PL207243B1

PL207243B1 - Transverse flow water turbine

Info

Publication number: PL207243B1
Application number: PL370845A
Authority: PL
Inventors: Jan Dębiec; Jan Rduch; Maciej Zarzycki
Original assignee: Politechnika Slaska Im Wincent
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2010-11-30
Also published as: PL370845A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest turbina wodna o przepływie poprzecznym.The present invention relates to a cross-flow water turbine.

Turbiny wodne wykorzystywane są niemal wyłącznie do napędu generatorów elektrycznych. Wytwarzany przez wirnik turbiny moment obrotowy jest odbierany w takim zespole z reguły z jednej końcówki wału.Water turbines are used almost exclusively to drive electric generators. The torque generated by the turbine wheel is received in such a unit, as a rule, from one shaft end.

W wię kszoś ci znanych rozwią zań wał przechodzi przez wnę trze wirnika. Ł opatki wirnika obcią żone są symetrycznie, moment obrotowy przenoszą równomiernie oba wieńce wirnika. Umożliwia to ukształtowanie łopatek najkorzystniej ze względu na warunki przepływu strumienia wody. Jednak wał wewnątrz wirnika zaburza przepływ, co obniża sprawność turbiny. W niektórych rozwiązaniach wał jest dzielony (tworzy jedynie czopy wirnika), nie przechodzi przez wnętrze wirnika i nie zaburza przepływu strumienia wody przez wirnik. Jednak moment obrotowy przenosi w tym rozwiązaniu tylko jeden wieniec wirnika wobec czego niesymetrycznie obciążone łopatki muszą być ze względów wytrzymałościowych wyraźnie pogrubione, a to z kolei zniekształca strumień i obniża sprawność turbiny.In most known solutions, the shaft extends through the cavity of the rotor. The rotor blades are symmetrically loaded, the torque is transferred evenly by both rotor flanges. This allows the vanes to be shaped most advantageously with respect to the flow conditions of the water jet. However, the shaft inside the rotor disturbs the flow, which reduces the efficiency of the turbine. In some embodiments, the shaft is split (forms only the rotor journals), does not pass through the inside of the rotor and does not obstruct the flow of water through the rotor. However, the torque is transmitted in this solution by only one rotor ring, so the asymmetrically loaded blades must be clearly thickened for strength reasons, and this in turn distorts the stream and reduces the efficiency of the turbine.

Turbina według wynalazku charakteryzuje się tym, że ma na czopach wirnika osadzone trwale koła przekładni współpracujące z kołami osadzonymi sztywnie na wale pośrednim, przy czym moment obrotowy jest odbierany z czopa lub wału pośredniego. Liczba zębów kół jest tak dobrana, iż wał pośredni ma prędkość obrotową n2 równą prędkości wymaganej do napędu współpracującego z turbiną generatora elektrycznego.The turbine according to the invention is characterized in that it has gear wheels permanently mounted on the rotor journals, cooperating with the wheels mounted rigidly on the intermediate shaft, the torque being received from the journal or the intermediate shaft. The number of gear teeth is selected so that the intermediate shaft has a rotational speed n2 equal to the speed required for the drive cooperating with the turbine of the electric generator.

Wał według wynalazku nie przechodzi przez wnętrze wirnika, ale obie jego części są ze sobą sprzęgnięte kołami zębatymi i wałem pośrednim tak, że łopatki wirnika obciążone są symetrycznie i mogą mieć kształt moż liwie najkorzystniejszy ze względu na warunki przepływu.The shaft according to the invention does not pass through the inside of the rotor, but both its parts are coupled to each other by gears and the intermediate shaft, so that the rotor blades are symmetrically loaded and can have the most favorable shape with regard to flow conditions.

Moment obrotowy przy takim rozwiązaniu turbiny, może być odbierany bądź z końcówki wału głównego i wału pośredniego, by ten ostatni miał prędkość obrotową odpowiednią dla współpracującego z turbiną generatora elektrycznego. Eliminuje to potrzebną przy dotychczasowych wykonaniach takich turbin dodatkową przekładnię.The torque in such a solution of the turbine can be received either from the end of the main shaft and the intermediate shaft so that the latter has a rotational speed suitable for an electric generator cooperating with the turbine. This eliminates the additional gear required for the previous versions of such turbines.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia turbinę w przekroju osiowym, a fig. 2 - turbinę w przekroju poprzecznym.The subject matter of the invention is illustrated in an exemplary embodiment in the drawings, in which Fig. 1 shows the turbine in axial section, and Fig. 2 shows the turbine in cross section.

Turbina ma wirnik składający się z dwóch wieńców 1 połączonych trwale łopatkami 2 i związanych sztywnie z każdym z wieńców czopów 3 (wspólnie elementy te tworzą wał główny), na których osadzone są również trwale koła zębate 4 o jednakowej liczbie zębów, osadzone trwale na wale pośrednim 7. W ten sposób wieńce wirnika sprzęgnięte są ze sobą i jednakowo odbierają naciski łopatek, chociaż moment obrotowy turbiny odbierany jest z jednej końcówki jej wału. Moment obrotowy można przy tym odbierać z końcówki wału 3 z prędkością obrotową n-ι bądź wału pośredniego 7 z prędkością obrotową n₂. Liczby zębów kół 4 i 6 mogą być tak odbierane, by wał pośredni miał prędkość obrotową n₂ równą prędkości wymaganej do napędu współpracującego z turbiną generatora elektrycznego.The turbine has a rotor consisting of two rims 1 permanently connected by blades 2 and rigidly connected to each of the journal rims 3 (together these elements form the main shaft), on which gears 4 with the same number of teeth are also permanently mounted, permanently mounted on the intermediate shaft 7. In this way, the rims of the rotor engage each other and perceive the pressures of the blades equally, although the torque of the turbine is received from one end of its shaft. The torque can be received from the end of the shaft 3 at a speed n-ι or from the intermediate shaft 7 at a speed of n ₂ . The tooth numbers of the gears 4 and 6 can be so selected that the intermediate shaft has a rotational speed n ₂ equal to the speed required for the drive associated with the turbine of the electric generator.

Claims

Patent claims

1. A water turbine with a transverse flow without a shaft inside the rotor, characterized in that the rotor pins (3) have gear wheels (4) permanently mounted, mating with the wheels (6) rigidly mounted on the intermediate shaft ©, the torque generated by it is received from the spigot (3) and / or the intermediate shaft (7).

2. The turbine according to claim The method of claim 1, characterized in that the numbers of the teeth of the wheels (4) and (6) are selected such that the intermediate shaft has a rotational speed n2 equal to the speed required for the drive cooperating with the electric generator turbine.