WZORU UŻYTKOWEGO PL Y1. KUJAWSKA WIOLETA, Kościerzyna, PL BUP 07/ WUP 12/11. WIOLETA KUJAWSKA, Kościerzyna, PL

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS OCHRONNY WZORU UŻYTKOWEGO (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (19) PL (11) (13) Y1 (51) Int.Cl. F03B 1/00 ( ) F03B 3/00 ( ) (54) Generator energii elektrycznej dla elektrowni wodnych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 07/11 (73) Uprawniony z prawa ochronnego: KUJAWSKA WIOLETA, Kościerzyna, PL (45) O udzieleniu prawa ochronnego ogłoszono: WUP 12/11 (72) Twórca(y) wzoru użytkowego: WIOLETA KUJAWSKA, Kościerzyna, PL PL Y1

2 2 PL Y1 Opis wzoru Przedmiotem wzoru użytkowego jest generator energii elektrycznej dla elektrowni wodnych, zwłaszcza dla małych elektrowni wodnych osadzanych na ciekach śródlądowych. Wzór użytkowy dotyczy nowego ukształtowania generatorów energii elektrycznej, zaopatrzonych w pędnik w postaci pionowej turbiny Kaplana, oraz bezkomutatorową synchroniczną wytwornicę prądu elektrycznego z magnesami trwałymi na wirniku. Znane są liczne rozwiązania generatorów energii elektrycznej dla małych elektrowni wodnych osadzanych na ciekach śródlądowych, w których stosuje się poziomo lub pionowo osiowe pędniki w postaci turbiny Kaplana, lub turbiny Francisa. Typowe rozwiązania generatorów tego typu polegają na zastosowaniu układu tandemowego turbina-wytwornica, które są ze sobą połączone w agregat poprzez jedno lub najczęściej dwa sprzęgła elastyczne współpracujące z motoreduktorem najczęściej kątowym, jedno lub wielostopniowym. Znane jest między innymi z polskiego opisu ochronnego na wzór użytkowy nr PL rozwiązanie generatora prądu elektrycznego zwłaszcza dla elektrowni małej mocy, jak również dla elektrowni wodnej, w którym generator ma pływającą turbinę Francisa. Według opisu ochronnego PL generator ma modułową konstrukcję, a jego pojedynczy moduł stanowi wirnik w postaci dwu dysków z przeciwlegle umieszczonymi wieloma magnesami trwałymi, zamocowanymi promieniście na każdym dysku, oraz ma stojan bez rdzenia, usytuowany między dyskami, w postaci uzwojenia w kształcie meandra zamocowanego na materiale niemagnetycznym. Znane są nadto i stosowane powszechnie rozwiązania dla małych elektrowni wodnych z pędnikiem w postaci turbiny Kaplana, w której drążony pionowy wał podparty w trzech punktach ułożyskowania, zawiera wewnątrz cięgno płynnie sterujące położeniem nastawnych łopat wirnika, z celu zmiany jego prędkości obrotowej. Nie są znane rozwiązania użytkowe, pozwalające na proste bezprzekładniowe skojarzenie ze sobą małego poziomego lub pionowo osiowego generatora energii elektrycznej, mającego postać bezkomutatorowej synchronicznej wytwornicy z magnesami trwałymi osadzonymi na wirniku, z pędnikiem w postaci pionowej turbiny Kaplana, zaopatrzonej w cięgnowy mechanizm regulacji położenia jej łopat. Wzór użytkowy rozwiązuje zagadnienie opracowania nowej formy generatora energii elektrycznej, zaopatrzonego w pędnik w postaci poziomej lub pionowej turbiny Kaplana, oraz mającego bezkomutatorową synchroniczną wytwornicę prądu elektrycznego z magnesami trwałymi na wirniku, o szczególnym zmierzającym do zaspokojenia celów użytkowych, zarysie jego kształtów i proporcji, nadającym się do wielokrotnego odtworzenia w sposób przemysłowy lub rzemieślniczy. Generator energii elektrycznej dla elektrowni wodnych, stanowiący znany układ tandemowy połączonych ze sobą poprzez sprzęgło w jeden agregat, pionowo osiowego pędnika w postaci turbiny Kaplana i bezkomutatorowej znanej synchronicznej wytwornicy prądu elektrycznego z magnesami trwałymi na wirniku, charakterystyczny tym według wzoru użytkowego, że osadzony w stojanie synchronicznej bezkomutatorowej wytwornicy prądu elektrycznego, zaopatrzonym w liczne uzwojenia i mającym łożyska promieniowe, jej wał, ma na obwodzie liczne magnesy trwałe i jest na dolnym końcu połączony poprzez sprzęgło łubkowe, zaopatrzone w elementy złączne, z wałem turbiny Kaplana. Jest on osadzony w łożysku osiowo-promieniowym w taki sposób, że osie obu wałów pokrywają się, a przez otwór wykonany na całej długości wału wytwornicy i wału turbiny, jest przeprowadzone cięgno, przeznaczone do sterowania mechanizmem zmiany położenia łopat wirnika turbiny. Istotne jest według wzoru, że do wnętrza stojana jest doprowadzony nawiewowy przewód, połączony z wentylatorem, oraz że stojan jest zaopatrzony w umieszczone w pobliżu jego najwyższego punktu, liczne wentylacyjne otwory. Istotne jest według wzoru, że sprzęgło łubkowe jest zwłaszcza sprzęgłem sztywnym, lub też w niektórych odmianach wykonania jest sprzęgłem elastycznym. Istotne jest według wzoru, że elementy złączne sprzęgła łubkowego, są zwłaszcza elementami śrubowymi samohamownymi. Istotne jest według wzoru, że w niektórych wykonaniach wzoru, przez wał wytwornicy i wał turbiny, jest przeprowadzone więcej jak jedno cięgno a nadto, że jest ono korzystnie cięgnem więcej jak jednordzeniowym. Istotne jest w korzystnych wykonaniach wzoru, że sprzęgło łubkowe łączy wał wytwornicy i wał turbiny, zwłaszcza poprzez przenoszące moment obrotowy wkładki klinowe.

3 PL Y1 3 Dzięki temu, że dolny koniec wału wytwornicy jest połączony poprzez sprzęgło łubkowe z wałem turbiny Kaplana w taki sposób, że osie obu wałów pokrywają się, a przez otwór wykonany na całej długości wału wytwornicy i wału turbiny, jest przeprowadzone cięgno sterowania mechanizmem zmiany położenia łopat wirnika turbiny, okazało się możliwe proste zrealizowanie zwartego układu tandemowego turbina-wytwornica, które są ze sobą połączone bezpośrednio bez motoreduktora, czy też przekładni pasowej. Przedmiot wzoru użytkowego jest szczegółowo zobrazowany na załączonym rysunku przedstawiającym uproszczony półwidok-półprzekrój generatora energii elektrycznej dla małych elektrowni wodnych. Jak pokazano na rysunku generator energii elektrycznej dla małych elektrowni wodnych stanowi układ tandemowy, w którym stojan 1 synchronicznej bezkomutatorowej wytwornicy prądu elektrycznego, jest zaopatrzony w liczne uzwojenia 2 i ma górne oraz dolne łożyska promieniowe 3, dla ułożyskowania pionowego wału 4, który na obwodzie jest zaopatrzony w liczne magnesy trwałe 5. Dolny koniec wału wytwornicy, jest połączony rozłącznie poprzez sprzęgło łubkowe 6, mające elementy złączne 7, z wałem 8 turbiny Kaplana 9. Jest on osadzony w łożysku osiowo-promieniowym 1 w taki charakterystyczny sposób, że osie obu wałów pokrywają się, a przez otwór wykonany na całej długości wału wytwornicy 4 i wału turbiny 8, jest przeprowadzone cięgno 11 sterowania znajdującym się w wirniku turbiny, mechanizmem 12 zmiany położenia jej łopat 13. Do wnętrza stojana 1, który jest jednocześnie korpusem synchronicznej bezkomutatorowej wytwornicy prądu elektrycznego, jest doprowadzony nawiewowy przewód 14, połączony z wentylatorem 15, wymuszonego nawiewu powietrza chłodzącego, które najkorzystniej jest pobierane znad lustra cieku. Wentylator nawiewowy jest włączany przy małych prędkościach obrotowych tandemu, natomiast przy dużych prędkościach chłodzenie wirnika wytwornicy odbywa się w przepływie naturalnym. Zastosowane w generatorze według wzoru sprzęgło łubkowe 6 jest zwłaszcza sprzęgłem sztywnym. W niektórych wykonaniach generatora o podwyższonej mocy, sprzęgło łubkowe 6 jest zastosowane w wykonaniu elastycznym, cechującym się umiarkowaną podatnością na oddziaływania zmiennych naprężeń skrętnych. Zastosowane w sprzęgle łubkowym 6, elementy złączne 7, są zwłaszcza elementami śrubowymi zaopatrzonymi w blokady cierne samohamowne, zabezpieczające je przed odkręceniem się pod działaniem zmiennych co do amplitudy i częstotliwości momentów obrotowych tandemu. W niektórych wykonaniach generatora stosownie do charakterystyki i dynamiki cieku wodnego, na którym jest on zainstalowany, stosuje się więcej jak jedno cięgno 11 przeprowadzone przez wał wytwornicy 4 i wał turbiny 8, odpowiednio do potrzeb mechanizmu zmiany położenia 12 łopat 13 turbiny. W korzystnym wykonaniu generatora przeprowadzone przez wał wytwornicy 4 i wał turbiny 8, sztywne cięgno 11, jest cięgnem więcej jak jednordzeniowym. Stosownie do potrzeb bilansu energetycznego, stojan 1 synchronicznej bezkomutatorowej wytwornicy prądu elektrycznego, jest zaopatrzony w umieszczone w pobliżu jego najwyższego punktu, liczne wentylacyjne otwory, a sprzęgło łubkowe 6 łączy wał wytwornicy 4 i wał turbiny 8, poprzez przenoszące moment obrotowy wkładki klinowe, wysoce odporne na ścinanie i zmienne obciążenia dynamiczne. Zastrzeżenia ochronne 1. Generator energii elektrycznej dla elektrowni wodnych, stanowiący układ tandemowy połączonych ze sobą poprzez sprzęgło w jeden agregat, pionowo lub poziomo osiowego pędnika w postaci turbiny Kaplana i bezkomutatorowej synchronicznej wytwornicy prądu elektrycznego z magnesami trwałymi na wirniku, znamienny tym, że osadzony w stojanie (1) synchronicznej bezkomutatorowej wytwornicy prądu elektrycznego, zaopatrzonym w liczne uzwojenia (2) i mającym łożyska promieniowe (3), pionowy wał (4), mający na obwodzie liczne magnesy trwałe (5), jest na dolnym końcu połączony poprzez sprzęgło łubkowe (6), zaopatrzone w elementy złączne (7), z wałem (8) turbiny Kaplana (9), osadzonym w łożysku osiowo-promieniowym w taki sposób, że osie obu wałów pokrywają się, a przez otwór wykonany na całej długości wału wytwornicy (4) i wału turbiny (8) jest przeprowadzone cięgno (11), sterowania mechanizmem (12) zmiany położenia łopat (13) wirnika turbiny, przy czym do wnętrza stojana (1) jest doprowadzony nawiewowy przewód (14), połączony z wentylatorem (15). 2. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że sprzęgło łubkowe (6) jest zwłaszcza sprzęgłem sztywnym.

4 4 PL Y1 3. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że sprzęgło łubkowe (6) jest zwłaszcza sprzęgłem elastycznym. 4. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że elementy złączne (7) sprzęgła łubkowego (6), są zwłaszcza elementami śrubowymi samohamownymi. 5. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że przez wał wytwornicy (4) i wał turbiny (8), jest przeprowadzone więcej jak jedno cięgno (11). 6. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że przeprowadzone przez wał wytwornicy (4) i wał turbiny (8) cięgno (11), jest cięgnem więcej jak jednordzeniowym. 7. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że stojan (1) synchronicznej bezkomutatorowej wytwornicy prądu elektrycznego, jest zaopatrzony w umieszczone w pobliżu jego najwyższego punktu, liczne wentylacyjne otwory. 8. Generator według zastrz. 1, znamienny tym, że sprzęgło łubkowe (6) łączy wał wytwornicy (4) i wał turbiny (8), zwłaszcza poprzez przenoszące moment obrotowy wkładki klinowe.

5 PL Y1 5 Rysunek

6 6 PL Y1 Departament Wydawnictw UP RP