RU203910U1 - Турбина - Google Patents
Турбина Download PDFInfo
- Publication number
- RU203910U1 RU203910U1 RU2020111423U RU2020111423U RU203910U1 RU 203910 U1 RU203910 U1 RU 203910U1 RU 2020111423 U RU2020111423 U RU 2020111423U RU 2020111423 U RU2020111423 U RU 2020111423U RU 203910 U1 RU203910 U1 RU 203910U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- turbine
- inlet
- channels
- flow
- Prior art date
Links
- RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N flonicamid Chemical compound FC(F)(F)C1=CC=NC=C1C(=O)NCC#N RLQJEEJISHYWON-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009755 vacuum infusion Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B17/00—Other machines or engines
- F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
- F03B17/062—Other 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 at right angle to flow direction
- F03B17/063—Other 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 at right angle to flow direction the flow engaging parts having no movement relative to the rotor during its rotation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
- F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
- F03D3/0436—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor
- F03D3/0445—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor
- F03D3/0463—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels for shielding one side of the rotor the shield being fixed with respect to the wind motor with converging inlets, i.e. the shield intercepting an area greater than the effective rotor area
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Турбина предназначена для преобразования кинетической энергии потока воздуха (воды) в механическую энергию для вращения генератора и/или другого устройства, может использоваться как ветроэлектростанция, гидроэлектростанция. Технический результат достигается конструкцией корпуса турбины, во входящих каналах поток ускоряется за счет плавного уменьшения объемов каналов к ротору, и скорость вращения ротора турбины увеличивается пропорционально уменьшению объемов каналов. Данное техническое решение позволяет избавиться от установки повышающего редуктора между ротором турбины и генератором.
Description
Полезная модель предназначена для преобразования кинетической энергии потока воздуха (воды) в механическую энергию для вращения генератора и/или другого устройства.
Область техники, к которой относится полезная модель
Турбина может использоваться как ветроэлектростанция, гидроэлектростанция, устанавливаться на речных и морских кораблях, яхтах. Турбина дает возможность получать экологически чистую энергию. При установке турбины на корабле ротор турбины вращая генератор, подзаряжает, аккумуляторы и передает электрическую энергию на электрический мотор, который вращает гребной винт. Конструкция турбины позволяет ей работать в любом положении вертикальном или горизонтальном, при небольших габаритных размерах и небольшой скорости потока, воздуха 5-7 метров в секунду, воды 3-5 километров в час и получать существенный эффект по преобразованию энергии.
Уровень техники
Известна ветровая турбина (U.S. Patent №4279569 от 21.07.1981), первым недостатком такого технического решения является конструкция корпуса турбины, в котором маленькая длина входных каналов и слишком большой отводной канал для воздуха, воздушный поток обтекая корпус турбины с наружи будет завихрятся тормозя воздушный поток внутри турбины, вторым недостатком является конструкция ротора турбины, в котором слишком много лопаток ротора и маленькая длина лопатки относительно радиуса ротора все эти недостатки будут тормозить воздушный поток попадающий на ротор.
Известна ветровая турбина (U.S. Patent №6981839 от 03.01.2006), недостатками такого технического решения является конструкция корпуса турбины они идентичны вышеизложенному техническому решению (U.S. Patent №4279569 от 21.07.1981), средний разделитель входного воздушного потока создает большие завихрения, так как имеет форму клина, недостатком ротора является конструкция лопаток, между осью вращения и лопатками нет зазора для прохождения потока воздуха, такая конструкция ротора при появлении нагрузки на оси вращения ротор будет постепенно останавливаться.
Раскрытие полезной модели
Прототипом данной полезной модели является «Турбина двух крыльевая», патент на изобретение RU №2445508 от 10.11.09 г. Коренное отличие данной турбины от «Турбины двух крыльевой» заключается в том, что корпус турбины имеет два входа для потока воздуха (воды). Основное отличие конструкции «Турбины двух крыльевой» и заявленной турбины это конструкция корпуса турбины, в котором установлен дополнительный элемент в виде крыла. Дополнительное крыло делит корпус турбины на два входных канала прямоугольного сечения. Крыло имеет такую форму, которая плавно уменьшает площадь поперечного сечения каналов на входе в корпус турбины в пределах от 2 до 5 раза по сравнению с площадью поперечного сечения каналов перед ротором турбины, в зависимости от назначения турбины. Геометрическая форма каналов имеет плавные изгибы, ускоряет и направляет поток в сторону вращения ротора. Более длинный канал входной канал переходит в выходной канал, не давая замедлиться потоку. По сравнению с прототипом в заявленном техническом решении значительно изменена форма и объем выходного канала, площадь поперечного сечения выходного канала в зависимости от назначения турбины может быть равна в пределах от 0,5 до 3 сумм площади поперечного сечения входных каналов перед ротором, такое техническое решение дает возможность не тормозить выходящий поток воздуха (воды). Длины входных и выходного каналов находятся в зависимости от диаметра ротора в пределах от 0,5 до 3, эта зависимость определяется назначением турбины и скоростью потока воздуха или жидкости. В конструкции лопаток ротора турбины изменен профиль лопаток, в прототипе плоско-выпуклый, в заявленной турбине вогнуто-выпуклый. Вогнуто-выпуклый профиль лопаток ротора по сравнению с плоско-выпуклым профилем, при обтекании потоком относительно хорды профиля, дает возможность получить большую подъемную силу крыла лопатки ротора. Количество лопаток ротора зависит от назначения турбины и может быть от 6 до 12 штук. Данные инновации дают возможность получить при одинаковых габаритных размерах ротора турбины в два раза большую мощность, и увеличить скорость потоков в три раза, что дает возможность использовать более скоростной и более дешевый генератор, при этом капиталовложения в изменения конструкции являются незначительными. Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в том, что значительно изменена конструкция корпуса турбины, скорость потока воздуха (воды) увеличивается внутри турбины, за счет уменьшения площади сечения входных каналов в конце перед ротором, что дает возможность вращаться ротору быстрее, чем скорость наружного потока в три раза. В сравнении с прототипом два канала в корпусе новой турбины направляют поток к лопаткам ротора с двух сторон и поток действует на большее количество лопаток и под разными углами, что увеличивает КПД (коэффициент полезного действия) турбины.
Отличительные признаки турбины:
1. Турбина снабжена средним модулем (7), который имеет форму крыла и расположен между двумя крайними модулями (5, 6) с образованием двух входных каналов (9, 10) для потока текучей среды к ротору (2), при этом модули (5, 6, 7) расположены между двумя крышками (8), а поперечные сечения входных каналов (9, 10) выполнены непрерывно уменьшающимися от входного отверстия к выпускному отверстию.
2. Лопасти ротора турбины (2) имеют вогнуто-выпуклый профиль.
3. Сечения входных каналов турбины (9; 10) выполнены непрерывно уменьшающимися от входного отверстия к выпускному отверстию от двух до пяти раз.
4. Выходной канал турбины (11) сформирован как продолжение одного из входных каналов, а площадь поперечного сечения выходного канала выполнена в пределах от половины суммы площадей поперечного сечения входных каналов перед ротором до трех.
5. Длины входных и выходного каналов турбины находятся в зависимости от диаметра ротора в пределах от половины до трех.
6. Количество лопаток ротора турбины выполнено от шести до двенадцати штук.
Описание чертежей
На фиг. 1, показан общий вид турбины в разрезе, направление потока показано номером 1, ротор турбины 2 расположен горизонтально, лопатки ротора 3, расположены симметрично относительно оси вращения 4. Турбина состоит из трех вертикальных модулей 5; 6; 7, которые закреплены между нижней и верхней крышками 8 (фигура 2). Входные каналы обозначены номерами 9; 10; выходной канал 11; рубеж перехода между входным каналом 10 и выходным каналом 11, это точка 12. Зазор между ротором и модулями 5; 7 обозначен номером 13. На фиг. 2 ротор турбины 2 расположен вертикально. Модуль 5 имеет полукруглую ложбину, в которой вращается ротор турбины 2, ротор состоит из двух круглых дисков, которые крепят лопатки 3. Крышки турбины 8 играют роль силового элемента конструкции и служат для крепления модулей и ротора в нужном положении. В местах крепления ротора в крышках установлены подшипники. В модуле турбины 5 имеется ложбина, в которую вписан ротор 2 с минимальным зазором. Ложбина модуля 5 затеняет ротор примерно на 50% диаметра ротора. Конструкция модуля 7 выполнена в виде крыла, профиль модуля 7 служит для уменьшения площади сечения входных каналов в конце перед ротором, что дает возможность вращаться ротору быстрее, чем скорость наружного потока. Геометрическая форма каналов имеет плавные изгибы, ускоряет и направляет поток в сторону вращения ротора. Модуль 6 служит для создания второго входящего потока и выходного канала. Лопатки ротора (2) расположены по радиусу от начала окружности стенок ротора. Количество лопаток ротора турбины, размер и профиль лопаток зависят от назначения турбины. Поток воздуха (воды) 1, попадая в каналы турбины, ускоряется за счет сужения каналов, приводя в движение ротор турбины. Лопатки ротора (2) также имеют несимметричный профиль, что дает дополнительное ускорение вращения ротору, так как при обтекании лопаток потоком воздуха (воды) более выпуклая часть лопатки направлена по ходу вращения ротора. Два потока воздуха (воды) попадают на ротор с разных сторон и под разными углами, максимально увеличивая коэффициент полезного действия турбины. Форма и объем выходного канала дают возможность не тормозить выходящий поток воздуха (воды).
Осуществление полезной модели
Все элементы конструкции турбины могут быть изготовлены из композитных материалов путем штамповки в матрицах методом вакуумной инфузии. Изделия из композитных материалов имеют меньший вес по сравнению со стальными изделиями, большую прочность, не подвержены коррозии и не накапливают усталостных нагрузок.
Claims (6)
1. Турбина для преобразования кинетической энергии потока (1) текучей среды во вращение ротора (2) турбины, состоящая из двух параллельных модулей (5, 6), которые образуют один входной (9) и один выходной канал (11) для потока (1) текучей среды, в одном крайнем модуле (5) выполнена ложбина, в которую вписан ротор (2) с минимальным зазором, ложбина затеняет ротор с окружности ротора до 180 градусов включительно, при этом ротор (2) турбины состоит из двух круглых стенок, между которыми крепятся лопатки (3) и ось вращения (4), причем лопатки (3) выполнены в виде несимметричного крыла, выпуклый профиль которого направлен в сторону вращения ротора, и расположены по радиусу от начала окружности стенок ротора, отличающаяся тем, что турбина снабжена средним модулем (7), который имеет форму крыла и расположен между двумя крайними модулями (5, 6) с образованием двух входных каналов (9, 10) для потока текучей среды к ротору (2), при этом модули (5, 6, 7) расположены между двумя крышками (8), а поперечные сечения входных каналов (9, 10) выполнены непрерывно уменьшающимися от входного отверстия к выпускному отверстию.
2. Турбина по п. 1, отличающаяся тем, что лопасти ротора (2) имеют вогнуто-выпуклый профиль.
3. Турбина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что сечения входных каналов (9; 10) выполнены непрерывно уменьшающимися от входного отверстия к выпускному отверстию от двух до пяти раз.
4. Турбина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что выходной канал (11) сформирован как продолжение одного из входных каналов, а площадь поперечного сечения выходного канала выполнена в пределах от половины суммы площадей поперечного сечения входных каналов перед ротором до трех.
5. Турбина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что длины входных и выходного каналов находятся в зависимости от диаметра ротора в пределах от половины до трех.
6. Турбина по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что количество лопаток ротора выполнено от шести до двенадцати штук.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020111423U RU203910U1 (ru) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | Турбина |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020111423U RU203910U1 (ru) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | Турбина |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU203910U1 true RU203910U1 (ru) | 2021-04-27 |
Family
ID=75587903
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020111423U RU203910U1 (ru) | 2020-03-17 | 2020-03-17 | Турбина |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU203910U1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4279569A (en) * | 1979-10-16 | 1981-07-21 | Harloff Gary J | Cross-flow turbine machine |
US20050201855A1 (en) * | 2004-03-09 | 2005-09-15 | Leon Fan | Wind powered turbine in a tunnel |
GB2480446A (en) * | 2010-05-18 | 2011-11-23 | Allan Howard Wilson | Wind or water turbine |
RU2445508C2 (ru) * | 2009-11-10 | 2012-03-20 | Олег Федорович Фефелов | Турбина двухкрыльевая |
-
2020
- 2020-03-17 RU RU2020111423U patent/RU203910U1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4279569A (en) * | 1979-10-16 | 1981-07-21 | Harloff Gary J | Cross-flow turbine machine |
US20050201855A1 (en) * | 2004-03-09 | 2005-09-15 | Leon Fan | Wind powered turbine in a tunnel |
US6981839B2 (en) * | 2004-03-09 | 2006-01-03 | Leon Fan | Wind powered turbine in a tunnel |
RU2445508C2 (ru) * | 2009-11-10 | 2012-03-20 | Олег Федорович Фефелов | Турбина двухкрыльевая |
GB2480446A (en) * | 2010-05-18 | 2011-11-23 | Allan Howard Wilson | Wind or water turbine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2547748C (en) | Darrieus waterwheel turbine | |
US7802967B2 (en) | Vertical axis self-breaking wind turbine | |
KR100810990B1 (ko) | 제트 휠 방식의 수직축 터빈을 채용한 풍력발전시스템 | |
US9322385B1 (en) | Hydro vortex enabled turbine generator | |
KR20150027249A (ko) | 유동 제어를 가진 수직축 풍력 및 수력 터빈 | |
US20120076656A1 (en) | Horizontal Axis Logarithmic Spiral Fluid Turbine | |
CA2651931A1 (en) | Fluid energy converter | |
WO2008134868A1 (en) | System and method for extracting power from fluid | |
WO2009068950A2 (en) | Cross fluid-flow axis turbine | |
KR20120120941A (ko) | 양방향 수력 터빈 | |
JP2019060345A (ja) | ジャイロミル型風力タービンを備えた風力発電タワー | |
US20120009068A1 (en) | Low-head orthogonal turbine | |
JP6954739B2 (ja) | 発電機用のロータ | |
RU203910U1 (ru) | Турбина | |
US20090257863A1 (en) | Turbine assembly | |
RU2462612C1 (ru) | Ортогональный энергетический агрегат для преобразования энергии потоков воды или воздуха | |
WO2014174327A2 (en) | Turbine with moving-self adjusting blades for conversion of the kinetic energy of fluids to mechanical-rotational and electric | |
CA2532734A1 (en) | Economic low-head hydro and tidal power turbine | |
EP3249215B1 (en) | Turbine for converting the kinetic energy of the flow of a fluid medium into a rotation of a turbine rotor | |
KR101851102B1 (ko) | 전기 자동차에 장착되는 양력을 이용한 풍력 발전 장치 | |
Sahim et al. | Performance of combined water turbine Darrieus-Savonius with two stage Savonius buckets and single deflector | |
RU105949U1 (ru) | Свободнопоточная микрогидроэлектростанция | |
Mon | Design of low head hydrokinetic turbine | |
Vocadlo et al. | Hydraulic kinetic energy conversion (HKEC) systems | |
Haluza et al. | The swirl turbine |