JP2013532796A - Screw turbine and power generation method - Google Patents

Screw turbine and power generation method Download PDF

Info

Publication number
JP2013532796A
JP2013532796A JP2013522057A JP2013522057A JP2013532796A JP 2013532796 A JP2013532796 A JP 2013532796A JP 2013522057 A JP2013522057 A JP 2013522057A JP 2013522057 A JP2013522057 A JP 2013522057A JP 2013532796 A JP2013532796 A JP 2013532796A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine blade
turbine
spiral
helical
screw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2013522057A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ウェーバー,グレゴリー,マーク
Original Assignee
ウェーバー,グレゴリー,マーク
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2010903459A external-priority patent/AU2010903459A0/en
Application filed by ウェーバー,グレゴリー,マーク filed Critical ウェーバー,グレゴリー,マーク
Publication of JP2013532796A publication Critical patent/JP2013532796A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/141Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/08Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with pressure-velocity transformation exclusively in rotors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/24Rotors for turbines
    • F05B2240/243Rotors for turbines of the Archimedes screw type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

【課題】既存の水力タービンの実例と比較して特定の条件下でより向上した効率をもたらすスクリュータービンを得ること。
【解決手段】軸回転するように取り付けられた螺旋タービンブレードと、螺旋タービンブレードに関連付けられ、螺旋タービンブレードを軸回転するように取り付ける、取付台と、螺旋タービンブレードに付与されたエネルギーを電力に変換する、螺旋タービンブレードに関連付けられた発電機と、を備えるスクリュータービンであって、螺旋タービンブレードの直径が螺旋タービンブレードのリードよりも短く、使用に際して流体の側方交換を可能にするように構成された、スクリュータービン。
【選択図】図1
A screw turbine that provides improved efficiency under certain conditions compared to existing hydro turbine examples.
A spiral turbine blade mounted for axial rotation, a mount associated with the spiral turbine blade for mounting for axial rotation, and energy imparted to the spiral turbine blade for power. A screw turbine comprising a generator associated with the helical turbine blade, wherein the helical turbine blade has a shorter diameter than the lead of the helical turbine blade and allows lateral exchange of fluid in use Constructed, screw turbine.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、スクリュータービン及びそれを利用する発電方法に関する。具体的には、本発明は、比較的小さな螺旋角を有し且つ使用に際してそれを収容する外側被覆を有利なことに必要としない又は利用しない螺旋タービンブレードを備える、アルキメデススクリュータービンに関する。   The present invention relates to a screw turbine and a power generation method using the screw turbine. In particular, the invention relates to an Archimedes screw turbine having a helical turbine blade that has a relatively small helix angle and advantageously does not require or utilize an outer coating that accommodates it in use.

様々な形態のタービンが知られている。それらには例えば、クロスフロータービン、カプランタービン、及びアルキメデススクリュータービンが含まれる。   Various forms of turbines are known. These include, for example, crossflow turbines, Kaplan turbines, and Archimedes screw turbines.

クロスフロータービンでは、水平のシャフトを有する円筒形の水車又は羽根車が設けられる。水車又は羽根車は、半径方向及び接線方向に配置された複数のブレードを備える。ブレード縁部は、水の流れに対する抵抗を減らすために、鋭利にされることがある。軸方向又は半径方向の流れを有する大抵の水力タービンとは異なり、クロスフロータービンでは、水は、タービンを横切って、すなわちタービンブレードを横断して通過する。水車と同様に、水はタービンの縁部で取り込まれる。水は、羽根車を通過した後、反対側から出る。羽根車を二回通過することにより、追加的な効率がもたらされる。水は、羽根車から出て行く際に、羽根車の小さなゴミや汚れを除去するのにも役立つ。クロスフロータービンは、低水頭だが高流速である場所によく適している低速機械である。   In a crossflow turbine, a cylindrical water wheel or impeller having a horizontal shaft is provided. The water wheel or impeller includes a plurality of blades arranged in a radial direction and a tangential direction. The blade edge may be sharpened to reduce resistance to water flow. Unlike most hydro turbines that have axial or radial flow, in a cross-flow turbine, water passes across the turbine, i.e., across the turbine blades. Like a water wheel, water is taken up at the edge of the turbine. The water leaves the opposite side after passing through the impeller. Passing the impeller twice provides additional efficiency. Water also helps remove small debris and dirt on the impeller as it leaves the impeller. A cross-flow turbine is a low speed machine that is well suited for low head but high flow rates.

カプランタービンは、調整可能なブレードを有するプロペラ式水力タービンである。カプランタービンは、ヴィクトルカプランにより1913年に開発された。この人物は、広範な流れ及び水位にわたって効率を得るために、自動調整プロペラブレードと自動調整案内羽根とを組み合わせた。カプランタービンは、内向流反動タービンである。したがって、作動流体は、タービンを通過するにつれて圧力を変化させ、そのエネルギーを譲り渡す。その設計は、半径方向の特徴と軸方向の特徴を兼ね備える。   A Kaplan turbine is a propeller hydro turbine with adjustable blades. The Kaplan turbine was developed in 1913 by Victor Kaplan. This person combined self-adjusting propeller blades and self-adjusting guide vanes to gain efficiency over a wide range of flows and water levels. The Kaplan turbine is an inward flow reaction turbine. Thus, the working fluid changes pressure and passes its energy as it passes through the turbine. The design combines radial and axial features.

アルキメデススクリュータービンは、アルキメデスのねじポンプの原理に基づいて開発された。アルキメデスのねじポンプは、何世紀にもわたって知られてきた水ポンプの形式である。底部から頂部へ揚水するために、ポンプは、手動で又は風車などの何らかの他の機構を通じて、回される必要がある。アルキメデススクリュータービンは、基本的にはアルキメデスのねじポンプを逆転させたものであり、スクリューを駆動するため及び発電機を通じたエネルギーの変換のために、水を利用する。   The Archimedes screw turbine was developed on the basis of the Archimedes screw pump principle. Archimedes screw pumps are a form of water pump that has been known for centuries. In order to pump from bottom to top, the pump needs to be turned manually or through some other mechanism such as a windmill. The Archimedes screw turbine is basically an inverse of the Archimedes screw pump and uses water to drive the screws and to convert energy through the generator.

小水力発電スキームに使用される他のタービンを上回る、これらのタービンの大きな利点は、低水頭の場合でもよく動作することである。したがって、これらのタービンは、既存の堰上で、又は流出管内で使用することができ、また一般に、スキームの土木工学構成要素をより細かくする多量の配管を必要としない。河川中のゴミは、単に通過するので(少なくともある程度まで)、ごみよけスクリーンを必要としない。   A major advantage of these turbines over other turbines used in small hydropower schemes is that they work well even with low heads. Thus, these turbines can be used on existing weirs or in effluent pipes and generally do not require large amounts of piping to make the civil engineering components of the scheme finer. Garbage in the river simply passes (at least to some extent) and does not require a dust screen.

タービン、特に風力タービンの効率は、ベッツの法則によって予測される。この法則は、ドイツ人物理学者アルバートベッツにより1919年に開発された、液圧式風力機関(hydraulic wind engine)から得られうる最大可能エネルギーに関する理論である。この法則によれば、風の運動エネルギーのうちの59.3%を超えるエネルギーを得ることができるタービンはない。すなわち、より多くの力を生成させるために風に抵抗するプロペラに歯車をより多く取り付けるほど、プロペラはより遅くなり、生成される力はより少なくなる。ベッツの法則は同様に水力タービンに適用することができるが、この状況において影響を及ぼす幾つかの付加的な要因があると考えられている。具体的には、水は圧縮性ではないため、水力タービンでは、風力タービンと比較してより高い効率を得ることができると考えられている。したがって、水の運動エネルギーに加えて、幾らかのエネルギーも圧力の形で付与されうる。それでも、既存の水力タービンを使用して得ることができる効率には、限界がある。   The efficiency of turbines, especially wind turbines, is predicted by Betz's law. This law is the theory of the maximum possible energy that can be obtained from the hydraulic wind engine, developed in 1919 by the German physicist Albert Betz. According to this law, no turbine can obtain more than 59.3% of the kinetic energy of the wind. That is, the more gears are attached to the propeller that resists the wind to generate more force, the slower the propeller and the less force is generated. Although Betz's law can be applied to hydro turbines as well, it is believed that there are several additional factors that affect this situation. Specifically, since water is not compressible, it is believed that a hydro turbine can achieve higher efficiency than a wind turbine. Thus, in addition to the kinetic energy of water, some energy can be applied in the form of pressure. Nevertheless, the efficiency that can be obtained using existing hydro turbines is limited.

本発明は、既存の水力タービンの実例と比較して特定の条件下でより向上した効率をもたらしうる水力タービンの代替形態を、アルキメデススクリュータービンの形態で提供することを目的とする。   The present invention aims to provide an alternative form of hydro turbine in the form of an Archimedes screw turbine that can provide improved efficiency under certain conditions compared to existing hydro turbine examples.

本発明の一態様によれば、
軸回転するように取り付けられた螺旋タービンブレードと、
螺旋タービンブレードに関連付けられ、螺旋タービンブレードを軸回転するように取り付ける、取付台と、
螺旋タービンブレードに付与されたエネルギーを電力に変換する、螺旋タービンブレードに関連付けられた発電機と、
を備えるスクリュータービンであって、
螺旋タービンブレードの直径が螺旋タービンブレードのリードよりも短く、使用に際して流体の側方交換(lateral exchange)を可能にするように構成された、スクリュータービンが提供される。
According to one aspect of the invention,
A spiral turbine blade mounted for axial rotation;
A mount associated with and attached to the spiral turbine blade for axial rotation;
A generator associated with the spiral turbine blade that converts the energy imparted to the spiral turbine blade into electrical power;
A screw turbine comprising:
A screw turbine is provided in which the diameter of the spiral turbine blade is shorter than the lead of the spiral turbine blade and is configured to allow lateral exchange of fluids in use.

本明細書において使用される場合、「リード」という用語は、ブレードの軸線に対して平行に計測された、螺旋タービンブレードの連続した輪郭間の距離を意味することが意図されている。これは、図1において距離「b」として識別される。   As used herein, the term “lead” is intended to mean the distance between successive contours of a helical turbine blade, measured parallel to the blade axis. This is identified as distance “b” in FIG.

本明細書において使用される場合、「側方交換」という用語は、螺旋タービンブレードの回転への伝達によりエネルギーを失った(すなわち、遅くなった)流体が、より高いエネルギーを有する流体に置き換えられるように、螺旋タービンブレードから放射状に放出されることを意味することが意図されている。例えば、スクリュータービンが流水中に沈んでいる場合、螺旋タービンブレードの回転にエネルギーを伝達してしまった(すなわち、遅くなった)水は、放射状に放出されて、より速く流れる水に置き換えられうる。   As used herein, the term “lateral exchange” means that fluid that has lost energy (ie, slowed down) due to transmission to the rotation of a helical turbine blade is replaced by fluid with higher energy. As such, it is intended to mean that it is emitted radially from the helical turbine blade. For example, if the screw turbine is submerged in running water, the water that has transferred energy to the rotation of the helical turbine blade (i.e. slowed down) can be released radially and replaced with faster flowing water. .

本発明のスクリュータービンは、特に低流速に関係する用途において、驚くほどに良好な結果をもたらすことができると考えられる。本発明のスクリュータービンは、螺旋タービンブレードの長さが増すにつれて、比例的な増加又はそれに近いものを、生成される力にもたらすことができると考えられる。すなわち、そのようなシステムに関係する、歴史的に考えられているベッツ限界を克服するタービンを提供することが可能とされうる。   It is believed that the screw turbine of the present invention can provide surprisingly good results, especially in applications involving low flow rates. It is believed that the screw turbine of the present invention can provide a proportional increase or close to the generated force as the length of the helical turbine blade increases. That is, it may be possible to provide a turbine that overcomes the historically considered Betz limit associated with such systems.

好ましい実施形態では、スクリュータービンの螺旋タービンブレードは、使用に際して露出されて、流体の側方交換を可能にする。このことはまた、螺旋タービンブレードとそれを包囲する外側被覆との間に十分な間隔を設けるか、又は、流体が放射状に放出されうるように、そのような外側被覆に十分な通水孔を設けることによって、達成することができると想定される。   In a preferred embodiment, the screw turbine's helical turbine blades are exposed in use to allow lateral exchange of fluids. This also provides sufficient spacing between the spiral turbine blade and the surrounding outer coating, or sufficient vents in such an outer coating so that fluid can be discharged radially. It is assumed that this can be achieved by providing.

螺旋タービンブレードの直径とリードの関係は、特に制限されていない。但し、螺旋タービンブレードの直径は、螺旋タービンブレードのリードよりも短い。すなわち、螺旋タービンブレードの「ねじれ」は、比較的緩やかである。好ましい実施形態では、螺旋タービンブレードの直径とリードの比は、約1:8である。   The relationship between the diameter of the spiral turbine blade and the lead is not particularly limited. However, the diameter of the spiral turbine blade is shorter than the lead of the spiral turbine blade. That is, the “twist” of the spiral turbine blade is relatively gradual. In a preferred embodiment, the spiral turbine blade diameter to lead ratio is about 1: 8.

螺旋タービンブレードは、好ましくは50°〜75°のリード角、例えば約60°〜75°のリード角を有しうる。ただし、特定の実施形態では、リード角は80°ほどの高さとされうる。このような角度は、比較的小さな螺旋角と調和して、ブレードに比較的緩やかなねじれをもたらす。   The helical turbine blade may preferably have a lead angle of 50 ° to 75 °, such as a lead angle of about 60 ° to 75 °. However, in certain embodiments, the lead angle can be as high as 80 °. Such an angle, in concert with a relatively small helix angle, results in a relatively gentle twist in the blade.

流体の側方交換を促進するために好ましい特定の一実施形態では、螺旋タービンブレードは、無軸螺旋体(axleless helix)である。とはいえ、本発明によれば、軸を備える螺旋タービンブレードも有用となりうると考えられる。   In one particular preferred embodiment for facilitating the lateral exchange of fluids, the helical turbine blade is an axleless helix. Nevertheless, it is believed that a spiral turbine blade with a shaft may also be useful according to the present invention.

本明細書において使用される場合、「無軸螺旋体」という用語は、ブレードが、周囲にブレードが取り付けられる(すなわち、従来のアルキメデスのねじポンプと同様の)中心軸を備えずに、その長さに沿ってねじられた材料片で構成されていることを意味することが意図されている。このことは、図2及び図3に最も良く示されている。   As used herein, the term “axisless spiral” refers to the length of a blade without a central axis around which the blade is mounted (i.e., similar to a conventional Archimedes screw pump). Is intended to mean composed of a piece of material twisted along. This is best illustrated in FIGS. 2 and 3.

螺旋タービンブレードは、任意の適切な手段で取り付けることができる。例えば、ブレードは、水体中に構成された(すなわち、河床内に固定された)構造物上に取り付けられてもよく、又は、例えば河川の土手又は岸に固定されてそこから延在しているアームの遠位端に、取り付けられてもよい。取り付けの形態は、関係する個々の環境にある程度左右されることになる。ブレードは、例えば、長手方向の軸線周りのブレードの回転を促進する軸受が設けられた継手を介して、回転するように取り付けられなければならない。   The helical turbine blade can be attached by any suitable means. For example, the blade may be mounted on a structure constructed in the water body (i.e., fixed in the river bed) or, for example, fixed to and extending from a river bank or shore It may be attached to the distal end of the arm. The form of attachment will depend to some extent on the particular environment involved. The blade must be mounted for rotation, for example, via a joint provided with a bearing that facilitates rotation of the blade about its longitudinal axis.

螺旋タービンブレードは、通常の方法で発電機に接続することができる。例えば、ブレードに関連付けられた駆動シャフトが、電力を生成するための発電機に係合する歯車装置に係合されてもよい。そのような場合には、歯車装置が低回転(revs)且つ高トルクで動作することが好まれるであろう。すなわち、比較的高い歯車比が好まれるであろう。この歯車比は、個々の使用環境に左右されうる。   The spiral turbine blade can be connected to the generator in the usual manner. For example, a drive shaft associated with the blade may be engaged with a gear device that engages a generator for generating electrical power. In such cases, it may be preferred that the gearing operate at low revs and high torque. That is, a relatively high gear ratio will be preferred. This gear ratio can depend on the individual use environment.

本発明の別の態様によれば、スクリュータービンのための螺旋タービンブレードであって、無軸螺旋体を備え、無軸螺旋体の直径が無軸螺旋体のリードよりも短い、螺旋タービンブレードが提供される。   In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a helical turbine blade for a screw turbine comprising an axisless spiral, the diameter of the axisless spiral being shorter than the lead of the axisless spiral. .

本発明の前記態様と同様に、螺旋タービンブレードの直径とリードの比は、好ましくは約1:8である。螺旋タービンブレードは、好ましくは50°〜75°のリード角、例えば約60°〜75°のリード角を有するが、80°ほどの高さにもされうる。   As with the previous embodiment of the present invention, the ratio of the spiral turbine blade diameter to lead is preferably about 1: 8. The helical turbine blade preferably has a lead angle of 50 ° to 75 °, for example a lead angle of about 60 ° to 75 °, but can be as high as 80 °.

螺旋タービンブレードは、例えば、鋼又はそれに相当する材料といった、任意の適切な材料から形成することができる。螺旋タービンブレードは、複合材料から形成されてもよい。   The spiral turbine blade may be formed from any suitable material, for example, steel or equivalent material. The helical turbine blade may be formed from a composite material.

本発明のさらなる態様によれば、
螺旋タービンブレードが設けられたスクリュータービンを流水体中に沈めるステップと、
螺旋タービンブレードに付与されたエネルギーを機械力又は電力に変換するステップと
を含む発電方法であって、
螺旋タービンブレードが流水によって回転されるときに水の側方交換を可能にするように、スクリュータービンが構成されている、発電方法が提供される。
According to a further aspect of the invention,
Sinking a screw turbine provided with a spiral turbine blade into a flowing water body;
Converting energy imparted to the spiral turbine blade into mechanical power or power, comprising:
A power generation method is provided in which the screw turbine is configured to allow lateral exchange of water when the spiral turbine blade is rotated by running water.

螺旋タービンブレードが流水によって回転されるときに水の側方交換を可能にするために、スクリュータービンは露出されて沈められるのが好ましい。他の可能な実施形態が上記に開示されているが、好ましいものとは見なされない。   The screw turbine is preferably exposed and submerged to allow for lateral exchange of water when the spiral turbine blade is rotated by running water. Other possible embodiments have been disclosed above, but are not considered preferred.

一般に、螺旋タービンブレードに付与されたエネルギーは、発電機を通じて電力に変換される。しかし、特定の実施形態では、エネルギーが機械エネルギーに変換されて、別の目的に使用されることも想定される。   In general, the energy imparted to the spiral turbine blade is converted into electric power through a generator. However, in certain embodiments it is envisioned that energy is converted to mechanical energy and used for other purposes.

本発明の他の態様と同様に、螺旋タービンブレードの直径は通常、螺旋タービンブレードのリードよりも短い。例えば、螺旋タービンブレードは無軸螺旋体を含むことができ、無軸螺旋体の直径は無軸螺旋体のリードよりも短い。   As with other aspects of the invention, the diameter of the helical turbine blade is typically shorter than the lead of the helical turbine blade. For example, a helical turbine blade can include an axisless spiral, the diameter of the axisless spiral being shorter than the lead of the axisless spiral.

この場合もやはり、螺旋タービンブレードの直径とリードの比は、好ましくは約1:8である。螺旋タービンブレードは、約50°〜75°のリード角、例えば約60°〜75°のリード角を有しうる。   Again, the spiral turbine blade diameter to lead ratio is preferably about 1: 8. The helical turbine blade may have a lead angle of about 50 ° to 75 °, such as a lead angle of about 60 ° to 75 °.

次に、添付の図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。以下は例示としてのみ挙げられたものであることを理解すべきであり、多少なりとも本発明を制限するものと解釈されるべきではない。   The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It should be understood that the following are given by way of example only and should not be construed as limiting the invention in any way.

螺旋タービンブレードの側面図である。2 is a side view of a spiral turbine blade. FIG. 螺旋タービンブレードの斜視図である。1 is a perspective view of a spiral turbine blade. FIG. 螺旋タービンブレードの斜視図である。1 is a perspective view of a spiral turbine blade. FIG.

各図を参照すると、螺旋タービンブレードは、無軸螺旋体の形状をとる。事実上、螺旋タービンブレードは、長さに沿ってねじられた、例えば鋼や他の適切な材料からなる材料片で構成される。ねじれは比較的緩やかであり、したがって螺旋角γは比較的小さい。その結果として、リード角αは比較的大きい。このことは、一般にはるかに大きな傾斜度がブレードに設けられている従来のスクリュータービンと比較した場合に、特に当てはまる。   Referring to the figures, the spiral turbine blade takes the form of an axisless spiral. In effect, a helical turbine blade is composed of a piece of material, eg, steel or other suitable material, twisted along its length. The twist is relatively gradual, and therefore the helix angle γ is relatively small. As a result, the lead angle α is relatively large. This is especially true when compared to conventional screw turbines, where the blades are generally provided with a much greater slope.

螺旋タービンブレードの直径「a」は、ブレードのリード「b」よりも短い。例示されているように、直径のリードに対する比は、1:8を少し上回る。この構成が、軸を除いたことと相まって、使用に際してより優れた流体の側方交換が促進されると考えられる。   The diameter “a” of the spiral turbine blade is shorter than the lead “b” of the blade. As illustrated, the ratio of diameter to lead is just over 1: 8. It is considered that this configuration, combined with the removal of the shaft, facilitates better lateral exchange of the fluid during use.

一般に、螺旋タービンブレードは、何ら被覆なしで流水中に沈められる。図を参照すると、そのようにすることにより、水が、ブレードをむりやり回転させるようにブレードに動力を供給し、エネルギー及び速度を失い、より速い水が取って代わることを可能にするブレードから放射状に放出されることが理解されよう。したがって、螺旋タービンブレードの長さが増すと、生成される力が比例して増大すると想定される。   In general, helical turbine blades are submerged in running water without any coating. Referring to the figure, by doing so, the water powers the blade to force the blade to rotate, losing energy and speed, and radiating from the blade allowing faster water to replace it. It will be understood that Thus, it is assumed that as the length of the helical turbine blade increases, the force generated increases proportionally.

螺旋タービンブレード及びそれを利用するスクリュータービンは、流れの遅い河川及び他の比較的小さな流れの環境において有用であろうと考えられる。例えば、スクリュータービンは、アマゾン川に対して提案された水力発電計画の実行可能な代替案とされうる。この例をとると、本発明は、提案された計画(すなわち、アマゾン盆地の至る所に一連の巨大ダムを建造すること)に脅かされている部族の土地を維持しながら電力を提供する能力を含む、大きな利点を提供しうる。   Spiral turbine blades and screw turbines utilizing them are believed to be useful in slow flow rivers and other relatively small flow environments. For example, a screw turbine may be a viable alternative to a proposed hydropower plan for the Amazon River. Taking this example, the present invention has the ability to provide power while maintaining the tribal land threatened by the proposed plan (i.e., building a series of giant dams throughout the Amazon Basin). It can provide significant advantages including.

螺旋タービンブレードは、螺旋角が(プロペラとは対照的に)小さいという事実に起因して、急速に又は積極的には回転されず、したがって、比較的低効率で動作する。しかし、既存のタービンに一般に見られる長さよりも長くなる可能性に起因して、媒体(すなわち、水)は、比較的大きな表面積上に作用する機会を有し、それにより回転に伝達される力の総量が増大される。   Due to the fact that the spiral angle is small (as opposed to a propeller), the spiral turbine blade does not rotate rapidly or aggressively and therefore operates with relatively low efficiency. However, due to the possibility of being longer than is commonly found in existing turbines, the medium (i.e. water) has the opportunity to act on a relatively large surface area and thereby the force transmitted to rotation. The total amount of is increased.

文脈上別の解釈をする必要のある場合又は明確に逆のことを述べている場合を除き、単数の整数、ステップ、又は要素として本明細書において引用された本発明の整数、ステップ、又は構成要素は、引用された整数、ステップ、又は要素の単数形及び複数形の両方を明白に含む。   Unless otherwise required by context or explicitly stated to the contrary, the integers, steps, or configurations of the invention cited herein as a single integer, step, or element An element explicitly includes the quoted integers, steps, or both singular and plural forms of the element.

この明細書の全体にわたって、文脈上別の解釈をする必要のある場合を除き、「含む、備える(comprise)」という語、又は「含む、備える(comprises)」若しくは「含んでいる、備えている(comprising)」などの変形は、述べられたステップ若しくは要素或いは整数、又はステップ若しくは要素或いは整数の群を含むことを意味するが、任意の他のステップ若しくは要素或いは整数、又はステップ若しくは要素或いは整数の群を除外することを意味しないことが理解されよう。したがって、この明細書の文脈において、「含んでいる、備えている(comprising)」という用語は、包括的な意味で使用されており、したがって、「主として含んでいるが、必ずしもそれのみを含んでいるわけではない」ことを意味するものとして理解されるべきである。   Throughout this specification, unless otherwise required by context, the word “comprise” or “comprises” or “including” is provided. Variations such as “comprising” are meant to include the stated step or element or integer, or a group of steps or elements or integers, but any other step or element or integer, or step or element or integer. It will be understood that it is not meant to exclude the group. Thus, in the context of this specification, the term “comprising” is used in a comprehensive sense, and thus “mainly includes, but does not necessarily include only. It should be understood as meaning "not."

上記の説明が、本発明の説明に役立つ実例として挙げられたものであること、及び、当業者には明らかであろうすべてのそのような修正形態及び変形形態が、本明細書において説明された本発明の広い範囲及び境界内に含まれると見なされることは、理解されよう。   The foregoing description has been given by way of illustration to serve to illustrate the invention, and all such modifications and variations have been described herein which will be apparent to those skilled in the art. It will be understood that they are considered to fall within the broad scope and boundaries of the present invention.

Claims (16)

軸回転するように取り付けられた螺旋タービンブレードと、
前記螺旋タービンブレードに関連付けられ、前記螺旋タービンブレードを軸回転するように取り付ける、取付台と、
前記螺旋タービンブレードに付与されたエネルギーを電力に変換する、前記螺旋タービンブレードに関連付けられた発電機と、
を備えるスクリュータービンであって、
前記螺旋タービンブレードの直径が前記螺旋タービンブレードのリードよりも短く、使用に際して流体の側方交換を可能にするように構成された、スクリュータービン。
A spiral turbine blade mounted for axial rotation;
A mount associated with the helical turbine blade and mounted for axial rotation of the helical turbine blade;
A generator associated with the helical turbine blade that converts energy imparted to the helical turbine blade into electrical power;
A screw turbine comprising:
A screw turbine configured such that the diameter of the spiral turbine blade is shorter than the lead of the spiral turbine blade and allows lateral exchange of fluids in use.
前記スクリュータービンの前記螺旋タービンブレードが、使用に際して露出されて、流体の側方交換を可能にする、請求項1に記載のスクリュータービン。   The screw turbine of claim 1, wherein the helical turbine blade of the screw turbine is exposed in use to allow lateral exchange of fluid. 前記螺旋タービンブレードの直径とリードの比が、1:8である、請求項1又は2に記載のスクリュータービン。   The screw turbine according to claim 1 or 2, wherein a ratio of a diameter and a lead of the spiral turbine blade is 1: 8. 前記螺旋タービンブレードが、約50°〜75°のリード角、例えば約60°〜75°のリード角を有する、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のスクリュータービン。   4. A screw turbine according to any one of the preceding claims, wherein the helical turbine blade has a lead angle of about 50 ° to 75 °, such as a lead angle of about 60 ° to 75 °. 前記螺旋タービンブレードが、無軸螺旋体である、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のスクリュータービン。   5. The screw turbine according to claim 1, wherein the helical turbine blade is a non-axial spiral body. 前記少なくとも一つの取付台が、長手方向の軸線周りの前記螺旋タービンブレードの回転を促進する軸受が設けられた継手を備える、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のスクリュータービン。   6. The screw turbine according to any one of claims 1 to 5, wherein the at least one mounting base comprises a joint provided with a bearing that facilitates rotation of the helical turbine blade about a longitudinal axis. 前記ブレードに関連付けられた駆動シャフトが、電力を生成するための前記発電機に係合する歯車装置に係合され、前記歯車装置が、好ましくは低回転(revs)且つ高トルクで動作する、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のスクリュータービン。   A drive shaft associated with the blade is engaged with a gearing that engages the generator for generating power, the gearing preferably operating at low revs and high torque. The screw turbine according to any one of claims 1 to 6. スクリュータービンのための螺旋タービンブレードであって、無軸螺旋体を含み、前記無軸螺旋体の直径が前記無軸螺旋体のリードよりも短い、螺旋タービンブレード。   A helical turbine blade for a screw turbine, comprising an axis helix, wherein the diameter of the axis helix is shorter than a lead of the axis helix. 前記螺旋タービンブレードの直径とリードの比が、1:8である、請求項8に記載の螺旋タービンブレード。   9. The spiral turbine blade of claim 8, wherein the spiral turbine blade diameter to lead ratio is 1: 8. 前記螺旋タービンブレードが、約50°〜75°のリード角、例えば約60°〜75°のリード角を有する、請求項8又は請求項9に記載の螺旋タービンブレード。   10. A helical turbine blade according to claim 8 or claim 9, wherein the helical turbine blade has a lead angle of about 50 ° to 75 °, such as a lead angle of about 60 ° to 75 °. 螺旋タービンブレードが設けられたスクリュータービンを流水体中に沈めるステップと、
前記螺旋タービンブレードに付与されたエネルギーを機械力又は電力に変換するステップと
を含む発電方法であって、
前記螺旋タービンブレードが前記流水によって回転されるときに水の側方交換を可能にするように、前記スクリュータービンが構成されている、発電方法。
Sinking a screw turbine provided with a spiral turbine blade into a flowing water body;
Converting the energy imparted to the helical turbine blade into mechanical power or electric power,
The power generation method, wherein the screw turbine is configured to allow lateral exchange of water when the spiral turbine blade is rotated by the flowing water.
前記螺旋タービンブレードが前記流水によって回転されるときに水の側方交換を可能にするために、前記スクリュータービンが露出されて沈められる、請求項11に記載の発電方法。   12. The power generation method according to claim 11, wherein the screw turbine is exposed and submerged to allow lateral exchange of water when the spiral turbine blade is rotated by the flowing water. 前記螺旋タービンブレードに付与された前記エネルギーが、発電機を通じて電力に変換される、請求項11又は12に記載の発電方法。   The power generation method according to claim 11 or 12, wherein the energy applied to the spiral turbine blade is converted into electric power through a generator. 前記螺旋タービンブレードの直径が前記螺旋タービンブレードのリードよりも短く、好ましくは、前記螺旋タービンブレードが無軸螺旋体を含み、前記無軸螺旋体の直径が前記無軸螺旋体のリードよりも短い、請求項11から請求項13のいずれか一項に記載の発電方法。   The diameter of the helical turbine blade is shorter than the lead of the helical turbine blade, preferably the helical turbine blade comprises an axis helix, and the diameter of the axis helix is shorter than the lead of the axis helix. The power generation method according to any one of claims 11 to 13. 前記螺旋タービンブレードの直径とリードの比が、約1:8である、請求項11から請求項14のいずれか一項に記載の発電方法。   15. The power generation method according to any one of claims 11 to 14, wherein the spiral turbine blade diameter to lead ratio is about 1: 8. 前記螺旋タービンブレードが、約50°〜75°のリード角、例えば約60°〜75°のリード角を有する、請求項11から請求項15のいずれか一項に記載の発電方法。   16. The power generation method according to any one of claims 11 to 15, wherein the helical turbine blade has a lead angle of about 50 ° to 75 °, for example a lead angle of about 60 ° to 75 °.
JP2013522057A 2010-08-03 2011-08-03 Screw turbine and power generation method Withdrawn JP2013532796A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2010903459 2010-08-03
AU2010903459A AU2010903459A0 (en) 2010-08-03 Screw turbine blade
PCT/AU2011/000983 WO2012016283A1 (en) 2010-08-03 2011-08-03 Screw turbine and method of power generation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013532796A true JP2013532796A (en) 2013-08-19

Family

ID=45558847

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013522057A Withdrawn JP2013532796A (en) 2010-08-03 2011-08-03 Screw turbine and power generation method

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20130177424A1 (en)
EP (1) EP2601407A4 (en)
JP (1) JP2013532796A (en)
CN (1) CN103124847A (en)
AU (1) AU2011286162B2 (en)
BR (1) BR112013002502A2 (en)
CO (1) CO6680682A2 (en)
WO (1) WO2012016283A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150143292A (en) * 2015-04-23 2015-12-23 정민시 Non-Axis Screw Generating Apparatus

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9051918B1 (en) 2011-02-25 2015-06-09 Leidos, Inc. Vertical axis wind turbine with tensile support structure having rigid or collapsible vanes
US9133815B1 (en) 2011-05-11 2015-09-15 Leidos, Inc. Propeller-type double helix turbine apparatus and method
AU2012216345A1 (en) * 2012-08-22 2014-03-13 Hartley, Andrew Paul Mr Hubless Screw turbine pump
JP6013860B2 (en) * 2012-10-02 2016-10-25 住友ゴム工業株式会社 Rubber strip conveyor cutting device
CN104037959B (en) * 2013-03-04 2015-05-13 王军 Shaftless screw gear power generation device
CN103742342B (en) * 2014-01-24 2016-08-17 中国水利水电科学研究院 Water kinetic energy conversion device
AU2015236545B2 (en) * 2014-03-24 2019-05-16 Pepsico, Inc. Hydration monitoring system
US10072631B2 (en) 2015-06-29 2018-09-11 II Michael John Van Asten Spiral turbine blade having at least one concave compartment that may be rotated by a moving fluid for electrical energy generation
GR1009116B (en) * 2016-05-11 2017-09-14 Ευθαλια Γεωργιου Καλαμπαλικη-Τσιτσιγιαννη Hydro-turbine
CN110371083B (en) * 2019-08-21 2021-04-16 德清县诚达金属材料有限公司 Vehicle-mounted dust remover

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2154397A (en) * 1937-07-19 1939-04-11 Herman Walter Cook Sr Wave motor
US4443708A (en) * 1973-06-25 1984-04-17 The Laitram Corporation Apparatus for storing the energy of ocean waves
US4490232A (en) * 1981-10-29 1984-12-25 The Laitram Corporation Wave-powered electrolysis of water
US4708592A (en) * 1985-04-15 1987-11-24 Wind Production Company Helicoidal structures, useful as wind turbines
US4717832A (en) * 1985-09-17 1988-01-05 Harris Charles W Tidal and river turbine
US4816697A (en) * 1987-02-05 1989-03-28 Nalbandyan Nikolaes A Portable hydroelectric power unit
US4849647A (en) * 1987-11-10 1989-07-18 Mckenzie T Curtis Floating water turbine
US5642984A (en) * 1994-01-11 1997-07-01 Northeastern University Helical turbine assembly operable under multidirectional fluid flow for power and propulsion systems
EP1668243A2 (en) * 2003-04-30 2006-06-14 Ronald J. Taylor Wind turbine having airfoils for blocking and directing wind and rotors with or without a central gap
EP1825140A1 (en) * 2004-10-20 2007-08-29 Vortech Energy & Power Pty Limited Vertical axis wind turbine with twisted blade or auxiliary blade
US20070029807A1 (en) * 2005-08-08 2007-02-08 Clayton Kass Methods and systems for generating wind energy
US7633174B1 (en) * 2007-02-27 2009-12-15 Fred John Feiler Floating water turbine for a power plant
JP4022244B2 (en) * 2007-04-06 2007-12-12 シーベルインターナショナル株式会社 Hydroelectric generator
CN101842585B (en) * 2007-08-08 2012-10-10 艺术涡轮公司 Transverse-axis turbine with twisted foils
NO327873B1 (en) * 2008-01-24 2009-10-12 Flucon As Device for turbine mounting
US7728454B1 (en) * 2008-11-20 2010-06-01 Anderson Jr Winfield Scott Tapered helical auger turbine to convert hydrokinetic energy into electrical energy

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150143292A (en) * 2015-04-23 2015-12-23 정민시 Non-Axis Screw Generating Apparatus
KR101661267B1 (en) * 2015-04-23 2016-09-29 정민시 Non-Axis Screw Generating Apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EP2601407A4 (en) 2013-10-30
CN103124847A (en) 2013-05-29
BR112013002502A2 (en) 2016-05-31
EP2601407A1 (en) 2013-06-12
AU2011286162A1 (en) 2013-02-07
US20130177424A1 (en) 2013-07-11
AU2011286162B2 (en) 2016-08-25
CO6680682A2 (en) 2013-05-31
WO2012016283A1 (en) 2012-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2013532796A (en) Screw turbine and power generation method
KR101041539B1 (en) Structure of hydro kinetic low head streamlined hydro-turbine with adjustable vane for regulating flow rate and velocity
JP6618920B2 (en) Hydrodynamic energy conversion system and use thereof
JP2014522936A (en) Hydroelectric power plant and operation method thereof
CN106460769A (en) Rotor for electricity generator
CN202431593U (en) Axial-flow pump impeller adopting spiral blades
CN109185009A (en) A kind of impeller unit of the round-trip bimodal current of passive self-adaptive
CN101705903B (en) Impeller-type sea wave power generation device
DE102012212013B4 (en) Rotor for generating energy from incompressible flowing fluids
KR101723061B1 (en) Runner and tidal current generation apparatus
CN207974908U (en) A kind of pipe type power generation machine
WO2019061839A1 (en) Tidal water turbine having energized rotary wheel
JP5763562B2 (en) Underwater turbine equipment
US10738755B1 (en) Hydrostatic pressure turbines and turbine runners therefor
CA3030606C (en) Water turbine arrangements
JP2010242604A (en) Small-sized generator for brook
JP3164446U (en) Spiral loop wind turbine blade structure with good power generation efficiency
NL1015553C2 (en) Water powered turbine, has turbine wheel housed inside aerodynamic chamber in horizontal turbine tube
Moe et al. Design of 10 kW Water Wheel for Micro-Hydro Power
RU2661225C1 (en) Spherical orthogonal power unit
Obriki et al. Design Analysis of Pump as Turbine for a Coastal Region of Nigeria
KR20130013663A (en) Water power genelation turbin
RU137060U1 (en) PORTABLE WATER FLOW ENERGY CONVERTER
RU60999U1 (en) HYDROTURBINE PUMP
RU46816U1 (en) HYDROTURBINE

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20131225

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20131225

A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20141007