NL7811248A

NL7811248A - FLOW MACHINE.

Info

Publication number: NL7811248A
Application number: NL7811248A
Authority: NL
Original assignee: Schelde Nv
Priority date: 1978-11-14
Filing date: 1978-11-14
Publication date: 1980-05-19
Also published as: WO1980000991A1

Description

VV

% fc>% fc>

'A'A

N.O. 26.676/Ned.N.O. 26.676 / Ned.

B.V. Koninklijke Maatschappij . "De Scheldete Vlissingen.B.V. Royal Society. "The Scheldete Vlissingen.

Als uitvinder wordt genoemd Ir John Frederic William van der Meulen -S tromingsmachine-Ir John Frederic William van der Meulen -S troming machine- is named as the inventor.

De uitvinding heeft betrekking op een stromingsmachine voor groot debiet.The invention relates to a high flow flow machine.

Zowel turbines als pompen hebben een vermogen dat direct samenhangt met het produkt van val. respectievelijk opvoerhoog-te en debiet. Voor een bepaald vermogen zal bij groot debiet de val- respectievelijk opvoerhoogte gering zijn. Gebruikelijke hydraulische stromingsmachines bestemd voor groot debiet be- 5 zitten een schroef- of propellervormige rotor, die in een stro-mingskanaal van cirkelvormige doorsnede is geplaatst. In het algemeen wordt daarbij een weinig efficiënt gebruik gemaakt van het beschikbare waterdoorlaatprofiel. De rotor is vaak direct gekoppeld aan een generator c.q. motor welke in het 10 verlengde van het stromingskanaal is aangebracht dat wil zeggen in het water. Om dit laatste te vermijden bestaat er de mogelijkheid om de generator c.q. motor heen een gebogen leiding aan te brengen, die de waterstroom omleidt. Deze omleiding vergt een groot bouwvolume en veroorzaakt meer weerstand. 15Both turbines and pumps have a power that is directly related to the product of fall. head and flow respectively. At a high flow rate, the drop or discharge head will be small for a given output. Conventional high flow hydraulic flow machines include a screw or propeller-shaped rotor placed in a circular cross-section flow channel. In general, a little efficient use is made of the available water passage profile. The rotor is often directly coupled to a generator or motor which is arranged in line with the flow channel, ie in the water. In order to avoid the latter, it is possible to arrange a generator or motor with a curved pipe that diverts the water flow. This diversion requires a large building volume and creates more resistance. 15

Met de uitvinding wordt beoogd bovenstaande nadelen te vermijden en een stromingsmachine van groot debiet te verschaffen die een nuttiger gebruik maakt van het oppervlak van de gewoonlijk ter beschikking staande doorstroomdoorsnede en waarbij de aan de rotor gekoppelde machine zonder toepassing van 20 bochtstukken buiten de waterloop kan worden gehouden.The object of the invention is to avoid the above disadvantages and to provide a high-flow machine which makes more useful use of the surface area of the usually available flow cross-section and whereby the machine coupled to the rotor can be moved outside the watercourse without the use of 20 elbows. kept.

Volgens de uitvinding is hiertoe een stromingsmachine gekenmerkt door een samenstel van volgens een cilindermantel gerangschikte schoepen die aan beide einden schommelbaar zijn gelagerd in schijfvormige lagerhuizen welke volgens de hart- 25 7811248 ƒ * · 2 lijn van de genoemde cilindermantel draaibaar zijn gelagerd, waarbij tenminste een van die lagerhuizen is voorzien van een mechanisme om het stuurpunt gevormd door het snijpunt van overeenkomstige loodlijnen op de verschillende schoepen te kunnen verplaatsen naar c.q. te kunnen houden op een plaats die 5 op zekere afstand van de hartlijn van dat lagerhuis is gelegen.According to the invention, a flow machine for this purpose is characterized by an assembly of vanes arranged according to a cylinder jacket, which are pivotally mounted at both ends in disc-shaped bearing housings which are rotatably mounted along the axis of the said cylinder jacket, wherein at least one one of these bearing housings is provided with a mechanism for being able to move the control point formed by the intersection point of corresponding perpendiculars on the various blades, or to hold it at a location which is located at a certain distance from the center line of that bearing housing.

In geval het snijpunt van de overeenkomstige loodlijnen op de verschillende schoepen (bijvoorbeeld loodlijnen ter plaatse van de schommelassen daarvan) samenvalt met de hartlijn van de lagerhuizen, nemen de schoepen steeds een tangentiele 10 stand in. Door verplaatsing van dit snijpunt ten opzichte van de hartlijn zullen de schoepen een niet tangentiele stand kunnen innemen. Bij rotatie van de lagerhuizen zal door de schoepen een schommelende beweging vanaf de tangentiele stand worden uitgevoerd. De instelling van het stuurpunt is bepalend 15 voor de amplitude van de schommelbeweging en voor de positie van de tangentiele posities van waaruit de schoepbewegingen plaats vinden.If the intersection of the corresponding perpendiculars on the various vanes (eg perpendiculars at their swing axes) coincides with the center line of the bearing housings, the vanes always assume a tangential position. By displacing this intersection with respect to the centerline, the blades will be able to assume a non-tangential position. When the bearing housings are rotated, the blades will cause a fluctuating movement from the tangential position. The adjustment of the control point determines the amplitude of the rocking movement and the position of the tangential positions from which the blade movements take place.

Ben bekend mechanisme ter verplaatsing van het stuurpunt vindt men terug bij de zogenaamde Voith-Schneider propellers. 20A well-known mechanism for moving the control point can be found with the so-called Voith-Schneider propellers. 20

Eohter ook andere besturingsmechanismen zijn mogèlijk.Eohter also other control mechanisms are possible.

Dóór geschikte keuze van de stand van het stuurpunt kan het opgenomen of afgegeven vermogen worden geregeld..The power absorbed or delivered can be regulated by suitable selection of the position of the control point.

In geval van toepassing als turbine ontstaat een vermo-gensregeling en in geval van toepassing als pomp een debiet- 25 regeling.In case of application as a turbine, a power control arises and in case of use as a pump, a flow control.

Het verdient de voorkeur dat elk van de schoepen door middel van een scharnierstangenstelsel is verbonden met een stuurschijf die via een overbrenging door middel van een door de holle lageras van het lagerhuis gestoken bedieningsorgaan 3Ö kan worden verplaatst ten opzichte van het hart van het lagerhuis .It is preferable that each of the vanes is connected by means of an articulated rod system to a steering disc which can be moved relative to the center of the bearing housing via a transmission by means of an actuator 30 passed through the hollow bearing shaft of the bearing housing.

In het algemeen zal de genoemde stuurschijf slechts langs een middellijn van de schijf verplaatsbaar moeten zijn.In general, said control disc should only be movable along a diameter of the disc.

Elk van de scharnierstangenstelsels kan in overeenstemming 35 met de bekende Voith-Schneider-constructie bestaan uit een 7811248 3 Λ * s char nÈrb aar met de stuurschijf verbonden stuurstang die in een draaibaar aan een naaf van het lagerhuis bevestigd glijblok is geleid, een scharnierend met die stuurstang verbonden koppelstang en een scharnierend met die koppelstang verbonden hefboom die is bevestigd aan een schoep. 5In accordance with the known Voith-Schneider construction, each of the articulation rod assemblies may consist of a steering rod connected to the steering disc, 7811248 3 n * s char, which is rotatably guided on a hub of the bearing housing, hinged with coupling rod connected to said steering rod and a lever hingedly connected to said coupling rod, which is attached to a blade. 5

De uitvinding zal nu aan de hand van de schematische figuren nader worden toegelicht.The invention will now be explained in more detail with reference to the schematic figures.

Fig. 1 toont een doorsnede door een stromingskanaal met aanzicht op de stromingsmachine volgens de uitvinding.Fig. 1 shows a section through a flow channel with a view of the flow machine according to the invention.

Fig. 2 toont een dwarsdoorsnede volgens de lijn II-II in 10 fig. 1.Fig. 2 shows a cross section along the line II-II in FIG. 1.

De weergegeven inrichting omvat een stromingskanaal 1 van rechthoekige doorsnede en een daarin aangebrachte, in hoofdzaak cilindrische turbine of pomp. Deze turbine of pomp bestaat uit een aantal schoepen 2 die volgens de mantel van een cilinder 15 zijn gerangschikt en met hun beide einden zijn gelagerd in lagerhuizen 3» 4 van cirkelvormige doorshede. Deze huizen zijn op hun beurt draaibaar ondersteund in lageruitsparingen van de zijwanden van het stromingskanaal 1.The device shown comprises a flow channel 1 of rectangular cross-section and a substantially cylindrical turbine or pump arranged therein. This turbine or pump consists of a number of blades 2 which are arranged according to the jacket of a cylinder 15 and which bear their ends in bearing housings 3 »4 of circular sheath. These housings are in turn rotatably supported in bearing recesses of the side walls of the flow channel 1.

Het lagerhuis 4 is voorzien van een uitgaande holle as 6, 20 die bij toepassing als turbine door de uit schoepen 2 en lagerhuizen 3> 4 bestaande constructie wordt aangedreven en bij toepassing als pomp door een niet weergegeven motor wordt aangedreven.The bearing housing 4 is provided with an output hollow shaft 6, 20 which is driven by the construction consisting of blades 2 and bearing housings 3> 4 when used as a turbine and, when used as a pump, driven by a motor (not shown).

De as 6 heeft een niet weergegeven afdichtorgaan om te 25 verhinderen dat water uit het kanaal 1 langs die as naar buiten kan stromen.The shaft 6 has a sealing member, not shown, to prevent water from the channel 1 from flowing out along that shaft.

Het lagerhuis 4 is voorzien van een mechanisme om de schoepen 2 tijdens rotatie van het huis om hun lagerassen te doen schommelen en deze schommelbeweging in te stellen. 30The bearing housing 4 is provided with a mechanism for rocking the blades 2 during rotation of the housing about their bearing shafts and adjusting this rocking movement. 30

Dit mechanisme omvat een stuurschijf 7 welke via een niet weergegeven overbrenging is verbonden met een door de holle as 6 stekende draaibare en/of in lengterichting verplaatsbare be-dieningsstang 8. De schijf 7 kan met behulp van die stang 8 in een excentrische stand ten opzichte van het hart van het huis 4 35 worden gebracht.This mechanism comprises a control disc 7 which is connected via a transmission (not shown) to a rotatable and / or longitudinally displaceable operating rod 8 protruding through the hollow shaft 6. The disc 7 can be placed in an eccentric position with respect to this rod 8. from the heart of the house 4 35.

7811248 < ' 4 ♦7811248 <'4 ♦

Elk van de schommelbare schoepen 2 is via een scharnier- stangenstelsel verbonden met de genoemde stuurschijf 7. Zo een schamierstangenstelsel omvat een scharnierend aan de schijf 7 van bevestigde, door een draaibaar glijblokje 12 een centrale naaf 11 geleide stuurstang 13, een scharaierbaar daarmee ver- 5 bonden koppelstang 14 en een vast aan de schoep bevestigde hefboom 15 die scharnierend met die koppelstang 14 is verbonden.Each of the swingable blades 2 is connected via a pivot rod system to said control disc 7. Such a pivot rod system comprises a pivotally mounted pivot rod 13 hinged to the disc 7 of fastened sliding block 12 guided by a rotatable sliding block 12. 5 connected coupling rod 14 and a lever 15 fixedly attached to the blade, which is hingedly connected to said coupling rod 14.

In geval het hart M van de stuurschijf 7 samenvalt met het hart N van de naaf 11, dan zullen de schoepen 2 een tan-gentiele stand innemen, waarbij het snijpunt P van de overeen- 10 komstige loodlijnen op de schoepen samenvalt met het hart van de naaf 11.In case the center M of the control disc 7 coincides with the center N of the hub 11, the blades 2 will assume a tan-gentile position, the intersection point P of the corresponding perpendiculars on the blades coinciding with the center of the hub 11.

Zoals uit fig, 2 blijkt komt dit punt P bij verschuiving van de stuurschijf 7 excentrisch te liggen. Bij roteren van de kooi 2, 3, 4 zullen in dat geval de schoepen een schomme- 15 lende beweging uitvoeren. De schoepen die de lijn door P en het hart van de naaf 11 passeren hebben een tangentiele stand.As can be seen from Fig. 2, this point P becomes eccentric when the control disc 7 is displaced. When the cage 2, 3, 4 is rotated, the blades will then perform a rocking movement. The vanes passing the line through P and the center of the hub 11 have a tangential position.

De schoepen die de lijn loodrecht op die door P en het hart van de naaf 11 gaande lijn passeren vertonen de grootste uitslag ten opzichte van de tangentiele stand. Hoe groter de af- 20 wijking van de tangentiele stand hoe groter het aandrijvend effect van de kooi in geval van gebruik als turbine c.q. het waterstuwend effect van de kooi in geval van gebruik als pomp.The vanes passing the line perpendicular to that passing through P and the center of the hub 11 exhibit the greatest deflection with respect to the tangential position. The greater the deviation from the tangential position, the greater the driving effect of the cage in the case of use as a turbine or the water-repelling effect of the cage in the case of use as a pump.

In de fig. is aangegeven in welke richting het water stroomt bij rotatie in de aangeduide richting. 25 .De waterstroming strekt zich in hoofdzaak loodrecht óp de lijn door P en het hart van de naaf 11 uit.The figure shows in which direction the water flows when rotating in the indicated direction. 25. The water flow extends substantially perpendicular to the line through P and the center of the hub 11.

Het vermogen (turbine) c.q_. het debiet (pomp) kan worden geregeld door P met behulp van de stuurschijf 7 meer of minder excentrisch te plaatsen. De stand van P kan aan de richting 30 van de waterstroom kan worden aangepast.The power (turbine) or. the flow (pump) can be regulated by placing P more or less eccentrically with the aid of the control disc 7. The position of P can be adjusted to the direction of the water flow.

Yoor de besturing van de stand van de schoepen zijn er ook andere mogelijkheden, welke als zodanig in de literatuur over horizontale voortstuwingsorganen voor schepen zijn beschreven.There are also other possibilities for controlling the position of the blades, which are described as such in the literature on horizontal propulsion devices for ships.

Bij grote lengte van de schoepen 2 kan ook het lagerhuis 3 55 van een stuurmechanisme voor de stand van de schoepeiïmnnen zijn 7811243If the blades 2 are of great length, the bearing housing 3 55 may also be of a vane position control mechanism 7811243

Claims

1. The efficiency with large amounts of water and small head or fall height is high when used as a pump, as well as when used as a turbine.

Flow machine according to claim 1, characterized in that each of the blades (2) is connected by means of an articulation of rods to a control disc (7) which is connected by means of a transmission through the hollow bearing shaft (6) of the bearing housing (4) inserted actuator (8) 10 can be moved relative to the center of the bearing housing,

2. The available cross-section of the water channel is used as fully as possible. as

3. The same machine can be used both as a pump and a turbine. 15

4. The water can flow through the cage in two directions and deliver power respectively (turbine) and be displaced (pump) with or without reversal of the direction of rotation.

5. It is possible, when used as a pump, to start the drive motor without load and then gradually increase the flow rate to the desired value.

6. The axis of the cage can be placed at any angle and can extend beyond the water flow; when used as a turbine, the generator can be coupled using a simple coupling (no right angle gear and the like). Many changes are possible within the scope of the main claim. The flow machine described could also be used in gaseous media. CONCLUSIONS 30 1 * High flow flow machine, characterized by an assembly of vanes arranged according to a cylinder jacket (2) which are pivotally mounted at both ends in disc-shaped bearing housings (3 »4) which are pivotally mounted along the axis of said cylinder jacket, 35 at least one of said bearing housings (4) being provided with 7811243 a mechanism for being able to move the control point (P) formed by the intersection of corresponding perpendiculars on the different blades or to keep them at a location at a distance from the center line of that bearing housing (4) is located. 5

Flow machine according to claim 2 or characterized in that each of the pivot rod systems consists of a pivot rod (13) pivotally connected to the control disc (7), which pivotable on a hub (11) of the bearing housing (4). ) mounted sliding block (12) is guided, a coupling rod (14) hingedly connected to said steering rod and a lever (15) hingedly connected to said coupling rod which is attached to a blade (2). 20 7811243