AT516350A1 - Twin-turbine plant - Google Patents
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Abstract
Eine Twin-Turbinenanlage, die an festem Grund verankerbar ist, umfaßt parallel nebeneinander in einer Wasserströmung anzuordnende Turbinen ( 1) , die mit einem zwischen ihnen und zu ihnen parallel angeordneten langgestreckten Schwimmkörper (15) verbunden sind. Jede Turbine (1) ist in einem Strömungsgehäuse (2) mit einem kreisförmigen Querschnitt montiert und treibt mit ihrem Rotor ( 4) einen Generator ( 5) an. Die Strömungsgehäuse (2) weisen einen in der Strömungsrichtung erstkommenden, etwa zylindrischen Ringabschnitt ( 10) und einen zweiten, sich konisch erweiternden Diffusorabschnitt (11- 13) auf. Die Welle (3) des Turbinenrotors (4) ist in einer Hohlachse (6) eines in der Strömungsrichtung vor dem Turbinenrotor ( 4) angeordneten Turbinenstators (7) gelagert, der mit Flügeln (8) ausgebildet ist, deren eines Ende außen an der Hohlachse (6) und deren anderes Ende innen am Strömungsgehäuse ( 2) befestigt ist. Die Flügel ( 8) sind in der Axialrichtung mindestens gleich und vorzugsweise länger als in der Radialrichtung und verbreitern sich ausgehend von der Hohlachse (6) bis zum Strömungsgehäuse (2) auf das Mehrfache ihrer Anfangsbreite. Die Flügel (8) sind räumlich gekrümmt und erstrecken sich jeweils um einen Teilbereich des Gesamtumfanges der Turbine (1).A twin-turbine plant, which can be anchored to a firm base, comprises turbines (1) to be arranged parallel to one another in a water flow, which are connected to an elongate floating body (15) arranged parallel between them and parallel to them. Each turbine (1) is mounted in a flow housing (2) with a circular cross section and drives a generator (5) with its rotor (4). The flow casings (2) have a roughly cylindrical ring section (10) which originates in the flow direction and a second, conically widening diffuser section (11-13). The shaft (3) of the turbine rotor (4) is mounted in a hollow axle (6) of a turbine stator (7) arranged upstream of the turbine rotor (4) in the flow direction, which is formed with vanes (8) whose one end is external to the hollow axle (6) and the other end is fixed inside the flow housing (2). The wings (8) are at least equal in the axial direction and preferably longer than in the radial direction and widening from the hollow shaft (6) to the flow housing (2) to several times their initial width. The wings (8) are spatially curved and each extend around a portion of the entire circumference of the turbine (1).
Description
Die Erfindung betrifft eine Twin-Turbinenanlage, die anfestem Grund verankerbar ist und parallel nebeneinander in ei¬ner Wasserströmung anzuordnende Turbinen aufweist, die je ineinem Strömungsgehäuse mit einem kreisförmigen Querschnittmontiert sind und mit ihrem Rotor einen Generator antreiben,wobei das Strömungsgehäuse einen in der Strömungsrichtungerstkommenden, etwa zylindrischen Ringabschnitt und einenzweiten, sich konisch erweiternden Diffusorabschnitt aufweist,und wobei die Strömungsgehäuse mit einem langgestrecktenSchwimmkörper verbunden sind, der zwischen ihnen und zu ihnenparallel angeordnet ist und gegen die Strömungsrichtung bis zueinem in Abstand von den Strömungsgehäusen angeordneten Was¬serleitmittel vorragt. Die Erweiterung des Strömungsgehäusesim Diffusorabschnitt schafft einen Unterdrück, der die Strö¬mung gemäß dem bekannten Venturi-Effekt beschleunigt.The invention relates to a twin-turbine plant which can be anchored to a solid ground and has turbines to be arranged parallel to one another in a water flow, which are each mounted in a flow housing with a circular cross-section and drive a generator with its rotor, the flow housing having a flow direction, approximately cylindrical ring portion and a second, flared conical diffuser portion, and wherein the flow housing are connected to an elongated Schwimmkörpers which is arranged between them and to them in parallel and protrudes against the flow direction up to a spaced apart from the flow casings Was¬serleitmittel. The expansion of the flow housing in the diffuser section creates a negative pressure which accelerates the flow in accordance with the known venturi effect.
Eine derartige Anlage ist in der AT 512418 beschrieben,jedoch ohne nähere Erläuterung betreffend die Lagerung desTurbinenrotors im Strömungsgehäuse. Die vorliegende Erfindungzielt darauf ab, die dort beschriebene Konstruktion insbeson¬dere hinsichtlich ihres Wirkungsgrades zu verbessern.Such a system is described in AT 512418, but without further explanation regarding the bearing of the turbine rotor in the flow housing. The present invention aims to improve the construction described there, in particular with regard to its efficiency.
Sie besteht bei einer Anlage der eingangs genannten Artdarin, daß die Welle des Turbinenrotors in einer Hohlachse ei¬nes in der Strömungsrichtung vor dem Turbinenrotor angeordne¬ten Turbinenstators gelagert ist, der mit Flügeln ausgebildetist, deren eines Ende außen an der Hohlachse und deren anderesEnde innen am Strömungsgehäuse befestigt ist und die in derAxialrichtung länger als in der Radialrichtung sind und sichausgehend von der Hohlachse bis zum Strömungsgehäuses um dasMehrfache ihrer Anfangsbreite verbreitern, sowie räumlich ge¬krümmt sind und sich jeweils um einen Teilbereich des Gesamt¬umfangs der Turbine erstrecken. Die erfindungsgemäße Ausbil¬dung des Turbinenstators und von dessen Flügeln gewährleisteteine optimale Umformung der linearen Strömungsenergie in dieDrehenergie der Turbinen.It consists in a system of the type mentioned above in that the shaft of the turbine rotor is mounted in a hollow axis ei¬nes in the flow direction before the turbine rotor angeordne¬ten Turbinenstators formed with wings, one end of the outside of the hollow shaft and the other end inside is attached to the flow housing and which are longer in the axial direction than in the radial direction and widening from the hollow axis to the flow housing by several times its initial width, and are spatially curved and each extend around a portion of the Gesamt¬ scope of the turbine. The design of the turbine stator and its vanes according to the invention ensures optimum conversion of the linear flow energy into the rotational energy of the turbines.
Eine ähnliche Konstruktion einer Turbinenanlage mit einemTurbinenstator, der mit einer Hohlwelle zur Lagerung der Welledes Turbinenrotors ausgebildet ist und dessen Flügel innen ander Hohlwelle und außen an der Innenseite des Strömungsgehäu¬ses befestigt sind, ist beschrieben in der WO-A-2003 029645.Hierbei sind jedoch die Flügel des Stators hydrodynamisch un¬günstig nur schräg nach außen weisend angeordnet.A similar construction of a turbine system with a turbine stator, which is formed with a hollow shaft for supporting the shaft of the turbine rotor and whose wings are secured inside the hollow shaft and outside on the inside of Strömungsgehäu¬ses, is described in WO-A-2003 029645.Hierbei However, the wings of the stator hydrodynamically unfavorable arranged only obliquely outward.
Dem hohen Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Anlage dientim weiteren, daß der Turbinenstator zwei bis acht, vorzugswei¬se vier sich über jeweils ein Viertel des Turbinenumfanges erstreckende, Flügel aufweist, die gemeinsam den Turbinenum¬fang umfassen.The high efficiency of the system according to the invention serves further that the turbine stator two to eight, vorzugswei¬se four each extending over a quarter of the turbine circumference, wings, which together include the Turbinenum¬fang.
Die Welle des Turbinenrotors weist am Strömungseingang derTurbine vorzugsweise einen kegelförmigen Vorsprung zur Mini¬mierung des Strömungswiderstandes auf, welcher Vorsprung andie Außenkontur der Hohlachse stufenlos anschließt.The shaft of the turbine rotor preferably has a conical projection for minimizing the flow resistance at the flow inlet of the turbine, which projection adjoins the outer contour of the hollow shaft in an infinitely variable manner.
Um die Turbine und den Generator ausreichend fest im Strö¬mungsgehäuse zu halten, ist zusätzlich zu den Flügeln eine An¬zahl radialer Haltestreben vorgesehen, die ebenso an der Hohl¬achse befestigt sind.In order to keep the turbine and the generator sufficiently firmly in the flow housing, in addition to the wings, a number of radial retaining struts are provided, which are likewise fastened to the hollow shaft.
Die Welle des Turbinenrotors ist - der Einfachheit halberohne Zwischenschaltung eines Getriebes - direkt verbunden mitdem Rotor des Generators, dessen Stator und wasserdichtes Ge¬häuse fest sind mit der Hohlachse des Turbinenstators.The shaft of the turbine rotor is - for the sake of simplicity without the interposition of a transmission - directly connected to the rotor of the generator whose stator and waterproof Ge¬ housing are fixed to the hollow shaft of the turbine stator.
Nach dem Vorbild der eingangs genannten österreichischenPatentanmeldung weist der Diffusorabschnitt des Strömungsge¬häuses vorzugsweise mehrere sich konisch erweiternde Ringab¬schnitte auf und sind in und/oder zwischen den RingabschnittenWassereintrittsöffnungen vorgesehen. Diese beschleunigen dieStrömung, indem Wasser von außen angesaugt und dadurch das Ab¬lösen der Strömung von der Innenwand des Strömungsgehäuses unddie Ausbildung von Wirbeln verhindert wird.Following the example of the aforementioned Austrian patent application, the diffuser section of the flow housing preferably has a plurality of conically widening annular sections and water inlet openings are provided in and / or between the annular sections. These accelerate the flow by sucking in water from the outside, thereby preventing the flow from being detached from the inner wall of the flow casing and the formation of vortices.
Am Schwimmkörper ist vorzugsweise ein vom Wasserleitmittelbis zwischen die Strömungsgehäuse reichendes Kielschwert be¬festigt. Dieses gewährleistet die genaue Ausrichtung der Anla- ge in der Strömungsrichtung und trennt die die beiden Strö¬mungsgehäuse außen umgebenden Strömungen.On the floating body, a keel sword reaching between the flow casings is preferably solidified. This ensures the exact alignment of the system in the flow direction and separates the flows surrounding the two flow housing on the outside.
Das Wasserleitmittel steht zweckmäßig von den strömungs¬günstig kielförmig gestalteten vorderen Enden des Schwimmkör¬pers und des Kielschwertes gemeinsam nach unten ab.The water-conducting agent expediently projects downwards from the front ends of the floating body and the keel sword, which are designed to flow in the manner of a kiel.
Damit der Abstand zwischen den Strömungsgehäusen auf einenoptimalen Wert einstellbar ist, können jeweils an den Strö¬mungsgehäusen und am dazwischen angeordneten Schwimmkörperfluchtende Verbindungsbleche angeordnet sein, von denen min¬destens eines mit mehreren parallelen Lochreihen zum Ver¬schrauben im gewünschten Abstand ausgestattet ist.So that the distance between the flow casings can be set to an optimum value, connecting plates can be arranged in each case on the flow housing and on the floating body end arranged therebetween, at least one of which is equipped with several parallel rows of holes for screwing in at the desired spacing.
Ein äußerer Teilbereich der Ringabschnitte ist vorteilhaftzur weiteren Stabilisierung der Anlage von einem Auftriebskör¬per überdeckt.An outer portion of the ring sections is advantageously covered for further stabilization of the system by a buoyant body.
Beide Enden des Schwimmkörpers sind zweckmäßig als mitWasser nach Bedarf füllbare Belastungstanks ausgebildet, umdie horizontale Ausrichtung der Anlage zu gewährleisten.Both ends of the float are conveniently designed to be filled with water as needed, load tanks to ensure horizontal alignment of the plant.
Das Wasserleitmittel ist nach dem Vorbild der eingangs er¬wähnten österreichischen Patentanmeldung über eine Vielzahlvon Seilen mit dem Rand des Strömungsgehäuses an dessen Ein¬gangsseite verbunden. Die Seile bilden ein Seilgitter zumSchutz der Turbinen gegen in der Strömung schwimmende Gegen¬stände.The water-conducting agent is connected on the model of the aforementioned Austrian patent application via a plurality of ropes with the edge of the flow housing at the Ein¬gangsseite. The ropes form a cable grille for protecting the turbines against objects floating in the flow.
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung darge¬stellten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Twin-The invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawing of a twin according to the invention.
Turbinenanlage näher erläutert. Darin zeigt bzw. zeigen Fig. 1die Anlage in perspektivischer Ansicht und die Fig. 2A, 2B, 2Cden Stator der Turbinen in einer Seiten- bzw. Vorder- bzw.perspektivischen Ansicht mit einigen Bemessungsdetails.Turbine plant explained in more detail. 1 shows the plant in perspective view and FIGS. 2A, 2B, 2C show the stator of the turbines in a side and front perspective view, respectively, with some design details.
In Fig. 1 sind zwei spiegelgleich ausgebildete und paral¬lel nebeneinander angeordnete als Axialturbinen ausgebildeteTurbinen 1 ersichtlich, die je in einem Strömungsgehäuse 2 miteinem kreisförmigen Querschnitt montiert sind und mit einerWelle 3 ihres Rotors 4 einen Generator 5 antreiben. Von derWelle 3 ist in Fig. 1 deren am Strömungseingang der Turbineliegender kegelförmiger Vorsprung ersichtlich. Die Welle 3 desTurbinenrotors 4 ist in einer Hohlachse 6 eines in der Strö¬mungsrichtung vor dem Turbinenrotor 4 angeordneten Turbinen¬stators 7 gelagert. Sie ist im weiteren direkt verbunden mitdem Rotor des Generators 5, dessen Stator und Gehäuse festsind mit der Hohlachse 6. Vom Generator 5 ist in der Zeichnungnur die Außenkontur ersichtlich. Der Turbinenstator 7 trägtFlügel 8, die mit einem Ende außen an der Hohlachse 6 und mitihrem anderen Ende innen am Strömungsgehäuse 2 befestigt sind.In Fig. 1, two mirror-inverted and paral¬lel juxtaposed formed as axial turbines turbines 1 can be seen, each mounted in a flow housing 2 with a circular cross-section and with a shaft 3 of its rotor 4 drive a generator 5. From the shaft 3, in FIG. 1, the conical projection thereof at the flow inlet of the turbine can be seen. The shaft 3 of the turbine rotor 4 is mounted in a hollow axle 6 of a turbine stator 7 arranged in front of the turbine rotor 4 in the direction of flow. It is further connected directly to the rotor of the generator 5, whose stator and housing are festsind with the hollow shaft 6. From the generator 5 in the drawing, only the outer contour can be seen. The turbine stator 7 carries wings 8 which are fixed at one end to the outside of the hollow shaft 6 and at the other end to the inside of the flow housing 2.
Um die Turbine 1 und den Generator 5 ausreichend fest amStrömungsgehäuse 2 zu halten, ist zusätzlich zu den Statorflü¬geln bzw. Flügeln 8 eine Anzahl radialer Haltestreben 9 vorge¬sehen, die ebenso einenends an der Hohlachse 6 des Turbi¬nenstators 7 und andernends am Strömungsgehäuse 2 befestigtsind. Es können z.B. acht solche radiale Haltestreben 9 über den Umfang verteilt vorgesehen sein, von denen in Fig. 1 derbesseren Übersicht halber nur eine eingezeichnet ist. Am vor¬deren Ende sind die Haltestreben 9 abgerundet und gehen an ih¬ren Enden stufenlos zu den Stellen ihrer Befestigung über.In order to keep the turbine 1 and the generator 5 sufficiently firmly on the flow housing 2, in addition to the stator vanes or vanes 8, a number of radial support struts 9 are provided, which likewise at one end on the hollow axle 6 of the turbine stator 7 and at the other end Flow housing 2 are fastened. It can e.g. eight such radial support struts 9 distributed over the circumference be provided, of which in Fig. 1 derbesseren overview, only one is shown. At the lower end, the retaining struts 9 are rounded off and proceed at their ends steplessly to the points of their attachment.
Wie die Fig. 2A, 2B und 2C zeigen, sind die Flügel 8 inder Axialrichtung mindestens gleich lang und vorzugsweise län¬ger als in der Radialrichtung und verbreitern sich ausgehendvon der Hohlachse 6 bis zum Strömungsgehäuse 2 auf das Mehrfa¬che ihrer Anfangsbreite. Die Flügel 8 sind räumlich gekrümmtund erstrecken sich gemeinsam um den ganzen Turbinenumfang. Imin den Fig. 1 und 2A - 2C dargestellten Fall erstrecken sichvier Flügel 8 jeweils über ein Viertel des Turbinenumfanges.Die Welle 3 des Turbinenrotors 4 endet kurz vor dem Strömungs¬eingang der Turbine 1 in einem kegelförmigen Vorsprung, der andie Außenkontur der Hohlachse 6 stufenlos anschließt.As FIGS. 2A, 2B and 2C show, the vanes 8 are at least as long in the axial direction and preferably longer than in the radial direction and broaden from the hollow axis 6 to the flow housing 2 to the multiple of their initial width. The wings 8 are spatially curved and extend together around the entire circumference of the turbine. In the case illustrated in FIGS. 1 and 2A-2C, four vanes 8 each extend over a quarter of the circumference of the turbine. The shaft 3 of the turbine rotor 4 terminates shortly before the flow inlet of the turbine 1 in a conical projection which steplessly adjoins the outer contour of the hollow axle 6 followed.
Das Strömungsgehäuse 2 weist einen in der Strömungs¬richtung erstkommenden, etwa zylindrischen Ringabschnitt 10und einen zweiten, sich konisch erweiternden Diffusorabschnitt11 - 13 auf. Der Diffusorabschnitt 11 - 13 setzt sich aus ein¬zelnen konisch erweiterten Ringabschnitten 11 bzw. 12 bzw. 13zusammen, zwischen denen Wassereintrittsöffnungen 14 ausgenom¬men sind.The flow housing 2 has a roughly cylindrical ring section 10, which emerges in the direction of flow, and a second, conically widening, diffuser section 11-13. The diffuser section 11 - 13 consists of ein¬zelnen conically widened ring sections 11 and 12 or 13 together, between which water inlet openings 14 are ausgenom¬men.
Die beiden Strömungsgehäuse 2 sind mit einem langgestreck¬ten Schwimmkörper 15 verbunden, der mittig zwischen ihnen undzu ihnen parallel angeordnet ist. Die Verbindung erfolgt jeweils mittels fluchtender Verbindungsbleche 16, die jeweilsan den Strömungsgehäusen 2 und am dazwischen angeordnetenSchwimmkörper 15 befestigt sind und von denen mindestens einesmit mehreren parallelen Lochreihen zum Verschrauben im ge¬wünschten Abstand ausgestattet ist.The two flow casings 2 are connected to an elongated floating body 15, which is arranged centrally between them and parallel to them. The connection is made in each case by means of aligned connecting plates 16 which are respectively fastened to the flow casings 2 and to the floating bodies 15 arranged therebetween and of which at least one is equipped with a plurality of parallel rows of holes for screwing in at the desired spacing.
Der Schwimmkörper 15 ragt von den Strömungsgehäusen 2 ge¬gen die Strömungsrichtung bis zu einem in Abstand von denStrömungsgehäusen 2 angeordneten Wasserleitmittel 17 vor.The floating body 15 projects from the flow casings 2 in the direction of flow to a water-conducting means 17 arranged at a distance from the flow casings 2.
Am Schwimmkörper 15 und am Wasserleitmittel 17 ist ein biszwischen die Strömungsgehäuse 2 reichendes Kielschwert 18 be¬festigt. Das Wasserleitmittel 17 steht von den hydrodynamischgünstig gestalteten vorderen Enden des Schwimmkörpers 15 unddes Kielschwertes 18 gemeinsam nach unten ab.On the floating body 15 and the water-guiding means 17, a keel sword 18 reaching between the flow casings 2 is strengthened. The water-conducting means 17 projects from the hydrodynamically favorable designed front ends of the floating body 15 and the keel sword 18 together from downwards.
Beide Enden des Schwimmkörpers 15 sind als mit Wasser nachBedarf über Öffnungen 19 füllbare Belastungstanks 20 ausgebil¬det .Both ends of the floating body 15 are ausgebil¬det as filled with water nachBedarf through openings 19 load tanks 20.
An einem äußeren Teilbereich der Ring- und Diffusorab¬schnitte 10 - 13 jedes Strömungsgehäuses 2 ist ein Auftriebs¬körper 21 die Ring- und Diffusorabschnitte 10 - 13 überdeckendbefestigt.At an outer portion of the ring and Diffusorab¬ sections 10-13 of each flow housing 2 is a Auftriebs¬ body 21, the ring and diffuser sections 10 - 13 überdeckendbefestigt.
An der Oberseite des Schwimmkörpers befinden sich Ösen 22,die das Angreifen eines Hebezeuges und/oder einer am Ufer be¬festigten Seilabspannung erleichtern. Das Kielschwert 18 hateinen Fortsatz 23, an dem eine Seilabspannung zum Boden desGewässers befestigt werden kann.At the top of the float are eyelets 22, which facilitate the attack of a hoist and / or a stabilized on the shore Seilabspannung. The keel sword 18 has an extension 23 to which a cable guy can be attached to the bottom of the water.
Das Wasserleitmittel 17 ist über eine Vielzahl von Seilen,die ein Seilgitter 24 bilden, mit dem Rand des Strömungsgehäu¬ses 2 an dessen Eingangsseite verbunden.The water-conducting means 17 is connected to the edge of the Strömungsgehäu¬ se 2 at its input side via a plurality of cables which form a cable grille 24.
Selbstverständlich ist es auch möglich, mehr als zwei,z.B. vier oder sechs, Turbinen 1 mit jeweils dazwischen ange¬ordneten Schwimmkörpern 15 zu verbinden.Of course, it is also possible to have more than two, e.g. four or six, turbines 1 to connect with each interposed floating bodies 15.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ATA570/2014A AT516350A1 (en) | 2014-07-18 | 2014-07-18 | Twin-turbine plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ATA570/2014A AT516350A1 (en) | 2014-07-18 | 2014-07-18 | Twin-turbine plant |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
AT516350A1 true AT516350A1 (en) | 2016-04-15 |
Family
ID=55656486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ATA570/2014A AT516350A1 (en) | 2014-07-18 | 2014-07-18 | Twin-turbine plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT516350A1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1504746A (en) * | 1922-03-27 | 1924-08-12 | Allis Chalmers Mfg Co | Hydraulic machine |
CN101545443A (en) * | 2009-04-24 | 2009-09-30 | 张世恩 | Hydropower turbine |
-
2014
- 2014-07-18 AT ATA570/2014A patent/AT516350A1/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
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---|---|---|---|---|
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
REJ | Rejection |
Effective date: 20160815 |