RU132140U1 - Конусная полая спиральная турбина для преобразования энергии - Google Patents

Конусная полая спиральная турбина для преобразования энергии Download PDF

Info

Publication number
RU132140U1
RU132140U1 RU2012110480/06U RU2012110480U RU132140U1 RU 132140 U1 RU132140 U1 RU 132140U1 RU 2012110480/06 U RU2012110480/06 U RU 2012110480/06U RU 2012110480 U RU2012110480 U RU 2012110480U RU 132140 U1 RU132140 U1 RU 132140U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
converting
tubular channels
fluid converting
channels
Prior art date
Application number
RU2012110480/06U
Other languages
English (en)
Inventor
Карми РАЦ
Аарон ЭЯЛЬ
Original Assignee
Ре-10 Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to IL201222 priority Critical
Priority to IL201222A priority patent/IL201222A/en
Application filed by Ре-10 Лтд filed Critical Ре-10 Лтд
Priority to PCT/IL2010/000785 priority patent/WO2011039750A2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU132140U1 publication Critical patent/RU132140U1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D1/00Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06Rotors
    • F03D1/0608Rotors characterised by their form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • F03B17/06Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • F03B17/061Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head" with rotation axis substantially in flow direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00Working fluid
    • F05B2210/16Air or water being indistinctly used as working fluid, i.e. the machine can work equally with air or water without any modification
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00Geometry
    • F05B2250/20Geometry three-dimensional
    • F05B2250/25Geometry three-dimensional helical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00Geometry
    • F05B2250/20Geometry three-dimensional
    • F05B2250/29Geometry three-dimensional machined; miscellaneous
    • F05B2250/292Geometry three-dimensional machined; miscellaneous tapered
    • Y02E10/28
    • Y02E10/721

Abstract

1. Преобразующий текучую среду элемент (100) для преобразования энергии потока текучей среды во вращательную энергию, причем преобразующий текучую среду элемент включает по меньшей мере два открытых трубчатых канала (110), изогнутых вокруг оси вращения (160), отличающийся тем, что по меньшей мере один из упомянутых трубчатых каналов спирально огибает вокруг упомянутую ось вращения, и каждый из упомянутых каналов включает камеру (120), имеющую соответственное входное отверстие (130) и соответственное выходное отверстие (140); при этом площадь поперечного сечения входного отверстия по меньшей мере одного из упомянутых трубчатых каналов больше, чем площадь поперечного сечения выходного отверстия упомянутого канала; причем упомянутый преобразующий текучую среду элемент выполнен с возможностью регулировки частоты вращения путем возмущения потока текучей среды.2. Преобразующий текучую среду элемент по п.1, отличающийся тем, что диаметр по меньшей мере одного из упомянутых трубчатых каналов изменяется по его длине.3. Преобразующий текучую среду элемент по п.1, отличающийся тем, что упомянутая текучая среда выбрана, по меньшей мере, из ветра или воды.4. Преобразующий текучую среду элемент по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один из упомянутых трубчатых каналов изготовлен из материала, выбираемого из группы, состоящей из металла, волокон, дерева, полимерного материала, стекла, ткани, сплавов и их сочетаний.5. Преобразующий текучую среду элемент (100) для преобразования энергии потока текучей среды во вращательную энергию, причем преобразующий текучую среду элемент включает по меньшей мере два открытых трубчатых канала (1

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель в некоторых вариантах ее осуществления относится к беспропеллерной турбине и, более конкретно, но не исключительно, к устройству для преобразования линейного потока во вращательное движение с потенциалом производства электричества.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Два из наибольших вызовов, стоящих перед человечеством, взаимосвязаны. Традиционные источники энергии на основе углерода, такие как нефть и уголь, истощаются. В дополнение, экологические угрозы, основанные на использовании человеком таких источников энергии, считаются потенциально разрушительными для жизни на Земле. Одной из основных целей большинства государств является поиск источников энергии, которые обеспечивают потребности человека при незначительном вкладе в атмосферный диоксид углерода или другие "парниковые газы".
Двумя наиболее привлекательными источниками возобновляемой энергии являются солнце и ветер. Оба ежедневно предоставляют энергию, намного превышающую требования для деятельности человека. То есть, способность экономично и технически использовать энергию солнца и ветра не является тривиальной. Хотя на развитие электрических мощностей, использующих энергию солнца и ветра направлены большие усилия, до настоящего времени способы получения электричества остаются маргинальными по их вкладу в большинство электрических сетей.
Ветровые электростанции распространены по всему миру, многие из них находятся на открытых пространствах или в морских районах с сильными ветрами. Разрабатываются энергетические проекты на гигаватты мощностей. Большинство турбин имеют пропеллеры - обычно три - которые могут вращаться в ответ на действие ветра. Вращающиеся пропеллеры приводят в движение редуктор и электрический генератор для производства электричества.
В патенте США №4,297,076, выданном Донэму и др. (Donham, et al.), описана усовершенствованная ветровая турбина, у которой части концов лопаток имеют переменный шаг, и их шаг циклически изменяется, чтобы управлять поворотом ротора вокруг вертикальной оси и уменьшать изгибающие моменты на лопатках, а также чтобы максимизировать выходную мощность турбины при выбранной постоянной частоте вращения ротора.
В патенте США №4,362,470, выданном Локастро и др. (Locastro et al.), описана ветровая турбина, имеющая вал, вращающийся вокруг оси, и некоторое количество лопаток, установленных на упомянутый вал и расположенных так, чтобы их вращал ветер, а они вращали вал.
В патенте США №5,256,034, выданном Шульцбафу (Sultzbaugh) описан механизм пропеллера с переменным шагом, включающий некоторое количество лопаток аэродинамической формы на трех разнесенных опорных рычагах.
В документе US 20080145230 на имя Хармана и др. (Harman, et al) описан профиль поверхности для осевых вентиляторов и роторов, используемых в окружающих средах, требующих большой производительности в сочетании с ограниченным размером вентилятора.
В документе WO 2009/051793 описана конструкция, подверженная напряжению и включающая элемент, который подвержен напряжению, причем напряжение в этом элементе распределяется, и причем конфигурация по меньшей мере значительной части элемента имеет кривизну, которая соответствует логарифмической кривой, чтобы вызвать в сущности равномерное распределение напряжения.
В патенте США №5,642,984, выданном Горлову (Gorlov) описан узел спиральной турбины, способный развивать однонаправленное вращение с высокой частотой вращения под влиянием разнонаправленного потока текучей среды сверхнизкого напора. Узел включает ряд спиральных турбинных блоков или модулей, расположенных вертикально или горизонтально, для получения, например, гидроэнергии или энергии ветра. Каждый турбинный блок или модуль включает некоторое количество спиральных лопаток, имеющих аэродинамический профиль. Модули для энергии ветра могут быть установлены на вращающиеся валы на опоре легких конструкций, закрепленных оттяжками на земле. Спиральная турбина также может обеспечивать тягу судна путем использования мощности морских волн.
В патенте США №7,132,760, выданном Беккеру (Becker) описано устройство ветровой турбины с гибридными лопатками, образованное по меньшей мере парой прямых наружных аэродинамических лопаток и парой внутренних спиральных крыловидных лопаток, которые поддерживаются при вращении в защитной клеточной конструкции, причем эта ветровая турбина может быть установлена вертикально, горизонтально или в других рабочих положениях.
В патенте США №4,708,592, выданном Кролику и др. (Krolick et al.) описана складная конструкция, включающая не жесткий винтообразный лист, усиленный легкими элементами согласно одному из нескольких способов.
В документе US 20090160194 на имя Кларка (Clark) описана лопатка для использования в ветровой турбине, где лопатка имеет продольную ось для того, чтобы выступать радиально наружу от центра вращения лопатки на ветровой турбине. Лопатка имеет переднюю сторону с передней поверхностью для ориентации в направлении против ветра и заднюю сторону с задней поверхностью для ориентации в направлении по ветру.
В патенте США №5,425,619, выданном Эйлору (Aylor) описана гидроэнергетическая турбина с радиальным ротором, в которой лопатки, приводимые в действие текучей средой, распределены по периферии относительно горизонтальной оси и в которой предусмотрены вспомогательные смещенные выходные окна, чтобы сбрасывать высокое давление текучей среды для управления частотой вращения турбины при штормовом ветре.
В патенте США №4,082,479, выданном Ранги и др. (Rangi et al) описан срывник против превышения частоты вращения для ветровых турбин с вертикальной осью типа, имеющего прямые или изогнутые аэродинамические лопатки, прикрепленные к вертикальному валу, который выполнен как относительно тонкая, плоская лопатка на шарнире, установленном на задней кромке, ведущей кромке или в центральном положении части аэродинамической секции.
В патенте США №5,632,599, выданном Таунсенду (Townsend) описана ветровая турбина, имеющая лопатки, приводимые в движение воздухом, распределенные по периферии вокруг горизонтальной оси вращения, формирующей внутреннюю область, в которой давление воздуха, возрастающего за счет вводимого туда ветра, сбрасывается через пространства между лопатками.
В патенте США №4,500,257, выданном Салливану (Sullivan) описана система аэродинамического срывников для ветровой турбины с вертикальной осью, причем система включает срывники на лопатках, сначала находящиеся рядом с осью ротора, чтобы минимизировать тягу.
В патенте США №4,715,782, выданном Шиммелю (Shimmel) описано гидравлическое устройство управления частотой вращения для ограничения частоты вращения ротора ветровой турбины путем управления вводом в действие устройств, тормозящих ротор, которое включает четыре жидкостно взаимосвязанных элемента: один или больше гидроцилиндров, предохранительный клапан, аккумулятор и обратный клапан.
В патенте США №5,531,567, выданном Халлсу (Hulls) описана ветровая турбина с вертикальной осью типа Дарье с растянутыми лопатками вместе с разными механизмами для растяжения лопаток.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Полезная модель направлена на решение задачи создания устройства, обеспечивающего повышение эффективности преобразования энергии линейного потока в энергию вращения. Более конкретно, полезная модель включает конструкции, которые позволяют создать более эффективную турбину, турбину, у которой отсутствуют пропеллеры и которая вместо этого направляет поток через тело конусной полой турбины, чтобы реализовать высокую эффективность преобразования энергии.
Согласно полезной модели предложен преобразующий текучую среду элемент для преобразования потока текучей среды во вращение, причем преобразующий текучую среду элемент включает по меньшей мере два открытых трубчатых канала, обогнутых вокруг оси вращения, где по меньшей мере один из упомянутых трубчатых каналов спирально обогнут вокруг упомянутой оси вращения, и каждый из упомянутых каналов включает камеру, имеющую соответственное входное отверстие и соответственное выходное отверстие.
В некоторых вариантах осуществления площадь поперечного сечения входного отверстия по меньшей мере одного из упомянутых трубчатых каналов больше чем площадь поперечного сечения выходного отверстия канала.
В некоторых вариантах осуществления диаметр по меньшей мере одного из трубчатых каналов изменяется по его длине.
В некоторых вариантах осуществления текучей средой является по меньшей мере одна среда, выбранная из ветра или воды.
В некоторых вариантах осуществления устройство включает преобразующий текучую среду элемент и, кроме того, имеет преобразователь энергии, который отвечает за вращение преобразующего текучую среду элемента.
В одном аспекте устройства преобразователь энергии выбирают из группы, состоящей из генераторов, компрессоров, насосов, захватов, подъемных механизмов, сверлильных станков, мешалок и месильных машин.
В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере один из трубчатых каналов изготовлен из материала, выбираемого из группы, состоящей из металла, волокон, дерева, полимерного материала, стекла, ткани, сплавов и их сочетаний.
В соответствии с еще одним аспектом изобретения, предложен способ для преобразования энергии, связанной с потоком текучей среды, в электричество, включающий: предоставление преобразующего текучую среду элемента, включающего по меньшей мере два открытых трубчатых канала, обогнутых вокруг оси вращения, где по меньшей мере одного из трубчатых каналов спирально обмотан вокруг оси, и каждый из каналов имеет соответственное входное отверстие и соответственное выходное отверстие; воздействие потоком текучей среды на преобразующий текучую среду элемент, чем вызывается вращение преобразующего текучую среду элемента; и преобразование этого вращения в электричество.
В одном аспекте способа функционирования заявленного устройства текучая среда является по меньшей мере одним одной средой выбранной из ветра или воды.
В некоторых вариантах осуществления частота вращения преобразующего текучую среду элемента вокруг оси вращения является регулируемой. Это может быть осуществлено путем возмущения потока текучей среды, или путем открывания полости в камере преобразующего текучую среду элемента, или путем модификации площади по меньшей мере одного из входных или выходных отверстий, или путем изменения угла спирали спирально обмотанного трубчатого канала.
Если не указано иное, все технические и/или научные термины, используемые в настоящем документе, могут иметь такое же значение, которое обычно понимает средний специалист в области, к которой относится изобретение.
Хотя способы и материалы, подобные или эквивалентные здесь указанным могут быть использованы при осуществлении на практике или проверке вариантов осуществления изобретения, примеры способов и/или материалов описаны ниже. В случае противоречия преимущество имеет описание изобретения, включая определения. Кроме того, материалы, способы и примеры являются только иллюстративными и не предназначены быть обязательно ограничивающими.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Некоторые варианты осуществления полезной модели описаны здесь только для примера со ссылками на прилагаемые чертежи. Теперь с конкретной ссылкой на подробные чертежи хотелось бы подчеркнуть, что показанные детали приведены для примера и для целей иллюстративного описания вариантов осуществления технического решения. В этом отношении, описание, взятое вместе с чертежами, сделает понятным специалистам в данной области, как могут быть осуществлены на практике варианты его осуществления. В разных раскрытых здесь вариантах осуществления одинаковые элементы имеют одинаковые ссылочные номера, отличающиеся на кратное 100.
На чертежах:
Фиг.1А-1С - схематические виды одного "преобразующего текучую среду элемента" из трех шлангов, выделяющие уникальные аспекты полезной модели;
Фиг.2А и 2В - схематические виды одного преобразующего текучую среду элемента из трех шлангов, с особым вниманием к внутренним аспектам шлангов;
Фиг.3 - схематический вид преобразующего текучую среду элемента из двух шлангов, наименьший вариант настоящего технического решения;
Фиг.4 - схематический вид сбоку преобразующего текучую среду элемента с Фиг.3;
Фиг.5 - схематический вид преобразующего текучую среду элемента из трех шлангов в возможной конфигурации для использования в настоящем техническом решении;
Фиг.6 - схематический вид преобразующего текучую среду элемента, используемого в качестве ветровой турбины, с изображением генератора;
Фиг.7 - схематический вид преобразующего текучую среду элемента, используемого для гидротурбины, с изображением генератора;
Фиг.8 - схематический вид ветровой электростанции на основе нескольких ветровых турбин с преобразующими текучую среду элементами; и
Фиг.9 - технологическая схема функционирования полезной модели.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В нижеприведенном описании приведены многочисленные конкретные детали, чтобы дать широкое понимание заявленной полезной модели. Однако специалисту в данной области будет очевидно, что настоящее техническое решение может быть осуществлено на практике без этих специфических деталей. В других случаях хорошо известные схемы и логика управления не были показаны подробно, чтобы ненужным образом не затруднять понимание полезной модели. В некоторых его вариантах осуществления техническое решение относится к беспропеллерной турбине и, более конкретно, но не исключительно, к спиральной системе для эффективного преобразования энергии ветра или воды в электричество.
Теперь будут даны определения некоторым терминам, чтобы облегчить понимание заявленной полезной модели.
"Турбина", "статор", "ротор", "генератор", "ветер", "линейная сила" и "волна" или "волна воды" могут иметь их обычно используемое значение, как оно понимается в областях генерации электроэнергии и двигателей.
Термины "преобразующий текучую среду элемент", "открытый трубчатый канал" и "шланг" имеют определения, которые специфичны для данного технического решения. Преобразующий текучую среду элемент или устройство обычно относится к некоторому количеству твердых шлангов или открытым трубчатым каналам, которые связаны один с другим вокруг оси, причем по меньшей мере один открытый трубчатый канал находится в спиральной конструкции с конусным диаметром по ее длине. Шланг или открытый трубчатый канал может относиться к одному полому спиральному элементу, в котором спираль имеет непостоянный диаметр по ее длине, причем его входное отверстие в сущности больше, чем его выходное отверстие, и в котором его выходное отверстие обращено в направлении, отличающемся от направления его входного отверстия. Открытый трубчатый канал является жесткой конструкцией, может иметь любые подходящие размеры - на основе конкретного места применения - и обычно используется в некотором количестве, т.е., один преобразующий текучую среду элемент обычно состоит из двух или больше шлангов, где каждый шланг является твердой конструкцией, причем каждый имеет площадь поверхности входного отверстия значительно больше, чем площадь поверхности шланга выходного отверстия. Шланги преобразующего текучую среду элемента обернуты вокруг друг друга, таким образом, образуя двойную, тройную и т.д. спираль шлангов в одном шланге. Для цели настоящего технического решения преобразующий текучую среду элемент или открытый трубчатый канал представляет турбину, все тело которой вращается в ответ на энергию линейного потока, обычно получаемую из потока ветра или воды на входном и выходном отверстиях. Нижняя стенка каждого шланга обычно выполнена так, что линейная сила, действующая на шланг, обычно вода или воздух, направлена на нижнюю стенку и позволяет эффективно передавать энергию линейной силы для вращения этих нескольких шлангов в одном преобразующем текучую среду элементе.
Термин "Камера" относится к пространству между входом и выходом открытого трубчатого канала. Камера обычно полая с одной непрерывной поверхностью, которая окружает все стороны камеры от входа до выхода. Камера обычно конусная по ее длине.
"Преобразователь энергии" может относиться к элементу или устройству, которое может переводить одну форму энергии в другую форму. Не ограничивающим примером является генератор, который может преобразовывать движение потока текучей среды в электрическую энергию.
Термины "включает", "включающий", "имеющий" и их производные означают "включая, но без ограничения".
Термин "состоящий из" означает "включающий и ограниченный".
Для целей лучшего понимания некоторых вариантов осуществления заявленной полезной модели, которые показаны на Фигурах 1-9 чертежей, сначала ссылка делается на конструкцию и работу турбины преобразующего текучую среду элемента полностью спирального тела, которая показана на Фиг.1А-1С. Без привязки к любой конкретной теории, последующее описание предложено для облегчения понимания технического решения. Перед тем, как подробно объяснить по меньшей мере один вариант осуществления полезной модели, следует сказать, что она необязательно ограничена в ее применении деталями конструкции и расположением компонентов и/или способами функционирования, изложенными в последующем описании, и/или показанными на чертежах и/или проиллюстрированными в примерах. Полезная модель может иметь другие варианты осуществления или быть осуществлено на практике разными способами.
Первый вариант осуществления
Со ссылкой на чертежи, на Фиг.1А показан преобразующий текучую среду элемент 100 согласно заявленному техническому решению. Преобразующий текучую среду элемент 100 включает три открытых трубчатых каналы 110, все они спиральные и обернуты вокруг друг друга, на оси вращения 160. Признаки преобразующего текучую среду элемента 100 включают его длину (определяемую от входа 130 до выхода 140), которая больше чем его диаметр, хотя могут быть и другие варианты осуществления. Преобразующий текучую среду элемент 100 включает три открытых трубчатых канала 110, каждый из которых является полым спиральным элементом, определяющим камеру 120 с входом 130 и выходом 140 и нижней стенкой 150, которая изогнута относительно длины преобразующего текучую среду элемента 100. Вход 130 и выход 140 всегда обращены в разных направлениях один от другого, как показано на Фиг.1А. Вход 130 имеет площадь поверхности поперечного сечения, которая значительно больше таковой площади поверхности выхода 140, что дает конусную спиральную конструкцию по длине 105 каждого открытого трубчатого канала 110, связанного с преобразующим текучую среду элементом 100. Преобразующий текучую среду элемент 100 изготовлен из механически прочных или жестких материалов, включая, но без ограничения, металлы, полимеры, керамика, сплавы, ткани и композиты. Конкретная длина преобразующего текучую среду элемента 100 и размер открытого трубчатого канала 110, входа 130 и выхода 140 зависят от конкретного применения, и энергию можно генерировать посредством линейного потока через преобразующий текучую среду элемент 100. Преобразующие текучую среду элементы по длине могут быть от нескольких сантиметров до нескольких метров для генерации электроэнергии большой мощности от ветра или волн воды. Хотя открытые трубчатые каналы 110, показанные на Фиг.1А, кажутся равными по размеру, понимается, что отдельные открытые трубчатые каналы 110 могут иметь разные размеры и характеристики. Открытые трубчатые каналы 110 обычно изготавливаются вместе с преобразующим текучую среду элементом 100, хотя открытые трубчатые каналы ПО могут быть изготовлены отдельно и возможно из других материалов. На Фиг.1 В показано такое же расположение открытых трубчатых каналов 110 как и на Фиг.1А, но без местного разреза. Преобразующий текучую среду элемент 100 на Фиг.1В является единственным преобразующим текучую среду элементом из трех открытых трубчатых каналов 110.
На Фиг.1С показан местный разрез турбинного преобразующего текучую среду элемента 102, в котором единственный открытый трубчатый канал 110 из трех шлангов преобразующего текучую среду элемента показан в его отношении к оси вращения 160. Вход 130 открытого трубчатого канала 110 позволяет входить воздуху или воде, причем связанная с этим сила вращает открытые трубчатые каналы 110 турбинного преобразующего текучую среду элемента 100. Воздух и вода перемещаются по телу турбинного преобразующего текучую среду элемента 102 и выходят на выходе 140. Энергия, связанная с ветром или водой, передается телу турбинного преобразующего текучую среду элемента 100 и, таким образом, вызывает вращение открытого трубчатого канала 110 вокруг его оси вращения 160. Как будет сказано ниже, вращение преобразующего текучую среду элемента 100 позволяет генерировать электрическую или механическую энергию посредством подходящей генераторной системы. Следует сказать, что преобразующий текучую среду элемент 100, показанный на Фиг.1С, предназначен только для целей объяснения, и преобразующий текучую среду элемент с единственным открытым трубчатым каналом 110 обычно не будет использоваться на практике.
Несколько шлангов (Фиг.1B, 110) расположены вокруг друг друга как показано, и вода, воздух или другая линейная сила позволяет шлангам вращаться в направлении по часовой или против часовой стрелки, причем вода, воздух или другая текучая среда входит через вход 130 и выходит через выход 140.
На Фиг.2А и 2В показан схематический вид сбоку преобразующего текучую среду элемента 200 из трех шлангов, ранее показанного на Фиг.1А. Шланги 210 обернуты друг вокруг друга в тройном спиральном расположении. Витки спирали больше на входных отверстиях 230, чем на выходных отверстиях 240. Хотя в большинстве применений два или больше шлангов 210, используемых в одной турбине, будут иметь одинаковый общий размер и будут изготовлены из того же материала, это необязательно должно быть так. Шланги 210 в единственном преобразующем текучую среду элементе 200 могут быть изготовлены из разных материалов и могут иметь разные размеры. При этом понимается, что изготовление преобразующего текучую среду элемента 200 в сочетании с турбиной может включать раздельное производство шлангов 210 с последующим соединением любыми средствами или, альтернативно, изготовление преобразующего текучую среду элемента турбины со шлангами 210, изготовленными совместно. Этот последний способ предпочтителен. Шланги 210 обязательно и вращаются вокруг общей оси вращения 260, которая не движется и может удерживать элементы, позволяющие шлангам 210 вращаться. Очень важным признаком настоящего технического решения, которое показано на Фиг.2А, является конусность по длине (от широкого входного отверстия 230 до узкого выходного отверстия 240) шлангов 210, что создает повышенную силу для вращения преобразующего текучую среду элемента 200 турбины, поскольку шланги 210 становятся меньше вдоль длины преобразующего текучую среду элемента 200. Входное отверстие 230 и выходное отверстие 240 обращены в разных направлениях, что позволяет - в сочетании с конусной формой - подавать давление на нижнюю стенку 250 каждого шланга 210, что ускоряет вращение турбины 201 по сравнению с вращением стандартных пропеллерных турбин.
Второй вариант осуществления
Теперь ваше внимание будет привлечено к Фиг.3 и Фиг.4, на которых показаны схематические виды варианта осуществления заявленной полезной модели. В этом варианте осуществления преобразующий текучую среду элемент 300, имеющий два открытых трубчатых канала 310, имеет несколько витков спирали 370 по ходу его оси вращения 360. Увеличение количества витков 370 позволяет преобразующему текучую среду элементу 300 вращаться быстрее. Преобразующий текучую среду элемент 300 может иметь один или несколько витков 370, причем их фактическое число определяется размером и применением преобразующего текучую среду элемента 300 для генерации электричества или другого применения. Этот вариант осуществления представляет наименьший преобразующий текучую среду элемент 300 согласно полезной модели, а именно, имеющий два открытых трубчатых канала 310. Открытые трубчатые каналы 310 вращаются вокруг общей оси 360 и принимают спиральную форму, причем входное отверстие 330 больше чем выходное отверстие 440 (смотрите Фиг.4).
Третий вариант осуществления
Теперь внимание будет привлечено к Фиг.5, на которой показана ветровая турбина 501, представляющая собой один из примеров устройства, использующего преобразующий текучую среду элемент согласно настоящему изобретению. Преобразующий текучую среду элемент 500, имеющий три шланга 510, прикреплен к стойке 575 с основанием 580, которая позволяет размещать и поднимать преобразующий текучую среду элемент 500 для получения оптимальной внешней силы, обычно от ветра (не показан). Преобразующий текучую среду элемент 500 может вращаться в любом направлении и может перемещаться, чтобы обеспечить оптимальный забор воздуха/ветра на входе 530. Воздух, проходящий через вход 530, далее проходит через полую камеру (не видна) шланга 510, чтобы обеспечить эффективную передачу энергии ветра для вращения преобразующего текучую среду элемента 500 перед выходом воздуха через выход (не виден).
На Фиг.6 показаны некоторые внутренние детали ветровой турбины 501, представленной на Фиг.5 и для связности с другими чертежами перенумерованной как 601. Электрический генератор 690 и его сопутствующие компоненты (такие как редуктор, валы и т.д.) связан с ветровой турбиной 601 для выработки электрического тока переменного напряжения как функции потока ветра через шланги 610, связанные с преобразующим текучую среду элементом 600.
Четвертый вариант осуществления
На Фиг.7 показан схематический вид гидротурбины 701, которая представляет еще один пример реализации устройства с преобразующим текучую среду элементом 700, имеющим три открытых трубчатых канала 710, используемых для генерации электричества из протекающей воды. В мире есть регионы, например Мексиканский залив, где сильные и хорошо описанные потоки существуют в течение большей части года. Преобразующий текучую среду элемент 700 со стойкой 775 и основанием 780 расположен так, чтобы позволить потоку воды проходить через входы 730 открытых трубчатых каналов 710, расположенных спирально вокруг оси вращения 760. Вода выходит через выходы (здесь не показаны) после передачи значительной части ее энергии потока преобразующему текучую среду элементу 700 для производства электричества посредством генератора 790, связанного с преобразующим текучую среду элементом 700.
Пятый вариант осуществления
На Фиг.8 показан схематический вариант осуществления ветровой электростанции 805, которая представляет еще один из примеров возможной реализации устройства для производства электричества переменного тока посредством некоторого количества турбин, основанных на вращающемся элементе, описанном в настоящем изобретении. Ветровая электростанция 805 имеет некоторое количество ветровых турбин 801, причем каждая турбина включает преобразующий текучую среду элемент 800, который включает некоторое количество шлангов 810, имеющих спиральные признаки, которые описаны выше. Каждая турбина 801 реагирует на протекающий ветер (не показан) вращением шлангов 810 и производством электричества связанным генераторным оборудованием (не показано). Упомянутое генераторное оборудование может быть связано с каждой ветровой турбиной 801; альтернативно, генератор может быть связан с некоторым количеством преобразующих текучую среду элементов 800 на основе ветровых турбин 801. Шланги 810 могут иметь один или больше оборотов вокруг оси 860, и вход 830 каждого преобразующего текучую среду элемента 800 больше чем каждый связанный выход (здесь не показан), причем эта разница является основным признаком при получении повышенного вращающего момента от потока воздуха посредством каждого преобразующего текучую среду элемента 800.
Шестой вариант осуществления
На Фиг.9 показана технологическая схема функционирования полезной модели, которая позволяет эффективно преобразовывать энергию, связанную с линейным потоком, в электричество. Первый этап включает предоставление преобразующего текучую среду элемента с некоторым количеством открытых шлангов с камерой на оси вращения, где по меньшей мере один шланг имеет спиральную конструкцию. Следующий этап заключается в воздействии линейного потока на преобразующий текучую среду элемент, посредством чего шланги вращаются вокруг оси вращения. В заключение, вращение преобразуется в электричество для передачи в сеть или на другой электрический элемент.
Ожидается, что в течение срока действия патента по этой заявке будут разработаны многие соответствующие турбины, и объем патента в течение срока действия будет априори включать все такие новые технологии.
Необходимо понимать, что определенные признаки технического решения, которые для ясности описаны в контексте отдельных вариантов осуществления, могут также быть представлены в сочетании в одном варианте осуществления. И наоборот, разные признаки, которые для краткости описаны в контексте одного варианта осуществления, также могут быть представлены отдельно или в любой подходящей комбинации, или так, как в любом другом описанном варианте осуществления полезной модели. Определенные признаки, описанные в контексте разных вариантов осуществления не должны считаться существенными признаками этих вариантов осуществления, если только такой вариант осуществления не будет работать без таких элементов.
Хотя полезная модель описана в связи с конкретными вариантами ее осуществления, понятно, что специалистам в данной области будут очевидны многие альтернативы, модификации и варианты. Соответственно, предполагается охват всех таких альтернатив, модификаций и вариантов, которые подпадают под объем прилагаемой формулы изобретения.

Claims (17)

1. Преобразующий текучую среду элемент (100) для преобразования энергии потока текучей среды во вращательную энергию, причем преобразующий текучую среду элемент включает по меньшей мере два открытых трубчатых канала (110), изогнутых вокруг оси вращения (160), отличающийся тем, что по меньшей мере один из упомянутых трубчатых каналов спирально огибает вокруг упомянутую ось вращения, и каждый из упомянутых каналов включает камеру (120), имеющую соответственное входное отверстие (130) и соответственное выходное отверстие (140); при этом площадь поперечного сечения входного отверстия по меньшей мере одного из упомянутых трубчатых каналов больше, чем площадь поперечного сечения выходного отверстия упомянутого канала; причем упомянутый преобразующий текучую среду элемент выполнен с возможностью регулировки частоты вращения путем возмущения потока текучей среды.
2. Преобразующий текучую среду элемент по п.1, отличающийся тем, что диаметр по меньшей мере одного из упомянутых трубчатых каналов изменяется по его длине.
3. Преобразующий текучую среду элемент по п.1, отличающийся тем, что упомянутая текучая среда выбрана, по меньшей мере, из ветра или воды.
4. Преобразующий текучую среду элемент по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один из упомянутых трубчатых каналов изготовлен из материала, выбираемого из группы, состоящей из металла, волокон, дерева, полимерного материала, стекла, ткани, сплавов и их сочетаний.
5. Преобразующий текучую среду элемент (100) для преобразования энергии потока текучей среды во вращательную энергию, причем преобразующий текучую среду элемент включает по меньшей мере два открытых трубчатых канала (110), изогнутых вокруг оси вращения (160), отличающийся тем, что по меньшей мере один из упомянутых трубчатых каналов спирально огибает вокруг упомянутую ось вращения, и каждый из упомянутых каналов включает камеру (120), имеющую соответственное входное отверстие (130) и соответственное выходное отверстие (140); при этом площадь поперечного сечения входного отверстия по меньшей мере одного из упомянутых трубчатых каналов больше, чем площадь поперечного сечения выходного отверстия упомянутого канала; причем упомянутый преобразующий текучую среду элемент выполнен с возможностью регулировки частоты вращения путем открывания полости в упомянутой камере.
6. Преобразующий текучую среду элемент по п.5, отличающийся тем, что диаметр по меньшей мере одного из упомянутых трубчатых каналов изменяется по его длине.
7. Преобразующий текучую среду элемент по п.5, отличающийся тем, что упомянутая текучая среда выбрана, по меньшей мере, из ветра или воды.
8. Преобразующий текучую среду элемент по п.5, отличающийся тем, что по меньшей мере один из упомянутых трубчатых каналов изготовлен из материала, выбираемого из группы, состоящей из металла, волокон, дерева, полимерного материала, стекла, ткани, сплавов и их сочетаний.
9. Преобразующий текучую среду элемент (100) для преобразования энергии потока текучей среды во вращательную энергию, причем преобразующий текучую среду элемент включает по меньшей мере два открытых трубчатых канала (110), изогнутых вокруг оси вращения (160), отличающийся тем, что по меньшей мере один из упомянутых трубчатых каналов спирально огибает вокруг упомянутую ось вращения, и каждый из упомянутых каналов включает камеру (120), имеющую соответственное входное отверстие (130) и соответственное выходное отверстие (140); а площадь поперечного сечения входного отверстия по меньшей мере одного из упомянутых трубчатых каналов больше, чем площадь поперечного сечения выходного отверстия упомянутого канала; причем упомянутый преобразующий текучую среду элемент выполнен с возможностью регулировки частоты вращения путем модификации площади по меньшей мере одного из упомянутых входного или выходного отверстий.
10. Преобразующий текучую среду элемент по п.9, отличающийся тем, что диаметр по меньшей мере одного из упомянутых трубчатых каналов изменяется по его длине.
11. Преобразующий текучую среду элемент по п.9, отличающийся тем, что упомянутая текучая среда выбрана, по меньшей мере, из ветра или воды.
12. Преобразующий текучую среду элемент по п.9, отличающийся тем, что по меньшей мере один из упомянутых трубчатых каналов изготовлен из материала, выбираемого из группы, состоящей из металла, волокон, дерева, полимерного материала, стекла, ткани, сплавов и их сочетаний.
13. Преобразующий текучую среду элемент (100) для преобразования энергии потока текучей среды во вращательную энергию, причем преобразующий текучую среду элемент включает по меньшей мере два открытых трубчатых канала (110), изогнутых вокруг оси вращения (160), отличающийся тем, что по меньшей мере один из упомянутых трубчатых каналов спирально огибает вокруг упомянутую ось вращения, и каждый из упомянутых каналов включает камеру (120), имеющую соответственное входное отверстие (130) и соответственное выходное отверстие (140); при этом площадь поперечного сечения входного отверстия по меньшей мере одного из упомянутых трубчатых каналов больше, чем площадь поперечного сечения выходного отверстия упомянутого канала; причем упомянутый преобразующий текучую среду элемент выполнен с возможностью регулировки частоты вращения путем изменения угла спирали упомянутого спирально обмотанного трубчатого канала.
14. Преобразующий текучую среду элемент по п.13, отличающийся тем, что диаметр по меньшей мере одного из упомянутых трубчатых каналов изменяется по его длине.
15. Преобразующий текучую среду элемент по п.13, отличающийся тем, что упомянутая текучая среда выбрана, по меньшей мере, из ветра или воды.
16. Устройство (601, 701), включающее преобразующий текучую среду элемент (600, 700) по любому из пп.1, 5, 9 и 13, причем упомянутое устройство, кроме того, включает преобразователь энергии (690, 790), выполненный с возможностью реакции на вращение преобразующего текучую среду элемента.
17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что упомянутый преобразователь энергии выбирают из группы, состоящей из генераторов, компрессоров, насосов, захватов, подъемных механизмов, сверлильных станков, мешалок и месильных машин.
Figure 00000001
RU2012110480/06U 2009-09-29 2010-09-21 Конусная полая спиральная турбина для преобразования энергии RU132140U1 (ru)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IL201222 2009-09-29
IL201222A IL201222A (en) 2009-09-29 2009-09-29 Tapered hollow helical turbine for energy transduction
PCT/IL2010/000785 WO2011039750A2 (en) 2009-09-29 2010-09-21 Tapered hollow helical turbine for energy transduction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU132140U1 true RU132140U1 (ru) 2013-09-10

Family

ID=42263604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012110480/06U RU132140U1 (ru) 2009-09-29 2010-09-21 Конусная полая спиральная турбина для преобразования энергии

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20120242088A1 (ru)
EP (1) EP2483554B1 (ru)
CN (1) CN202926518U (ru)
DK (1) DK2483554T3 (ru)
ES (1) ES2463118T3 (ru)
IL (1) IL201222A (ru)
PT (1) PT2483554E (ru)
RU (1) RU132140U1 (ru)
WO (1) WO2011039750A2 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2724622A1 (en) * 2010-11-30 2012-05-30 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Wind turbine generator system and operation control method thereof
EP2817511A4 (en) * 2012-02-20 2016-02-17 Re 10 Ltd DEVICE AND SYSTEMS FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY FROM WIND
GB2500619B (en) * 2012-03-26 2014-07-16 Towerlane Ltd A screw device for a power generation or a material handling apparatus
KR101458786B1 (ko) * 2014-02-20 2014-11-07 두산중공업 주식회사 풍력발전단지, 풍력발전단지의 배치구조, 풍력발전단지의 제어방법 및 풍력발전 유닛.
SE538617C2 (en) * 2014-11-20 2016-10-04 Ehrnberg Solutions Ab Fluid flow converter
WO2016176352A1 (en) 2015-04-28 2016-11-03 Chris Bills Vortex propeller
US10072631B2 (en) 2015-06-29 2018-09-11 II Michael John Van Asten Spiral turbine blade having at least one concave compartment that may be rotated by a moving fluid for electrical energy generation
USD818414S1 (en) * 2016-11-30 2018-05-22 Chris Bills Vortex propeller
USD805474S1 (en) * 2016-11-30 2017-12-19 Chris Bills Vortex propeller

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2544154A (en) * 1947-11-14 1951-03-06 Elmer N Hampton Tubular turbine
US3818704A (en) * 1973-06-25 1974-06-25 Laitram Corp Apparatus for converting the energy of ocean waves
NL178150C (en) * 1973-08-22 1986-02-03 Tno Rotor rotatable rotor for moving liquid.
US4082479A (en) 1975-09-25 1978-04-04 Canadian Patents And Development Limited Overspeed spoilers for vertical axis wind turbine
US4297076A (en) 1979-06-08 1981-10-27 Lockheed Corporation Wind turbine
US4362470A (en) 1981-04-23 1982-12-07 Locastro Gerlando J Wind turbine
US4500257A (en) 1983-02-24 1985-02-19 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Wind turbine spoiler
US4708592A (en) 1985-04-15 1987-11-24 Wind Production Company Helicoidal structures, useful as wind turbines
US4715782A (en) 1985-12-24 1987-12-29 Fayette Manufacturing Corp. Hydraulic control device for wind turbine
DE3707583A1 (de) * 1987-03-10 1988-09-22 Adolf Bilgery Kreisflaechenfluegelantriebsrad
DE4034968A1 (de) * 1990-11-02 1992-05-07 Hans J Werding Windturbine
US5167483A (en) * 1990-12-24 1992-12-01 Gardiner Samuel W Method for utilizing angular momentum in energy conversion devices and an apparatus therefore
US5256034A (en) 1991-04-19 1993-10-26 Sultzbaugh John S Variable pitch propeller for use in conjunction with a vertical axis wind turbine
US5425619A (en) 1993-10-26 1995-06-20 Aylor; Elmo E. Self governing fluid energy turbine
US5642984A (en) 1994-01-11 1997-07-01 Northeastern University Helical turbine assembly operable under multidirectional fluid flow for power and propulsion systems
US5531567A (en) 1994-06-20 1996-07-02 Flowind Corporation Vertical axis wind turbine with blade tensioner
US5632599A (en) 1996-06-03 1997-05-27 Prime Energy Corporation Turbine with circumferential support and stationary pressure release means
AU2003256960A1 (en) 2002-07-31 2004-02-16 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Wind turbine device
TWI296599B (en) * 2005-06-13 2008-05-11 Wisepoint Technology Co Ltd Beam jet propellor
AU2006299847A1 (en) * 2005-08-22 2007-04-19 Viryd Technologies Inc. Fluid energy converter
CA2549749C (en) * 2006-06-09 2015-05-19 General Electric Company Control jet for hydraulic turbine
WO2008042251A2 (en) 2006-09-29 2008-04-10 Pax Streamline, Inc. Axial flow fan
US7948110B2 (en) * 2007-02-13 2011-05-24 Ken Morgan Wind-driven electricity generation device with Savonius rotor
WO2009051790A1 (en) 2007-10-18 2009-04-23 Pax Scientific, Inc. Water craft
US7614852B2 (en) 2007-12-24 2009-11-10 Clark Philip G Wind turbine blade and assembly
US8591174B1 (en) * 2008-11-20 2013-11-26 David Wenzhong Gao Wind aeolipile
GB201006445D0 (en) * 2010-04-17 2010-06-02 Archimedes Screw Company The L Achomedis screw assembly
EP2817511A4 (en) * 2012-02-20 2016-02-17 Re 10 Ltd DEVICE AND SYSTEMS FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY FROM WIND
WO2013185068A1 (en) * 2012-06-07 2013-12-12 Rajakaruna Uppala Spiral screw fluid turbine having axial void

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011039750A4 (en) 2011-11-17
ES2463118T3 (es) 2014-05-27
DK2483554T3 (da) 2014-05-12
EP2483554A2 (en) 2012-08-08
IL201222D0 (en) 2010-05-31
IL201222A (en) 2015-02-26
PT2483554E (pt) 2014-05-22
CN202926518U (zh) 2013-05-08
WO2011039750A2 (en) 2011-04-07
WO2011039750A3 (en) 2011-10-06
EP2483554B1 (en) 2014-02-12
US20120242088A1 (en) 2012-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8598730B2 (en) Modular array wind energy nozzles with truncated catenoidal curvature to facilitate air flow
CN102428267B (zh) 风力涡轮机
US5183386A (en) Vertical axis sail bladed wind turbine
EP2665903B1 (en) Rotor apparatus
EP1834086B1 (en) Omni-directional wind turbine
CA2384580C (en) Ribbon drive power generation apparatus and method
KR100828234B1 (ko) 발전용 풍력 터빈
CA2546750C (en) Vertical axis wind turbine
US6674181B2 (en) Wind-driven twin turbine
US4258271A (en) Power converter and method
RU2493427C2 (ru) Ветроэнергетическая установка, генератор для генерации электрической энергии из окружающего воздуха и способ генерации электрической энергии из находящегося в движении окружающего воздуха
AU2007207703B2 (en) Wind turbine
US6465899B2 (en) Omni-directional vertical-axis wind turbine
US5171127A (en) Vertical axis sail bladed wind turbine
US7218011B2 (en) Diffuser-augmented wind turbine
US7329965B2 (en) Aerodynamic-hybrid vertical-axis wind turbine
JP5539893B2 (ja) 動力発生機
JP5963146B2 (ja) 風切羽開閉翼システムを用いた垂直軸式水風車原動機
US20120156041A1 (en) Vertical axis turbine
US8328516B2 (en) Systems and methods of assembling a rotor blade extension for use in a wind turbine
US8262338B2 (en) Vertical axis dual vortex downwind inward flow impulse wind turbine
KR20110063475A (ko) 폴딩 블레이드 터빈
US20090218823A1 (en) Wind turbine structure having a plurality of propeller-type rotors
US20120003077A1 (en) Annular multi-rotor double-walled turbine
US20060032361A1 (en) Wind turbine assembly

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K

Effective date: 20170922