na rysunku, w którym Fig. I ukazuje z boku widok zewnetrzny zespolu wirnika smiglowego, Fig. 2 - lopate polaczona z dwuczesciowa pod stawa i elementem ksztaltowym przymocowanym do dolnej czesci podstawy, Fig. 3 - usta wienie robocze lopat w widoku odchylonym o maly kat od osi czopa, Fig. 4 - widok uko sny elektrosilownika z kolnierzem mocujacym i trzpieniem zakonczonym czopem z pro sto-osiowymi wybraniami, Fig. 5 - fragment przekroju przez generator energii PL 445064 A1 6/19elektrycznej, Fig. 6 - przekrój wzdluzny przez zespól wirnika z elektrosilownikiem zamo cowanym w oplywce, zas Fig. 7 ukazuje przekrój wzdluzny przez zespól wirnika z elek trosilownikiem zamocowanym w wybraniu walu. Sposób regulowania podczas pracy kata ustawienia lopat wirnika smiglowego, zwlasz cza turbiny wodnej, polega na analizie parametrów pracy maszyny: róznicy cisnien, pred kosci obrotowej, przelyku turbiny lub wydatku pompy, i okresleniu optymalnego kata usta wienia lopat przez komputer, z którego sygnaly przesyla sie do peryferyjnych urzadzen, istota wynalazku jest, ze sygnaly z komputera przesyla sie do modulu II lacznosci bezprze wodowej w obudowie turbiny, skad transmituje sie je bezprzewodowo do modulu I laczno sci bezprzewodowej w wirniku i dalej przewodowo przesyla sie do sterownika i elektrosi lownika, którego trzpieniem w poosiowym ruchu przestawia sie polozenie czopa zamoco wanego na trzpieniu i przy poosiowym przesuwie czopa obraca sie przylegajace do czopa suwliwe elementy ksztaltowe przymocowane do podstaw lopat zamocowanych obrotowo w gniazdach wirnika i zmienia sie katowe ustawienie lopat, po czym ponawia sie przesyla nie sygnalów do i z komputera tym samym torem sygnalowym. Korzystnie sygnaly po miedzy modulami I i II lacznosci bezprzewodowej przesyla sie w pasmie radiowym od I 00 kHz do I MHz, najkorzystniej w pasmie< I MHz dla odleglosci <0,5 m, <500 kHz dla od leglosci Zespól wirnika smiglowego o regulowanym kacie ustawienia lopat 3, posiada elektrosi lownik 5 i lopaty 3 z podstawami 4 zamocowanymi obrotowo w gniazdach wirnika 1 pola czonego z walem 2 ulozyskowanym w korpusie 20 zewnetrznym. Elektrosilownik 5 jest zamocowany wewnatrz wirnika 1, polaczony poprzez sterownik 50 ze zródlem energii 10 elektrycznej przewodem 19, zaopatrzony w trzpien 6 zakonczony czopem 7, w którego ukosnych wzgledem osi wzdluznych wybraniach 8 umieszczone ma suwliwe, dopasowane ksztaltem do wybran 8 i/lub karbów 8a, elementy ksztaltowe 9 przy mocowane do podstaw 4 lopat 3, przy czym ruch poosiowy trzpienia 6 z czopem 7 powo duje ruch obrotowy elementów podstaw 4 wraz z lopatami 3 wzgledem osi obrotu O lopat 3. Korzystnie element ksztaltowy 9 zamocowany jest mimosrodowo wzgledem osi obrotu O. Korzystnie elementem ksztaltowym 9 jest kostka w obrysie prostopadloscianu, najko rzystniej wykonana z polimeru smarowanego woda. Korzystnie wybrania 8 maja postac prosto-osiowych kanalów. Korzystnie zródlem energii 10 elektrycznej jest synchroniczny zatapialny generator 11 energii elektrycznej przymocowany stojanem lla do piasty wirni ka 1 i/lub kolnierza walu 2 zas zewnetrznym wirnikiem generatora llb z magnesami trwa lymi do nieruchomego korpusu 20. Korzystnie przewód 19 jest umieszczony w kanale 18 PL 445064 A1 7/19piasty wirnika 1. Opcjonalnie przewód 19 jest polaczony elektryczne z zewnetrznym zró dlem zasilania energia elektryczna poprzez kabel 22 umieszczony w kanale 23 walu 2. Korzystnie sterownik 50 jest polaczony z akumulatorem 51 energii elektrycznej zaopatrzo nym w regulator ladowania 52, najkorzystniej zamocowane wewnatrz oplywki la wirnika 1. Korzystnie sterownik 50 zaopatrzony jest w modul I 53 lacznosci bezprzewodowej, któ ry zamocowany jest wewnatrz oplywki la wykonanej z materialu o niskiej tlumiennosci fal radiowych i sparowany sygnalowa z modulem II 54 lacznosci bezprzewodowej w obu dowie 55 turbiny, który to modul II 54 polaczony jest z komputerem 56. Z uwagi na duza tlumiennosc wody (pomiedzy modulami I i II lacznosci bezprzewodo wej) do transmisji sygnalów nalezy wykorzystac transmisje radiowa w pasmie odleglosci <0.5 m, <500 kHz dla miarowe i sygnaly sterowania pomiedzy modulem I 53 i modulem II 54 transmitowane sa w pasmie radiowym od 100 kHz do 1 MHz. Elektrosilownik 5 jest zaopatrzony w trzpien 6 zakonczony czopem 7, w którego uko snych wzgledem osi wzdluznych wybraniach 8 umieszczone ma suwliwe, dopasowane ksztaltem do wybran 8 i/lub karbów 8a, elementy ksztaltowe 9 przymocowane do podstaw 4 lopat 3. Poosiowy ruch trzpienia 6 z czopem 7 powoduje ruch obrotowy elementów ksztaltowych 9 wraz z lopatami 3 wzgledem osi obrotu O lopat 3. Korzystnie element ksztaltowy 9 zamocowany jest mimosrodowo wzgledem osi obrotu O. Korzystnie elemen tem ksztaltowym 9 jest kostka w obrysie prostopadloscianu. Korzystnie wybrania 8 maja postac prosto-osiowych kanalów. Korzystnie zródlem energii 10 elektrycznej jest synchro niczny generator 11 energii elektrycznej przymocowany pierwszym zespolem lla do wir nika 1 lub walu 2 i drugim zespolem llb do nieruchomego korpusu 20. Opcjonalnie elektrosilownik 5 zamocowany jest w wybraniu 21 wewnatrz walu 2, z czo pem 7 w plaszczyznie przeciecia osi walu 2 i osi obrotu O lopat 3. Opcjonalnie, na wypadek awarii któregos z elementów wewnetrznego autonomicznego ukladu zasilania elektrycznego w zespole wirnika, przewód 19 jest polaczony elektryczne z zewnetrznym zródlem zasilania energia elektryczna poprzez kabel 22 umieszczony w ka nale 23 walu 2. Kanal 23 moze byc wyfrezowany na powierzchni walu 2, a kabel 22 za bezpieczony lutem twardym, co pozwala wyeliminowac poosiowe drazenie walu 2. Zgodnie z wynalazkiem w stozkowej obudowie oplywki la wylotowej znajduje sie auto nomiczny mechanizm nastawczy. Wewnatrz szczelnej obudowy utwierdzony jest elektrosi lownik 5 o ruchu posuwistym. Oplywka la zamocowana jest osiowo do wirnika 1 turbiny i wiruje razem z nim. Poprzez mechanizm jarzmowy przekazywany jest ruch posuwisty PL 445064 A1 8/19na obwodowo umieszczone palisady lopat 3 powodujac ich ruch obrotowy w osi promie niowej. Energie niezbedna do wykonania pracy jak równiez komunikacji z nadrzednym sterownikiem (komputerem 56) dostarcza zatapialny zintegrowany z korpusem piasty wir nika 1 synchroniczny generator 11 wzbudzany magnesami trwalymi. Do stalej czesci obu dowy wlotowej przytwierdzony jest wirnik generatora llb z magnesami trwalymi, nato miast nazwojony stojan lla wiruje razem z piasta wirnika 1. Powstala w ten sposób ener gia elektryczna magazynowana jest w akumulatorze 51. Caloscia zarzadza mikroproceso rowy uklad sterownika 50 pelniacy jednoczesnie funkcje zasilacza regulatora ladowania 52 komunikacji dwustronnej i sterowania. Wartosc roboczego kata pochylenia lopat 3 wirnika 1 podczas normalnej pracy turbiny zadawana jest przez komputer 56 jako wartosc wynikowa z pomiarów warunków hydrau licznych, mechanicznych czy tez elektrycznych stanu pracy maszyny w zaleznosci od apli kacji rozwiazania. W turbinach z regulowanym ukladem lopat 3 wirnika (tzw. turbiny Ka plana) na podstawie pomiaru rzeczywistej wartosci kata lopat 3 kierownicy obliczany i za dawany jest optymalny kat lopat 3 wirnika 1. Regulacja kata pochylenia lopat 3 wirnika 1 turbiny wodnej pozwala optymalnie wykorzystac kret wody splywajacej z palisady kie rownic, przez co mozna uzyskac szersze pole pracy maszyny przy zmiennosci parametrów hydraulicznych. Wzajemna kombinatoryka regulacji tych dwóch katów pozwala na uzyskanie wysokich sprawnosci toru przetwarzania energii wody na energie mechaniczna. W maszynach wirni kowych czesto wykorzystywane jest sterowanie katami kierownicy i/lub wirnika 1 do kont roli ilosci wody przeplywajacej przez turbine/pompe a zarazem regulacja ich wydajnosci. W ten sposób mozna posrednio uzyskac funkcje regulacji poziomu wody w elektrowniach zbiornikowych i przeplywowych a w systemach pompowych odpowiednia wydajnosc lub wysokosc tloczenia. W tej aplikacji w komputerze 56 zaimplementowany jest regulator (typu PI) w petli sprzezenia zwrotnego od aktualnej zadanej wartosci poziomu wody lub wydajnosci gdzie sygnal sterowania zadawany jest na uklad wykonawczy regulatora lopat 3, którym jest elektrosilownik 5. Wynalazek z uwagi na fakt, ze posiada magazyn (akumulator 51) energii elektrycznej moze realizowac awaryjne zamykanie doplywu wody do turbiny w sposób niezalezny. Podczas rozbiegu maszyny uklad samoczynnie zamyka lopaty 3 wirnika 1 ograniczajac moment napedowy, a wiec i predkosc wirnika 1. PL 445064 A1 9/19Niezaleznym od zewnetrznego zasilania zródlem energii 10 elektrycznej przesylanej po przez regulator ladowania 52 do akumulatora 51 jest generator 11 energii elektrycznej we wnatrz zespolu wirnika. Generator 11 elektryczny jest maszyna synchroniczna z magnesami trwalymi. Stojan lla generatora 11 przymocowany do obracajacego sie walu 2 i/lub piasty wirnika 1 turbiny zawiera uzwojenia, w których indukuje sie napiecie zasilania ukladu sterowania lopatami 3 turbiny. Zewnetrzny wirnik generatora llb z magnesami trwalymi pelni role wzbudzenia i jest przymocowany do nieruchomej czesci korpusu 20 zewnetrznego. Czestotliwosc mak symalna (dla maksymalnej predkosci obrotowej) nie powinna przekraczac 200 Hz. War tosc napiecia generatora 11 wyprostowana na mostku diodowym powinna miescic sie w zakresie od O do 60 V de w zaleznosci od predkosci obrotowej wirnika 1 turbiny. Napiecie z generatora 11 o zmiennych parametrach przetwarzane jest w regulatorze lado wania 52 na stale napiecie 24Vdc zasilania elektrosilownika 5 i modulu I 53 transmisji ra diowej i zasila magazyn energii elektrycznej, akumulator 51. W zespole wirnika stosuje sie uklad pomiarowy, który ma za zadanie przetworzenie me chanicznej wartosci odchylenia lopat 3 wirnika 1 na napiecie o wartosci od O do I O V Moze to zostac zrealizowane poprzez wykorzystanie absolutnego enkodera obrotowego lub liniowego, np. w postaci potencjometru rezystancyjnego. Uklad wykonawczy zmienia kat ustawienia lopat 3 wirnika 1 poprzez elektrosilownik 5. Konieczne jest zastosowanie zabezpieczenia (wylacznika) przeciazeniowego (np. poprzez pomiar pradu) z sygnalizacja stanu przeciazenia. Uklad wykonawczy powinien byc samo hamowny. Dla lepszego przedstawienia wynalazku, ponizej omówiono realizacje rozwiazan we dlug wynalazku. Przyklad I W sposobie regulowania podczas pracy kata ustawienia lopat wirnika smiglowego, zwlaszcza turbiny wodnej, przesylano sygnaly z wartosciami kata ustawienia lopat, do komputera, który wyliczal i przekazywal sygnaly z optymalnym katem ustawienia lopat. Sygnaly z komputera przesylane byly do modulu II lacznosci bezprzewodowej w obudo wie turbiny, skad transmitowany byly bezprzewodowo do modulu I lacznosci bezprzewo dowej w wirniku i dalej przewodowo przesylane do sterownika i elektrosilownika. Trzpie niem elektrosilownika w poosiowym ruchu przestawiane bylo polozenie czopa zamocowa nego na trzpieniu. Przy poosiowym przesuwie czopa obracaly sie przylegajace do czopa suwliwe elementy ksztaltowe przymocowane do podstaw lopat zamocowanych obrotowo PL 445064 A1 /19w gniazdach wirnika i zmienialo sie katowe ustawienie lopat. Okresowo ponawiano prze sylanie sygnalów do i z komputera Gako nadrzednego sterownika ukladu) tym samym to rem sygnalowym. Sygnaly pomiedzy modulami I i II lacznosci bezprzewodowej przesy lano doswiadczalnie w zakresie pasma radiowego od 1 MHz do 100 kHz. W zaleznosci od odleglosci pomiedzy modulami I i II lacznosci bezprzewodowej transmisje stosowano transmisje sygnalów w pasmie Przy wiekszych turbinach i tym samym wiekszych odleglosciach pomiedzy modulami I i II lacznosci bezprzewodowej: dla odleglosci 0,8 m stosowano transmisje w pasmie 500 kHz a dla duzych turbin przy odleglosci zblizonej do 3 m stosowano transmisje w pasmie 100 kHz. Przyklad II Zespól wirnika smiglowego o regulowanym kacie ustawienia lopat 3, zaopatrzono w elektrosilownik 5 i lopaty 3 z podstawami 4 zamocowanymi obrotowo w gniazdach wir nika 1 polaczonego z walem 2 ulozyskowanym w korpusie 20 zewnetrznym. Elektrosi lownik 5 zamocowany zostal wewnatrz wirnika 1 i polaczony poprzez sterownik 50 ze zró dlem energii 10 elektrycznej przewodem 19. Zródlem energii 10 elektrycznej jest synchro niczny generator 11 energii elektrycznej przymocowany stojanem lla do obracajacego sie walu 2 i piasty wirnika 1 zawierajacy uzwojenia, w których indukuje sie napiecie zasilania ukladu sterowania lopatami 3 zespolu wirnika. Zewnetrzny wirnik llb z magnesami trwa lymi pelni role wzbudzenia i jest przymocowany do nieruchomej czesci korpusu 20 ze wnetrznego. Sterownik 50 polaczony zostal z akumulatorem 51 energii elektrycznej zaopatrzonym w regulator ladowania 52, które zamocowano wewnatrz oplywki la wirnika 1. Sterownik 50 zaopatrzono w modul I 53 lacznosci bezprzewodowej sparowany sygnalowa z modulem II 54 lacznosci bezprzewodowej w obudowie 5 turbiny, który to modul II 54 polaczono z komputerem 56. Oplywke la wirnika 1 wykonano z tworzywa sztucznego (wytoczono z teflonu) umozliwiajacego transmisje sygnalów z ukladu elektronicznego ( modulu I 53 lacznosci bezprzewodowej) do sterownika zewnetrznego, komputera 56, poprzez modul II 54 lacznosci bezprzewodowej polaczone przewodami sygnalowymi 54a. Z uwagi na duza tlumiennosc wody, do bezprzewodowej transmisji sygnalów wykorzy stano transmisje radiowa w pasmie 0,9 MHz ze wzgledu na niewielkie wymiary turbiny, a zwlaszcza odleglosc pomiedzy modulami I i II lacznosci bezprzewodowej 0.45 m. Przy badaniu transmisji sygnalów dla wiekszych turbin, w których odleglosc pomiedzy modulami I i II lacznosci bezprzewodowej byla wieksza (do 1 m) lepszym okazalo sie PL 445064 A1 11/19zastosowanie pasma 480 kHz (czyli <500 kHz), zas dla duzej turbiny doswiadczalnie sto sowano pasmo 90kHz ( <100 kHz) dla odleglosci pomiedzy modulami I i II lacznosci bez przewodowej siegajacej prawie 3 m. Transmisje sygnalów pomiarowych i sygnalów stero wania w wodzie pomiedzy modulem I 53 i modulem II 54 testowano w pasmie radiowym od do I 00 kHz. Elektrosilownik 5 zaopatrzony zostal w trzpien 6 zakonczony czopem 7, w którego uko snych wzgledem osi wzdluznych wybraniach 8 umieszczono suwliwe, dopasowane ksztal tem do wybran 8, elementy ksztaltowe 9 przymocowane do elementów podstaw 4b lopat 3. Poosiowy ruch trzpienia 6 z czopem 7 powoduje ruch obrotowy elementów ksztaltowych 9 wraz z lopatami 3 wzgledem osi obrotu O lopat 3. Elementy ksztaltowe 9 zamocowane zo staly mimosrodowo wzgledem osi obrotu O. Elementy ksztaltowe 9 wykonano jako kostki w obrysie prostopadloscianu, które wykonano z poliacetalu wzmocnionego wlóknem szkla nym POM-C GF25. Wybrania 8 maja postac prosto-osiowych kanalów. Przyklad III W wariantowym rozwiazaniu powyzszego zespolu wirnika zastosowano silownik obro towy zakonczony sruba niesamohamowna. Przyklad IV Zrealizowano zespól wirnika smiglowego o regulowanym kacie ustawienia lopat 3, który posiada elektrosilownik 5 i lopaty 3 z podstawami 4 zamocowanymi obrotowo w gniaz dach wirnika 1 polaczonego z walem 2 ulozyskowanym w korpusie 20 zewnetrznym. Elektrosilownik 5 (sterownik tloczyskowy z silnikiem krokowym SMC serii Ley) w tym wykonaniu zamocowany zostal w wybraniu 21 wewnatrz walu 2, z czopem 7 umieszczo nym w plaszczyznie przeciecia osi walu 2 i osi obrotu O lopat 3. Elektrosilownik 5 zaopatrzony zostal w trzpien 6 zakonczony czopem 7, w którego uko snych wzgledem osi wzdluznych wybraniach 8 umieszczono suwliwe, dopasowane ksztal tem do wybran 8, elementy ksztaltowe 9 przymocowane do podstaw 4 lopat 3. Poosiowy ruch trzpienia 6 z czopem 7 powoduje ruch obrotowy elementów ksztaltowych 9 wraz zlo patami 3 wzgledem osi obrotu O lopat 3. Elementy ksztaltowe 9 zamocowane zostaly mi mosrodowo wzgledem osi obrotu O. Elementy ksztaltowe 9 wykonano jako kostki w obry sie prostopadloscianu, które wykonano z polimeru PPTA z grupy poliamidów. Wybrania 8 maja postac prosto-osiowych kanalów. Zródlem energii 10 elektrycznej jest synchroniczny generator 11 energii elektrycznej przymocowany stojanem lla do obracajacego sie walu 2 zawierajacy uzwojenia, PL 445064 A1 12/19w których indukuje sie napiecie zasilania ukladu sterowania lopatami 3 zespolu wirnika. Zewnetrzny wirnik llb z magnesami trwalymi pelni role wzbudzenia i jest przymocowany do nieruchomej czesci korpusu 20 zewnetrznego. Elektrosilownik 5 zostal polaczony po przez sterownik 50 ze zródlem energii 10 elektrycznej przewodem 19. Sterownik 50 pola czono z akumulatorem 51 energii elektrycznej zaopatrzonym w regulator ladowania 52. Przewód 19 umieszczono w kanale 18 piasty wirnika 1. Sterownik 50 zamocowano we wnatrz oplywki la wirnika 1. Kablem 22 umieszczonym w kanale 23 walu 2 przylaczono rezerwowe zasilanie energia elektryczna, laczac go ze sterownikiem 50, z mozliwoscia au tomatycznego przelaczenia w przypadku zaniku zasilania z akumulatora 51. Sterownik 50 polaczono z modulem I 53 lacznosci bezprzewodowej sparowanym sygna lowa z modulem II 54 lacznosci bezprzewodowej w obudowie 5 turbiny. Modul II 54 pola czony zostal z komputerem 56. Oplywka la wirnika 1 wykonana zostala z materialu umozliwiajacego nisko-stratna transmisje sygnalów z modulu I 53 lacznosci bezprzewodo wej do zewnetrznego sterownika nadrzednego ( komputera 56), poprzez modul II 54 lacz nosci bezprzewodowej polaczone przewodami sygnalowymi 54a. Kolnierz walu 2 przy mocowano do piasty wirnika 1 srubami 2a. Z uwagi na duza tlumiennosc wody, do bezprzewodowej transmisji sygnalów testowano transmisje radiowa w pasmie 0,9 MHz ze wzgledu na niewielkie wymiary turbiny, i odle glosci pomiedzy modulami I i II lacznosci bezprzewodowej 0.45 m. We wszystkich omówionych przypadkach uzyskano zadowalajacy rezultat rozwiazania. Ujawnione rozwiazanie ogranicza znaczaco koszty drazenia walów turbin i generatorów lopatkowych w porównaniu z wyprowadzeniem klasycznego drazka sterujacego. PL 445064 A1 13/19Zastrzezenia patentowe 1. Sposób regulowania podczas pracy kata ustawienia lopat wirnika smiglowego, zwlasz cza lopat wirnika turbiny wodnej, polega na analizie parametrów pracy maszyny: róznicy cisnien, predkosci obrotowej, przelyku turbiny lub wydatku pompy, i okresleniu optymal nego kata ustawienia lopat przez komputer, znamienny tym, ze sygnaly z komputera przesyla sie przewodowo do modulu II lacznosci bezprzewodowej w obudowie turbiny, skad transmituje sie je bezprzewodowo do modulu I lacznosci bezprzewodowej w wirniku i dalej przewodowo przesyla sie do sterownika i elektrosilownika, którego trzpieniem w poosiowym ruchu przestawia sie polozenie czopa zamocowanego na trzpieniu i przy po osiowym przesuwie czopa obraca sie przylegajace do czopa suwliwe elementy ksztaltowe przymocowane do podstaw lopat zamocowanych obrotowo w gniazdach wirnika i zmienia sie katowe ustawienie lopat, po czym ponawia sie przesylanie sygnalów do i z komputera tym samym torem sygnalowym. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze sygnaly pomiedzy modulami I i II lacz nosci bezprzewodowej przesyla sie w pasmie radiowym od 1 MHz do 100 kHz, korzystnie wpasmie < 1 MHz dlaodleglosci <0,5 m, <500 kHz dla odleglosci odleglosci <3 m. 3. Zespól wirnika smiglowego o regulowanym podczas pracy kacie ustawienia lopat, zwlaszcza lopat wirnika turbiny wodnej, posiada elektrosilownik i lopaty z podstawami zamocowanymi obrotowo w gniazdach wirnika polaczonego z walem ulozyskowanym w korpusie zewnetrznym, znamienny tym, ze elektrosilownik (5) jest zamocowany we wnatrz wirnika (1), polaczony poprzez sterownik (50) ze zródlem energii (10) elektrycznej przewodem (19), zaopatrzony w trzpien (6) zakonczony czopem (7), w którego ukosnych wzgledem osi wzdluznych wybraniach (8) umieszczone ma suwliwe, dopasowane ksztal tem do wybran (8) i/lub karbów (8a), elementy ksztaltowe (9) przymocowane do podstaw PL 445064 A1 14/19( 4) lopat (3), przy czym ruch poosiowy trzpienia ( 6) z czopem (7) powoduje ruch obroto wy elementów podstaw ( 4) wraz z lopatami (3) wzgledem osi obrotu (O) lopat (3). 4. Zespól wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze element ksztaltowy (9) zamocowany jest mimosrodowo wzgledem osi obrotu (O). . Zespól wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze elementem ksztaltowym (9) jest kostka w obrysie prostopadloscianu, korzystnie wykonana z polimeru smarowanego woda. 6. Zespól wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze wybrania (8) maja postac prosto-osiowych kanalów. 7. Zespól wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze zródlem energii (10) elektrycznej jest syn chroniczny zatapialny generator (11) energii elektrycznej przymocowany stojanem (lla) do piasty wirnika (1) i/lub kolnierza walu (2) zas zewnetrznym wirnikiem generatora (llb) z magnesami trwalymi do nieruchomego korpusu (20). 8. Zespól wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze przewód (19) jest umieszczony w kanale (18) piasty wirnika (1). 9. Zespól wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze przewód (19) jest polaczony elektryczne z zewnetrznym zródlem zasilania energia elektryczna poprzez kabel (22) umieszczony w kanale (23) walu (2). . Zespól wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze sterownik (50) jest polaczony z akumula torem (51) energii elektrycznej zaopatrzonym w regulator ladowania (52), korzystnie za mocowane wewnatrz oplywki (la) wirnika (1). 11. Zespól wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze sterownik (50) zaopatrzony jest w modul I (53) lacznosci bezprzewodowej, który zamocowany jest wewnatrz oplywki (la) wykona nej z materialu o niskiej tlumiennosci fal radiowych i sparowany sygnalowa z modulem II (54) lacznosci bezprzewodowej w obudowie (55) turbiny, który to modul II (54) polaczony jest z komputerem (56). 12. Zespól wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze sygnaly pomiarowe i sygnaly sterowania pomiedzy modulem I (53) i modulem II (54) transmitowane sa w pasmie radiowym od I MHz do I 00 kHz, korzystnie w pasmie < I MHz dla odleglosci <0,5 m, <500 kHz dla od leglosci 13. Zespól wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze elektrosilownik (5) jest zamocowany w wybraniu (21) wewnatrz walu (2), z czopem (7) w plaszczyznie przeciecia osi walu (2) i osi obrotu (O) lopat (3). PL 445064 A1 /191a Cl· f JUf- 8 CJ. 4 JUf- Cl· 2 JUf- Cl· 3 JUf- 11 PL 445064 A1 16/1955 54 54a 56 7:-r~, -~:::::::::::: PL 445064 A1 17/1955 54 56 :·=-:t..__' _ _____,~:::::::::::: PL 445064 A1 18/19al. Niepodleglosci 188/192 00-950 Warszawa, skr. poczt. 203 URZAD PATENTOWY RZECZYPOSPOLITEJ POLSKIEJ tel.: (+48) 22 579 05 55 I fax: (+48) 22 579 00 01 e-mail: kontakt@uprp.gov.pl I www.uprp.gov.pl SPRAWOZDANIE O STANIE TECHNIKI DO ZGLOSZENIA NR P.445064 Klasyfikacja zgloszenia: F03B 3/14, F03B 3/06 Podklasy w których prowadzono poszukiwania: F03B3 Bazy komputerowe w których prowadzono poszukiwania: EPODOC WPI bazy UPRP Kategoria dokumentu y A y A Dokumenty - z podana identyfikacja JPS60162073 A (HITACHI LTD) 23-08-1985 Fig. 3 i 4, opis figur US6402477 Bl (VOITH SIEMENS HYDRO POWER [US]) 11-06-2002 Fig. 35, opis fig. 35 CN213 l 44649 U (ZHEJIANG JINLUN ELECTROMECHANIC COL TD) 07-05- 2021 D Dalszy ciag wykazu dokumentów na nastepnej stronie A- dokument okreslajacy ogólny stan techniki, który nie jest uwazany za posiadajacy szczególne znaczenie, E - dokument stanowiacy wczesniejsze zgloszenie lub patent, ale opublikowany w lub po dacie zgloszenia, Odniesienie do zastrz. 1, 3 2, 4 - 13 1, 3 1 - 13 L - dokument, który moze poddawac w watpliwosc zastrzegane pierwszenstwo(-wa), lub przytoczony w celu ustalenia daty publikacji innego cytowanego dokumentu lub z innego szczególnego powodu, O - dokument odnoszacy sie do ujawnienia ustnego przez zastosowanie, wystawienie lub ujawnienie w inny sposób, P - dokument opublikowany przed data zgloszenia, ale pózniej niz zastrzegana data pierwszenstwa, T - dokument pózniejszy, opublikowany po dacie zgloszenia lub w dacie pierwszenstwa i niebedacy w konflikcie ze zgloszeniem, ale cytowany w celu zrozumienia zasad lub teorii lezacych u podstaw wynalazku, X - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za nowy lub nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument brany jest pod uwage samodzielnie, Y - dokument o szczególnym znaczeniu; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument zostanie polaczony z jednym lub kilkoma tego typu dokumentami, a takie polaczenie bedzie oczywiste dla znawcy, & - dokument nalezacy do tej samej rodziny patentowej. Sprawozdanie wykonali-a: Robert Kasprzak Ekspert Koordynator Data: .08.2023 Uwagi do zgloszenia Sprawozdanie zostalo wykonane w oparciu o zastrz. z dnia 30/05/2023 Podpis: /podpisano kwalifikowanym podpisem elektronicznym/ Pismo wydane w formie dokumentu elektronicznego PL 445064 A1 19/19 PL