JP2011518976A - ミキサおよびエジェクタを備える水力タービン - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図3A
Description
Claims (26)
- 到来する流れの流れ方向に向けられるように構成された入り口端と、該入り口端の反対側の出口端とを有しているタービンシステムであって、
当該タービンシステムに対して前記到来する流れの流れ方向に移動する水であって、当該タービンシステムの前記入り口端において非均一な流速分布を有している水から、エネルギーを抽出するためのタービンシステムであり、
回転軸を中心にして軸対称であるロータアセンブリであって、前記入り口端へと向いた上流側のロータ面を有しているロータアセンブリ、
前記ロータアセンブリの少なくとも一部分が配置される内部空間を有しているタービンシュラウドであって、前記ロータ面よりも前記入り口端により近く配置されたタービンシュラウド入り口と、前記ロータアセンブリよりも前記出口端により近く配置されたタービンシュラウド終端とを備えており、該タービンシュラウド終端が、複数のタービンシュラウドミキサ要素を備えており、前記タービンシュラウド入り口が、前記到来する流れの流れ方向に移動している第1の量の水を前記ロータアセンブリへと案内するように構成され、該第1の量によって前記ロータアセンブリが回転させられて、該第1の量の水からエネルギーが抽出され、より低いエネルギーとなった前記第1の量の水が前記タービンシュラウド終端を介して当該タービンシュラウドから排出されるタービンシュラウド、および
前記タービンシュラウドの少なくとも一部分が配置される内部空間を有しているエジェクタシュラウドであって、エジェクタシュラウド入り口およびエジェクタシュラウド終端を備えており、該エジェクタシュラウド入り口が、前記回転軸を通過する平面について非対称であって、前記回転軸を通過する平面の低速側において、該回転軸を通過する平面の高速側よりも大きな断面積を有しており、前記エジェクタシュラウド終端が、前記タービンシュラウドミキサ要素よりも前記流れの流れ方向に延びているエジェクタシュラウド
を備えているタービンシステム。 - 前記エジェクタシュラウド入り口が、前記流れの流れ方向に移動している第2の量の水を前記エジェクタシュラウドの内部空間へと案内するように構成されており、該エジェクタシュラウドの内部空間が、前記エジェクタシュラウド終端を通って出る前に前記第1の量の水を前記第2の量の水と混合させる複数のエジェクタシュラウドミキサ要素を備えている請求項1に記載のタービンシステム。
- 前記タービンシュラウドおよび前記エジェクタシュラウドの形状が、前記ロータ面へと提示される速度勾配を最小化し、前記第1の量の水を最大化し、前記エジェクタシュラウド終端から排出される前の前記第1および第2の量の混合を最大化し、前記速度勾配は、前記ロータ面に沿って測定される請求項2に記載のタービンシステム。
- 周囲を前記ロータアセンブリが回転する中央の本体をさらに備えている請求項1〜3のいずれか一項に記載のタービンシステム。
- 前記タービンシュラウドが、前記中央の本体を中心とする軸の周りに並べられたステータ羽根を備えているステータアセンブリをさらに備えている請求項4に記載のタービンシステム。
- 前記ステータ羽根が、前記到来する流れの流れ方向に提示される開いた流れ面積を増加または減少させることによって前記第1の量を調節するために、回転可能である請求項5に記載のタービンシステム。
- 前記中央の本体の前方に配置され、前記第1の量が前記ロータ面に出合う前に該第1の量から浮遊しているデブリおよび/または水性のデブリを慣性によって分離するように形作られている偏向装置をさらに備えている請求項4〜6のいずれか一項に記載のタービンシステム。
- 前記中央の本体が、前記タービンシュラウド終端に向かって該中央の本体から突き出している下流端を備えており、該下流端が、1つまたはそれ以上のミキサ要素を備えている請求項4〜7のいずれか一項に記載のタービンシステム。
- 前記中央の本体が、中央の空洞を備えている請求項4〜8のいずれか一項に記載のタービンシステム。
- 前記中央の空洞が、浮遊している水生のデブリおよび/または水生生物が前記ロータアセンブリに遭遇することなく前記タービンシュラウド終端に向かって前記中央の本体を通過できるように構成されている請求項8に記載のタービンシステム。
- 前記中央の空洞が、前記エジェクタシュラウドにおける混合性能を向上させるために、前記エジェクタシュラウドへと高エネルギーのバイパス流を通過させる請求項8に記載のタービンシステム。
- 前記タービンシュラウド入り口が、前記回転軸を通過する平面の低速側において該回転軸を通過する平面の高速側よりも大きな断面積を有する非円形の断面を有している請求項1〜11のいずれか一項に記載のタービンシステム。
- 前記タービンシュラウドミキサ要素が、ミキサローブおよびミキサスロットのうちの1つまたはそれ以上を含んでいる請求項1〜12のいずれか一項に記載のタービンシステム。
- 前記ロータアセンブリが、ロータハブと、外側ロータリングと、前記ハブの間に配置された第1の複数の半径方向向きのロータ羽根とを備えている請求項1〜13のいずれか一項に記載のタービンシステム。
- 前記エジェクタシュラウド終端領域が、第2の複数のエジェクタシュラウドミキサ要素を備えている請求項1〜15のいずれか一項に記載のタービンシステム。
- 前記エジェクタシュラウドミキサ要素が、ミキサローブおよびミキサスロットのうちの1つまたはそれ以上を含んでいる請求項15に記載のタービンシステム。
- 前記複数のエジェクタシュラウドミキサ要素が、前記回転軸を通過する平面について対称でなく、前記回転軸を通過する平面の低速側のエジェクタシュラウドミキサ要素のうちの1つまたはそれ以上が、該回転軸を通過する平面の高速側のエジェクタシュラウドミキサ要素のうちの1つまたはそれ以上よりも大きい請求項15または16に記載のタービンシステム。
- 前記複数のタービンシュラウドミキサ要素が、前記回転軸を通過する平面について対称でなく、前記回転軸を通過する平面の低速側のタービンシュラウドミキサ要素のうちの1つまたはそれ以上が、該回転軸を通過する平面の高速側のタービンシュラウドミキサ要素のうちの1つまたはそれ以上よりも大きい請求項1〜17のいずれか一項に記載のタービンシステム。
- 前記エジェクタシュラウドの少なくとも一部分が配置される内部空間を有している第2のエジェクタシュラウドをさらに備えており、
該第2のエジェクタシュラウドが、第2のエジェクタシュラウド入り口および第2のエジェクタシュラウド終端領域を備えており、該第2のエジェクタシュラウド入り口が、前記回転軸を通過する平面について非対称であって、前記回転軸を通過する平面の低速側において、該回転軸を通過する平面の高速側よりも大きな断面積を有しており、前記第2のエジェクタシュラウド終端が、前記エジェクタシュラウドミキサ要素よりも前記流れの流れ方向に延びている請求項1〜17のいずれか一項に記載のタービンシステム。 - 前記エジェクタシュラウドおよびタービンシュラウドのミキサ要素が、前記タービンシュラウドを通過し前記ロータアセンブリを横切る前記第1の量の流れの速度を向上させるミキサ/エジェクタポンプを備えている請求項1〜19のいずれか一項に記載のタービンシステム。
- 前記タービンシュラウド入り口が、前記ロータアセンブリを通過して流れる前記第1の量を増加または減少させるべく動作することができる1つまたはそれ以上の可動のドア要素を備えている請求項1〜20のいずれか一項に記載のタービンシステム。
- 到来する流れの流れ方向に向けられるように構成された入り口端と、該入り口端の反対側の出口端とを有しているタービンシステムに関し、当該タービンシステムに対して前記到来する流れの流れ方向に移動する水であって、当該タービンシステムの前記入り口端において非均一な流速分布を有している水から、エネルギーを抽出する方法であって、
ロータアセンブリの少なくとも一部分が配置される内部空間を有しているタービンシュラウドであって、前記ロータアセンブリよりも前記入り口端により近く配置されたタービンシュラウド入り口と、前記ロータアセンブリよりも前記出口端により近く配置されたタービンシュラウド終端とを備えており、該タービンシュラウド終端が、複数のタービンシュラウドミキサ要素を備えているタービンシュラウドへと、第1の量の水を捕らえるステップ、
該第1の量の水を前記ロータアセンブリを通って案内し、該ロータアセンブリによって前記第1の量の水からエネルギーを抽出し、より低いエネルギーとなった前記第1の量の水を前記タービンシュラウド終端を介して前記タービンシュラウドから排出するステップ、
前記タービンシュラウドの少なくとも一部分が配置される内部空間を有しているエジェクタシュラウドであって、エジェクタシュラウド入り口およびエジェクタシュラウド終端を備えており、該エジェクタシュラウド終端が、前記タービンシュラウドミキサ要素よりも前記流れの流れ方向に延びているエジェクタシュラウドへと、第2の量の水を捕らえるステップ、および
前記第1および第2の量を混合し、混合後の量を前記エジェクタシュラウド終端から排出するステップ
を含んでいる方法。 - 前記エジェクタシュラウド終端が、エジェクタシュラウドミキサ要素を備えており、該エジェクタシュラウドミキサ要素が、前記回転軸を通過する平面について非対称であり、前記回転軸を通過する平面の低速側のエジェクタシュラウドミキサ要素のうちの少なくとも1つが、該回転軸を通過する平面の高速側のエジェクタシュラウドミキサ要素のうちの少なくとも1つよりも大きい請求項22に記載の方法。
- 前記エジェクタシュラウド入り口が、前記回転軸を通過する平面について非対称であり、前記回転軸を通過する平面の低速側において、該回転軸を通過する平面の高速側よりも大きな断面積を有している請求項22または23に記載の方法。
- 到来する流れの流れ方向に向けられるように構成された入り口端と、該入り口端の反対側の出口端とを有しているタービンシステムであって、
当該タービンシステムに対して前記到来する流れの流れ方向に移動する水であって、当該タービンシステムの前記入り口端において非均一な流速分布を有している水から、エネルギーを抽出するためのタービンシステムであり、
回転軸を中心にして軸対称であるロータアセンブリであって、前記入り口端へと向いた上流側のロータ面を有しているロータアセンブリ、
前記ロータアセンブリの少なくとも一部分が配置される内部空間を有しているタービンシュラウドであって、前記ロータ面よりも前記入り口端により近く配置されたタービンシュラウド入り口と、前記ロータアセンブリよりも前記出口端により近く配置されたタービンシュラウド終端とを備えており、該タービンシュラウド終端が、複数のタービンシュラウドミキサ要素を備えており、該タービンシュラウドミキサ要素が、前記回転軸を通過する平面について非対称であり、前記回転軸を通過する平面の低速側のタービンシュラウドミキサ要素のうちの少なくとも1つが、該回転軸を通過する平面の高速側のタービンシュラウドミキサ要素のうちの少なくとも1つよりも大きく、前記タービンシュラウド入り口が、前記到来する流れの流れ方向に移動している第1の量の水を前記ロータアセンブリへと案内するように構成され、該第1の量によって前記ロータアセンブリが回転させられて、該第1の量の水からエネルギーが抽出され、より低いエネルギーとなった前記第1の量の水が前記タービンシュラウド終端を介して当該タービンシュラウドから排出されるタービンシュラウド、および
前記タービンシュラウドの少なくとも一部分が配置される内部空間を有しているエジェクタシュラウドであって、エジェクタシュラウド入り口およびエジェクタシュラウド終端を備えており、該エジェクタシュラウド終端が、前記タービンシュラウドミキサ要素よりも前記流れの流れ方向に延びているエジェクタシュラウド
を備えているタービンシステム。 - 前記エジェクタシュラウド終端が、エジェクタシュラウドミキサ要素を備えており、該エジェクタシュラウドミキサ要素が、前記回転軸を通過する平面について非対称であり、前記回転軸を通過する平面の低速側のエジェクタシュラウドミキサ要素のうちの少なくとも1つが、該回転軸を通過する平面の高速側のエジェクタシュラウドミキサ要素のうちの少なくとも1つよりも大きい請求項25に記載のシステム。
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