RU2162962C2

RU2162962C2 - Multipurpose turbine

Info

Publication number: RU2162962C2
Application number: RU99110435/06A
Authority: RU
Inventors: Г.В. Гинкулов
Original assignee: Гинкулов Георгий Владимирович
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2001-02-10

Abstract

FIELD: conversion of energy of water flow or wind to energy of rotation of electric generator shaft. SUBSTANCE: turbine includes flexible shaft consisting of three cables and blades secured on this shaft; blades are made from two flexible linen circles fastened together in their central area forming one circle of two- layer cloth. Cloth has three rectilinear slots at angle of 120 deg. relative to one another from edge of circle towards its center by 3/4 of its radius forming six pairs of edges. Three alternating pairs of edges are fastened together by one layer of cloth above center of circle at distance of 1/2 of its radius forming angle unit and one side of wall. Other similar wall is formed on other side. Linen fairing having size sufficient for embracing pair of blades is secured to edges of three pairs of blades. Bushes fitted on turbine shaft on different sides of wall have length equal to 1/2 of radius of circle. Gently-sloping segment cuts are provided on outer edges of all blades near angles. Construction of turbine provides for rotation of shaft of electric generator in one direction at any direction of action of flow. EFFECT: enhanced efficiency. 4 dwg

Description

Изобретение относится к области ветро- и гидроэнергетики и предназначено для преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию. The invention relates to the field of wind and hydropower and is intended to convert the energy of the fluid into electrical energy.

Известен движитель (турбина), предназначенный для вращения роторов электрических генераторов. Движитель может вращаться на любой глубине и имеет всего одну деталь, выполненную из упругого эластичного материала, данная деталь в свернутом состоянии приобретает форму турбины с тремя ковшеобразными лопастями, расположенными под углом 120^o друг относительно друга. На валу можно расположить несколько движителей, при этом валом может быть два троса из синтетического материала (см. заявку Российской Федерации N 9413555 A1, МПК7 F 03 В 17/00, 10.06.1996).Known mover (turbine), designed to rotate the rotors of electric generators. The mover can rotate at any depth and has only one part made of elastic elastic material, this part in the rolled state takes the form of a turbine with three bucket-shaped blades located at an angle of 120 ^o relative to each other. Several movers can be placed on the shaft, while the shaft can be two cables made of synthetic material (see the application of the Russian Federation N 9413555 A1, IPC7 F 03 B 17/00, 06/10/1996).

Ближайшим аналогом заявленной турбины является движитель, описанный в заявке Российской Федерации N 94015314 A1, МПК7 F 03 В 13/00, 10.03.1996. The closest analogue of the claimed turbine is the propulsion device described in the application of the Russian Federation N 94015314 A1, IPC F 03 B 13/00, 03/10/1996.

Данный универсальный движитель способен вращаться на любой глубине реки. This universal mover is able to rotate at any depth of the river.

Движитель изготовлен из упругого эластичного материала (например, из корда), имеющего форму цилиндра, торцы которого заглушены, закруглены и около них с каждого конца на боковой поверхности цилиндра выполнены по эллипсообразному отверстию для забора и вывода потока воды, создающего воздействие на движитель, при этом движитель получает вращающий момент. Движитель располагается на валу, выполненном в виде двух тросов. Движители на тросах можно собрать в виде гирлянды. The mover is made of an elastic elastic material (for example, cord) having the shape of a cylinder, the ends of which are muffled, rounded and near each end on the side surface of the cylinder there is an ellipse-shaped hole for the intake and withdrawal of water flow, creating an effect on the mover, while mover receives torque. The mover is located on a shaft made in the form of two cables. Cable movers can be assembled in the form of a garland.

Сущностью изобретения является создание конструкции турбины, способной вращать генераторы как ветряных, так и гидростанций (неплотинного типа), но так, чтобы направление вращения вала турбины не изменялось при любом направлении ветра или потоке воды. При изготовлении турбины используется упругое полотно (кордовое или пропиленовое). The essence of the invention is the creation of a turbine design capable of rotating generators of both wind and hydro power plants (non-dam type), but so that the direction of rotation of the turbine shaft does not change with any wind direction or water flow. In the manufacture of the turbine, an elastic web (cord or propylene) is used.

Изобретение поясняется графическим материалом, где на фиг. 1 дана разметка 1-го турбинного колеса, на фиг. 2 дана разметка 2-го турбинного колеса, на фиг. 3 изображена турбина в собранном виде (лопасти 1-го турбинного колеса не видны), а на фиг. 4 - вид на турбину перпендикулярно геометрической оси вала турбины. The invention is illustrated by graphic material, where in FIG. 1 shows the layout of the 1st turbine wheel, in FIG. 2 shows the layout of the 2nd turbine wheel, in FIG. 3 shows the turbine in assembled form (the blades of the 1st turbine wheel are not visible), and in FIG. 4 is a view of the turbine perpendicular to the geometric axis of the turbine shaft.

Порядок изготовления турбины и ее устройство. На двух одинаковых полотняных кругах делают разметку, но такую, какая изображена на фиг. 1 и 2. После этого отрезать, удалить от каждого круга сегментные участки 2, которые изображены на фиг. 1 и 2, между линиями, обозначенными точками и наружными линиями контура разметки круга, см. фиг. 1 и 2. Выполнить на каждом круге три прямолинейные прорези 2, прорезая их в направлении к центру круга на величину, равную 3/4 радиуса данного круга. Эти прорези 2 смещены друг относительно друга на 120^o. Пересечение кромок этих трех прорезей 2 и кромки круга образовало шесть "уголков" 3.The order of manufacture of the turbine and its device. On two identical linen circles, markings are made, but such as that shown in FIG. 1 and 2. After this, cut off, remove from each circle the segment sections 2, which are shown in FIG. 1 and 2, between the lines indicated by points and the outer lines of the circle marking outline, see FIG. 1 and 2. Run on each circle three straight-line cuts 2, cutting them in the direction to the center of the circle by an amount equal to 3/4 of the radius of the circle. These slots 2 are offset from each other by 120 ^o . The intersection of the edges of these three slots 2 and the edges of the circle formed six "corners" 3.

На трех из шести "уголках" 3, чередуя через один, пришить круглые шайбы 4 швом-шнуровкой 5 (или иным способом). В центре каждого круга и в шайбах 4 выполнить по три сквозных отверстия 6, через которые будут протягиваться три троса гибкого вала 7, см. фиг. 1,2,3,4. Теперь надо первый круг (см. фиг. 1) развернуть на 180^o и точно все его элементы совместить с элементами второго круга с обратной его стороны и в центральной их области скрепить друг с другом швом-шнуровкой 5 см. фиг. 2. Образовалась "стенка-круг" в два слоя полотна с шестью парами кромок, образованных прорезями 2. Скрепить надо между собою и три пары (из шести пар) кромок, чередуя их через одну. А "уголки" 3 трех других, не скрепленных между собою кромок, над согнуть над центром круга, взятых по одному слою полотна данной "стенки"-круга и, удерживая их в согнутом состоянии от центра круга на расстоянии 1/2 его радиуса, скрепить между собою швом-шнуровкой 5 и при этом образуется узел "уголков", но пока только с одной стороны "стенки"-круга. Аналогичную операцию надо выполнить и с другой стороны "стенки"-круга и тогда получится колесо турбины с тремя парами полуцилиндрических лопастей. Осталось прикрепить швом-шнуровкой 5 полотняный обтекатель 8 к кромкам каждой пары этих лопастей, обтекатель 8 должен быть такого размера, чтобы он закрывал в обхват обе полуцилиндрические поверхности данной пары лопастей, см. фиг. 4. Естественную рабочую форму лопастей на валу 7 удерживают надетые на вал 7 две втулки 9 длиною каждая по 1/2 радиуса круга и расположенные по разные стороны "стенки"-круга, т.е. каждая со своей стороны между узлами "уголков" и "стенкой"-круга. На наружных кромках всех лопастей, ближе к узлу "уголков" 3, хорошо видны сегментные вырезы 1 (фиг. 3), которые нужны для того, чтобы увеличить вращающийся момент турбины за счет увеличения забора воздуха (или воды) в эти вырезы 1.On three of the six “corners” 3, alternating through one, sew round washers 4 with a stitch-lacing 5 (or in another way). In the center of each circle and in the washers 4, make three through holes 6 through which three cables of the flexible shaft 7 will stretch, see FIG. 1,2,3,4. Now we need to rotate the first circle (see Fig. 1) 180 ^o and precisely combine all its elements with the elements of the second circle on its reverse side and fasten each other with a 5 cm lacing seam in their central region. FIG. 2. A "wall-circle" has formed in two layers of the canvas with six pairs of edges formed by slots 2. It is necessary to fasten together three pairs (of six pairs) of edges, alternating them through one. And the “corners” of 3 other three, not bonded to each other edges, bend over the center of the circle, taken one layer of the canvas of this “wall” -circle and holding them in a bent state from the center of the circle at a distance 1/2 of its radius, fasten between each other by a seam-lacing 5 and at the same time a knot of “corners” is formed, but so far only on one side of the “wall” -circle. A similar operation must be performed on the other side of the "wall" -circle, and then we get a turbine wheel with three pairs of semi-cylindrical blades. It remains to attach the linen fairing 8 to the edges of each pair of these blades with a seam-lacing 5, the fairing 8 should be of such a size that it covers both half-cylindrical surfaces of this pair of blades, in girth, see FIG. 4. The natural working form of the blades on the shaft 7 is supported by two bushings 9, each 1/2 in radius of the circle and located on opposite sides of the "wall" of the circle, that are worn on the shaft 7; each on its own side between the nodes of the "corners" and the "wall" of the circle. On the outer edges of all the blades, closer to the node of the "corners" 3, segmented cutouts 1 (Fig. 3) are clearly visible, which are needed in order to increase the torque of the turbine by increasing the intake of air (or water) in these cutouts 1.

Действие турбины можно объяснить хотя бы на трех примерах, используя фиг. 3 и 4:
а) при изображенною на фиг. 3 и 4 положении лопастей поток воздуха (воды) будет оказывать давление в основном на верхнюю пару лопастей;
б) если представить, глядя на фиг. 3, что направление потока воздуха будет справа налево, то вращающий момент турбины будет сообщать в основном нижняя пара лопастей;
в) если же поток будет от нас параллельно оси вращения вала 7, то будут работать три лопасти, которые мы видим на фиг. 3, а три другие лопасти "работать" не будут, т.к. они находятся по другую сторону турбины.The action of the turbine can be explained by at least three examples using FIG. 3 and 4:
a) when depicted in FIG. 3 and 4 position of the blades, the flow of air (water) will exert pressure mainly on the upper pair of blades;
b) if presented by looking at FIG. 3, that the direction of air flow will be from right to left, then the torque of the turbine will be reported mainly by the lower pair of blades;
c) if the flow from us is parallel to the axis of rotation of the shaft 7, then three blades will work, which we see in FIG. 3, and the other three blades will not “work”, because they are on the other side of the turbine.

Даже из этих примеров понятно, что вал 7 турбины будет вращаться только в одном направлении и он не изменит своего направления вращения при любых произвольно выбранных направлениях потока воздуха (или воды). Вот поэтому эта турбина и называется универсальной. Even from these examples, it is clear that the turbine shaft 7 will rotate in only one direction and it will not change its direction of rotation for any arbitrarily selected directions of air (or water) flow. That is why this turbine is called universal.

Claims

A turbine containing a flexible shaft made up of three cables, blades fixed on it, made of two elastic linen circles, fastened together in their central region in one circle with the formation of a two-layer fabric, in which three straight cuts are made at an angle of 120 ^{o to} each other each other in the direction from the edge of the circle to its center by 3/4 of its radius with the formation of six pairs of edges, while three pairs of them, alternating through one, are fastened together, and the corners of three other free edges are fastened together about to the bottom layer of the canvas above the center of the circle at a distance of 1/2 of its radius with the formation of a corner node and the formation of one side of the wall, and on the other side another similar wall is formed, for each pair of three pairs of blades formed, a fairing with a size covering the girth is attached to their edges a pair of blades, sleeves are put on the shaft on different sides of the wall, each 1/2 in radius of the circle, and gently sloping segment cuts are made on the outer edges of all the blades near the nodes.