RU2459109C2

RU2459109C2 - Hydraulic turbine system

Info

Publication number: RU2459109C2
Application number: RU2010146502/06A
Authority: RU
Inventors: Уолтер М. ПРЕС (US); Уолтер М. ПРЕС; Майкл Дж. УЭРЛ (US); Майкл Дж. УЭРЛ
Original assignee: Флоудизайн Винд Тербин Корпорейшн
Priority date: 2008-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2012-08-20
Also published as: MA32311B1; MX2010011410A; IL208778A; CA2725231A1; AU2009236140B2; WO2009129420A8; WO2009129420A1; ZA201007288B; CN102084123A; MY152312A; BRPI0911103A2; EP2304226A1; JP2011518976A; CN102084123B; UA99957C2; CO6311029A2; KR20110025897A; RU2010146502A; CA2725231C; AU2009236140A1

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: proposed system comprises rotor assembly with axial symmetry about rotational axis and features rotor end face located upstream, turbine shroud ring 102 housing, at least, part of rotor assembly and ejector ring 128 housing, at least, part of said turbine shroud ring 102. Said turbine shroud ring has inlet and outlet. Said turbine shroud ring outlet 117 comprises multiple elements turbine shroud ring mixer and features noncircular cross-section. Ejector ring 128 comprises inlet and outlet.

EFFECT: higher output and efficiency.

15 cl, 35 dwg

Description

Рассматриваемый объект изобретения относится к системам осевых турбин и эжекторов, например таким, которые используются для отбора энергии при погружении в поток проточной воды, такой, как океанское течение, приливно-отливное течение, течение речных потоков и другие потоки текучих сред.The subject of the invention relates to systems of axial turbines and ejectors, for example, those that are used to select energy when immersed in a stream of running water, such as ocean currents, tidal currents, flow of river flows and other fluid flows.

Системы осевых гидротурбин, которые отбирают энергию у проточной воды, называются «турбинами течения». Турбины течения обычно содержат устройство, подобное гребному винту, или «ротор», который предназначен для восприятия движущегося потока воды. Как показано на фиг.1, ротор может либо не иметь бандажа, либо быть заключенным в бандаж. Когда поток ударяется о ротор, этот поток создает силу, прикладываемую к ротору таким образом, что она вызывает вращение ротора вокруг его центра. Ротор может быть соединен либо с электрическим генератором, либо с механическим устройством с помощью таких передаточных звеньев, как зубчатые передачи, ремни, цепи или другие средства. Такие турбины можно использовать для выработки электричества и/или вращения насосов или приведения в движения механических деталей. Их также можно использовать на крупных «фермах турбин течения», вырабатывающих электричество (также называемых «группами турбин течения»), содержащих несколько таких турбин в геометрической структуре, предназначенной для обеспечения максимального отбора мощности с минимальным влиянием каждой такой турбины на другие и/или на окружающую среду.Axial hydraulic turbine systems that draw energy from running water are called "flow turbines." Flow turbines typically comprise a propeller-like device, or “rotor,” which is designed to sense a moving stream of water. As shown in FIG. 1, the rotor may either not have a brace or be braced. When the flow hits the rotor, this flow creates a force applied to the rotor in such a way that it causes the rotor to rotate around its center. The rotor can be connected either to an electric generator or to a mechanical device using transmission links such as gears, belts, chains or other means. Such turbines can be used to generate electricity and / or to rotate pumps or to drive mechanical parts. They can also be used on large “flow turbine farms” that generate electricity (also called “flow turbine groups”) containing several such turbines in a geometric structure designed to maximize power take-off with minimal impact of each such turbine on others and / or environment.

Способность не бандажированного ротора преобразовывать мощность текучей среды в мощность вращения, когда ротор находится в потоке, ширина и глубина которого больше, чем диаметр ротора, ограничивается документально подтвержденным теоретическим значением 59,3% мощности набегающего потока, известным как предел Беца, документально подтвержденный А. Бецем в 1926 г. Этот предел производительности применим, в частности, к традиционным лопаточным осевым и приливно-отливным турбинам, показанным на фиг.1А. Были предприняты попытки увеличить потенциал работоспособности турбин течения с целью превысить предел Беца. Должным образом спроектированные бандажи могут вызывать ускорение набегающего потока, когда тот приближается к ротору, по сравнению с набегающим потоком, воздействию которого подвергается не бандажированный ротор. Таким образом, набегающий поток концентрируется в центр канала. Вообще говоря, для надлежащим образом спроектированного ротора эта увеличенная скорость потока, превышающая обуславливаемую не бандажированным ротором, вызывает приложение большей силы к ротору, а следовательно и более высокие уровни отбора мощности, чем не бандажированный ротор того же типоразмера. В известных не бандажированных турбинах течения, которые показаны на фиг.1 В, применили входные концентраторы и выходные диффузоры, чтобы увеличить скорости потока в роторе турбины. Диффузоры, которые, как правило, включают в себя трубообразную конструкцию с проемами вдоль осевой длины для обеспечения медленного диффузионного смешивания воды внутри трубы с водой снаружи трубы, в общем случае требуют больших длин для надлежащей работоспособности и демонстрируют тенденцию большой чувствительности к изменениям набегающего потока. Такие длинные чувствительные к потоку диффузоры непрактичны во многих установках. Короткие же диффузоры могут срывать поток и тем самым уменьшать кпд преобразования энергии системы.The ability of a non-bandaged rotor to convert fluid power into rotational power when the rotor is in a stream whose width and depth is greater than the diameter of the rotor is limited by the documented theoretical value of 59.3% of the free-stream power, known as the Betz limit, documented by A. Betzem in 1926. This performance limit is applicable, in particular, to the traditional blade axial and tidal turbines shown in FIG. 1A. Attempts have been made to increase the performance potential of flow turbines in order to exceed the Betz limit. Properly designed bandages can cause acceleration of the free stream as it approaches the rotor, compared with the free stream that is exposed to the un-banded rotor. Thus, the incident flow is concentrated in the center of the channel. Generally speaking, for a properly designed rotor, this increased flow rate exceeding that of a non-shrouded rotor causes more force to be applied to the rotor, and therefore higher power take-offs, than a non-shrouded rotor of the same size. In known non-bandaged flow turbines, which are shown in FIG. 1B, inlet concentrators and outlet diffusers have been used to increase the flow rates in the turbine rotor. Diffusers, which typically include a tube-like structure with openings along the axial length to allow slow diffusion mixing of water inside the pipe with water outside the pipe, generally require longer lengths for proper performance and tend to be very sensitive to free flow changes. Such long flow-sensitive diffusers are impractical in many installations. Short diffusers can disrupt the flow and thereby reduce the efficiency of energy conversion of the system.

Согласно основному объекту настоящего изобретения создана гидротурбинная система, содержащая узел ротора, который обладает осевой симметрией относительно оси вращения и имеет расположенный выше по потоку торец ротора; бандаж турбины, внутри которого расположена, по меньшей мере, часть узла ротора, причем бандаж турбины содержит входное отверстие бандажа турбины и выходное отверстие бандажа турбины, при этом выходное отверстие бандажа турбины включает в себя множество элементов смесителя бандажа турбины и имеет некруглое поперечное сечение;According to the main object of the present invention, a hydroturbine system is created comprising a rotor assembly that has axial symmetry about the axis of rotation and has an upstream end of the rotor; a turbine bandage, within which at least part of the rotor assembly is located, wherein the turbine bandage comprises an inlet of a turbine bandage and an outlet of a turbine bandage, wherein the outlet of the turbine bandage includes a plurality of elements of the turbine bandage mixer and has a non-circular cross section;

и бандаж эжектора, внутри которого расположена, по меньшей мере, часть бандажа турбины, причем бандаж эжектора содержит входное отверстие бандажа эжектора и выходное отверстие бандажа эжектора.and an ejector bandage, within which at least a portion of the turbine bandage is located, wherein the ejector bandage comprises an inlet band of the ejector and an outlet of the band of the ejector.

Предпочтительно, множество элементов смесителя бандажа турбины расположено асимметрично относительно плоскости, проходящей через ось вращения, причем, по меньшей мере, один из элементов смесителя бандажа эжектора с характеризующейся меньшей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения, является большим, чем, по меньшей мере, один из элементов смесителя бандажа эжектора с характеризующейся большей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения.Preferably, the plurality of elements of the turbine bandage mixer are positioned asymmetrically with respect to the plane passing through the axis of rotation, at least one of the elements of the ejector bandage mixer with a lower side speed from the plane passing through the axis of rotation is greater than at least , one of the elements of the mixer of the bandage of the ejector with a greater speed of the side of the plane passing through the axis of rotation.

Предпочтительно, система дополнительно содержит центральное тело, вокруг которого вращается узел ротора.Preferably, the system further comprises a central body around which the rotor assembly rotates.

Предпочтительно, система дополнительно содержит дефлектор, который расположен перед центральным телом и форма которого обеспечивает инерционное отделение мусора от воды, сталкивающейся с торцом ротора.Preferably, the system further comprises a deflector, which is located in front of the Central body and the shape of which provides inertial separation of debris from water that collides with the end of the rotor.

Предпочтительно, центральное тело содержит расположенный ниже по потоку конец, выступающий из центрального тела по направлению к выходному отверстию бандажа турбины, причем расположенный ниже по потоку конец содержит один или более элементов смесителя.Preferably, the central body comprises a downstream end protruding from the central body toward the outlet of the turbine bandage, the downstream end comprising one or more mixer elements.

Предпочтительно, центральное тело содержит центральную сквозную полость.Preferably, the central body comprises a central through cavity.

Предпочтительно, система дополнительно содержит статорное кольцо со статорными лопатками, расположенными по сои вокруг центрального тела, причем узел ротора расположен ниже по потоку статорного кольца.Preferably, the system further comprises a stator ring with stator blades arranged in soybeans around the central body, the rotor assembly being located downstream of the stator ring.

Предпочтительно, входное отверстие бандажа эжектора является асимметричным.Preferably, the inlet band of the ejector is asymmetric.

Предпочтительно, выходное отверстие бандажа эжектора содержит множество элементов смесителя бандажа эжектора.Preferably, the ejector band outlet comprises a plurality of elements of the ejector band mixer.

Предпочтительно, множество элементов смесителя бандажа эжектора асимметричны относительно плоскости, проходящей через ось вращения, причем один или более элементов смесителя бандажа эжектора с характеризующейся меньшей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения, являются большими, чем один или более элементов смесителя бандажа эжектора с характеризующейся большей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения.Preferably, the plurality of elements of the ejector bandage mixer are asymmetrical with respect to a plane passing through the axis of rotation, wherein one or more elements of the ejector bandage mixer with a lower side speed from the plane passing through the axis of rotation are larger than one or more elements of the ejector bandage having greater speed of the side of the plane passing through the axis of rotation.

Предпочтительно, узел ротора содержит ступицу ротора, внешнее кольцо ротора и первое множество радиально ориентированных лопаток ротора, расположенных между ступицей.Preferably, the rotor assembly comprises a rotor hub, an outer rotor ring and a first plurality of radially oriented rotor blades located between the hub.

Предпочтительно, входное отверстие бандажа турбины имеет некруглое поперечное сечение.Preferably, the turbine bandage inlet has a non-circular cross section.

Предпочтительно, длина бандажа турбины равна или меньше максимального внешнего диаметра бандажа турбины.Preferably, the length of the turbine band is equal to or less than the maximum outer diameter of the turbine band.

Предпочтительно, система дополнительно содержит второй бандаж эжектора, внутри которого находится, по меньшей мере, часть бандажа эжектора, причем второй бандаж эжектора содержит входное отверстие второго бандажа эжектора и область выходного отверстия второго бандажа эжектора.Preferably, the system further comprises a second ejector bandage, within which at least a portion of the ejector bandage is located, wherein the second ejector bandage comprises an inlet of the second ejector bandage and an outlet region of the second ejector bandage.

Предпочтительно, область выходного отверстия бандажа эжектора содержит множество элементов смесителя бандажа эжектора.Preferably, the ejector band outlet region comprises a plurality of elements of the ejector band mixer.

Согласно другому варианту воплощения, турбинная система для отбора энергии у воды, движущейся относительно турбинной системы в направлении течения набегающего потока, имеет входной конец, выполненный с возможностью направления в направлении течения набегающего потока, и выходной конец, противоположный входному концу. Вода имеет неравномерное распределение скорости течения на входном конце турбинной системы. Турбинная система включает в себя узел ротора, бандаж турбины, имеющий внутреннюю полость бандажа турбины, внутри которой расположена, по меньшей мере, часть узла ротора, и бандаж эжектора, имеющий внутреннюю полость бандажа эжектора, внутри которой расположена, по меньшей мере, часть бандажа турбины. Узел ротора обладает осевой симметрией относительно оси вращения и имеет расположенный выше по потоку торец ротора, ориентированный по направлению к входному концу. Бандаж турбины включает в себя входное отверстие бандажа турбины, расположенное ближе к входному концу, чем торец ротора, и выходное отверстие бандажа турбины, расположенное ближе к выходному концу, чем узел ротора. Выходное отверстие бандажа турбины включает в себя множество элементов смесителя бандажа турбины. Входное отверстие бандажа турбины выполнено с возможностью направления первого объема воды, движущейся в направлении течения набегающего потока, в узел ротора таким образом, что этот первый объем вызывает вращение узла ротора и отбор энергии у первого объема воды перед тем, как первый объем воды с меньшей энергией выпускается из бандажа турбины в бандаж эжектора через выходное отверстие бандажа турбины. Бандаж эжектора включает в себя входное отверстие бандажа эжектора и выходное отверстие бандажа эжектора. Входное отверстие бандажа эжектора асимметрично относительно плоскости, проходящей через ось вращения, так что оно имеет большую площадь поперечного сечения с характеризующейся меньшей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения, чем с характеризующейся большей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения. Выходное отверстие бандажа ротора проходит в направлении течения потока за пределы элементов смесителя бандажа турбины.According to another embodiment, the turbine system for drawing energy from water moving relative to the turbine system in the direction of flow of the incoming stream has an inlet end configured to direct in the direction of flow of the incoming flow, and an outlet end opposite the inlet end. Water has an uneven distribution of flow velocity at the inlet end of the turbine system. The turbine system includes a rotor assembly, a turbine brace having an inner cavity of a turbine brace within which at least a portion of the rotor assembly is located, and an ejector brace having an internal cavity of an ejector brace, within which at least a portion of the turbine brace . The rotor assembly has axial symmetry relative to the axis of rotation and has an upstream end of the rotor oriented towards the inlet end. The turbine bandage includes an inlet of the turbine bandage located closer to the inlet end than the end of the rotor, and an outlet of the turbine bandage located closer to the outlet end than the rotor assembly. The turbine bandage outlet includes a plurality of turbine bandage mixer elements. The turbine retainer inlet is configured to direct a first volume of water moving in the direction of flow of the incoming flow to the rotor assembly such that this first volume rotates the rotor assembly and draws energy from the first volume of water before the first volume of water with less energy is released from the turbine bandage into the ejector bandage through the outlet of the turbine bandage. The ejector band includes an ejector band inlet and an ejector band outlet. The inlet of the ejector bandage is asymmetric with respect to the plane passing through the axis of rotation, so that it has a larger cross-sectional area with a lower side speed from the plane passing through the axis of rotation than with a higher side speed from the plane passing through the axis of rotation. The outlet of the rotor bandage extends in the direction of the flow of flow beyond the elements of the turbine bandage mixer.

Далее, турбинная система может включать в себя узел ротора, который обладает осевой симметрией относительно оси вращения и который имеет расположенный выше по потоку торец ротора, ориентированный по направлению к входному концу, бандаж турбины, имеющий внутреннюю полость бандажа турбины, внутри которой расположена, по меньшей мере, часть узла ротора, и бандаж эжектора, имеющий внутреннюю полость бандажа эжектора, внутри которой расположена, по меньшей мере, часть бандажа турбины. Бандаж турбины включает в себя входное отверстие бандажа турбины, расположенное ближе к входному концу, чем торец ротора, и выходное отверстие бандажа турбины, расположенное ближе к выходному концу, чем узел ротора. Выходное отверстие бандажа турбины включает в себя множество элементов смесителя бандажа турбины, которые асимметричны относительно плоскости, проходящей через ось вращения, так что, по меньшей мере, один из элементов смесителя бандажа турбины с характеризующейся меньшей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения, является большим, чем, по меньшей мере, один из элементов смесителя бандажа с характеризующейся большей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения. Входное отверстие бандажа турбины выполнено с возможностью направления первого объема воды, движущейся в направлении течения набегающего потока, в узел ротора таким образом, что этот первый объем вызывает вращение узла ротора и отбор энергии у первого объема воды перед тем, как первый объем воды с меньшей энергией выпускается из бандажа турбины через выходное отверстие бандажа турбины. Бандаж эжектора включает в себя входное отверстие бандажа эжектора и выходное отверстие бандажа эжектора, проходящее в направлении течения потока за пределы элементов смесителя бандажа турбины.Further, the turbine system may include a rotor assembly that has axial symmetry with respect to the axis of rotation and which has an upstream end of the rotor oriented towards the inlet end, a turbine band having an internal cavity of the turbine band, at least inside of which at least a part of the rotor assembly, and an ejector band having an internal cavity of the ejector band within which at least a part of the turbine band is located. The turbine bandage includes an inlet of the turbine bandage located closer to the inlet end than the end of the rotor, and an outlet of the turbine bandage located closer to the outlet end than the rotor assembly. The turbine bandage outlet includes a plurality of turbine bandage mixer elements that are asymmetric with respect to a plane passing through the axis of rotation, so that at least one of the elements of the turbine bandage mixer with a lower side speed from the plane passing through the axis of rotation is greater than at least one of the elements of the bandage mixer with a greater side velocity from the plane passing through the axis of rotation. The turbine retainer inlet is configured to direct a first volume of water moving in the direction of flow of the incoming flow to the rotor assembly such that this first volume rotates the rotor assembly and draws energy from the first volume of water before the first volume of water with less energy is released from the turbine bandage through the outlet of the turbine bandage. The ejector bandage includes an ejector band inlet and an ejector band outlet extending in the direction of flow from outside the elements of the turbine bandage mixer.

Способ отбора энергии у воды, движущейся относительно турбинной системы в направлении течения потока, может заключаться в том, что захватывают первый объем воды в бандаж турбины, имеющий внутреннюю полость бандажа турбины, внутри которой расположена, по меньшей мере, часть узла ротора, направляют первый объем воды через узел ротора таким образом, что узел ротора отбирает энергию у первого объема воды перед тем, как первый объем воды с меньшей энергией выпускается из бандажа турбины через выходное отверстие бандажа турбины, захватывают второй объем воды в бандаж эжектора, имеющий внутреннюю полость бандажа эжектора, внутри которой расположена, по меньшей мере, часть бандажа турбины, и смешивают первый и второй объемы, получая смешанный объем, перед выпуском смешанного объема из выходного отверстия бандажа эжектора. Бандаж турбины включает в себя входное отверстие бандажа турбины, расположенное ближе к входному концу, чем узел ротора, и выходное отверстие бандажа турбины, расположенное ближе к выходному концу, чем узел ротора. Выходное отверстие бандажа турбины включает в себя множество элементов смесителя бандажа турбины. Бандаж эжектора включает в себя входное отверстие бандажа эжектора и выходное отверстие бандажа эжектора. Выходное отверстие бандажа эжектора проходит в направлении течения потока за пределы элементов смесителя бандажа турбины.The method of energy extraction from water moving relative to the turbine system in the direction of flow can consist in capturing a first volume of water in a turbine brace having an internal turbine brace cavity, inside of which at least part of the rotor assembly is located, directing the first volume water through the rotor assembly in such a way that the rotor assembly draws energy from the first volume of water before the first volume of water with lower energy is discharged from the turbine band through the outlet of the turbine band, swarm water volume in the ejector shroud having a ejector shroud inner cavity inside which is located on at least a portion of the turbine shroud, and mixed first and second amounts to give a mixed volume before releasing the mixed volume from the ejector shroud outlet. The turbine bandage includes an inlet of the turbine bandage located closer to the inlet end than the rotor assembly, and an outlet of the turbine bandage located closer to the outlet end than the rotor assembly. The turbine bandage outlet includes a plurality of turbine bandage mixer elements. The ejector band includes an ejector band inlet and an ejector band outlet. The outlet of the ejector bandage extends in the direction of the flow of the stream beyond the elements of the turbine bandage mixer.

Некоторое заданное воплощение может включать в себя один или более дополнительных вариантов и признаков рассматриваемого объекта изобретения. Элементы смесителя бандажа эжектора и элементы смесителя бандажа турбины могут быть специально предназначены для формирования насоса-смесителя и/или насоса-эжектора, что увеличивает потенциал отбора энергии системой, как за счет увеличения расхода через ротор турбины, так и за счет смешивания обладающего малой энергией выходного потока бандажа турбины с обводным потоком, который попадает во входное отверстие бандажа эжектора, не проходя через ротор турбины. Входное отверстие бандажа эжектора может быть выполнено с возможностью направления второго объема воды, движущейся в направлении течения потока, во внутреннюю полость бандажа эжектора, а внутренняя полость бандажа эжектора может включать в себя множество элементов смесителя бандажа эжектора, которые вызывают смешивание первого объема воды со вторым объемом воды перед выходом через выходное отверстие бандажа эжектора. Формы бандажа турбины и бандажа эжектора могут минимизировать градиент скорости, воздействующий на торец ротора, максимизировать первый объем воды и максимизировать смешивание первого и второго объемов перед выпуском из выходного отверстия бандажа эжектора. Градиент скорости измеряется вдоль торца ротора.A given embodiment may include one or more additional variations and features of the subject invention. The elements of the mixer of the ejector bandage and the elements of the mixer of the turbine bandage can be specially designed to form a pump-mixer and / or pump-ejector, which increases the potential for energy extraction by the system, both by increasing the flow rate through the turbine rotor and by mixing a low-energy output the turbine bandage flow with a bypass stream that enters the inlet of the ejector bandage without passing through the turbine rotor. The inlet of the ejector band can be configured to direct a second volume of water moving in the flow direction into the internal cavity of the ejector band, and the internal cavity of the ejector band may include a plurality of mixer ejector band mixer elements that cause the first volume of water to mix with the second volume water before exiting through the outlet of the ejector bandage. The shapes of the turbine band and the ejector band can minimize the velocity gradient acting on the end face of the rotor, maximize the first volume of water and maximize the mixing of the first and second volumes before the ejector band is released from the outlet. The velocity gradient is measured along the end of the rotor.

Возможно наличие центрального тела, вокруг которого вращается узел ротора. Бандаж турбины может включать в себя узел статора, который включает в себя лопатки статора, расположенные в осевом направлении вокруг центрального тела. Лопатки статора могут быть выполнены с возможностью поворота для регулирования первого объема путем увеличения или уменьшения проходного сечения, предоставляемого для направления течения набегающего потока. Входное отверстие бандажа турбины может включать в себя один или более подвижных дверных элементов, которые приводятся в действие, увеличивая или уменьшая первый объем, протекающий через узел ротора. Перед центральным телом может быть расположен дефлектор, форма которого обеспечивает инерционное отделение взвеси мусора и/или водного мусора от первого объема, с которым сталкивается торец ротора. Центральное тело может включать в себя расположенный ниже по потоку конец, выступающий из центрального тела по направлению к выходному отверстию бандажа турбины и заходящий в бандаж эжектора. Центральное тело может включать в себя центральную сквозную полость, выполненную с возможностью обеспечения прохождения водного мусора и/или водной флоры и фауны через центральное тело по направлению к выходному отверстию бандажа турбины без столкновения с лопатками ротора. Центральная сквозная полость, которая - по выбору - может включать в себя элементы смесителя на задней кромке, также может пропускать обладающий большой энергией обводной поток в бандаж эжектора для улучшения рабочей характеристики смешивания в бандаже эжектора. Расположенный ниже по потоку конец может включать в себя один или более элементов смесителя центрального тела. Поток через полое центральное тело с расположенными ниже по течению элементами смесителя может улучшить рабочую характеристику операции насоса-смесителя и/или насоса-эжектора.There may be a central body around which the rotor assembly rotates. The turbine bandage may include a stator assembly that includes stator vanes located axially around a central body. The stator vanes may be rotatable to control the first volume by increasing or decreasing the orifice provided to direct the flow of the incoming flow. The turbine retainer inlet may include one or more movable door elements that are actuated by increasing or decreasing the first volume flowing through the rotor assembly. A deflector may be located in front of the central body, the shape of which provides an inertial separation of the suspension of debris and / or water debris from the first volume, which the rotor end faces. The central body may include a downstream end protruding from the central body toward the outlet of the turbine brace and extending into the ejector brace. The central body may include a central through cavity configured to allow passage of water debris and / or aquatic life through the central body toward the outlet of the turbine bandage without collision with rotor blades. The central through cavity, which optionally may include mixer elements at the trailing edge, can also pass a high-energy bypass stream into the ejector band to improve mixing performance in the ejector band. The downstream end may include one or more central body mixer elements. Flow through the hollow central body with downstream mixer elements can improve the performance of the operation of the mixer pump and / or ejector pump.

Входное отверстие бандажа турбины может иметь некруглое поперечное сечение, которое имеет большую площадь поперечного сечения с характеризующейся меньшей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения, чем с характеризующейся большей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения. Элементы смесителя бандажа турбины могут включать в себя одну или более лопастей смесителя и щелей смесителя. Узел ротора может включать в себя ступицу ротора, внешнее кольцо ротора и первое множество радиально ориентированных лопаток ротора, расположенных между ступицей и внешним ободом. Выходное отверстие бандажа эжектора может включать в себя второе множество элементов смесителя бандажа эжектора, которые могут включать в себя одну или более лопастей смесителя и щелей смесителя.The turbine retainer inlet may have a non-circular cross section that has a larger cross sectional area with a lower side speed from the plane passing through the axis of rotation than with a higher side speed from the plane passing through the axis of rotation. The turbine bandage mixer elements may include one or more mixer blades and mixer slots. The rotor assembly may include a rotor hub, an outer rotor ring and a first plurality of radially oriented rotor blades located between the hub and the outer rim. The ejector band outlet may include a second plurality of ejector band mixer elements, which may include one or more mixer blades and mixer slots.

Множество элементов смесителя бандажа эжектора могут быть асимметричными относительно плоскости, проходящими через ось вращения. Например, один или более элементов смесителя бандажа эжектора с характеризующейся меньшей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения, могут быть большими, чем один или более элементов смесителя бандажа эжектора с характеризующейся большей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения. Аналогичным образом, множество элементов смесителя бандажа турбины могут быть асимметричными относительно плоскости, проходящими через ось вращения, при этом один или более элементов смесителя бандажа турбины с характеризующейся меньшей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения, могут быть большими, чем один или более элементов смесителя бандажа турбины с характеризующейся большей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения.Many elements of the mixer of the bandage of the ejector can be asymmetric relative to the plane passing through the axis of rotation. For example, one or more elements of an ejector bandage mixer with a lower side speed from the plane passing through the axis of rotation may be larger than one or more ejector bandhasher elements with a higher side speed from a plane passing through the axis of rotation. Similarly, a plurality of turbine bandage mixer elements may be asymmetric relative to a plane passing through the axis of rotation, wherein one or more turbine bandage mixer elements with a lower side speed from the plane passing through the axis of rotation may be larger than one or more elements a turbine bandage mixer with a higher side speed from a plane passing through the axis of rotation.

Возможно наличие второго бандажа эжектора, имеющего внутреннюю полость второго бандажа эжектора, внутри которой находится, по меньшей мере, часть бандажа эжектора. Второй бандаж эжектора может включать в себя входное отверстие второго бандажа эжектора и область выходного отверстия второго бандажа эжектора. Входное отверстие второго бандажа эжектора может быть асимметричным относительно плоскости, проходящей через ось вращения, так что оно может иметь большую площадь поперечного сечения с характеризующейся меньшей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения, чем с характеризующейся большей скоростью стороны от плоскости, проходящей через ось вращения, при этом выходное отверстие второго бандажа эжектора проходит в направлении течения потока за пределы элементов смесителя бандажа эжектора.There may be a second ejector band having an internal cavity of the second ejector band within which at least a portion of the ejector band is located. The second ejector band may include an inlet of a second ejector band and an outlet region of a second ejector band. The inlet of the second ejector band may be asymmetric with respect to the plane passing through the axis of rotation, so that it can have a larger cross-sectional area with a lower side speed from the plane passing through the axis of rotation than with a higher side speed from the plane passing through the axis rotation, while the outlet of the second band of the ejector passes in the direction of the flow of the stream beyond the elements of the mixer of the band of the ejector.

Рассматриваемый объект изобретения может обеспечить многие преимущества. Например, турбины течения концептуально аналогичны ветряным турбинам, но имеют отличия в деталях, чтобы нивелировать сложности, порождаемые водой, такие как силы, приблизительно в 900 раз превышающие те, с которыми сталкиваются ветряные турбины; значительные вертикальные выталкивающие силы, обуславливаемые плавучестью; разрушающие асимметричные и/или нестационарные нагрузки, из-за значительного вертикального изменения в поле скоростей набегающего потока, которое вызывается непосредственной близостью фиксированной поверхности, такой как дно водоема, или стена, или корпус судна, баржи или другого плавсредства, на которое закреплена турбина течения. Вдоль всей турбины течения также может происходить скопление отложений из-за разрывов профиля скоростей потока, обуславливаемых выходом воды, обладающей малой энергией, из турбины и повторным смешиванием с протекающим потоком, который обходит входное отверстие или входные отверстия турбины. Безопасность водной фауны и флоры, системы, предотвращающие коррозию в воде и загрязнение воды, также могут ставить важные проблемы эффективного использования турбины течения. Эти нужды, как правило, требуют использования более прочных, более тяжелых и водостойких материалов, различных поддерживающих механизмов и внутренней структуры, различных аэрогидродинамических профилей и тщательного управления потоком воды вдоль всей турбины течения. Все эти факторы могут внести значительный вклад в издержки, которые приходится нести на единицу генерируемой энергии.The subject matter of the invention may provide many advantages. For example, flow turbines are conceptually similar to wind turbines, but have differences in detail to level out the difficulties caused by water, such as forces approximately 900 times greater than those encountered by wind turbines; significant vertical buoyancy due to buoyancy; destroying asymmetric and / or non-stationary loads, due to a significant vertical change in the velocity field of the incoming flow, which is caused by the close proximity of a fixed surface, such as the bottom of a reservoir, or the wall, or the hull of a vessel, barge or other craft, to which a flow turbine is fixed. Accumulation of deposits can also occur along the entire flow turbine due to discontinuities in the flow velocity profile caused by the exit of low-energy water from the turbine and re-mixing with the flowing stream that bypasses the turbine inlet or inlet. The safety of aquatic life and flora, systems that prevent corrosion in water and water pollution can also pose important problems for the efficient use of flow turbines. These needs, as a rule, require the use of stronger, heavier and water-resistant materials, various supporting mechanisms and internal structure, various aerohydrodynamic profiles and careful control of the water flow along the entire flow turbine. All these factors can make a significant contribution to the costs that have to be borne per unit of generated energy.

Различные признаки турбин течения в соответствии с рассматриваемым объектом изобретения можно с выгодной использовать для устранения многих из этих проблем. Например, можно предусмотреть бандаж эжектора, который охватывает бандаж турбины, где заключен узел ротора. Второй объем воды, втекающий в бандаж турбины, обходит узел ротора и поэтому не обладает отбираемой энергией. Этот второй объем воды активно смешивается с первым объемом воды после того, как первый объем воды пройдет через узел ротора и получит отобранную энергию. Смешивание происходит внутри бандажа турбины и перед выпуском из выходного отверстия бандажа эжектора.Various features of flow turbines in accordance with the subject invention can advantageously be used to eliminate many of these problems. For example, an ejector band may be provided that encompasses a turbine band where the rotor assembly is enclosed. The second volume of water flowing into the turbine’s bandage bypasses the rotor assembly and therefore does not have a selectable energy. This second volume of water is actively mixed with the first volume of water after the first volume of water passes through the rotor assembly and receives the selected energy. Mixing takes place inside the turbine bandage and before the ejector band is released from the outlet.

Основанный на первостепенных принципах теоретический анализ описываемых здесь турбин течения показывает, что они способны выдавать трехкратно увеличенную мощность по сравнению с современными не бандажированными турбинами при той же лобовой площади ротора. Описываемые здесь турбины течения могут повышать производительность электростанций на турбинах течения и приливно-отливных турбинах вдвое или более.Based on primary principles, a theoretical analysis of the flow turbines described here shows that they are capable of delivering up to three times the power compared to modern non-bandaged turbines with the same frontal area of the rotor. The flow turbines described herein can increase the productivity of power plants in flow turbines and tidal turbines by two or more.

Подробности одного или более вариантов рассматриваемого объекта изобретения представлены на прилагаемых чертежах и изложены в нижеследующем описании. Другие признаки и преимущества предлагаемого объекта изобретения станут ясными из описания и чертежей, а также из формулы изобретения.Details of one or more embodiments of the subject invention are presented in the accompanying drawings and set forth in the following description. Other features and advantages of the proposed subject matter will become apparent from the description and drawings, as well as from the claims.

Прилагаемые чертежи, которые включены в материалы этой заявки и составляют их часть, иллюстрируют некоторые аспекты предлагаемого объекта изобретения и вместе с описанием способствуют пояснению некоторых из принципов, связанных с описываемыми вариантами осуществления и воплощениями. На чертежах:The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the materials of this application, illustrate some aspects of the proposed subject matter of the invention and, together with the description, contribute to the explanation of some of the principles associated with the described embodiments and embodiments. In the drawings:

фиг.1А, 1В и 1C - схематические изображения, иллюстрирующие примеры турбинных систем на основе турбин течения;figa, 1B and 1C are schematic diagrams illustrating examples of turbine systems based on flow turbines;

фиг.2А, 2В, 2С и 2D - схематические чертежи, на которых показаны несколько видов воплощения турбинной системы на основе турбины течения;2A, 2B, 2C and 2D are schematic drawings showing several embodiments of a turbine system based on a flow turbine;

фиг.3А и 3В - схематические чертежи, на которых показаны виды спереди в перспективе турбинной системы на основе турбины течения, имеющей ротор с шестью лопатками;3A and 3B are schematic drawings showing front perspective views of a turbine system based on a flow turbine having a rotor with six blades;

фиг.4А и 4В - схематические чертежи, на которых показаны виды спереди в перспективе турбинной системы на основе турбины течения, представляющей собой роторно-статорную турбину, при этом ее части срезаны, чтобы показать внутреннюю конструкцию, прикрепленную к внешнему ободу ротора, и отбор мощности в кольцевой генератор на внутреннем кольце ротора;4A and 4B are schematic drawings showing front perspective views of a turbine system based on a flow turbine, which is a rotor-stator turbine, with parts thereof cut off to show an internal structure attached to the outer rim of the rotor and power take-off in a ring generator on the inner ring of the rotor;

фиг.5А, 5В, 5С и 5D - схематические чертежи, на которых показаны реализуемые по выбору установки турбинных систем на основе турбин течения;5A, 5B, 5C and 5D are schematic drawings showing the installation of turbine systems based on flow turbines implemented by choice;

фиг.6 - схематический чертеж, на котором показано альтернативное воплощение турбинной системы на основе турбины течения с насосом-смесителем и/или насосом-эжектором, имеющим лопасти смесителя, которые являются разными по форме и размеру по окружности в областях заднего отверстия бандажа турбины и бандажа эжектора;6 is a schematic drawing showing an alternative embodiment of a turbine system based on a flow turbine with a mixer pump and / or ejector pump having mixer blades that are different in shape and size in circumference in the regions of the rear opening of the turbine bandage and bandage ejector;

фиг.7А, 7В, 7С и 7D - схематические чертежи, на которых показано альтернативное воплощение турбинной системы на основе турбины течения с двумя поставляемыми по специальному заказу рулями поворота и крылом для ориентации проточного потока и движения, дверцами блокировки потока и управления им и статорами, которые можно поворачивать, вводя в плоскость, проходящую через дверцу или статор и центральное тело турбинной системы на основе турбины течения, или выводя из этой плоскости;7A, 7B, 7C and 7D are schematic drawings showing an alternative embodiment of a turbine system based on a flow turbine with two optional steering wheels and a wing for orienting flow flow and movement, flow blocking and control doors and stators, which can be rotated by introducing into the plane passing through the door or stator and the central body of the turbine system based on the flow turbine, or withdrawing from this plane;

фиг.8А, 8В и 8С - схематические чертежи, на которых показано альтернативное воплощение турбинной системы на основе турбины течения с центральным телом, имеющим отрытый канал и имеющим лопастные смесители и эжекторы со щелевыми смесителями;8A, 8B and 8C are schematic drawings showing an alternative embodiment of a turbine system based on a flow turbine with a central body having an open channel and having paddle mixers and ejectors with slot mixers;

фиг.9А, 9В, 9С и 9D - схематические чертежи, на которых показано альтернативное воплощение турбинной системы на основе турбины течения с входной системой блокировки мусора;9A, 9B, 9C and 9D are schematic drawings showing an alternative embodiment of a turbine system based on a flow turbine with an input debris lock system;

фиг.10А и 10В - схематические чертежи, на которых показаны альтернативные воплощения гидротурбинной системы, являющейся турбинной системой на основе турбины течения с двухступенчатой системой смесителя и эжектора; и10A and 10B are schematic drawings showing alternative embodiments of a hydroturbine system, which is a turbine system based on a flow turbine with a two-stage mixer and ejector system; and

фиг.11 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ в соответствии с воплощением рассматриваемого объекта изобретения.11 is a flowchart illustrating a method in accordance with an embodiment of the subject invention.

Концепциям и технологии газовых турбин еще предстоит найти промышленное применение к осевым турбинам течения. В большинстве существующих турбин течения для отбора энергии течения используется один многолопаточный ротор, действие которого основано на концепциях движущего гребного винта. В результате, значительное количество воды потока, проходящего через лопатки турбины течения, преобразует часть энергии потока в завихрение потока вокруг оси. Эта вихревая составляющая поглощает энергию, которую невозможно подать в генератор, а также индуцирует вращение потока в турбулентном следе системы, которое может вызывать обнажение слоя течения, перемешивание отложений, дезориентацию водной флоры и фауны. Эти эффекты можно ослабить и даже исключить, воспользовавшись соображениями аэрогидродинамического потока роторно-статорной турбины применительно к полнофункциональной газовой турбине. Подходы к проектированию роторно-статорных газовых турбин можно применить к турбинам течения, чтобы, по существу, исключить вредные воздействия завихрения выходного потока на окружающую среду позади турбины.Gas turbine concepts and technologies have yet to find industrial applications for axial flow turbines. Most existing flow turbines use a single multi-blade rotor to select the flow energy, whose operation is based on the propeller propeller concepts. As a result, a significant amount of the water flow passing through the blades of the flow turbine converts part of the flow energy into a swirl of the flow around the axis. This vortex component absorbs energy that cannot be supplied to the generator, and also induces the rotation of the flow in the turbulent wake of the system, which can cause exposure of the flow layer, mixing of sediments, disorientation of the aquatic flora and fauna. These effects can be mitigated and even eliminated, using the considerations of aerohydrodynamic flow of a rotor-stator turbine as applied to a fully functional gas turbine. Design approaches for rotor-stator gas turbines can be applied to flow turbines in order to essentially eliminate the harmful effects of turbulence in the output stream on the environment behind the turbine.

Кроме того, традиционные системы однороторных турбин, такие как показанная на фиг.1А, имеют задержку запуска вращения, а значит и выработки энергии до тех пор, пока локальный уровень осевой скорости не окажется достаточно высоким, чтобы создать положительную аэрогидродинамическую подъемную силу и крутящий момент, воздействующие на аэродинамический профиль ротора. Роторно-статорные системы с надлежащим образом спроектированными входными отверстиями в соответствии с рассматриваемым объектом изобретения не имеют этого ограничения и поэтому способны создавать крутящий момент на роторе и выработать мощность при любых локальных уровнях скорости выше нуля. Кроме того, в предшествующих бандажированных турбинах течения не учитывается аэрогидродинамический кпд потока вокруг наружной поверхности бандажа, особенно в присутствии свободной поверхности, дна водоема или боковой стенки, либо корпуса плавсредства. Адаптация входных отверстий турбины течения к целям борьбы с мусором и/или манипуляций водной флоры и фауны, приближающейся к входному отверстию, также является реализуемым по выбору признаком предлагаемого объекта изобретения. Перед входным отверстием можно установить тело луковичной формы, определяемой аэродинамическими или гидродинамическими соображениями, чтобы, в первую очередь, отклонять поступающую воду и любую взвесь, содержащую мусор, наружу.In addition, traditional single-rotor turbine systems, such as that shown in FIG. 1A, have a delayed start of rotation, and hence energy generation, until the local level of axial speed is high enough to create positive aero-hydrodynamic lifting force and torque, acting on the aerodynamic profile of the rotor. Rotor-stator systems with properly designed inlet openings in accordance with the subject matter of the invention do not have this limitation and are therefore capable of generating torque on the rotor and generating power at any local speed level above zero. In addition, in previous bandaged flow turbines, the aero-hydrodynamic flow efficiency around the outer surface of the bandage is not taken into account, especially in the presence of a free surface, the bottom of the reservoir or side wall, or the body of the craft. The adaptation of the inlet of the flow turbine to the goals of combating debris and / or manipulation of aquatic life approaching the inlet is also an optional feature of the subject invention. In front of the inlet, an onion-shaped body defined by aerodynamic or hydrodynamic considerations can be installed in order, first of all, to divert incoming water and any suspension containing debris to the outside.

Текущий поток воды обладает меньшей инерцией, чем взвесь крупных частиц мусора и/или водная флора и фауна, и поэтому может следовать по контуру тела луковичной формы, чтобы попасть в бандаж турбины или бандаж эжектора. Присутствующие во взвеси объекты большей инерции, такие как представители водной фауны, мусор и т.п., отклоняются от линий потока воды и поэтому не могут попасть в бандаж турбины или бандаж эжектора.The current flow of water has less inertia than a suspension of large particles of debris and / or aquatic flora and fauna, and therefore can follow the contour of a bulbous shape to get into the turbine bandage or ejector bandage. The objects of greater inertia present in the suspension, such as representatives of the water fauna, garbage, etc., deviate from the water flow lines and therefore cannot get into the turbine bandage or the ejector bandage.

Чтобы достичь большей мощности и кпд в течениях, обычно требуется тщательно приспосабливать аэрогидродинамические конструкции бандажа и ротора к вертикально изменяющемуся профилю скорости на подходе к турбине. Профили скорости обычно следуют из зависимости закона мощности, в соответствии с которым соотношение между минимальным уровнем и максимальным уровнем составляет 1/10, и они обычно, но не всегда происходят в слое течения и на свободной поверхности, соответственно. Хотя ветряные турбины встречаются с аналогичным вертикальным изменением (профиля скорости), оно далеко не столь серьезно по своим последствиям, как в случае турбины течения, потому что ветряная турбина имеет миниатюрный вертикальный масштаб по сравнению с высотой атмосферы Земли. Вода приблизительно в 900 раз плотнее, чем воздуха. Поскольку вырабатываемая мощность зависит от плотности текучей среды и куба локальной скорости, а осевая сила зависит от плотности и квадрата локальной скорости, этот уровень изменения вызывает значительный асимметричный отбор мощности и конструкционные нагрузки на роторе, а также бандажную систему, если с этими факторами не бороться с помощью аэрогидродинамической конструкции. В то время как ветряные турбины в целом симметричны относительно своей центральной оси вращения, бандажированные турбины течения позволяют применять признаки асимметрии для борьбы со сложностями, вносимыми профилем скорости набегающего потока и смягчения их влияния. В частности, хотя внутренняя поверхность бандажа обязательно должна быть почти круглой там, где она окружает ротор, это ограничение неприменимо к остальной геометрии бандажа, либо изнутри, либо снаружи. Таким образом, изменение аэрогидродинамического контура по окружности бандажа можно использовать для уменьшения искажения набегающего потока до приемлемого уровня моментом, когда этот поток достигает торца ротора. Кроме того, такие асимметричные или утратившие круглую форму аэрогидродинамические контуры могут уменьшить влияние потока, покидающего систему, на окружающую среду за счет уменьшения эрозионного воздействия и взбалтывания отложений на дне и стенках водоема, где есть течение.In order to achieve greater power and efficiency in flows, it is usually required to carefully adapt the aero-hydrodynamic structures of the band and rotor to a vertically changing velocity profile on the approach to the turbine. Velocity profiles usually follow from the dependence of the power law, according to which the ratio between the minimum level and maximum level is 1/10, and they usually, but not always, occur in the flow layer and on the free surface, respectively. Although wind turbines encounter a similar vertical change (velocity profile), it is far less serious in its consequences than in the case of a flow turbine, because the wind turbine has a miniature vertical scale compared to the height of the Earth’s atmosphere. Water is approximately 900 times denser than air. Since the generated power depends on the density of the fluid and the cube of local speed, and the axial force depends on the density and square of the local speed, this level of change causes a significant asymmetric power take-off and structural loads on the rotor, as well as the retaining system, if these factors are not dealt with using aerohydrodynamic design. While wind turbines are generally symmetrical about their central axis of rotation, bandaged flow turbines allow the use of asymmetric signs to combat the difficulties introduced by the airflow velocity profile and mitigate their effects. In particular, although the inner surface of the band must necessarily be almost round where it surrounds the rotor, this restriction does not apply to the rest of the geometry of the band, either from the inside or from the outside. Thus, changing the aerohydrodynamic contour around the circumference of the bandage can be used to reduce the distortion of the incoming flow to an acceptable level by the moment when this flow reaches the end of the rotor. In addition, such asymmetric or out-of-shape aerohydrodynamic circuits can reduce the environmental impact of the flow leaving the system by reducing erosion and shaking up sediments at the bottom and walls of the reservoir where there is flow.

Эжекторы засасывают поток в систему и тем самым увеличивают расход через эту систему. За счет использования концепций кольцевых аэродинамических профилей в конструкции, предусматривающей несколько направляющих насадок эжектора, размер ротора, необходимый для желаемого уровня отдаваемой мощности, можно уменьшить даже наполовину или менее по сравнению с требуемым размером для не бандажированного ротора. Более короткие лопатки ротора дешевле и конструктивно устойчивее к внешним воздействиям. Кроме того, осевые силы, прикладываемые к ротору за счет течения, также можно уменьшить наполовину или более, сдвигая при этом остающиеся нагрузки на не вращающиеся элементы не бандажированной системы. В случае нагрузок, выдерживаемых статичными не вращающимися частями, их проектирование, изготовление и техническое обслуживание становятся значительно проще и экономичнее.Ejectors suck the flow into the system and thereby increase the flow through this system. By using the concepts of annular aerodynamic profiles in a design with multiple ejector guides, the rotor size required for the desired level of power output can be reduced even by half or less compared to the required size for a non-shrouded rotor. Shorter rotor blades are cheaper and structurally more resistant to external influences. In addition, the axial forces applied to the rotor due to the flow can also be reduced by half or more, while shifting the remaining loads on the non-rotating elements of the non-bandaged system. In the case of loads withstood by static non-rotating parts, their design, manufacture and maintenance become much simpler and more economical.

Смесители и эжекторы представляют собой короткие компактные версии насосов-смесителей и насосов-эжекторов, которые относительно нечувствительны к искажениям набегающего потока и широко использовались в приложениях, связанных с высокоскоростным реактивным движением, предусматривающих скорости потоков почти на уровне скорости звука или выше (см., например, патент США №5761900, в котором также используется смеситель ниже по потоку для увеличения тяги при одновременном снижении шума от выпуска). Во всех предыдущих приложениях технологии смесителей и эжекторов, связанных с выработкой мощности, включая приложения ветряных турбин, разработанных авторами данного изобретения, все многочисленные поверхности в трехмерном пространстве, которые инициируют смешение потоков между двумя потоками, именуемое далее смесительными элементами, имеют одинаковый размер и расположены в виде повторяющейся структуры по окружности бандажа. Чтобы совладать с искажением скорости, вносимым в потоке, приближающемся к турбине течения, и обеспечить эффективную работу внутри присущих ей и утративших круглую форму входных отверстий бандажа, можно применить рекомендуемую конструкцию смесительных элементов, чтобы оказать влияние на максимальное смешивание и перекачивание для каждого окружного сектора системы.Mixers and ejectors are short, compact versions of mixer pumps and ejector pumps, which are relatively insensitive to freewheeling distortions and have been widely used in high-speed jet propulsion applications involving flow velocities at or near the speed of sound (see, for example , US patent No. 5761900, which also uses a downstream mixer to increase traction while reducing exhaust noise). In all previous applications, the technology of mixers and ejectors related to power generation, including applications of wind turbines developed by the inventors of this invention, all of the numerous surfaces in three-dimensional space that initiate the mixing of flows between two flows, hereinafter referred to as mixing elements, have the same size and are located in in the form of a repeating structure around the circumference of the bandage. In order to cope with the speed distortion introduced in the flow approaching the flow turbine and to ensure efficient operation inside the band inlet holes that are inherent in it and have lost their circular shape, the recommended design of mixing elements can be applied to influence maximum mixing and pumping for each district sector of the system .

Подобно ветряным турбинам турбины течения должны быть выполнены с возможностью регулирования отдаваемой мощности с тем, чтобы сделать ее сравнимой с уровнем номинальной мощности генератора. Традиционные ветряные турбины с тремя лопатками могут подвергаться воздействию скоростей ветра, превышение которыми средних рабочих скоростей ветра достигает десяти раз, и должны включать в себя сложные механические отключающие системы, позволяющие избежать повреждения генератора и/или конструкции. Турбины течения подвергаются воздействию менее экстремальных изменений скорости и поэтому, как правило, включают в себя по-другому сконструированные отключающие системы. Турбины течения с несколькими бандажами, смесителями и эжекторами, где применяются роторно-статорные системы, предоставляют три средства для влияния на отключение в дополнение к стандартной отключающей системе. Статоры можно шарнирно сочленять таким образом, что появляется возможность, по существу, перекрыть входное отверстие и поворачивать блокирующие дверцы, встроенные во внутренние поверхности направляющих насадок, в поле потока, тем самым перекрывая путь потока, и/или можно перемещать тело в форме луковицы, блокирующее мусор на входе, во входное отверстие, чтобы уменьшить расход.Like wind turbines, flow turbines must be capable of controlling the power output so as to make it comparable to the level of the generator’s rated power. Traditional three-bladed wind turbines can be exposed to wind speeds that exceed the average operating wind speeds of up to ten times, and must include complex mechanical shutdown systems to avoid damage to the generator and / or structure. Flow turbines are subject to less extreme changes in speed and therefore, as a rule, include differently designed shutdown systems. Flow turbines with multiple bandages, mixers, and ejectors using rotor-stator systems provide three means to influence shutdown in addition to the standard shutoff system. The stators can be articulated in such a way that it becomes possible to substantially block the inlet and turn the locking doors integrated in the inner surfaces of the nozzles into the flow field, thereby blocking the flow path, and / or an onion-shaped body can be moved to block debris in the inlet to the inlet to reduce consumption.

Системы крепления для бандажированных турбин течения весьма отличаются от присущих вышкам, используемых для ветряных турбин, и поэтому они должны быть встроенными во избежание негативного влияния на аэрогидродинамический кпд жестко соединенной системы. Системы на сваях или на платформах, такие как показанная на фиг.1, будут подвергаться воздействиям аэрогидродинамических помех разных уровней из разных источников, и эти помехи нужно снижать, чтобы гарантировать эффективную подачу энергии.The fastening systems for bandaged flow turbines are very different from those inherent in towers used for wind turbines, and therefore they must be built-in to avoid negative effects on the aero-hydrodynamic efficiency of a rigidly connected system. Systems on piles or on platforms, such as that shown in FIG. 1, will be exposed to aerohydrodynamic interference of different levels from different sources, and these interference must be reduced to ensure an efficient energy supply.

Турбины течения с несколькими бандажами, смесителями и эжекторами обеспечивают уникальную интеграцию систем роторов и генераторов, потому что турбины течения не нуждаются в изменении направления или в случае приливно-отливных течений нуждаются лишь в плановом изменении, проводимом два раза в сутки, а генератор можно будет разместить удобнее для эффективного и/или упрощенного профилактического обслуживания. Применение бандажей на периферии роторов, которые часто используются в газовых турбинах, обеспечивает использование системы привода редуктора обода и размещение генератора в бандаже или на нем. Кроме того, это позволяет спроектировать центральное тело как открытую трубу для пропускания через нее водной флоры и фауны.Flow turbines with several bandages, mixers and ejectors provide a unique integration of rotor and generator systems, because the flow turbines do not need to change direction or in the case of tidal currents they need only a planned change carried out twice a day, and the generator can be placed more convenient for efficient and / or simplified preventative maintenance. The use of bandages on the periphery of the rotors, which are often used in gas turbines, ensures the use of the rim gear drive system and the placement of the generator in or on the bandage. In addition, this allows you to design the central body as an open pipe for passing through it aquatic flora and fauna.

На фиг.2-10 показан ряд воплощений, которые иллюстрируют некоторые из признаков, находящихся в рамках объема притязаний рассматриваемого объекта изобретения. В соответствии с одним воплощением, гидротурбинная система включает в себя бандаж 102 турбины с аэродинамическим или гидродинамическим контуром, являющийся некруглым в некоторых точках своего осевого протяжения. Внутри бандажа 102 турбины заключено центральное тело 103 с аэродинамическим или гидродинамическим контуром, прикрепленное к бандажу 103 турбины, которая имеет входное отверстие 105 бандажа 102 турбины, через которое всасывается первый объем воды. Центральное тело 103 обладает осевой симметрией относительно оси вращения ротора. Ступень 104 турбины окружает центральное тело 103 и включает в себя статорное кольцо 106 лопаток 108 статора и крыльчатку или ротор 110, имеющую или имеющий лопатки 112а крыльчатки или ротора. Ротор 110 включает в себя торец ротора, образованный передней кромкой лопаток 112а ротора. Ротор 110 расположен ниже по потоку от лопаток 108а статора, так что передний торец ротора, по существу, выровнен с задними кромками лопаток 108а статора. Лопатки 108а статора установлены на центральном теле 103, а лопатки 112а ротора скреплены и удерживаются вместе посредством внутреннего и внешнего колец или ободов, либо - в альтернативном варианте -посредством ступицы 112b или внешнего кольца 112с. Внутреннее кольцо или ступица окружает центральное тело 103 и приводится во вращение вокруг него. Выходная область элемента смесителя, которая включает в себя область выходного отверстия или концевую часть бандажа 102 турбины, включает в себя кольцо лопастей 120а смесителя, которые проходят ниже по потоку за пределы лопаток 112а ротора и являются разными по форме или размеру так, как требуется для заполнения зазора между бандажом 102 турбины и бандажом 128 эжектора, а также способствуют подаче засасываемой воды в окрестность центрального тела 103. Эта конструкция аналогична лопастям эжектора, проиллюстрированным в патенте США №5761900, при этом лопасти 120а смесителя проходят ниже по потоку во входное отверстие 129 бандажа 128 эжектора. Эжектор 122 также включает в себя бандаж 128, который может быть некруглым на протяжении участков своей осевой длины и который окружает кольцо лопастей 120а смесителя на бандаже турбины. Бандаж 128 эжектора может включать в себя элементы смесителя разных размеров и форм в ее области выходного отверстия, как показано на фиг.6.Figure 2-10 shows a series of embodiments that illustrate some of the features that are within the scope of the claims of the subject matter of the invention. In accordance with one embodiment, the turbine system includes a turbine brace 102 with an aerodynamic or hydrodynamic circuit that is non-circular at some points of its axial extension. Inside the turbine brace 102, there is enclosed a central body 103 with an aerodynamic or hydrodynamic circuit attached to the turbine brace 103, which has an inlet 105 of the turbine brace 102 through which a first volume of water is sucked. The central body 103 has axial symmetry about the axis of rotation of the rotor. A turbine stage 104 surrounds the central body 103 and includes a stator ring 106 of the stator vanes 108 and an impeller or rotor 110 having or having the impeller or rotor vanes 112a. The rotor 110 includes an end face of the rotor formed by the leading edge of the rotor blades 112a. The rotor 110 is located downstream of the stator vanes 108a, so that the front end of the rotor is substantially aligned with the trailing edges of the stator vanes 108a. The stator vanes 108a are mounted on the central body 103, and the rotor vanes 112a are fastened and held together by the inner and outer rings or rims, or alternatively by the hub 112b or the outer ring 112c. An inner ring or hub surrounds the central body 103 and is driven into rotation around it. The outlet region of the mixer element, which includes the region of the outlet or end portion of the turbine band 102, includes a ring of mixer blades 120a that extend downstream of the rotor blades 112a and are different in shape or size as required for filling the gap between the turbine brace 102 and the ejector brace 128, and also facilitate the supply of sucked water in the vicinity of the central body 103. This design is similar to the ejector blades illustrated in US Pat. No. 5761900, wherein the mixer blades 120a extend downstream into the inlet 129 of the ejector brace 128. The ejector 122 also includes a band 128, which may be non-circular over portions of its axial length and which surrounds the ring of mixer blades 120a on the turbine band. The ejector bandage 128 may include mixer elements of various sizes and shapes in its outlet region, as shown in FIG. 6.

Центральное тело 103, как показано на фиг.21, может быть соединено с бандажом 102 турбины с помощью статорного кольца 106 (или других средств), чтобы исключить повреждение, а также досаждающее и распространяющиеся на большое расстояние низкочастотные волны давления, создаваемые традиционными турбинами течения и приливно-отливными турбинами, когда лопатка турбины создает спутную струю, бьющую в несущую вышку. Аэродинамические профили бандажа 102 турбины и бандажа 128 эжектора предпочтительно являются аэродинамически выпуклыми для интенсификации потока через ротор турбины таким образом, который позволяет уменьшить вертикальное изменение скорости на торце ротора, порождаемое искажениями выше по течению.The central body 103, as shown in FIG. 21, can be connected to the turbine brace 102 using a stator ring 106 (or other means) to prevent damage as well as annoying and propagating over long distances low-frequency pressure waves generated by traditional flow turbines and tidal turbines, when the turbine blade creates a tangled stream beating into the supporting tower. The aerodynamic profiles of the turbine brace 102 and the ejector brace 128 are preferably convex to intensify the flow through the turbine rotor in such a way as to reduce the vertical change in speed at the end of the rotor caused by upstream distortions.

Было вычислено, что для оптимального кпд в предпочтительном варианте 100 осуществления отношение площадей насоса-эжектора 122, определяемое площадью поперечного сечения выходного отверстия бандажа эжектора, деленной на площадь поперечного сечения выходного отверстия бандажа турбины, должно находиться в диапазоне от 1,5 до 4,0. Количество лопастей 120а смесителя должно находиться в диапазоне от 6 до 14. Каждая лопасть будет иметь внутренний и внешний углы задней кромки в диапазоне от 5 до 25 градусов. Место нахождения выходного проема между лопастями будет в месте входа или во входном отверстии 129 бандажа 128 эжектора. Отношение высоты к ширине каналов лопастей будет находиться в диапазоне от 0,5 до 4,5. Степень проникновения смесителя будет находиться в диапазоне от 30 до 80%. Углы задних кромок, при которых центральное тело 103 стопорится, будут составлять тридцать градусов или менее. Отношение длины к диаметру (L/D) всей системы 100 будет находиться в диапазоне от 0,5 до 1,25.It has been calculated that for optimum efficiency in the preferred embodiment 100, the area ratio of the ejector pump 122, determined by the cross-sectional area of the outlet of the ejector band divided by the cross-sectional area of the outlet of the turbine band, should be in the range from 1.5 to 4.0 . The number of mixer blades 120a should be in the range of 6 to 14. Each blade will have internal and external corners of the trailing edge in the range of 5 to 25 degrees. The location of the exit opening between the blades will be at the entrance or in the inlet 129 of the bandage 128 of the ejector. The ratio of height to width of the channels of the blades will be in the range from 0.5 to 4.5. The degree of penetration of the mixer will be in the range from 30 to 80%. The angles of the trailing edges at which the central body 103 is locked will be thirty degrees or less. The ratio of length to diameter (L / D) of the entire system 100 will be in the range from 0.5 to 1.25.

В общем случае, система преобразования энергии на основе турбины течения включает в себя осевую турбину 100 течения, которая включает в себя лопатки 108а статора и лопатки 112 крыльчатки или ротора 112 и которая окружена бандажом 102 турбины с аэродинамическим контуром, включающей в себя смесительные элементы в своей области выходного отверстия или концевой области, и отдельный бандаж 128 эжектора, перекрывающийся с бандажом 102 турбины, но находящиеся позади нее. Бандаж 128 эжектора также может включать в себя выдвинутые смесительные элементы, например, такие как лопасти 119 смесителя или щели смесителя, в своей области выходного отверстия. Кольцо 118 конструктивных элементов смесителя, таких как лепестки или щели 119, находящиеся в области 117 выходного отверстия бандажа 128 эжектора, можно рассматривать как насос-смеситель и/или насос-эжектор, который обеспечивает средство для надлежащего превышения предела Беца для рабочего кпд турбинной системы 100 на основе турбины течения и приливно-отливной турбины.In general, a flow turbine-based energy conversion system includes an axial flow turbine 100, which includes stator vanes 108a and impeller or rotor vanes 112 and which is surrounded by a turbine brace 102 with an aerodynamic circuit including mixing elements in its areas of the outlet or end region, and a separate bandage 128 of the ejector, overlapping with the bandage 102 of the turbine, but located behind it. The ejector bandage 128 may also include extended mixing elements, such as, for example, mixer blades 119 or mixer slots, in their region of the outlet. The ring 118 of mixer components, such as lobes or slots 119, located in the region 117 of the outlet opening of the ejector band 128, can be considered as a mixer pump and / or ejector pump, which provides means for properly exceeding the Betz limit for the operating efficiency of the turbine system 100 based on a flow turbine and a tidal turbine.

На фиг.2А показана ступень 104 турбины, которая включает в себя узел 110 ротора, который установлен с возможностью вращения на центральном теле 103, окруженный бандажом 102 турбины со встроенными элементами 120 смесителя, имеющими задние кромки, неглубоко введенные во входной плоскости бандажа 128 эжектора. Ступень 104 турбины и бандаж 128 эжектора конструктивно соединены с бандажом 102 турбины, которая сама является элементом, несущим основную нагрузку.2A shows a turbine stage 104, which includes a rotor assembly 110 that is rotatably mounted on a central body 103, surrounded by a turbine brace 102 with integrated mixer elements 120 having trailing edges shallowly inserted in the input plane of the ejector brace 128. The turbine stage 104 and the ejector band 128 are structurally coupled to the turbine band 102, which itself is the main load bearing member.

Длина бандажа 102 турбины в некоторых воплощениях может быть равна максимальному внешнему диаметру бандажа 102 турбины или быть меньше него. Длина бандажа 128 эжектора в некоторых воплощениях может быть равна максимальному внешнему диаметру бандажа эжектора или превышать его. Наружная поверхность центрального тела 103 может иметь аэродинамический или гидродинамический контур для минимизации эффекта отрыва потока ниже по потоку от турбинной системы 100 на основе турбины течения. Центральное тело 103 может быть длиннее или короче, чем бандаж 102 турбины или бандаж 108 эжектора или чем их суммарная длина.The length of the turbine brace 102 in some embodiments may be equal to or less than the maximum outer diameter of the turbine brace 102. The length of the ejector brace 128 in some embodiments may be equal to or greater than the maximum outer diameter of the ejector brace. The outer surface of the central body 103 may have an aerodynamic or hydrodynamic circuit to minimize the effect of flow separation downstream of the turbine system 100 based on the flow turbine. The central body 103 may be longer or shorter than the turbine band 102 or the ejector band 108 or their total length.

Площадь поперечного сечения входного отверстия 105 бандажа турбины и выходного отверстия 115 бандажа турбины может быть равной площади кольца, занимаемого ступенью 104 турбины, или большей, но не обязательно круглой по форме, чтобы обеспечить управление источником потока и влиянием его спутной струи. Площадь поперечного сечения внутреннего проточного канала, образованная кольцом между центральным телом 103 и внутренней поверхностью бандажа 102 турбины, имеет аэродинамическую форму, позволяющую иметь минимальную площадь в плоскости узла 110 ротора и - в противном случае - обеспечить плавное изменение этих поперечных сечений от их соответствующих входных плоскостей до их соответствующих выходных плоскостей. Внутренние поверхности бандажа 102 турбины и бандажа 128 эжектора имеют аэродинамические и гидродинамические формы, способствующие направлению потока во входное отверстие 105 бандажа турбины, исключая при этом отрыв (потока) от их поверхностей и обеспечивая плавную подачу потока во входное отверстие 129 бандажа эжектора. Площадь входного отверстия бандажа 128 эжектора, которая может быть некруглой по форме, больше, чем площадь поперечного сечения выходного отверстия 115 бандажа турбины, включающего в себя элементы 118 смесителя, находящиеся в выходном отверстии направляющей оболочки турбины. Площадь поперечного сечения в выходном отверстии 117 бандажа турбины также может быть некруглой по форме.The cross-sectional area of the inlet of the turbine bandage 105 and the outlet of the turbine bandage 115 may be equal to the area of the ring occupied by the turbine stage 104, or larger, but not necessarily round in shape, to provide control of the flow source and the influence of its turbulent stream. The cross-sectional area of the internal flow channel formed by the ring between the central body 103 and the inner surface of the turbine brace 102 is aerodynamically shaped to have a minimum area in the plane of the rotor assembly 110 and, otherwise, to ensure a smooth change in these cross-sections from their respective input planes to their respective exit planes. The inner surfaces of the turbine brace 102 and the ejector brace 128 have aerodynamic and hydrodynamic shapes that facilitate the flow direction into the turbine brace inlet 105, thereby eliminating separation (flow) from their surfaces and providing a smooth flow supply to the ejector brace inlet 129. The area of the inlet band of the ejector bandage 128, which may be non-circular in shape, is larger than the cross-sectional area of the outlet of the turbine bandage outlet 115 including mixer elements 118 located in the outlet of the turbine guide shell. The cross-sectional area in the turbine bandage outlet 117 may also be non-circular in shape.

Пример средства 130 отбора мощности, как показано на фиг.4А и 4В, может принимать форму колесообразной конструкции, механически сочлененной на внешнем или внутреннем ободе узла 110 ротора с генератором мощности (не показан), расположенным ниже или выше узла 110 ротора. Вертикальный несущий вал 132, показанный на фиг.4А и 5В, с вращающейся муфтой 134 может служить опорой вращения для турбинной системы 100 на основе турбины течения и может находиться перед местом нахождения центра давления, воздействию которого подвергается турбинная система 100 на основе турбины течения, для самоориентации турбинной системы на основе турбины течения при ее погружении в проточное течение. К верхней и нижней поверхностям направляющих насадок турбины и/или эжектора соответственно прикреплены самоориентирующиеся вертикальные рули 136 и в целом горизонтальные крылья 135 (см. фиг.7), чтобы стабилизировать направления ориентации в соответствии с разными проточными и приливно-отливными течениями и обеспечить рулевое управление во время вертикальных движений.An example of a power take-off means 130, as shown in FIGS. 4A and 4B, may take the form of a wheel-shaped structure mechanically coupled to the outer or inner rim of the rotor assembly 110 with a power generator (not shown) located below or above the rotor assembly 110. The vertical bearing shaft 132 shown in FIGS. 4A and 5B, with a rotary sleeve 134, can serve as a rotation support for a turbine system 100 based on a flow turbine and can be located in front of the location of the pressure center to which the turbine system 100 based on a flow turbine is exposed, for self-orientation of a turbine system based on a flow turbine when it is immersed in a flowing stream. Self-orientating vertical rudders 136 and generally horizontal wings 135 (see Fig. 7) are respectively attached to the upper and lower surfaces of the guiding nozzles of the turbine and / or ejector to stabilize the orientation directions in accordance with different flow and tidal currents and provide steering during vertical movements.

Турбинная система 100 на основе турбины течения может иметь конструктивную опору, обеспечиваемую другими системами, как показано, например, на фиг.5А, 5В, 5С и 5D, например, такую как свая 133, неподвижный фундамент 137, фалы 138 или плавсредство 138, такое как баржа или плот.A turbine system 100 based on a flow turbine may have a structural support provided by other systems, as shown, for example, in FIGS. 5A, 5B, 5C and 5D, for example, such as a pile 133, a fixed foundation 137, halyards 138 or a craft 138, such like a barge or raft.

Для отбора максимальной энергии у обводного воздушного потока можно использовать изменяемые геометрии элементов смесителя, как показано на фиг.6. Элементы 140 смесителя могут быть асимметричными относительно плоскости, проходящей через ось вращения узла 110 ротора, как показано на фиг.6.To select the maximum energy from the bypass air flow, you can use the variable geometry of the elements of the mixer, as shown in Fig.6. The mixer elements 140 may be asymmetric with respect to a plane passing through the axis of rotation of the rotor assembly 110, as shown in FIG.

На фиг.7 показаны рули управления и крылья 135 и 136, а также устанавливаемые по специальному заказу блокирующие дверцы 140а, 140b. Их можно поворачивать посредством звена (не показано) в текущий поток, чтобы уменьшить или остановить поток через турбину 100, когда возможно повреждение генератора или других компонентов из-за высокой скорости потока. На фиг.7D представлен еще один реализуемый по выбору вариант турбинной системы 100 на основе турбины течения. Охват угла в выходной зоне лопаток статора можно механически изменять 142 на месте, например, путем поворота лопаток статора для согласования с изменениями в скорости потока текучей среды с целью гарантирования минимального остаточного завихрения в потоке, покидающем ротор.7 shows the steering wheels and wings 135 and 136, as well as optional lockable doors 140a, 140b. They can be rotated by a link (not shown) into the current stream to reduce or stop the flow through the turbine 100 when damage to the generator or other components due to the high flow rate is possible. FIG. 7D illustrates yet another optional embodiment of a turbine system 100 based on a flow turbine. The angle coverage in the outlet zone of the stator vanes can be mechanically changed 142 in place, for example, by rotating the stator vanes to accommodate changes in the fluid flow rate in order to guarantee minimal residual swirl in the flow leaving the rotor.

Дополнительные альтернативные варианты могут включать в себя: центральное тело 144 с открытым центральным каналом, как показано на фиг.8А и 8В, которое может включать в себя элементы 145 смесителя центрального тела; смесители 146 типа щелей, как показано на фиг.8С; центральное тело, которое включает в себя дефлекторы 147 мусора, как показано на фиг.9А, 9 В, 9С и 9D; и несколько насадок 148 эжектора, как показано на фиг.10А и 10В.Additional alternatives may include: a central body 144 with an open central channel, as shown in FIGS. 8A and 8B, which may include central body mixer elements 145; slot type mixers 146 as shown in FIG. 8C; a central body that includes garbage deflectors 147, as shown in FIGS. 9A, 9B, 9C, and 9D; and several ejector nozzles 148, as shown in FIGS. 10A and 10B.

На фиг.11 представлена блок-схема последовательности технологических операций, иллюстрирующая способ в соответствии с воплощением рассматриваемого объекта изобретения. На этапе 1102 осуществляют захват первого объема воды в бандаж турбины, имеющий внутреннюю полость бандажа турбины, внутри которой расположена, по меньшей мере, часть узла ротора. Бандаж турбины включает в себя входное отверстие бандажа турбины, расположенное ближе к входному концу, чем узел ротора, и выходное отверстие бандажа турбины, расположенное ближе к выходному концу, чем узел ротора. Выходное отверстие бандажа турбины включает в себя множество элементов смесителя бандажа турбины. На этапе 1104 направляют первый объем воды через узел ротора таким образом, что узел ротора вращается и отбирает энергию у первого объема воды перед тем, как первый объем воды с меньшей энергией выпускается из бандажа турбины через выходное отверстие бандажа турбины. На этапе 1106 осуществляют захват второго объема воды в бандаж эжектора, имеющий внутреннюю полость бандажа эжектора, внутри которой расположена, по меньшей мере, часть бандажа турбины. Бандаж эжектора включает в себя входное отверстие бандажа эжектора и выходное отверстие бандажа эжектора, которое проходит в направлении течения потока за пределы элементов смесителя бандажа турбины. На этапе 1110 объединяют или смешивают первый и второй объемы, получая смешанный объем, перед выпуском смешанного объема из выходного отверстия бандажа эжектора. Конструкция, применяемая при осуществлении способов, соответствующих рассматриваемому объекту изобретения, может включать в себя и другие признаки конструкции, описанные выше.11 is a flowchart illustrating a method in accordance with an embodiment of the subject invention. At 1102, a first volume of water is captured into a turbine bandage having an internal turbine bandage cavity within which at least a portion of the rotor assembly is located. The turbine bandage includes an inlet of the turbine bandage located closer to the inlet end than the rotor assembly, and an outlet of the turbine bandage located closer to the outlet end than the rotor assembly. The turbine bandage outlet includes a plurality of turbine bandage mixer elements. At step 1104, a first volume of water is directed through the rotor assembly such that the rotor assembly rotates and draws energy from the first volume of water before the first volume of water with less energy is discharged from the turbine band through the turbine band outlet. At step 1106, a second volume of water is captured into the ejector band having an internal cavity of the ejector band within which at least a portion of the turbine band is located. The ejector band includes an inlet band of the ejector and an outlet of the band of the ejector, which extends in the direction of flow beyond the elements of the mixer of the band of the turbine. In step 1110, the first and second volumes are combined or mixed to form a mixed volume before discharging the mixed volume from the outlet of the ejector band. The design used in the implementation of the methods corresponding to the subject of the invention may include other design features described above.

Воплощения, представленные в вышеизложенном описании, не представляют собой все воплощения, соответствующие рассматриваемому объекту изобретения. Наоборот, они являются просто несколькими примерами, соответствующими аспектам, относящимся к описанному объекту изобретения. Везде, где это возможно, одни и те же позиции будут употребляться на всех чертежах для обозначения одних и тех же или сходных частей конструкции. Хотя выше приведено подробное описание некоторых вариантов, возможны другие модификации или дополнительные варианты. В частности, можно предусмотреть дополнительные признаки и/или варианты в дополнение к указанным здесь. Например, воплощения, описанные выше, могут быть направлены на создание различных комбинаций и подкомбинаций описанных признаков и/или комбинаций и подкомбинаций нескольких дополнительных признаков, описанных выше. Кроме того, логическая цепочка, проиллюстрированная на прилагаемых чертежах и/или описанная здесь, не требует конкретного порядка действий, который показан, или последовательного порядка для достижения желаемых результатов. В рамках объема притязаний нижеследующей формулы изобретения возможны другие варианты осуществления или воплощения.The embodiments presented in the foregoing description do not represent all embodiments corresponding to the subject matter of the invention. On the contrary, they are just a few examples, corresponding to aspects related to the described object of the invention. Wherever possible, the same positions will be used throughout the drawings to refer to the same or similar parts of the structure. Although the above is a detailed description of some of the options, other modifications or additional options are possible. In particular, additional features and / or options may be provided in addition to those indicated herein. For example, the embodiments described above may be directed to the creation of various combinations and subcombinations of the described features and / or combinations and subcombinations of several additional features described above. In addition, the logical chain illustrated in the accompanying drawings and / or described herein does not require a specific order of actions, which is shown, or a sequential order to achieve the desired results. Within the scope of the claims of the following claims, other embodiments or embodiments are possible.

Claims

1. A hydroturbine system comprising: a rotor assembly that has axial symmetry about an axis of rotation and has an upstream end of the rotor; a turbine bandage, within which at least part of the rotor assembly is located, wherein the turbine bandage comprises an inlet of a turbine bandage and an outlet of a turbine bandage, wherein the outlet of the turbine bandage includes a plurality of elements of the turbine bandage mixer and has a non-circular cross section; and an ejector bandage, within which at least a portion of the turbine bandage is located, wherein the ejector bandage comprises an inlet band of the ejector and an outlet of the band of the ejector.

2. The hydroturbine system according to claim 1, in which the plurality of elements of the turbine bandage mixer are located asymmetrically with respect to a plane passing through the axis of rotation, at least one of the elements of the ejector bandage mixer with a lower side speed from the plane passing through the axis of rotation , is larger than at least one of the elements of the mixer of the bandage of the ejector with a greater speed of the side of the plane passing through the axis of rotation.

3. The hydroturbine system according to claim 1, further comprising a central body around which the rotor assembly rotates.

4. The hydroturbine system according to claim 3, further comprising a deflector that is located in front of the central body and whose shape provides inertial separation of debris from water that collides with the end of the rotor.

5. The hydroturbine system according to claim 3, in which the central body comprises a downstream end protruding from the central body toward the outlet of the turbine bandage, the downstream end comprising one or more mixer elements.

6. The hydroturbine system according to claim 3, in which the Central body contains a Central through cavity.

7. The hydroturbine system according to claim 3, further comprising a stator ring with stator blades arranged axially around the central body, the rotor assembly being located downstream of the stator ring.

8. The hydroturbine system according to claim 1, in which the inlet of the ejector bandage is asymmetric.

9. The hydroturbine system according to claim 1, in which the outlet of the ejector bandage comprises a plurality of elements of the ejector bandage mixer.

10. The hydraulic turbine system according to claim 9, in which the plurality of elements of the mixer of the bandage of the ejector are asymmetric relative to the plane passing through the axis of rotation, and one or more elements of the mixer of the bandage of the ejector with a lower side speed from the plane passing through the axis of rotation are larger than one or more elements of the mixer of the bandage of the ejector with a greater speed side of the plane passing through the axis of rotation.

11. The hydraulic turbine system according to claim 1, in which the rotor assembly comprises a rotor hub, an outer rotor ring and a first plurality of radially oriented rotor blades located between the hub.

12. The hydraulic turbine system according to claim 1, in which the inlet of the turbine bandage has a non-circular cross section.

13. The hydraulic turbine system according to claim 1, in which the length of the turbine brace is equal to or less than the maximum outer diameter of the turbine brace.

14. The hydraulic turbine system according to claim 1, further comprising a second ejector bandage, within which at least a portion of the ejector bandage is located, wherein the second ejector bandage comprises an inlet of the second ejector bandage and an outlet region of the second ejector bandage.

15. The turbine system of claim 14, wherein the area of the outlet of the ejector bandage comprises a plurality of elements of the mixer of the ejector bandage.