RU2330966C2 - Винт-турбина - Google Patents
Винт-турбина Download PDFInfo
- Publication number
- RU2330966C2 RU2330966C2 RU2006105243/06A RU2006105243A RU2330966C2 RU 2330966 C2 RU2330966 C2 RU 2330966C2 RU 2006105243/06 A RU2006105243/06 A RU 2006105243/06A RU 2006105243 A RU2006105243 A RU 2006105243A RU 2330966 C2 RU2330966 C2 RU 2330966C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- screw
- turbine
- parts
- axle
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 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
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
- F03D1/0658—Arrangements for fixing wind-engaging parts to a hub
-
- 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"
- F03B17/061—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 in flow direction
-
- 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
- F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
- F03D13/10—Assembly of wind motors; Arrangements for erecting wind motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/202—Rotors with adjustable area of intercepted fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2240/00—Components
- F05B2240/20—Rotors
- F05B2240/21—Rotors for wind turbines
- F05B2240/221—Rotors for wind turbines with horizontal axis
- F05B2240/2211—Rotors for wind turbines with horizontal axis of the multibladed, low speed, e.g. "American farm" type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2260/00—Function
- F05B2260/50—Kinematic linkage, i.e. transmission of position
- F05B2260/502—Kinematic linkage, i.e. transmission of position involving springs
-
- 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
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in 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)
- Wind Motors (AREA)
- Support Of The Bearing (AREA)
- Hydraulic Turbines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к энергетике. Винт-турбина состоит из несущих лопасти деталей, установленных на оси, параллельной направлению движения жидкости или газа. Первая деталь закреплена неподвижно на оси. Остальные детали установлены на оси с возможностью изменения количества лопастей винт-турбины за счет совмещения лопастей деталей при повороте деталей в пределах, определенных ограничителями. Последняя деталь соединена с осью пружинным механизмом. Детали, несущие лопасти, соединены пружинами между собой. Каждая деталь, несущая лопасти, соединена пружиной с осью. Техническим результатом является повышение коэффициента использования энергии движущихся с переменной скоростью газов и жидкостей, а также непрерывное уменьшение давления на лопасти при увеличивающихся нагрузках. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Изобретение относится к энергетике. Винт-турбина может использоваться везде, где движение жидкости или газа используется для получения механической или электрической энергии, если скорость движения жидкости или газа изменяется в 2 или более раза. Сущность изобретения: винт-турбина представляет собой гибрид 2-лопастного винта и турбины, сочетая в себе преимущества и исключая недостатки обоих, применительно к энергетике. Новым в этом устройстве является то, что лопасти могут складываться в плоскости вращения, изменяя количество рабочих лопастей от возрастающей нагрузки.
Известны винт-турбины с несущими лопасти деталями (заявка WO 2004/051079, патент US 6227803), соединенными с осью пружинным механизмом, обеспечивающим раскрытие лопастей для максимального извлечения КПД от движения жидкости при слабой нагрузке на лопасти. За счет действия силы движения жидкости происходит сложение лопастей, в направлении потока, для преодоления максимальных нагрузок на лопасти и уменьшения сопротивления винт-турбины. Однако при увеличении скорости вращения происходит обратное раскрытие лопастей из-за действующей на них центробежной силы, что приводит к поломке лопастей результирующей силой. Кроме того, низкая эффективность такого регулирования обусловлена невозможностью совмещения лопастей разных деталей, установленных на одной оси.
Известна винт-турбина, выбранная в качестве прототипа, состоящая из несущих лопасти деталей, посаженных на ось, направленную параллельно направлению движения жидкости или газа (патент US5236307). В зависимости от скорости набегающего потока вторая деталь может вращаться относительно первой детали в пределах, ограниченных лопастями первой детали, образуя две разные по форме лопасти - тем самым изменяется сила сопротивления потоку. Ее недостатком является низкая эффективность, связанная с малым диапазоном изменения силы сопротивления потоку, а также со ступенчатым ее изменением, количество лопастей, выполняющих работу, не изменяется. Известная винт-турбина не позволяет устанавливать на оси более двух несущих лопасти деталей.
Технической задачей изобретения является повышение коэффициента использования энергии движущихся с переменной скоростью газов и жидкостей, а также непрерывное уменьшение давления на лопасти при увеличивающихся нагрузках.
Технический результат достигается в винт-турбине, состоящей из несущих лопасти деталей (далее, детали), установленных на оси, параллельной направлению движения жидкости или газа. Первая деталь закреплена неподвижно на оси. Остальные детали установлены на оси с возможностью изменения количества лопастей винт-турбины за счет совмещения лопастей смежных деталей при повороте деталей в пределах, определенных ограничителями, установленными на каждой детали. Последняя деталь соединена с осью пружинным механизмом. Каждая деталь может быть соединена пружиной с осью, детали могут быть соединены пружинами между собой. Винт-турбина способна уменьшать рабочую площадь лопастей при возрастании скорости движения жидкости или газа и наоборот.
Изобретение поясняется чертежами:
фиг.1-4 - последовательность сборки четырех несущих лопасти деталей на оси с одним пружинным механизмом;
фиг.5-8 - последовательность перекрытия лопастей деталей под действием потока.
Первая деталь А закреплена неподвижно на оси 1 (фиг.1), детали В, С, D (фиг.2, 3, 4) установлены на оси 1 с возможностью поворота. Все детали снабжены ограничителями (поворота), которые могут быть выполнены в виде шипа 2 и паза 3 на смежных деталях, таким образом, что шип 2 детали А совмещается с прорезью 3 детали В, при этом в крайнем положении шипа в пазе лопасти детали В совмещаются с лопастями детали А и, далее, лопасти детали С с лопастями детали В и лопасти детали D с лопастями детали С.
Пружинный механизм 4 может быть выполнен в виде пружины (фиг.4), закрепленной на оси 1 и на последней детали D. Пружинный механизм 4 (далее, пружина 4) создает натяжение таким образом, чтобы лопасти всех деталей при отсутствии потока или слабом потоке жидкости или газа были полностью расправлены.
Каждая из подвижных относительно оси 1 деталь (В, С, D) может быть соединена пружиной 4 с осью. Смежные детали могут быть соединены пружинными механизмами между собой.
Винт-турбина работает следующим образом.
Если на винт-турбину направить слабый поток жидкости или газа, все лопасти будут полностью расправлены (фиг.5). Когда сила потока увеличится на столько, чтобы лопасти деталей В, С, D преодолели сопротивление пружины 4, детали В, С, D повернутся на угол относительно неподвижной детали А, соответствующий одному пазу (на фиг.5-8, поворот происходит против часовой стрелки) и лопасти детали В закроют лопасти детали А (фиг.6). Следующий поворот детали С и D сделают (фиг.7), когда сила потока возрастет примерно в 1,5 раза. Увеличив силу еще вдвое, поток сложит винт-турбину в двухлопастной винт (фиг.8). В сложенном виде лопасти деталей опираются друг на друга и имеют меньшую рабочую площадь, чем обеспечивается повышенная прочность. При ослаблении воздушного потока пружина 4 раскроет лопасти в обратной последовательности.
На фиг.4 показан пример винт-турбины с восемью лопастями из четырех 2-лопастных деталей, однако деталей с лопастями и самих лопастей на одной детали может быть разное количество, в зависимости от целесообразности. Для того чтобы шипы 2 и пазы 3 смежных деталей обеспечивали полное перекрытие или максимальную рабочую площадь лопастей в крайних положениях шипов в пазах, пара шип-паз на каждой следующей детали выполнены с возможностью поворота на необходимый угол относительно предыдущей детали (в представленном примере этот угол составляет 45 градусов).
Соединение каждой детали пружинами 4 с осью 1 или со смежными деталями позволяет управлять сложением лопастей разных деталей при определенной силе ветра, что упрощает процесс регулировки установки.
Винт-турбина при использовании его в ветроэнергетике поможет увеличить КПД ветроустановки. Учитывая, что обычно скорость ветра бывает 5-10 м/с, а ветроустановка выходит на максимальную энергоотдачу при 15 м/с, то выработка электроэнергии ветроэлектростанцией может увеличиться в несколько раз.
При использовании винта-турбины в турбинном генераторе можно избежать поломок от возникающих перегрузок, благодаря складывающимся лопастям.
Claims (3)
1. Винт-турбина состоит из несущих лопасти деталей, установленных на оси, параллельной направлению движения жидкости или газа, первая деталь закреплена неподвижно на оси, отличающаяся тем, что остальные детали установлены на оси с возможностью изменения количества лопастей винт-турбины за счет совмещения лопастей деталей при повороте деталей в пределах, определенных ограничителями, а последняя деталь соединена с осью пружинным механизмом.
2. Винт-турбина по п.1, отличающаяся тем, что детали, несущие лопасти, соединены пружинами между собой.
3. Винт-турбина по п.1, отличающаяся тем, что каждая деталь, несущая лопасти, соединена пружиной с осью.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006105243/06A RU2330966C2 (ru) | 2006-02-20 | 2006-02-20 | Винт-турбина |
PCT/RU2007/000050 WO2007097659A1 (fr) | 2006-02-20 | 2007-02-02 | Vis et turbine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006105243/06A RU2330966C2 (ru) | 2006-02-20 | 2006-02-20 | Винт-турбина |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006105243A RU2006105243A (ru) | 2007-09-20 |
RU2330966C2 true RU2330966C2 (ru) | 2008-08-10 |
Family
ID=38437619
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006105243/06A RU2330966C2 (ru) | 2006-02-20 | 2006-02-20 | Винт-турбина |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2330966C2 (ru) |
WO (1) | WO2007097659A1 (ru) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5419887B2 (ja) * | 2007-11-16 | 2014-02-19 | エレメンタル・エナジー・テクノロジーズ・リミテッド | 発電機 |
GB2461265A (en) * | 2008-06-23 | 2009-12-30 | Tidal Energy Ltd | Tidal turbine with limited axial thrust |
GB2476509A (en) * | 2009-12-24 | 2011-06-29 | Rolls Royce Plc | Turbine with reduced thrust coefficient at excessive speed |
NL2009233C2 (nl) * | 2012-07-26 | 2014-01-28 | Herman Jan Jongejan | Schroef, schroefdeel en werkwijze hiervoor. |
US9541060B1 (en) * | 2013-05-31 | 2017-01-10 | Ben L. DeJesus | Windmill blade assembly |
CN111102015A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-05 | 中北大学 | 一种涡轮发电机叶片的限速保护装置 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU6875A1 (ru) * | 1927-03-17 | 1928-10-31 | В.А. Барановский | Рабочее колесо дл вертикальных ветр ных двигателей |
SU16619A1 (ru) * | 1929-02-04 | 1930-08-31 | В.Н. Зверев | Ветр ный двигатель |
DE838191C (de) * | 1946-06-07 | 1952-03-27 | Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur (Schweiz) | Schaufelung für axiale Turbomaschinen und Verfahren zur Herstellung derselben |
JPS3617204Y1 (ru) * | 1959-05-20 | 1961-06-29 |
-
2006
- 2006-02-20 RU RU2006105243/06A patent/RU2330966C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-02-02 WO PCT/RU2007/000050 patent/WO2007097659A1/ru active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006105243A (ru) | 2007-09-20 |
WO2007097659A1 (fr) | 2007-08-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Douak et al. | Wind energy systems: Analysis of the self-starting physics of vertical axis wind turbine | |
AU2012219353B2 (en) | Turbomachinery having self-articulating blades, shutter valve, partial-admission shutters, and/or variable-pitch inlet nozzles | |
RU2330966C2 (ru) | Винт-турбина | |
US7802967B2 (en) | Vertical axis self-breaking wind turbine | |
US20110006526A1 (en) | Pitch control arrangement for wind turbine | |
CN103321825B (zh) | 一种叶片姿势可变的潮流能获能水轮机 | |
EA030522B1 (ru) | Водяной/ветряной турбинный двигатель с вертикальной осью с использованием открывающейся/закрывающейся системы крыльев с лопастными лопатками | |
US20140356163A1 (en) | Turbomachine | |
EP3613980A1 (en) | Vertical-shaft turbine | |
US20140167414A1 (en) | Variable diameter and angle vertical axis turbine | |
WO2013000041A1 (en) | Vertical axis wind turbine with variable pitch mechanism | |
Zhang et al. | The hydrodynamic characteristics of free variable-pitch vertical axis tidal turbine | |
Kumar et al. | Hybrid kinetic turbine rotors: A review | |
US20200132044A1 (en) | Wind turbine | |
US10914282B2 (en) | Multi-rotor, multi-axis wind turbine | |
KR101936154B1 (ko) | 양항력 복합 블레이드를 구비하는 수직축 풍력발전기 | |
WO2020152590A1 (en) | Turbine for a vertical-axis wind turbine generator | |
KR102028668B1 (ko) | 무저항 풍력 또는 수력 발전장치 | |
RU2347941C1 (ru) | Винт-турбина | |
Jain et al. | Analysis and prediction of Vertical cycloidal Rotor Wind Turbine with variable amplitude pitching | |
RU2718594C1 (ru) | Адаптивная турбина | |
RU2748714C1 (ru) | Портативный ветрогенератор | |
KR101642259B1 (ko) | 가변형 듀얼 블레이드를 포함하고 있는 고효율 수류터빈 | |
RU122128U1 (ru) | Ветроэнергетическая установка | |
RU2341681C1 (ru) | Ветродвигатель |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110221 |