CZ203795A3 - Diametrálně protékaná turbina se symetrickými tangenciálními lopatkami - Google Patents

Abstract

Turbina využívá kinetickou energii vzdušného nebo vodního proudu. Má rotor (1), jehož lopatky (2) jsou ve tvaru šroubovice navinuté na roztečný válec (3) rotoru (1), přičemž ve všech příčných řezech rotorem (1) je tětiva profilu lopatky (2) nastavena tangenciálně k roztečnému válci (3) lopatek (2).

Description

Diametrálně protékaná turbina se symetrickými tangenciálními lopatkami

Oblast techniky

Předkládané řešení se týká turbin bez rozváděcího kola, s rotorem orientovaným osou otáčení kolmo na směr proudu a protékaným pracovní látkou ve směru průměru rotoru. Toto řešení je použitelné při stavbě větrných turbin a vodních turbin, určených k využívání kinetické energie vodního toku, mořského přílivového proudění nebo mořských vln.

Dosavadní stav techniky

K turbinám s diametrálně protékaným rotorem, opatřeným tangenciálními lopatkami se řadí různé obměny větrné turbiny Darrieusovy a rovněž vodní turbina Davisova. Všechny tyto turbiny mají lopatky se symetrickým aerodynamickým profilem, jehož tětiva je nastavena ve směru tečny k roztečné kružnici lopatek. U nejčastější konstrukční varianty Darrieusovy turbiny jsou lopatky prohnuty do meridiánové křivky ve tvaru řetězovky, ležící v radiální rovině rotoru. Cílem tohoto opatření je snížení ohybového namáhání lopatek odstředivými silami. Na lopatku působí odstředivá síla stálé) ho směru, úměrná hmotnosti lopatky a druhé mocnině úhlové rychlo¹ sti, a co do směru i velikosti proměnlivá aerodynamická síla. Tyto síly se na přítokové straně turbiny částečně odečítají, na odtokové straně sečítají. Aerodynamické síly vznikají po průchodu lopatky okrajovými proudnicemi, tedy dvakrát během jedné otáčky rotoru, a to v celé její délce naráz. Tím jsou lopatky nepříznivě namáhány a tyto pulzující síly způsobují i kolísání kroutícího momentu na výstupním hřídeli turbiny.

Podstata vynálezu

Účinky těchto nepříznivých jevů lze zmírnit natočením lopatek do šípové polohy, což v tomto případě znamená, že budou mít tvar šroubovice, navinuté na roztečný válec lopatek rotoru, přičemž ve všech příčných řezech, vedených rotorem, bude tětiva profilu lopatek nastavena v tangenciálním směru k roztečnému válci lopatek. U takto provedené lopatky nastane její záběr postupně a stejným způsobem také lopatka vyjde ze záběru. Úhel šípovitosti, který je doplňkový k úhlu stoupání šroubovice, lze volit v širokém rozmezí podle potřeby. Lopatka s větším úhlem šípovitosti vytváří obloukovou část závitu šroubovice, což je výhodné jak při jejím zatížení aerodynamickou silou, která narůstá postupně a nepůsobí nikdy svou maximální hodnotou současně v celé délce lopatky, tak při zatížení odstředivou silou, protože oblouk šroubovice sice není rovinný a nemá tvar řetězovky, přece však se u takto tvarované lopatky její ohybové namáhání odstředivou silou významně zmenšuje V důsledku rozložení maxima vztlakové síly na delší část dráhy lopatky se zmenší kolísání kroutícího momentu na hřídeli rotoru. Vzhledem ke specifickým vlastnostem vody je použití šípových lopatek zvlášt vhodné u 'vodních turbin. Je nutno vzít do úvahy, že lopatky v šípové poloze, ve srovnání s lopatkami bez šípovitosti, mají nižší součinitel vztlaku a horší aerodynamické vlastnosti.

Přehled obrázků na výkrese

Na výkrese obr. 1 znázorňuje ve dvou pohledech rotor ve tvaru válce. Na obr. 2 je ve dvou pohledech znázorněn rotor s rotačním, navenek vyklenutým roztečným tělesem.

Příklady provedení vynálezu

Podle obr. 1 jsou lopatky rotoru _1 navinuty ve tvaru šroubovice na roztečný válec _3 lopatek 2_, přičemž tětiva profilu lopatek _2 je ve všech příčných řezech rotorem 1. nastavena tangenciálně k roztečnému válci 3_ lopatek 2^. Na obr. 2 jsou lopatky 4_ rotoru _5 navinuty ve tvaru šroubovice na rotační roztečné těleso č>, přičemž tětivy profilů lopatek £ jsou ve všech příčných řezech ro torem nastaveny tangenciálně k rotačnímu roztečnému tělesu ť> lopatek 4.

Claims (2)

1. PATENTOVĚ. NÁROKY

   1. Diametrálně protékaná turbina se symetrickými tangenciálními lopatkami, vyznačující se; tím, že lopatky /2/ jejího rotoru /1/ mají tvar šroubovice, navinuté na roztečný válec /3/ rotoru /1/, přičemž ve všech příčných řezech rotorem /1/ je tětiva profilu lopatek /2/ nastavena tangenciálně k roztečnému válci /3/ lopatek /2/.
2. 2. Zařízení podle bodu 1,vyznačující se tím, že lopatky /4/ mají tvar šroubovice, navinuté na rotační, navenek vyklenuté roztečné těleso /6/ rotoru /5/.