PL374517A1

PL374517A1 - River water turbine

Info

Publication number: PL374517A1
Application number: PL374517A
Authority: PL
Inventors: Pawel Krzysztof Licznerski
Original assignee: Pawel Krzysztof Licznerski
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-10-30

Description

Turbina rzecznaRiver turbine

Przedmiotem wynalazku jest turbina zwłaszcza rzeczna umożliwiająca zamianę energii kinetycznej przepływającego strumienia wody na energię mechaniczną ruchu obrotowego turbiny.The subject of the invention is a river turbine, which enables the conversion of the kinetic energy of the flowing water stream into mechanical energy of the turbine's rotation.

Znane są konstrukcje turbin, których płaszczyzna obrotu jest równoległa do kierunku przepływu strumienia wody, pracujące w częściowym zanurzeniu.There are known designs of turbines, the plane of rotation of which is parallel to the direction of flow of the water stream, operating in partial immersion.

Znane są konstrukcje turbin, których płaszczyzna obrotu jest prostopadła do kierunku przepływu strumienia wody, pracujące w całkowitym zanurzeniu. Z dokonanych badań zgłoszeń wynalazków oraz z przeprowadzonych badań w zbiorach literatury patentowej polskiej nie stwierdzono istnienia analogicznych konstrukcji turbin oraz analogicznych sposobów działania turbin, które pracowałyby na podobnej zasadzie jak turbina rzeczna według wynalazku.There are known designs of turbines, the plane of rotation of which is perpendicular to the direction of flow of the water jet, operating in complete immersion. From the research on the patent applications and the research carried out in the collections of Polish patent literature, no similar turbine designs and analogous modes of operation of turbines were found that would operate on a similar principle to the river turbine according to the invention.

Istota turbiny według wynalazku charakteryzuje się tym, że oś obrotu turbiny ustawiona jest pod kątem ostrym do kierunku przepływu strumienia wody oraz tym, że turbina zanurzona jest w strumieniu wody poniżej swojej osi obrotu.The essence of the turbine according to the invention is characterized in that the axis of rotation of the turbine is at an acute angle to the direction of flow of the water stream and that the turbine is immersed in the stream of water below its axis of rotation.

Zaletą turbiny według wynalazku jest duża sprawność przejmowania energii strumienia wody, gdyż nie zaburza ona znacząco przepływu tego strumienia.The advantage of the turbine according to the invention is the high efficiency of absorbing the energy of the water stream, since it does not significantly disturb the flow of this stream.

Zaletą konstrukcyjną turbiny jest jej prosta konstrukcja oraz możliwość zabudowy wewnętrznej przestrzeni piasty turbiny, np, prądnicą.The design advantage of the turbine is its simple structure and the possibility of building the inner space of the turbine hub, e.g. with a generator.

Turbina według wynalazku została przedstawiona w sposób schematyczny na rysunkach przykładowego wykonania, na których Fig. 1 przedstawia turbinę w widoku z góry z pokazaniem jednego przekroju poprzecznego zanurzonej łopatki, l ig, 2 przedstawia widok perspektywiczny całej turbiny, Fig. 3 przedstawia siły występujące na zanurzonej łopatce z przedstawieniem graficznym ich wypadkowej. -2-The turbine according to the invention is schematically shown in the drawings of an exemplary embodiment, in which Fig. 1 shows the turbine in a plan view showing one cross section of a submerged blade, 1 and g, 2 shows a perspective view of the entire turbine, Fig. 3 shows the forces occurring on the submerged blade. a shoulder with a graphic representation of their resultant. -2-

Turbina według wynalazku składa się z szeregu profilowanych łopatek i, które usytuowane są promieniście na obwodzie piasty 2, przy czym kąt A pomiędzy cięciwą profilu zanurzonej łopatki C i kierunkiem strumienia wody S zawiera się od -13° do H7°. Oś obrotu turbiny O ustawiona jest korzystnie prostopadle do składowej W wypadkowych sił powstających na łopatkach 1 tworząc z kierunkiem strumienia wody S wynikow y kąt ostry B. przy czym turbina zanurzona jest w strumieniu wody S poniżej swojej osi obrotu O.The turbine according to the invention consists of a plurality of profiled blades and which are arranged radially on the circumference of the hub 2, the angle A between the chord of the immersed blade C profile and the water flow direction S being from -13 ° to H7 °. The axis of rotation of the turbine O is preferably perpendicular to the component W of the resultant forces generated on the blades 1, creating the resulting acute angle B with the direction of the water stream S, the turbine being immersed in the water stream S below its axis of rotation O.

Działanie turbiny polega na tym, że strumień wody S przemieszczając się po obu stronach profilowanych łopatek 1 na skutek różnicy ciśnień powstających na obu ich profilowanych powierzchniach powoduje powstawanie sił aerodynamicznych Wg na łopatkach i powodujących ich obrót wokół osi O.The operation of the turbine is based on the fact that the water stream S, moving on both sides of the profiled blades 1, as a result of the pressure difference arising on both their profiled surfaces, causes the formation of aerodynamic forces Wg on the blades and causing their rotation around the axis O.

Siły te w głównej mierze decydują o wartości składowej W.These forces mainly determine the value of the W component.

Dodatkowo strumień wody S na skutek oporów przepływu powoduje powstawanie sił oporu przepływu Wp na łopatkach I, oraz sił adhezji (przylegania) Wp pomiędzy powierzchniami łopatek i i strumieniem wody S zależnych od stopnia lepkości wody.In addition, the water stream S, due to flow resistance, causes the formation of flow resistance forces Wp on the blades I, and the adhesion forces Wp between the surfaces of the blades and and the water stream S, depending on the degree of water viscosity.

Siły te również przyczyniają się do wzrostu wartości składowej W.These forces also contribute to an increase in the value of the W component.

Wypadkowa sił W pow stających na łopatkach X zależna jest od prędkości strumienia wody S, od kąta Ą pomiędzy cięciwą profilu zanurzonej łopatki C i kierunkiem strumienia wody S, od kąta fi pomiędzy osią obrotu O i kierunkiem strumienia wody S oraz od środowiska rzecznego, które charakteryzuje się różną lepkością wody.The resultant of the W forces on the blades X depends on the speed of the water stream S, on the angle Ą between the chord of the submerged blade C and the direction of the water stream S, on the angle fi between the axis of rotation O and the direction of the water stream S, and on the river environment that characterizes different viscosities of water.

Ustawienie kąta fi jest tak dobrane, aby wypadkowa W wszystkich sił działających na łopatkę χ (sił aerodynamicznych, sił oporu przepływu i sil adhezji) była skierowana korzystnie prostopadle do osi obrotu O i miała jak największą wartość. Oś obrotu turbiny O tworzy z kierunkiem strumienia wody S wynikowy kąt ostry' B, który ustala się doświadczalnie przez pomiar największego momentu obrotowrego turbiny, który zależny jest od wartości wypadkowe j W - składowej wszystkich sił działających na łopatki turbiny.The setting of the angle fi is selected so that the resultant W of all forces acting on the blade χ (aerodynamic forces, flow resistance forces and adhesion forces) is preferably perpendicular to the axis of rotation O and has the greatest possible value. The axis of rotation of the turbine O forms with the direction of the water stream S the resulting acute angle 'B, which is established experimentally by measuring the maximum rotational torque of the turbine, which depends on the resultant value j W - the component of all forces acting on the turbine blades.

Na skutek dowolnie dobieranej powierzchni styku pomiędzy łopatkami X i strumieniem wOdv S przemieszczającego się po obu stronach łopatek X przekazywanie energii następuje szy bko i bez turbulencji.As a result of the freely selectable contact surface between the X blades and the wOdv S stream moving on both sides of the X blades, the energy transfer takes place quickly and without turbulence.

Claims

374517

Claiming The turbine according to the invention consists of a series of profiled blades 1 arranged radially around the hub 2, characterized in that the angle A between the chord of the profile of the immersed blade C and the direction of the water stream S is from -13 "to + 47 °, and the axis of rotation of the turbine O it is located preferably perpendicular to the component of the resultant forces W arising on the blades 1, forming the resulting acute angle B with the direction of the water stream S. The turbine is immersed in the stream S below its rotation axis O.