PL192165B1 - Turbina wyporowa - Google Patents

Abstract

1. Turbina wyporowa wyposażona w wirnik, znamienna tym, że składa się ze zbiornika (3) z lewą komorą (10) i prawą komorą (11), w którym umieszczony jest wirnik pierścieniowy (1) na stałych rolkowych podporach (2) zamocowanych na wspornikach (8), przy czym zbiornik (3) ma usytuowaną na środku szczelną pionową przegrodę (4) wyposażoną w przepust dolny wlotowy (5) i przepust górny wylotowy (6), które posiadają uszczelnienia (7), a przy wirniku pierścieniowym (1) znajduje się przekładnia (9) odbioru mocy.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest turbina wyporowa do napędu środków transportowych oraz napędu generatorów prądu.

W stanie techniki znane są urządzenia do napędu statków morskich, maszyn lądowych, do wytwarzania energii elektrycznej zwane ogólnie silnikami lub turbinami w zależności od rodzaju przetwarzanej energii czynnika roboczego, to jest cieczy, pary lub gazu. W turbinie wodnej przetwarzana jest energia mechaniczna płynącej wody na pracę użyteczną za pomocą wirnika. W turbinie wiatrowej moment obrotowy powstaje na skutek swobodnego przepływu strumienia powietrza przez tarczę wirnika w określonych warunkach opływowych jego łopat. Silniki wiatrowe i turbiny wodne nie powodują zanieczyszczenia środowiska naturalnego. Stosowane natomiast w silnikach spalinowych paliwa płynne podczas spalania powodują emisję spalin do otaczającego nas środowiska naturalnego.

Opracowano ekologiczne urządzenie do produkcji energii mechanicznej, elektrycznej i cieplnej do jej dalszego wykorzystania w różnych dziedzinach techniki.

Działanie urządzenia opiera się na wykorzystaniu siły wyporowej, która powstaje w wyniku oddziaływania na ciała zanurzone w cieczach i gazach według prawa Archimedesa.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest turbina wyporowa wyposażona w wirnik, składająca się ze zbiornika dwu- lub jednokomorowego, w którym umieszczony jest wirnik pierścieniowy na stałych rolkowych podporach zamocowanych na wspornikach. Wirnik pierścieniowy wykonany jest z materiałów o małym ciężarze właściwym, ze stopu aluminium, włókien węglowych lub tworzyw sztucznych. Wirnik pierścieniowy ma konstrukcję w kształcie kołowym lub elipsy o różnej geometrii przekroju poprzecznego. Zbiornik ma usytuowaną na środku szczelną pionową przegrodę, która dzieli go na dwie komory - lewą i prawą. Pionowa przegroda ma dwa przepusty - dolny wlotowy i górny wylotowy. Przepusty te posiadają uszczelnienia o małych oporach tarcia uniemożliwiające przedostawanie się cieczy z prawej komory do lewej i odwrotnie. Odbiór mocy z wirnika pierścieniowego odbywa się za pomocą znanych przekładni: ciernych, zębatych, sprzężenia elektromagnetycznego lub wykorzystanie wirnika pierścieniowego jako twornika generatora prądu elektrycznego. W celu uzyskania większych mocy należy połączyć odpowiednią ilość turbin wyporowych do wspólnego wału napędowego.

Turbina wyporowa według wynalazku umożliwia wytwarzanie energii mechanicznej i elektrycznej z istniejących zasobów naturalnych cieczy i gazów. Konstrukcja turbiny wykorzystuje zjawisko siły wyporu według prawa Archimedesa działającej na wirnik pierścieniowy umieszczony w dwóch komorach, przy czym prawa komora wypełniona jest cieczą, na przykład wodą, a lewa komora gazem, na przykład powietrzem. Występująca siła wyporu w środku ciężkości połowy wirnika powoduje moment obrotowy wirnika, który nadaje ruch obrotowy wirnika wokół podpór rolkowych, a tym samym powstawanie mocy mechanicznej. Moc mechaniczna może być odebrana za pomocą przekładni ciernych, sprzężenia elektromagnetycznego lub wykorzystania wirnika jako twornika generatora prądu elektrycznego. Turbina pozwala na wytwarzanie energii bez ograniczeń przy małych kosztach czynnika medialnego, na przykład przy korzystaniu z wód morskich, oceanicznych czy śródlądowych są to wartości minimalne. Znaczenie istotne stanowi przy tym fakt, że nie powoduje zanieczyszczania środowiska naturalnego, jest rozwiązaniem ekologicznym. Wynalazek ma zastosowanie do napędu wszelkiego rodzaju środków transportowych morskich i lądowych, zwłaszcza statków morskich i ciężkich maszyn lądowych. Turbina wyporowa znajduje zastosowanie do napędu generatorów prądu w energetyce, w lokalnych małych elektrowniach i ciepłowniach do wytwarzania energii elektrycznej i pośrednio po przemianie energii elektrycznej do produkcji ciepła. Rozwiązanie według wynalazku umożliwia budowę urządzeń napędowych od małych mocy do tysięcy kW.

Przedmiot wynalazku pokazano na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia turbinę wyporową w przekroju poprzecznym, a fig. 2 przedstawia przekrój poprzeczny wirnika kołowego.

Turbina wyporowa jak pokazano na rysunku, składa się ze zbiornika 3 z lewą komorą 10 i prawą komorą 11, w którym umieszczony jest wirnik pierścieniowy 1 na stałych rolkowych podporach 2 zamocowanych na wspornikach 8. Zbiornik 3 ma zamocowaną na środku szczelną pionową przegrodę 4, która ma dwa przepusty - dolny wlotowy 5 i górny wylotowy 6 posiadające uszczelnienia 7. Przy wirniku pierścieniowym 1 znajduje się przekładnia cierna odbioru mocy 9.

Zasada działania turbiny wyporowej według wynalazku polega na napełnieniu prawej komory 11 na przykład wodą o ciężarze γ1, a lewej komory 10 na przykład powietrzem o ciężarze γ2. W wyniku różnych sił parcia na lewą i prawą stronę wirnika pierścieniowego 1 powstanie wypadkowa siła wyporu zaczepiona w środku jego ciężkości, która spowoduje powstanie momentu obrotowego, a w dalszej

PL 192 165 Β1 konsekwencji spowoduje ruch obrotowy wirnika pierścieniowego 1 wokół rolkowych podpór 2 i wywołanie mocy mechanicznej. Odprowadzenie mocy mechanicznej z wirnika pierścieniowego 1 odbywa się przez zastosowanie znanych przekładni ciernych, sprzężenia elektromagnetycznego i innych znanych w tym zakresie konstrukcji. Rozwiązaniem bezpośredniego odbioru mocy może być zastosowanie w wirniku elektromagnesów, które spełniać będą rolę twornika generatora prądu, natomiast zbiornik 3 rolę stojana generatora prądu.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Turbina wyporowa wyposażona w wirnik, znamienna tym, że składa się ze zbiornika (3) z lewą komorą (10) i prawą komorą (11), w którym umieszczony jest wirnik pierścieniowy (1) na stałych rolkowych podporach (2) zamocowanych na wspornikach (8), przy czym zbiornik (3) ma usytuowaną na środku szczelną pionową przegrodę (4) wyposażoną w przepust dolny wlotowy (5) i przepust górny wylotowy (6), które posiadają uszczelnienia (7), a przy wirniku pierścieniowym (1) znajduje się przekładnia (9) odbioru mocy.
2. 2. Turbina wyporowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wirnik pierścieniowy (1) wykonany jest z materiałów o małym ciężarze właściwym, ze stopu aluminium, włókien węglowych lub tworzyw sztucznych.
3. 3. Turbina wyporowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wirnik pierścieniowy (1) ma kształt pierścienia kołowego lub elipsy o różnej geometrii przekroju poprzecznego.