PL208658B1 - Turbina usytuowana w rurze przepływowej i hydroelektrownia posiadająca taką turbinę - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy turbiny usytuowanej w rurze przepływowej, obracającej się podczas przepływu cieczy przez rurę oraz hydroelektrowni zawierającej co najmniej jedną taką turbinę.

Wiadomo powszechnie, że w hydroelektrowniach woda zanim dotrze do turbiny i przekaże jej swoją energię przepływa przez rurę. Zależnie od rodzaju hydroelektrowni, rura przez którą płynie woda może być rurą spadową, zależy to od lokalnych warunków, od wysokości spadku i ilości wody. Po przekazaniu części swojej energii turbinie, woda odpływa do rzeki.

Turbina hydroelektrowni jest zwykle sprzężona z generatorem, za pomocą którego energia kinetyczna turbiny zamieniana jest na energię elektryczną, która z kolei zasila sieć elektroenergetyczną.

Hydroelektrownia posiada często nie jedną, a wiele turbin i woda prowadzona jest do różnych turbin nie przez jedną, a wiele rur. W zależności od względnej ilości dostarczanej wody stosuje się sterowanie ilości wody przekazywanej do poszczególnych rur, tak aby osiągnąć optymalną sprawność hydroelektrowni.

Każda z turbin jest usytuowana na dole samej rury spadowej albo na przedłużeniu rury przepływowej.

Znane są rozwiązania, w których turbiny umieszczone są w świetle rur przepływowych, np. z opisu patentowego GB 192325955 A.

Prędkość przepływu strugi wody w rejonie turbiny jest w takich przypadkach zazwyczaj regulowana za pomocą objętości strumienia, jak również za pomocą ilości wody wprowadzanej do rury spadowej albo rury przepływowej. W zależności od ustalonego momentu generatora, możliwe jest odbieranie z systemu żądanej mocy.

Francuskie zgłoszenie patentowe FR 780467 A przedstawia rozwiązanie, w którym wpływa się na zmianę prędkości strugi w rurze przepływowej za pomocą elastycznego ciała zmieniającego swą objętość i umieszczonego centralnie w rurze.

Celem wynalazku jest znalezienie rozwiązania, które pozwoli na regulację prędkości przepływu wody (cieczy) w rejonie turbiny.

Według wynalazku, turbina usytuowana w rurze przepływowej, obracająca się podczas przepływu cieczy przez rurę przepływową, charakteryzuje się tym, że posiada mieszek o zmiennym kształcie usytuowany wzdłuż osi obrotu turbiny, przy czym mieszek ma powiększalny przekrój poprzeczny, tak że przekrój poprzeczny strugi cieczy wewnątrz rury przepływowej w rejonie turbiny jest regulowalny.

Hydroelektrownia według wynalazku zawiera co najmniej jedną turbinę opisaną powyżej.

Tak więc turbina jest tak skonstruowana, że posiada zmienny przekrój poprzeczny.

Wynalazek jest objaśniony na rysunku przedstawiającym turbinę w rurze.

Turbina 4 (koło wodne) zawiera ciało wyporowe 1, na zewnątrz którego zamocowane są łopaty 5 (łopaty wirnika) turbiny. Turbina 4 z łopatami 5 może obracać się w rurze przepływowej 3 i stanowić napęd odpowiednio sprzężonego generatora (niepokazanego na rysunku).

Jak widać na zilustrowanym przykładzie, przekrój poprzeczny ciała wyporowego jest zmienny. W tym celu ciało wyporowe 1 jest w postaci mieszka i posiada elastyczną powierzchnię. Jeżeli ciśnienie wewnątrz mieszka będzie większe niż ciśnienie zewnętrzne w rurze przepływowej, mieszek rozszerzy się i przyjmie kształt przedstawiony za pomocą linii przerywanej 2. Ponieważ cała turbina posiada kształt okrągły i to dotyczy również mieszka, zwiększony przekrój poprzeczny ciała wyporowego oznacza zarazem zmniejszony przekrój poprzeczny dla przepływu wody w rurze przepływowej 3.

Ten zmniejszony dla strugi wody przekrój poprzeczny powoduje zwiększenie prędkości przepływu strugi wody w zwężeniu i zwiększoną prędkość napędu turbiny.

Rozciągliwość ciała wyporowego można osiągnąć za pomocą elastycznej powierzchni i aby powiększyć mieszek można pompować ciecz do ciała wyporowego albo do mieszka.

Zatem, za pomocą regulacji przekroju poprzecznego ciała wyporowego, możliwa jest regulacja prędkości obrotowej całej turbiny do wartości wymaganej dla odpowiedniego generatora, tak że można regulować prędkość obrotu turbiny w sposób optymalny z punktu widzenia systemu generatora, a zatem można osiągnąć najlepszą możliwą sprawność.

Rozwiązanie przedstawione zgodnie z wynalazkiem jest maksymalnie proste i jednocześnie wysoce efektywne.

Sposób zamontowania turbiny nie jest pokazany na rysunku z uwagi na jego przejrzystość.

PL 208 658 B1

Claims (2)

1. Turbina usytuowana w rurze przepływowej, obracająca się podczas przepływu cieczy przez rurę przepływową, znamienna tym, że posiada mieszek o zmiennym kształcie usytuowany wzdłuż osi obrotu turbiny, przy czym mieszek ma powiększalny przekrój poprzeczny, tak że przekrój poprzeczny strugi cieczy wewnątrz rury przepływowej (3) w rejonie turbiny (4) jest regulowalny.

2. Hydroelektrownia zawierająca co najmniej jedną turbinę (4) według poprzedniego zastrzeżenia.

Rysunek