RO125918B1

RO125918B1 - Hydraulic and wind turbine with swinging blades

Info

Publication number: RO125918B1
Application number: ROA200900414A
Authority: RO
Inventors: Petre Gheorghe
Original assignee: Petre Gheorghe
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2014-08-29
Also published as: RO125918A2

Description

Invenția se referă la o turbină hidraulică și eoliană cu pale batante, destinată producerii de energie electrică.The invention relates to a hydraulic and wind turbine with swing blades, intended for the production of electricity.

Se cunoaște o turbină pentru utilizarea energiei unui curs de apă, conform documentului WO 03/029646 A1, care este alcătuită dintr-un rotor, complet submersibil, dispus pe un ax orizontal și care este prevăzut cu niște pale care au posibilitatea de a se roti în jurul axei de rotație, în principal, transversal față de direcția de curgere. Palele sunt prevăzute cu un mijloc de deplasare și cu un ghidaj, astfel încât fiecare pală să se poată extinde.A turbine is known to use the energy of a watercourse, according to document WO 03/029646 A1, which consists of a rotor, completely submersible, disposed on a horizontal axis and which is provided with blades that have the possibility to rotate. around the axis of rotation, mainly transverse to the direction of flow. The blades are provided with a means of travel and a guide so that each blade can be extended.

La ora actuală, sunt în exploatare câteva tipuri de utilaje sau instalații în domeniul marin, pentru transformarea energiei potențiale în energie cinetică și apoi în mișcare de rotație, dar complexitatea acestora, suplețea execuțiilor respective și randamentul scăzut al acestora nu au condus la folosirea lor la scară industrială și deci problema este nerezolvată, în domeniul exploatării forței vântului, în prezent, se află mai multe tipuri de turbine eoliene în funcțiune, cu construcții complexe și randamente diferite, cu costuri de execuție și exploatare ridicate, dar niciun tip cu pale batante.At present, several types of machinery or installations in the marine field are in operation, for converting potential energy into kinetic energy and then in rotational motion, but their complexity, the complexity of the respective executions and their low efficiency have not led to their use in industrial scale and therefore the problem is not solved, in the field of wind force exploitation, at present, there are several types of wind turbines in operation, with complex constructions and different yields, with high execution and operating costs, but no type with swing blades.

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, constă în poziționarea palelor, astfel încât acestea să devină active sau inactive, în funcție de direcția curentului de apă sau de aer.The technical problem, which the invention solves, consists in positioning the blades so that they become active or inactive, depending on the direction of the water or air flow.

Turbina hidraulică și eoliană cu pale batante, conform invenției, rezolvă problema tehnică menționată și înlătură dezavantajele menționate anterior, prin aceea că este alcătuită dintr-un arbore cotit, fixat rigid pe un postament de susținere, din niște pale care sunt acționate de forța apei și din niște biele care fac legătura între arborele cotit și pale, și care execută o mișcare rectilinie, acestea rabatând pala astfel încât în timpul unei rotații, pala să ocupe alternativ o poziție perpendiculară pe direcția fluxului apei, devenind activă, sau o poziție paralelă cu direcția fluxului apei, fiind inactivă, și acestea nu sunt sugerate de stadiul cunoscut al tehnicii.The hydraulic and wind turbine with swing blades, according to the invention, solves the aforementioned technical problem and removes the disadvantages mentioned above, in that it consists of a crankshaft, fixed rigidly on a support post, of blades that are driven by the force of water and from connecting rods connecting the crankshaft and the blades, and which execute a rectilinear motion, these folding the blade so that during a rotation, the blade alternatively occupies a position perpendicular to the direction of the water flow, becoming active, or a position parallel to the direction of the water flow, being inactive, and these are not suggested by the known state of the art.

Cinematica mișcării de poziționare a paletelor, pe durata unei rotații, se realizează cu ajutorul unui arbore cotit, aflat în interiorul turbinei, fixat rigid de postamentul de susținere al acesteia, cu excentricitatea „e fixată conform indicațiilor din desene (în funcție de modul de exploatare), și al unei perechi de biele pentru fiecare pală, montate liber cu capul pe manetonul arborelui cotit și cu piciorul pe paleta pe care o rabate funcțional în timpul rotației turbinei. Pentru echilibrul sistemului, palele trebuie să fie în număr par și minimum șase bucăți.The kinematics of the positioning motion of the blades, during a rotation, are realized with the help of a crankshaft, located inside the turbine, fixed rigidly by its support post, with the eccentricity "fixed according to the indications in the drawings (depending on the operating mode). ), and a pair of connecting rods for each blade, freely mounted with the head on the crankshaft lever and with the foot on the blade which is functionally folded during the rotation of the turbine. For balance of the system, the blades must be even and at least six pieces.

Turbina este prevăzută cu două lagăre de alunecare la capete și se rotește pe fusurile de la capetele arborelui cotit. Pe unul dintre aceste lagăre, se montează un angrenaj (roată de lanț, roată dințată cilindrică sau conică etc.), care poate acționa un generator electric.The turbine is provided with two sliding bearings at the ends and rotates on the spindles at the ends of the crankshaft. On one of these bearings, a gear (chain wheel, cylindrical or conical gear, etc.) is mounted, which can operate an electric generator.

întreaga construcție este executată din profiluri metalice și deci acțiunea curenților de apă sau aer nu poate fi distructivă ca asupra unui corp compact.the entire construction is made of metal profiles and therefore the action of water or air currents cannot be as destructive as on a compact body.

Turbina hidraulică și eoliană cu pale batante, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:The hydraulic and wind turbine with swing blades, according to the invention, has the following advantages:

- folosește energia potențială a valurilor, a cursurilor de apă sau a vântului, transformând-o în modul cel mai simplu și direct în mișcare de rotație pentru acționarea unui generator electric;- uses the potential energy of the waves, of the watercourses or of the wind, transforming it into the simplest and most direct way of rotation for the operation of an electric generator;

- este o construcție simplă (fără prelucrări speciale sau mecanisme complicate) și robustă, rezistentă la acțiunea energică a valurilor sau a vântului;- it is a simple construction (without special processing or complicated mechanisms) and robust, resistant to the energetic action of the waves or the wind;

- poate funcționa fără supraveghere umană;- can operate without human supervision;

- este un produs care poate fi realizat și exploatat la scară industrială;- is a product that can be manufactured and exploited on an industrial scale;

- poate fi realizată la un preț redus în raport cu alte instalații similare, dat fiind simplitatea acesteia.- it can be made at a reduced price compared to other similar installations, given its simplicity.

RO 125918 Β1RO 125918 Β1

Se dă, în continuare, un exemplu de realizare a invenției, în legătură și cu figurile, 1 care reprezintă:The following is an example of embodiment of the invention, in relation to the figures, 1 which represents:

- fig. 1, secțiune transversală prin turbină; 3FIG. 1, cross section through turbine; 3

- fig. 2, secțiune longitudinală prin turbină;FIG. 2, longitudinal section through the turbine;

- fig. 3a, 3b, 3c și 3d, variante de montaj în exploatare ale turbinei; 5FIG. 3a, 3b, 3c and 3d, operating variants of the turbine; 5

- fig. 4a și 4b, modele de realizare a bielelor.FIG. 4a and 4b, connecting rod models.

Turbina hidraulică și eoliană cu pale batante, conform invenției, cuprinde un scut 1, 7 sub formă de grilaj, niște lonjeroane 2, un arbore cotit 3, ale cărui capete se fixează rigid întrun postament de susținere 4, al ansamblului turbinei, iar pe capetele arborelui cotit 3, se 9 montează liber scutul 1, care se poate roti pe fusurile acestuia prin intermediul a două lagăre de alunecare. 11 între cele două scuturi 1, se montează niște pale 5, prevăzute cu niște axe batante 6 și niște axe de acționare 7, care sunt în număr par și distribuite uniform pe circumferința 13 cilindrului, iar legătura dintre arborele cotit 3 și axul de acționare 7 al palei 5 se realizează prin niște biele 8 (două pentru fiecare pală), prezentate ca execuție în fig. 4a și 4b, ale căror 15 alezaje se mișcă liber pe arborele cotit 3, executând o mișcare de rotație, împreună cu turbina, și o mișcare rectilinie, rabatând pala 5. 17The hydraulic and wind turbine with swing blades, according to the invention, comprises a shield 1, 7 in the form of a grid, some struts 2, a crankshaft 3, whose ends are fixed rigidly in a support post 4, of the turbine assembly, and on the ends of the crankshaft 3, the shield 1 is freely mounted 9, which can be rotated on its axles by means of two slide bearings. 11 between the two shields 1, there are mounted blades 5, provided with swinging axes 6 and actuating axes 7, which are evenly distributed and evenly distributed on the circumference of the cylinder 13, and the connection between the crankshaft 3 and the drive shaft 7 of the blade 5 is made by connecting rods 8 (two for each blade), shown as an embodiment in fig. 4a and 4b, of which 15 bores move freely on the crankshaft 3, executing a rotational movement, together with the turbine, and a rectilinear movement, bending the blade 5. 17

Funcționarea turbinei este următoarea: în cazul exploatării în mediul marin, conform fig. 3a, în turbină se montează biele, conform fig. 4a, care, datorită excentricității „e a 19 arborelui cotit 3 și formei alungite a alezajului din capul bielelor 8, palele 5 pot bascula circa 90°, împreună cu axul batant 6. Astfel, palele 5 de deasupra manetonului arborelui ocupă o 21 poziție radială față de axul turbinei, expunându-se curentului apei și devenind active.The operation of the turbine is as follows: in case of operation in the marine environment, according to fig. 3a, the connecting rods are mounted in the turbine, according to fig. 4a, which, due to the eccentricity "19 of the crankshaft 3 and the elongated shape of the bore in the head of the connecting rods 8, the blades 5 can tilt about 90 °, together with the swing shaft 6. Thus, the blades 5 above the shaft lever occupy a 21 radial position in front by the axis of the turbine, exposing itself to the current of water and becoming active.

Când curentul fluid pune în mișcare paleta activă, aceasta se va roti, trăgând după 23 ea biela 8, imprimând întregii structuri un moment de rotație, aducând, în poziție de pale, active palele 5, care în momentul anterior erau inactive. Palele 5 inactive nu opun rezistență 25 la înaintare prin masa fluidă, deoarece acestea se deplasează cu muchia (profilul) în direcția de mers a turbinei. Mișcarea de rotație se transmite unui angrenaj 9, care pune în mișcare 27 un generator electric.When the fluid current sets in motion the active pallet, it will rotate, pulling after 23 it the connecting rod 8, printing the entire structure a moment of rotation, bringing, in the position of blades, the active blades 5, which at the previous moment were inactive. Inactive blades 5 do not withstand resistance 25 through the fluid mass, because they move with the edge (profile) in the direction of travel of the turbine. The rotational motion is transmitted to a gear 9, which sets 27 an electric generator.

Dacă turbina se montează în mare, fiind supusă acțiunii valurilor, sau complet imer- 29 sată în apa unui fluviu, montajul se face conform fig. 3a, folosindu-se biele confom fig. 4a.If the turbine is mounted in the sea, being subjected to the action of the waves, or completely immersed in the water of a river, the assembly is made according to fig. 3a, using the connecting rods according to fig. 4a.

în cazul în care turbina se montează în mare, darîn apropiere de țărm, unde curenții 31 de apă sunt activi în ambele sensuri (la partea superioară din larg către țărm, iar la partea inferioară dinspre țărm către larg), atunci montajul se face conform fig. 3b, montându-se în 33 turbină biele, conform fig. 4b, care activează toate palele 5.In case the turbine is mounted in the sea, but near the shore, where the water currents 31 are active in both directions (at the top from offshore to shore, and at the bottom from shore to offshore), then the assembly is done according to fig. . 3b, mounting in 33 connecting rods, according to fig. 4b, which activates all the blades 5.

Când turbina se montează într-un curs de apă cu nivel scăzut, dar cu potențial 35 energetic ridicat, atunci montajul se face conform fig. 3c, folosindu-se biele, conform fig. 4a.When the turbine is mounted in a watercourse with a low level but with a high energy potential, then the assembly is made according to fig. 3c, using connecting rods, according to fig. 4a.

Pentru o funcționare mai uniformă și un randament mai bun, în toate cele trei moduri 37 de exploatare (3a, 3b și 3c), se va monta lângă turbină o rampă metalică 10, pentru dirijarea fluxului de apă spre zona activă a turbinei. 39For a more uniform operation and a better efficiency, in all three modes of operation 37 (3a, 3b and 3c), a metal ramp 10 will be installed near the turbine, to direct the flow of water to the active area of the turbine. 39

Dacă turbina se exploatează eolian, montajul se realizează conform fig. 3d, folosindu-se biele conform fig. 4a, turbina va fi prevăzută și cu un ampenaj pentru orientarea 41 arborelui cotit de către vânt, în direcția acestuia.If the turbine is operated wind, the assembly is performed according to fig. 3d, using the connecting rods according to fig. 4a, the turbine will also be provided with an impeller for the orientation of the crankshaft 41 by the wind, in its direction.

Claims

claims

3 1. Hydraulic and wind turbine with swing blades, which includes swing blades (5) and a support stand (4), characterized in that it is provided with a shaft

5 crankshaft (3), rigidly fixed to the support post (4), connected to the blades (5) which are driven by the force of the water and with connecting rods (8) that connect the crankshaft (3) and blades (5) )

7 and executing a rectilinear movement with the possibility of folding the blades (5) so that, during a rotation, each blade (5) alternatively occupies a position perpendicular to the direction

9 of the water flow, becoming active, or a position parallel to the direction of the water flow, being inactive.

Hydraulic and wind turbine with swing blades, according to claim 1, characterized

11 in that the entire construction is made of metal profiles and can be operated upright under the action of the wind.