RU2380566C1 - Orthogonal power aggregate - Google Patents

Orthogonal power aggregate Download PDF

Info

Publication number
RU2380566C1
RU2380566C1 RU2008141624/06A RU2008141624A RU2380566C1 RU 2380566 C1 RU2380566 C1 RU 2380566C1 RU 2008141624/06 A RU2008141624/06 A RU 2008141624/06A RU 2008141624 A RU2008141624 A RU 2008141624A RU 2380566 C1 RU2380566 C1 RU 2380566C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
orthogonal
blades
tiers
inductors
Prior art date
Application number
RU2008141624/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Михайлович Лятхер (RU)
Виктор Михайлович Лятхер
Original Assignee
Виктор Михайлович Лятхер
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
Application filed by Виктор Михайлович Лятхер filed Critical Виктор Михайлович Лятхер
Priority to RU2008141624/06A priority Critical patent/RU2380566C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2380566C1 publication Critical patent/RU2380566C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering. ^ SUBSTANCE: orthogonal power aggregate consists of orthogonal turbine with blades of hydro-dynamic profile. The blades are secured between flat rings. The said aggregate also consists of an electro-generator. Also the orthogonal turbine is made double-level. Each level of the turbine is made with blades of arrow-shaped blades bent along screw lines and symmetrically inclined from vertical in the direction counter to the blades of the neighbour level of the orthogonal turbine. Ends of blades of both levels are attached to the ring located between the adjacent levels. A short-circuit rotor is secured to the ring facing inductors of the electric generator. Inductors are made with three-phase winding arranged crosswise. ^ EFFECT: upgraded reliability of operation and efficiency of power aggregate. ^ 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может быть использовано при сооружении низконапорных или безнапорных речных энергетических установок, приливных или ветровых электростанций.The invention relates to the field of power engineering and can be used in the construction of low-pressure or non-pressure river power plants, tidal or wind power plants.

Известна гидротурбинная установка, содержащая две горизонтально, соосно установленные в водоводе турбины и один электрогенератор (см. авторское свидетельство SU № 1280178, кл. F03В 13/10, 30.12.1986).A well-known hydraulic turbine installation containing two horizontally coaxially mounted turbines in the water conduit and one electric generator (see copyright certificate SU No. 1280178, class F03B 13/10, 12/30/1986).

В данной энергетической установке соосные валы турбин ориентированы вдоль водовода и связаны мультипликатором, размещенным в герметичной капсуле в центре водовода, с вертикальным валом генератора, установленным вне водовода. Однако это приводит к низкой эффективности использования энергии водного потока, проходящего через сечение водовода. Это обусловлено тем, что турбины, в данном случае пропеллерного типа, работают поочередно в зависимости от направления потока, и тем, что капсула с мультипликатором, размещенная в центре рабочего сечения водовода, частично перекрывает направленный вдоль валов турбин рабочий поток.In this power plant, the coaxial shafts of the turbines are oriented along the conduit and are connected by a multiplier located in a sealed capsule in the center of the conduit to a vertical shaft of the generator installed outside the conduit. However, this leads to low energy efficiency of the water flow passing through the cross section of the conduit. This is due to the fact that the turbines, in this case the propeller type, operate alternately depending on the direction of flow, and because the capsule with the multiplier, located in the center of the working section of the water conduit, partially blocks the working stream directed along the turbine shafts.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является энергетический агрегат, содержащий две соосно установленные ортогональные турбины с лопастями гидродинамического профиля и электрогенератор, при этом валы турбин ориентированы поперек потока среды, лопасти ортогональных турбин ориентированы в противоположном направлении по отношению к друг другу для вращения ортогональных турбин в противоположных, неизменных направлениях, независимо от направления потока через ортогональные турбины, а трехфазный электрогенератор расположен между ортогональными турбинами (см. патент RU № 2245456, кл. F03D 3/06, 20.11.2003).The closest to the invention in terms of technical essence and the achieved result is an energy unit containing two coaxially mounted orthogonal turbines with hydrodynamic profile blades and an electric generator, while the turbine shafts are oriented across the medium flow, the orthogonal turbine blades are oriented in the opposite direction to each other for rotation orthogonal turbines in opposite, constant directions, regardless of the direction of flow through orthogonal turbines, and three azny generator is located between the orthogonal turbines (See. Patent RU № 2245456, cl. F03D 3/06, 20.11.2003).

В данном энергоагрегате значительно уменьшены реакционные нагрузки за счет вращения ортогональных турбин с лопастями гидродинамического профиля в разных направлениях, но полностью их скомпенсировать невозможно вследствие несовпадения фаз пульсирующих сил, действующих на верхнюю и нижнюю ортогональные турбины. Поскольку нагрузки, действующие на ортогональные турбины, не полностью уравновешены, то это вызывает вибрацию, ухудшающую условия эксплуатации энергетического агрегата и снижающую его надежность.In this power unit, reaction loads are significantly reduced due to the rotation of orthogonal turbines with hydrodynamic profile vanes in different directions, but it is impossible to fully compensate them due to the mismatch of the phases of the pulsating forces acting on the upper and lower orthogonal turbines. Since the loads acting on the orthogonal turbines are not completely balanced, this causes vibration, which worsens the operating conditions of the power unit and reduces its reliability.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является резкое уменьшение реакционных нагрузок, возникающих при работе ортогональных турбин с лопастями гидродинамического профиля.The problem to which the present invention is directed, is a sharp decrease in reaction loads arising from the operation of orthogonal turbines with hydrodynamic blades.

Технический результат заключается в том, что достигается повышение надежности работы и эффективности энергетического агрегата.The technical result consists in the fact that an increase in the reliability and efficiency of the energy unit is achieved.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что отогональный энергетический агрегат содержит ортогональную турбину с лопастями гидродинамического профиля, закрепленными между плоскими кольцами, и электрогенератор, при этом ортогональная турбина выполнена двухъярусной, причем каждый ярус турбины выполнен с лопастями стреловидной формы, изогнутыми по винтовым линиям и симметрично наклоненными от вертикали в противоположном к лопастям соседнего яруса ортогональной турбины направлении, на кольце, расположенном между смежными ярусам, закреплены концы лопастей обоих ярусов ортогональной турбины, на кольце, обращенном к индукторам электрогенератора, закреплен короткозамкнутый ротор, а индукторы выполнены с крестообразно расположенной трехфазной обмоткой.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the otogonal power unit contains an orthogonal turbine with hydrodynamic profile blades fixed between flat rings, and an electric generator, while the orthogonal turbine is made in two tiers, and each turbine tier is made with arrow-shaped, curved blades along helical lines and symmetrically inclined from the vertical in the direction opposite to the blades of the adjacent tier of the orthogonal turbine, on the ring, Proposition between adjacent tiers, fixed ends of the blades of both tiers orthogonal turbine, on the ring, facing the electric inductors, squirrel-cage rotor is fixed, and the inductors are made with three-phase winding disposed crosswise.

Ортогональный энергетический агрегат может быть снабжен дополнительной ортогональной турбиной, расположенной соосно с основной ортогональной турбиной и с противоположной относительно индукторов электрогенератора стороны, причем дополнительная ортогональная турбина выполнена двухъярусной, каждый ярус турбины выполнен с лопастями стреловидной формы, изогнутыми по винтовым линиям и симметрично наклоненными от вертикали в противоположном к лопастям соседнего яруса ортогональной турбины направлении, профили лопастей дополнительной турбины ориентированы противоположным образом по отношению к профилям лопастей основной турбины, на кольце, расположенном между смежными ярусами, закреплены концы лопастей обоих ярусов ортогональной турбины, а на кольце, обращенном к индукторам электрогенератора, закреплен короткозамкнутый ротор.The orthogonal power unit can be equipped with an additional orthogonal turbine located coaxially with the main orthogonal turbine and on the opposite side to the inductors of the electric generator, with the additional orthogonal turbine made in two tiers, each tier of the turbine made with arrow-shaped blades curved along helical lines and symmetrically inclined from the vertical to opposite to the blades of the adjacent tier of the orthogonal turbine direction, the profiles of the blades additionally turbine are oriented oppositely relative to the profiles of the blades of the main turbine, on the ring, which is located between adjacent tiers, fixed ends of the blades of both tiers orthogonal to the turbine, and on the ring facing the electric inductors is fixed cage rotor.

В ходе проведенного исследования было выявлено, что в ортогональных энергетических агрегатах могут быть значительно уменьшены реакционные нагрузки за счет вращения ортогональных турбин с прямолинейными лопастями гидродинамического профиля в разных направлениях, но полностью их скомпенсировать невозможно вследствие несовпадения фаз пульсирующих сил, действующих на верхнюю и нижнюю ортогональные турбины. Как следствие, нагрузки, действующие на ортогональные турбины, не полностью уравновешены, что неизбежно вызывает вибрацию энергетического агрегата.In the course of the study, it was found that in orthogonal power units, reaction loads can be significantly reduced due to the rotation of orthogonal turbines with straight-line hydrodynamic blades in different directions, but it is impossible to fully compensate them because of the mismatch of the phases of the pulsating forces acting on the upper and lower orthogonal turbines . As a result, the loads acting on the orthogonal turbines are not fully balanced, which inevitably causes vibration of the power unit.

Выполнение ортогональной турбины двухъярусной с выполнением каждого яруса турбины с лопастями стреловидной формы, изогнутыми по винтовым линиям и симметрично наклоненными от вертикали в противоположном к лопастям соседнего яруса ортогональной турбины направлении с закреплением концов лопастей обоих ярусов ортогональной турбины на кольце, расположенном между смежными ярусами, позволяет компенсировать реакционные нагрузки, действующие на каждый ярус ортогональной турбины, что позволяет практически полностью исключить вибрацию при работе ортогональной турбины, что, в свою очередь, позволяет повысить эффективность работы электрогенератора и надежность работы всего энергетического агрегата в целом.The implementation of the two-tier orthogonal turbine with the execution of each tier of the turbine with arrow-shaped blades curved along helical lines and symmetrically inclined from the vertical in the direction opposite to the blades of the adjacent tier of the orthogonal turbine with fixing the ends of the blades of both tiers of the orthogonal turbine on the ring located between adjacent tiers reaction loads acting on each tier of the orthogonal turbine, which almost completely eliminates vibration during the operation of the orthogonal turbine, which, in turn, allows to increase the efficiency of the electric generator and the reliability of the entire power unit as a whole.

На фиг.1 схематически представлено продольное сечение ортогонального энергетического агрегата с двумя двухярусными ортогональными турбинами.Figure 1 schematically shows a longitudinal section of an orthogonal power unit with two two-tier orthogonal turbines.

На фиг.2 схематически представлена развертка расположения обмоток на одном из индукторов электрогенератора.Figure 2 schematically shows a scan of the location of the windings on one of the inductors of the generator.

На фиг.3 представлено аксонометрическое выполнение ортогонального энергетического агрегата в двумя ортогональными турбинами с двумя ярусами лопастей гидродинамического профиля.Figure 3 shows the axonometric implementation of the orthogonal power unit in two orthogonal turbines with two tiers of blades of hydrodynamic profile.

Ортогональный энергетический агрегат содержит ортогональную турбину 1 с лопастями 2 гидродинамического профиля, закрепленными между плоскими кольцами 3, и электрогенератор 4. Ортогональная турбина 1 выполнена двухъярусной. Каждый ярус 5 и 6 турбины 1 выполнен с лопастями 2 стреловидной формы, изогнутыми по винтовым линиям и симметрично наклоненными от вертикали в противоположном к лопастям 2 соседнего яруса, соответственно 5 или 6, ортогональной турбины 1 направлении. На кольце 7, расположенном между смежными ярусами 5 и 6, закреплены концы лопастей 2 обоих ярусов 5 и 6 ортогональной турбины 1. На кольце 3, обращенном к индукторам 8 электрогенератора 4, закреплен короткозамкнутый ротор 9, а индукторы 8 выполнены с крестообразно расположенной трехфазной обмоткой 10.The orthogonal power unit comprises an orthogonal turbine 1 with blades 2 of hydrodynamic profile fixed between the flat rings 3, and an electric generator 4. The orthogonal turbine 1 is made two-tier. Each tier 5 and 6 of the turbine 1 is made with blades 2 arrow-shaped, curved along helical lines and symmetrically inclined from the vertical in the opposite direction to the blades 2 of the adjacent tier, 5 or 6, respectively, of the orthogonal turbine 1 direction. On the ring 7, located between adjacent tiers 5 and 6, the ends of the blades 2 of both tiers 5 and 6 of the orthogonal turbine 1 are fixed. On the ring 3, facing the inductors 8 of the electric generator 4, a squirrel-cage rotor 9 is fixed, and the inductors 8 are made with a cross-shaped three-phase winding 10.

Ортогональный энергетический агрегат может быть снабжен дополнительной ортогональной турбиной 11, расположенной соосно с основной ортогональной турбиной 1 и с противоположной относительно индукторов 8 электрогенератора 4 стороны. Дополнительная ортогональная турбина 11 выполнена двухъярусной. Каждый ярус 12 и 13 турбины 11 выполнен с лопастями 14 стреловидной формы, изогнутыми по винтовым линиям и симметрично наклоненными от вертикали в противоположном к лопастям 14 соседнего яруса, соответственно 12 или 13, ортогональной турбины 11 направлении. Профили лопастей 14 дополнительной ортогональной турбины 11 ориентированы противоположным образом по отношению к профилям лопастей 2 основной турбины 1. На кольце 15, расположенном между смежными ярусами 12 и 13, закреплены концы лопастей 14 обоих ярусов 12 и 13 ортогональной турбины 11, а на кольце 16, обращенном к индукторам 8 электрогенератора 4, закреплен короткозамкнутый ротор 17.The orthogonal power unit may be provided with an additional orthogonal turbine 11 located coaxially with the main orthogonal turbine 1 and on the opposite side to the inductors 8 of the electric generator 4. Additional orthogonal turbine 11 is made two-tier. Each tier 12 and 13 of the turbine 11 is made with blades 14 arrow-shaped, curved along helical lines and symmetrically inclined from the vertical in the opposite direction to the blades 14 of the adjacent tier, respectively 12 or 13, of the orthogonal turbine 11. The profiles of the blades 14 of the additional orthogonal turbine 11 are oriented in the opposite way with respect to the profiles of the blades 2 of the main turbine 1. On the ring 15 located between adjacent tiers 12 and 13, the ends of the blades 14 of both tiers 12 and 13 of the orthogonal turbine 11 are fixed, and on the ring 16, facing the inductors 8 of the electric generator 4, a squirrel cage rotor 17 is fixed.

Энергетический агрегат работает следующим образом.The power unit operates as follows.

Под действием набегающего на ортогональную турбину 1 или на ортогональные турбины 1 и 11 при выполнении ортогонального энергетического агрегата с двумя ортогональными турбинами 1 и 11 потока среды, например ветра или потока воды, при расположении энергетического агрегата в реке или в приливно-отливном потоке, ортогональная турбина 1 начинает вращаться или ортогональные турбины 1 и 11 начинают вращаться в противоположные стороны. В результате вращения ортогональной турбины 1 или ортогональных турбин 1 и 11 относительно индукторов 8 электрогенератор 4 вырабатывает электрическую энергию, которая по кабелю (не показан) передается от электрогенератора 4 потребителю.Under the action of an orthogonal turbine 1 or orthogonal turbine 1 and 11 running when performing an orthogonal power unit with two orthogonal turbines 1 and 11, a medium flow, such as wind or a water stream, when the power unit is located in a river or in a tidal stream, an orthogonal turbine 1 begins to rotate or orthogonal turbines 1 and 11 begin to rotate in opposite directions. As a result of rotation of the orthogonal turbine 1 or orthogonal turbines 1 and 11 relative to the inductors 8, the electric generator 4 generates electrical energy, which is transmitted via a cable (not shown) from the electric generator 4 to the consumer.

Настоящее изобретение может быть использовано для создания экологически чистых энергоустановок на реках, в приливно-отливных потоках или ветровых энергоустановок.The present invention can be used to create environmentally friendly power plants on rivers, in tidal streams or wind power plants.

Claims (2)

1. Ортогональный энергетический агрегат, содержащий ортогональную турбину с лопастями гидродинамического профиля, закрепленными между плоскими кольцами, и электрогенератор, отличающийся тем, что ортогональная турбина выполнена двухъярусной, причем каждый ярус турбины выполнен с лопастями стреловидной формы, изогнутыми по винтовым линиям и симметрично наклоненными от вертикали в противоположном к лопастям соседнего яруса ортогональной турбины направлении, на кольце, расположенном между смежными ярусами, закреплены концы лопастей обоих ярусов ортогональной турбины, на кольце, обращенном к индукторам электрогенератора, закреплен короткозамкнутый ротор, а индукторы выполнены с крестообразно расположенной трехфазной обмоткой.1. Orthogonal power unit, comprising an orthogonal turbine with hydrodynamic profile blades fixed between flat rings, and an electric generator, characterized in that the orthogonal turbine is made in two tiers, each turbine tier made with arrow-shaped blades curved along helical lines and symmetrically inclined from the vertical in the opposite direction to the blades of the adjacent tier of the orthogonal turbine, on the ring located between adjacent tiers, the ends of the blades are fixed Of these tiers of the orthogonal turbine, a squirrel-cage rotor is fixed on the ring facing the inductors of the electric generator, and the inductors are made with a cross-shaped three-phase winding. 2. Ортогональный энергетический агрегат по п.1, отличающийся тем, что снабжен дополнительной ортогональной турбиной, расположенной соосно с основной ортогональной турбиной и с противоположной относительно индукторов электрогенератора стороны, причем дополнительная ортогональная турбина выполнена двухъярусной, каждый ярус турбины выполнен с лопастями стреловидной формы, изогнутыми по винтовым линиям и симметрично наклоненными от вертикали в противоположном к лопастям соседнего яруса ортогональной турбины направлении, профили лопастей дополнительной турбины ориентированы противоположным образом по отношению к профилям лопастей основной турбины, на кольце, расположенном между смежными ярусами, закреплены концы лопастей обоих ярусов ортогональной турбины, а на кольце, обращенном к индукторам электрогенератора, закреплен короткозамкнутый ротор. 2. The orthogonal power unit according to claim 1, characterized in that it is equipped with an additional orthogonal turbine located coaxially with the main orthogonal turbine and on the side opposite to the inductors of the electric generator, moreover, the additional orthogonal turbine is made in two tiers, each tier of the turbine is made with arrow-shaped blades curved along helical lines and symmetrically inclined from the vertical in the direction opposite to the blades of the adjacent tier of the orthogonal turbine, of the auxiliary turbine are oriented opposite to the profiles of the blades of the main turbine, on the ring located between adjacent tiers, the ends of the blades of both tiers of the orthogonal turbine are fixed, and a short-circuited rotor is fixed on the ring facing the inductors of the electric generator.
RU2008141624/06A 2008-10-22 2008-10-22 Orthogonal power aggregate RU2380566C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141624/06A RU2380566C1 (en) 2008-10-22 2008-10-22 Orthogonal power aggregate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141624/06A RU2380566C1 (en) 2008-10-22 2008-10-22 Orthogonal power aggregate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2380566C1 true RU2380566C1 (en) 2010-01-27

Family

ID=42122168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008141624/06A RU2380566C1 (en) 2008-10-22 2008-10-22 Orthogonal power aggregate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2380566C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462612C1 (en) * 2011-07-04 2012-09-27 Виктор Михайлович Лятхер Orthogonal power generating unit to convert energy of water or air flows

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462612C1 (en) * 2011-07-04 2012-09-27 Виктор Михайлович Лятхер Orthogonal power generating unit to convert energy of water or air flows

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2362043C1 (en) Power generating unit
RU2378531C1 (en) Power installation for conversion of air and water currents energy
RU2351793C1 (en) Wave-flow power installation
US8308424B2 (en) Power generation system using helical turbine
US8222761B2 (en) Power generation system using helical turbine
CA2791900C (en) A bidirectional water turbine
Aly et al. State of the art for tidal currents electric energy resources
RU2380566C1 (en) Orthogonal power aggregate
RU2508467C2 (en) Submersible monoblock microhydro power plant
KR20120075251A (en) System for generation of electric power from tidal currents
KR101348416B1 (en) Modulized vertical-axis tidal turbine
RU2525622C1 (en) Tidal power station
RU2579283C1 (en) Underwater tidal power plant
RU2426911C1 (en) Orthogonal generating unit
US8007235B1 (en) Orthogonal power unit
CN201802550U (en) Tidal surge power generation device
Barbarelli et al. Engineering Design Study on an Innovative Hydrokinetic Turbine with on Shore Foundation
KR20100122253A (en) The power generation device and it's method which a wind and current was used
Chen et al. Generators for marine current energy conversion system: A state of the art review
Vocadlo et al. Hydraulic kinetic energy conversion (HKEC) systems
RU2688871C2 (en) Mountain shore microhydroelectric power plant (msmhepp)
WO2017193295A1 (en) Tidal energy power generation device and underwater sealing protection device thereof
Rocks et al. The Electrical Asset and Mechanical Machinery of Obervermuntwerk II
KR20090124880A (en) Power generation system using a dam for tidal power generation
KR200309923Y1 (en) The power generating system of barge method utilizing the fluid velocity

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101023