RU2599096C2 - Method for imparting motion to rotor (versions) and rotor - Google Patents
Method for imparting motion to rotor (versions) and rotor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2599096C2 RU2599096C2 RU2013129038/06A RU2013129038A RU2599096C2 RU 2599096 C2 RU2599096 C2 RU 2599096C2 RU 2013129038/06 A RU2013129038/06 A RU 2013129038/06A RU 2013129038 A RU2013129038 A RU 2013129038A RU 2599096 C2 RU2599096 C2 RU 2599096C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- flow
- blades
- turbine
- concave
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/02—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto with radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side of rotors, e.g. Francis turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
- F03B3/125—Rotors for radial flow at high-pressure side and axial flow at low-pressure side, e.g. for Francis-type turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B5/00—Machines or engines characterised by non-bladed rotors, e.g. serrated, using friction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и в первую очередь предназначено для использования в гидроэнергетике, но может быть использовано и в других отраслях техники.The invention relates to the field of engineering and is primarily intended for use in hydropower, but can be used in other industries.
Известен способ придания вращательного движения насаженному на вал нижнебойному водяному колесу, при котором подтекающая под колеса вода ударяет в лопатки, заставляя их вращаться ("Краткий политехнический словарь", г. Москва, Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955 г. Стр. 163).There is a method of imparting rotational motion to a lower-impeller water wheel mounted on a shaft, in which water leaking under the wheels strikes the blades, causing them to rotate ("Brief Polytechnical Dictionary", Moscow, State Publishing House of Technical and Theoretical Literature, 1955, p. 163) .
Недостаток этого способа заключается в применении наиболее невыгодного для гидромашин принципа работы, так как в нижнебойных колесах используется только сила напора воды и поэтому они имеют самый низкий коэффициент полезного действия.The disadvantage of this method is the application of the principle of operation that is most disadvantageous for hydraulic machines, since only the pressure force of the water is used in lower-breaker wheels and therefore they have the lowest efficiency.
Прототипом одного из объектов изобретения (способа) выбран способ сообщения вращательного движения телу с использованием кроме напора и веса жидкости еще и реакции струи для образования крутящего момента. Этот способ демонстрируется прибором сегнерово колесо. Вода поступает сверху в сосуд, соединенный с осью, и под давлением вытекает из него наружу через трубки с загнутыми в одну сторону концами. Возникшая сила реакции вытекающей струи вращает сосуд в сторону, обратную вытеканию струи (Ландсберг Г.С. "Элементарный учебник физики", г. Москва, издательство "Наука", 1968 г. Стр. 396).The prototype of one of the objects of the invention (method) selected a method of communicating rotational motion to the body using, in addition to the pressure and weight of the liquid, a jet reaction to generate torque. This method is demonstrated by the Segner wheel device. Water flows from above into a vessel connected to the axis, and under pressure flows out of it through tubes with ends bent to one side. The resulting reaction force of the leaky jet rotates the vessel in the direction opposite to the jet flow (Landsberg G.S. "Elementary textbook of physics", Moscow, Nauka publishing house, 1968, p. 396).
Недостаток этого способа состоит в низком коэффициенте полезного действия при преобразовании энергии воды в механическую энергию на валу.The disadvantage of this method is the low efficiency when converting the energy of water into mechanical energy on the shaft.
Известен способ придания вращательного движения рабочему колесу ковшовой турбины, при котором вода по трубопроводу подводится к соплу, через которое под действием напора с большой скоростью выбрасывается струей на насаженное на вал рабочее колесо с лопастями, каждая из которых разделена ножом на две криволинейные поверхности, похожие на ковши. При натекании на лопасть струя делится ножом на две равные части. Поток жидкости в рабочем колесе безнапорный. За счет изменения как скорости воды, так и ее направления, создается давление на лопасть и образуется момент рабочего колеса, вращающий его вместе с валом (Кривченко Г.И. "Гидравлические машины", г. Москва, издательство "Энергия", 1978 г. Стр. 50, 72).A known method of imparting rotational movement to the impeller of a bucket turbine, in which water is supplied through a pipeline to a nozzle, through which, under the action of pressure, is thrown at high speed by a jet onto an impeller mounted on a shaft with blades, each of which is divided by a knife into two curved surfaces similar to buckets. When leaking onto the blade, the jet is divided by the knife into two equal parts. The flow of fluid in the impeller is non-pressure. By changing both the speed of water and its direction, pressure is created on the blade and the moment of the impeller is formed, which rotates it together with the shaft (G. Krivchenko, "Hydraulic Machines", Moscow, Energia Publishing House, 1978 Page 50, 72).
Недостаток этого способа состоит в том, что ковшовые турбины, использующие только кинетическую энергию жидкости, могут применяться только при больших напорах - от 400 м и выше.The disadvantage of this method is that bucket turbines using only the kinetic energy of the liquid can be used only at high pressures - from 400 m and above.
Прототипом следующего объекта изобретения (способа) выбран способ придания вращательного движения рабочему колесу радиально-осевой гидравлической турбины, при котором вода из верхнего бьефа по напорному водоводу через подводящую часть турбины с турбинной спиральной камерой и направляющим аппаратом подводится к рабочему колесу турбины и из нее через отсасывающую трубу выпускается в нижний бьеф. Преобразование энергии жидкости в механическую осуществляется в рабочем колесе за счет взаимодействия потока с лопастями рабочего колеса, изменяющего скорость течения воды по величине и направлению. Направление траектории абсолютного движения жидкости в радиально-осевой турбине совпадают с направлением вращения рабочего колеса. При этом способе энергия давления, потенциальная и кинетическая энергия жидкости преобразуются в механическую энергию на валу (Кривченко Г.И. "Гидравлические машины", г. Москва, издательство "Энергия", 1978 г. Стр. 5, 43).The prototype of the following object of the invention (method) has been selected a method of imparting rotational motion to the impeller of a radial-axial hydraulic turbine, in which water from the upstream through the discharge conduit through the inlet part of the turbine with a turbine spiral chamber and a guiding apparatus is supplied to and from the turbine impeller the pipe is released into the downstream. The conversion of liquid energy into mechanical energy is carried out in the impeller due to the interaction of the flow with the impeller blades, which changes the speed of the water flow in magnitude and direction. The direction of the trajectory of the absolute movement of the fluid in the radial-axial turbine coincides with the direction of rotation of the impeller. With this method, the pressure energy, the potential and kinetic energy of the liquid are converted into mechanical energy on the shaft (Krivchenko GI "Hydraulic machines", Moscow, publishing house "Energy", 1978, pp. 5, 43).
Недостаток этого способа также состоит в невозможности эффективно использовать радиально-осевые турбины при небольших напорах - до 40 м.The disadvantage of this method also lies in the inability to effectively use radial-axial turbines with small heads - up to 40 m
Известно рабочее колесо осевой поворотно-лопастной турбины, основной частью которого являются лопасти и втулка, в которой крепятся лопасти. К выходному концу втулки крепится обтекатель. Рабочее колесо соединено с фланцем вала и снабжено механизмом поворота лопастей (Кривченко Г.И. "Гидравлические машины", г. Москва, издательство "Энергия", 1978 г. Стр. 27).The impeller of an axial rotary-vane turbine is known, the main part of which are the blades and the sleeve in which the blades are mounted. A fairing is attached to the output end of the sleeve. The impeller is connected to the shaft flange and equipped with a mechanism for turning the blades (Krivchenko GI "Hydraulic Machines", Moscow, publishing house "Energy", 1978, page 27).
Недостатком рабочего колеса поворотно-лопастной турбины является сложная конструкция рабочего колеса, требующая мощного механизма поворота лопастей.The disadvantage of the impeller of a rotary vane turbine is the complex design of the impeller, requiring a powerful mechanism for turning the blades.
Прототипом одного из объектов изобретения (устройства) выбрано рабочее колесо радиально-осевой турбины, которое состоит из верхнего и нижнего ободов и закрепленных на них жестко по наружному контуру лопастей с криволинейной поверхностью, отогнутых в нижней части, к верхнему ободу прикреплен обтекатель и рабочее колесо верхним ободом через фланец прикреплено к валу турбины. Лопасти с рабочей стороны выполнены вогнутыми (Кривченко Г.И. "Гидравлические машины", г. Москва, издательство "Энергия", 1978 г. Стр. 46).The prototype of one of the objects of the invention (device) is selected for the impeller of a radial-axial turbine, which consists of an upper and lower rim and rigidly fixed to them on the outer contour of the blades with a curved surface, bent in the lower part, a fairing and an impeller are attached to the upper rim by the upper the rim through the flange is attached to the turbine shaft. The blades on the working side are made concave (Krivchenko GI "Hydraulic machines", Moscow, publishing house "Energy", 1978, page 46).
Недостатком рабочего колеса радиально-осевой турбины является невозможность эффективно использовать радиально-осевые турбины при небольших напорах - до 40 м.The disadvantage of the impeller of a radial-axial turbine is the inability to effectively use radial-axial turbines with small heads - up to 40 m.
Техническим результатом изобретения является возможность применения изобретенной турбины и в области небольших напоров - в пределах 40 метров.The technical result of the invention is the possibility of using the invented turbine in the field of small heads - within 40 meters.
Технический результат достигается тем, что к рабочему колесу под давлением направляют в радиальном направлении входной поток газообразного или жидкого рабочего тела, разбивают его при этом на отдельные струи, изменяют их направление, вызывая тем самым возникновение реакции струи и образование крутящего момента, сообщающего вращательное движение рабочему колесу в сторону, противоположную направлению струи, и выпускают из рабочего колеса наружу, при этом входной поток к рабочему колесу направляют от периферии к центру, пропускают в рабочее колесо через образующую боковую поверхность рабочего колеса решетку лопастей, выпуклая сторона которых обращена к потоку, а вогнутая - в сторону вращения рабочего колеса, при входе в рабочее колесо выпуклые стороны лопастей рабочего колеса изменяют радиальное направление потока на острый угол больше 45° и направляют, закручивая, в противоположную вращению рабочего колеса сторону к вогнутым сторонам предшествующих лопастей, которыми, продолжая закручивать поток в том же направлении, придают ему вращательное движение внутри рабочего колеса, крутящий момент образуется возникшей при силовом взаимодействии лопастей с потоком реакцией втекающего рабочего тела, достигающей при указанном изменении направления входного потока наибольшей величины, рабочее тело выпускают из рабочего колеса наружу после объединения струй в выходной закрученный поток, при этом для одновременного образования крутящего момента с максимальным использованием реакции втекающего рабочего тела и использованием реакции изменившей направление струи входной поток перед впуском в рабочее колесо предварительно закручивают вокруг него по направлению вращения рабочего колеса со скоростью, обеспечивающей уменьшение до минимума скорости закрученного потока внутри рабочего колеса относительно турбинной камеры, при этом турбинной камерой с направляющим аппаратом вокруг рабочего колеса поток направляют под углом к лопастям рабочего колеса, сторона которых, обращенная к потоку, на некотором расстоянии от входных кромок вогнутая, а затем переходит в выпуклую до выходной кромки, а с противоположной стороны, обращенной в сторону вращения рабочего колеса, - наоборот.The technical result is achieved by the fact that the input flow of a gaseous or liquid working fluid is directed in a radial direction to the impeller, they are divided into separate jets, their direction is changed, thereby causing the reaction of the jet and the formation of a torque that imparts rotational motion to the worker the wheel in the direction opposite to the direction of the jet, and is released from the impeller outward, while the input stream to the impeller is directed from the periphery to the center, passed into where the wheel through the lattice of blades forming the lateral surface of the impeller, the convex side of which is facing the flow, and the concave - in the direction of rotation of the impeller, when entering the impeller, the convex sides of the impeller blades change the radial direction of the flow by an acute angle greater than 45 ° and direct, spinning, in the direction opposite to the rotation of the impeller, to the concave sides of the previous blades, which, while continuing to twist the flow in the same direction, give it a rotational movement inside the working the wheel, the torque is generated during the force interaction of the blades with the flow of the reaction of the inflowing working fluid, which reaches the greatest magnitude with the specified change in the direction of the input flow, the working fluid is released from the impeller to the outside after combining the jets into a swirling output, while for the formation of torque with the maximum use of the reaction of the inflowing working fluid and the use of the reaction, which changed the direction of the jet, the input stream before the inlet to the impeller they are pre-twisted around it in the direction of rotation of the impeller with a speed that minimizes the speed of the swirling flow inside the impeller relative to the turbine chamber, while the turbine chamber with a guiding apparatus around the impeller directs the flow at an angle to the impeller blades, the side of which is facing to flow, at a certain distance from the input edges, is concave, and then goes convex to the output edge, and is rotated from the opposite side facing the side impeller, on the contrary.
Использование реакции втекающей струи является основой и другого варианта изобретенного способа сообщения вращательного движения рабочему колесу, выполненному по форме рабочего колеса радиально-осевой гидравлической турбины. Технический результат достигается тем, что из верхнего бьефа по напорному водоводу через турбинную спиральную камеру и направляющий аппарат подают к рабочему колесу турбины закрученный в сторону вращения рабочего колеса поток воды, разбивают его на отдельные струи, создавая при этом направляющим аппаратом необходимое направление струй перед рабочим колесом, а также осуществляя регулирование скорости потока в предколесном пространстве, расхода и развиваемой мощности турбины, на поверхностях решетки лопастей рабочего колеса осуществляют силовое взаимодействие с протекающим через рабочее колесо отдельными струями, изменяя при этом скорость и направление струй и вызывая тем самым возникновение сил реакции струи и образование крутящего момента, после изменения направления струй сформировавшийся внутри рабочего колеса выходной поток отводят через отсасывающую трубу в нижний бьеф, отличающийся тем, что при входе в рабочее колесо выпуклые стороны лопастей рабочего колеса изменяют радиальное направление потока на острый угол больше 45° и направляют, закручивая, в противоположную вращению рабочего колеса сторону к вогнутым сторонам предшествующих лопастей, которыми, продолжая закручивать поток в том же направлении, придают ему вращательное движение внутри рабочего колеса, крутящий момент образуется реакцией изменившей направление струи жидкости и возникшей реакцией втекающей жидкости, достигающей при указанном изменении направления входного потока наибольшей величины, при этом изменяют направление входного в рабочее колесо потока на упомянутый угол лопастями, у которых сторона, обращенная к потоку, на некотором расстоянии от входных кромок вогнутая, а затем переходит в выпуклую до выходной кромки, а с противоположной стороны - наоборот, турбинной спиральной камерой поток воды подают к рабочему колесу со скоростью, обеспечивающей уменьшение до минимума относительно турбинной камеры скорости закрученного потока внутри рабочего колеса.The use of the reaction of the inflowing jet is the basis of another variant of the invented method for communicating rotational motion to the impeller, made in the form of the impeller of a radial-axial hydraulic turbine. The technical result is achieved by the fact that from the upstream downstream of the water supply through a turbine spiral chamber and a directing device, a water flow swirled towards the impeller rotates to the turbine impeller, break it into separate jets, creating the necessary direction of the jets in front of the impeller with the directing apparatus and also by regulating the flow velocity in the pre-wheel space, the flow rate and the developed power of the turbine, on the surfaces of the lattice of the impeller vanes force interaction with individual jets flowing through the impeller, changing the speed and direction of the jets and thereby causing the reaction forces of the jet and the formation of torque, after changing the direction of the jets, the output stream formed inside the impeller is diverted through the suction pipe to the downstream the fact that at the entrance to the impeller, the convex sides of the impeller blades change the radial direction of flow by an acute angle greater than 45 ° and direct, twisting, against the direction that is opposite the rotation of the impeller to the concave sides of the previous vanes, which, while continuing to twist the flow in the same direction, give it rotational motion inside the impeller, the torque is generated by the reaction that changes the direction of the fluid stream and the resulting reaction of the flowing fluid, which reaches the input flow with the indicated change in direction the greatest magnitude, while changing the direction of the input flow into the impeller by the aforementioned angle by blades, in which the side facing the flow y, at a certain distance from the inlet edges, is concave, and then goes convex to the outlet edge, and from the opposite side, on the contrary, the turbine spiral chamber feeds water flow to the impeller at a speed that minimizes the speed of the swirling flow inside the working chamber relative to the turbine chamber wheels.
Предложенные варианты изобретенных способов осуществляются описанным ниже рабочим колесом гидравлической турбины.The proposed variants of the invented methods are carried out by the impeller of a hydraulic turbine described below.
Рабочее колесо гидравлической турбины, содержащее размещенные между верхним и нижним ободами лопасти с криволинейной поверхностью и отогнутые в нижней части, при этом что лопасти расположены на рабочем колесе так, что линия, соединяющая точки на входной и выходной кромках лопасти в поперечном сечении между ободами, со стороны потока образует с радиусом рабочего колеса угол больше 45°, но меньше 180°(n-2)/2n, где n - число лопастей больше восьми, при этом в том же сечении величина отношения диаметра по выходным кромкам лопастей к диаметру рабочего колеса больше 0,71, лопасти между ободами до отогнутой внизу части со стороны потока выполнены выпуклыми, а с противоположной стороны, обращенной в сторону вращения рабочего колеса, - вогнутыми, при этом лопасть со стороны потока на некотором расстоянии от входной кромки вогнутая, а затем переходит в выпуклую до выходной кромки, а с противоположной стороны - наоборот.An impeller of a hydraulic turbine comprising blades arranged between the upper and lower rims with a curved surface and bent at the bottom, while the blades are located on the impeller so that the line connecting the points on the input and output edges of the blade in cross section between the rims forms an angle with the radius of the impeller with a radius of the impeller of more than 45 °, but less than 180 ° (n-2) / 2n, where n is the number of blades greater than eight, while in the same section, the ratio of the diameter along the outlet edges of the blades to the diameter of the working the wheels are larger than 0.71, the blades between the rims to the bent bottom part on the flow side are convex, and on the opposite side facing the direction of rotation of the impeller, concave, while the blade on the flow side is concave at some distance from the inlet edge, and then goes convex to the exit edge, and vice versa from the opposite side.
В технической литературе приводятся доказательства, отрицающие наличие реакции у втекающей в сосуд жидкости. Однако эти доказательства основаны на результатах, полученных при исследовании жидкости, втекающей в сосуд в радиальном направлении. Опыты, доказывающие возникновение реакции жидкости при ее втекании в сосуд под углом к радиальному направлению, изложены в международной заявке WO 2012/090009 А1.In the technical literature, evidence is denied that there is a reaction in the fluid flowing into the vessel. However, this evidence is based on the results obtained in the study of fluid flowing into the vessel in the radial direction. Experiments proving the occurrence of a liquid reaction when it flows into a vessel at an angle to the radial direction are described in international application WO 2012/090009 A1.
В изобретенном способе сообщения вращательного движения рабочему колесу лопасти рабочего колеса изменяют радиальное направление втекающего в рабочее колесо потока на острый угол больше 45° и направляют его, закручивая, в противоположную вращению рабочего колеса сторону к вогнутым сторонам предшествующих лопастей, которыми, продолжая закручивать поток в том же направлении, придают ему вращательное движение внутри рабочего колеса. При этом возникает крутящий момент, который по третьему закону Ньютона должен быть компенсирован аналогичным по величине, но противоположно направленным крутящим моментом, приложенным к рабочему колесу.In the invented method of communicating rotational motion to the impeller, the impeller blades change the radial direction of the flow into the impeller by an acute angle of more than 45 ° and direct it by twisting, in the direction opposite to the rotation of the impeller, to the concave sides of the previous blades, with which, while continuing to twist the flow in in the same direction, give it a rotational movement inside the impeller. In this case, a torque arises, which according to Newton’s third law must be compensated by a similar in magnitude but opposite directional torque applied to the impeller.
Известно, что лопасти радиально-осевой турбины обращены к потоку вогнутой стороной, а противоположная сторона у них выпуклая.It is known that the blades of a radial-axial turbine face the flow with a concave side, and the opposite side is convex.
Однако в изобретенном способе с использованием для возникновения крутящего момента реакции втекающей жидкости сторона, обращенная к потоку, может быть вогнутой, плоской или выпуклой, что обусловлено расположением лопастей на рабочем колесе так, что линия, соединяющая точки на входной и выходной кромках лопасти в поперечном сечении между ободами со стороны потока, образует с радиусом рабочего колеса угол больше 45°, но меньше 180°(n-2)/2n, где n - число лопастей больше восьми.However, in the invented method using the flowing side for the reaction torque of the flowing fluid, the side facing the flow can be concave, flat or convex, due to the location of the blades on the impeller so that the line connecting the points on the input and output edges of the blade in cross section between the rims on the flow side, with an radius of the impeller forms an angle greater than 45 °, but less than 180 ° (n-2) / 2n, where n is the number of blades greater than eight.
Наилучшие энергетические показатели турбины получаются при лопасти, обращенной в сторону потока выпуклой стороной, или если сторона лопасти, обращенная в сторону потока, на некотором расстоянии от входных кромок вогнутая, а затем переходит в выпуклую до выходной кромки, а с тыльной стороны - наоборот.The best energy performance of a turbine is obtained with a blade facing the flow side with a convex side, or if the side of the blade facing the flow side is concave at some distance from the inlet edges and then goes convex to the outlet edge, and vice versa.
Изобретение представлено 12 фигурами. Фигуры с 1 по 8 поясняют объекты способов, а с 9 по 12 представляют устройство рабочего колеса турбины.The invention is represented by 12 figures. Figures 1 to 8 explain the objects of the methods, and from 9 to 12 represent the turbine impeller device.
Фиг. 1 - Рабочее колесо с отверстиями.FIG. 1 - Impeller with holes.
Фиг. 2 - Поперечный разрез по А-А на Фиг. 1.FIG. 2 is a cross-section along AA in FIG. one.
Фиг. 3 - Рабочее колесо с решеткой лопастей.FIG. 3 - Impeller with a grid of blades.
Фиг. 4 - Поперечный разрез по А-А на Фиг. 3.FIG. 4 is a cross-section along aa in FIG. 3.
Фиг. 5-6 - Схемы преобразования энергии рабочего тела в энергию вращающегося вала путем использования реакции втекающей струи.FIG. 5-6 - Schemes for converting the energy of the working fluid into the energy of a rotating shaft by using the reaction of the flowing jet.
Фиг. 7 - Схема установки турбины на гидроэлектростанции.FIG. 7 - Installation diagram of a turbine at a hydroelectric power station.
Фиг. 8 - Схема подводящей части гидротурбины.FIG. 8 - Scheme of the supply part of a hydraulic turbine.
Фиг. 9 - Вертикальный разрез рабочего колеса.FIG. 9 - Vertical section of the impeller.
Фиг. 10 - Рабочее колесо с вогнутой формой рабочей поверхности лопасти.FIG. 10 - Impeller with a concave shape of the working surface of the blade.
Фиг. 11 - Рабочее колесо с выпуклой формой рабочей поверхности лопасти.FIG. 11 - Impeller with a convex shape of the working surface of the blade.
Фиг. 12 - Рабочее колесо с вогнутой формой рабочей поверхности, переходящей в выпуклую.FIG. 12 - The impeller with a concave shape of the working surface, turning into a convex.
Рабочее колесо 1 гидравлической турбины 2, содержащее размещенные между верхним 3 и нижним ободами 4 лопасти 5 с криволинейной поверхностью и отогнутые в нижней части 6, при этом лопасти 5 расположены на рабочем колесе 1 так, что линия с рабочей стороны 7 лопасти 5, соединяющая точки на входной 8 и выходной кромках 9 лопасти 5 (в поперечном сечении между ободами 3, 4), образует с радиусом рабочего колеса 1 угол 10 больше 45°, но меньше чем 180°(n-2)/2n, где n - число лопастей больше восьми, обеспечивающий максимальное использование реакции втекающей струи 11 для получения наибольшего крутящего момента при заданном расходе турбины 2, при этом (в том же сечении) величина отношения диаметра 12 по выходным кромкам 9 лопастей 5 к диаметру 13 рабочего колеса 1 большей 0,71, лопасти 5 между ободами 3, 4 до отогнутой внизу части 6 с рабочей стороны 7 выполнены или с криволинейной поверхностью - вогнутыми 14, или выпуклыми 15, или с плоской поверхностью 16, а с тыльной стороны 17 соответственно - выпуклыми, или вогнутыми, или плоскими, или рабочая сторона 7 лопасти 5 на некотором расстоянии от входной кромки 8 вогнутая 14, а затем плавно переходит в выпуклую 15 до выходной кромки 9, а с тыльной стороны 17 - наоборот.The
Способ придания вращательного движения рабочему колесу осуществляется следующим образом:The method of imparting rotational motion to the impeller is as follows:
К рабочему колесу 1 с валом 18 под давлением направляют от периферии к центру входной поток 19 газообразного или жидкого рабочего тела, разбивают его при этом на отдельные струи и пропускают внутрь рабочего колеса 1, изменяют радиальное направление втекающих в рабочее колесо струй 20 расположенными на боковой поверхности рабочего колеса 1 под углом к втекающим струям 20 различной формы сквозными отверстиями 21 или образующими поверхность рабочего колеса решеткой лопастей 5, вызывая тем самым возникновение реакции втекающей струи 22 и придавая струям внутри рабочего колеса 1 вращательное движение, противоположное по направлению вращению рабочего колеса 1, рабочее тело выпускают из рабочего колеса наружу после объединения струй в выходной закрученный поток 23, или для увеличения к.п.д. турбины, входной поток 19 перед впуском в рабочее колесо 1, предварительно закручивают вокруг него по направлению вращения со скоростью, обеспечивающей уменьшение до минимума скорости вращательного движения рабочего тела 23 внутри рабочего колеса 1, или закрученный вокруг рабочего колеса 1 поток направляют под углом к рабочей стороне 7 лопастей 5, продолжая увеличивать к.п.д. турбины, причем для получения наибольшего крутящего момента от реакции втекающей струи 22, рабочее тело 20 впускают в рабочее колесо 1 по возможности максимально отклоняя направление струи 24 от оси вращения 25.To the
Способ сообщения вращательного движения рабочему колесу, выполненному по форме рабочего колеса радиально-осевой гидравлической турбины для применения турбины и в области небольших напоров (до 40 м), осуществляется следующим образом.The method of communicating rotational motion to the impeller, made in the form of the impeller of a radial-axial hydraulic turbine for the use of the turbine and in the field of small heads (up to 40 m), is as follows.
Из верхнего бьефа 26 по напорному водоводу 27 через турбинную спиральную камеру 28 и направляющий аппарат 29 подают к рабочему колесу 1 турбины 2 закрученный в сторону вращения рабочего колеса 1 поток воды, разбивают его на отдельные струи, создавая при этом направляющим аппаратом 29 необходимое направление струй 20 перед рабочим колесом 1, а также осуществляя регулирование скорости потока в предколесном пространстве 30, расхода и развиваемой мощности с наибольшим к.п.д. турбины 2, на поверхностях решетки лопастей 5 рабочего колеса 1 осуществляют силовое взаимодействие с протекающим через рабочее колесо 1 отдельными струями 20 потоком, изменяя при этом скорость и направление струй 20, крутящий момент образуют с максимальным использованием реакции втекающей струи 22 при наибольших ее значениях, для чего жидкость пропускают в рабочее колесо 1 под возможно большим острым углом 10 (с учетом наивыгодного режима работы турбины) к радиальному направлению, формой лопасти 5, в зависимости от напора, придают протекающим между лопастями 5 струям 24 закрученность, совпадающую с направлением вращения рабочего колеса 1, или противоположно направленную, перед выпуском воды в отсасывающую трубу 31 уменьшают до минимума скорость потока 23, получившего после выходных кромок 9 лопастей 5 закрученность в противоположную вращению рабочего колеса 1 сторону.From the
Claims (3)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GEAP20100012048 | 2010-12-30 | ||
GEAP2010001204 | 2010-12-30 | ||
PCT/GE2011/000004 WO2012090009A1 (en) | 2010-12-30 | 2011-08-25 | Method for imparting motion to a rotor, and rotor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013129038A RU2013129038A (en) | 2015-02-10 |
RU2599096C2 true RU2599096C2 (en) | 2016-10-10 |
Family
ID=46382366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013129038/06A RU2599096C2 (en) | 2010-12-30 | 2011-06-25 | Method for imparting motion to rotor (versions) and rotor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2599096C2 (en) |
WO (1) | WO2012090009A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GEP20156261B (en) * | 2012-12-28 | 2015-03-25 | Method of impeller rotation and impeller | |
CN107201981A (en) * | 2017-07-21 | 2017-09-26 | 河南瑞发水电设备有限责任公司 | Mixed-flow minute diameter long-short blade rotating wheel and its manufacturing process |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4224526A (en) * | 1978-02-06 | 1980-09-23 | A. D. Margison Management Ltd. | Prefabricated hydro-electric generating station |
RU2046208C1 (en) * | 1990-09-17 | 1995-10-20 | Чумаков Степан Анисимович | Fluid medium energy utilization device |
EP1201922A2 (en) * | 2000-10-31 | 2002-05-02 | Behn, Hans-Joachim | Water turbine |
JP2005133698A (en) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Toshiba Corp | Francis turbine runner |
RU2279566C2 (en) * | 2004-07-13 | 2006-07-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение гидравлических машин" (ЗАО "НПО "ГИДРОМАШ") | Francis turbine wheel |
-
2011
- 2011-06-25 RU RU2013129038/06A patent/RU2599096C2/en not_active IP Right Cessation
- 2011-08-25 WO PCT/GE2011/000004 patent/WO2012090009A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4224526A (en) * | 1978-02-06 | 1980-09-23 | A. D. Margison Management Ltd. | Prefabricated hydro-electric generating station |
RU2046208C1 (en) * | 1990-09-17 | 1995-10-20 | Чумаков Степан Анисимович | Fluid medium energy utilization device |
EP1201922A2 (en) * | 2000-10-31 | 2002-05-02 | Behn, Hans-Joachim | Water turbine |
JP2005133698A (en) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Toshiba Corp | Francis turbine runner |
RU2279566C2 (en) * | 2004-07-13 | 2006-07-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение гидравлических машин" (ЗАО "НПО "ГИДРОМАШ") | Francis turbine wheel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013129038A (en) | 2015-02-10 |
WO2012090009A8 (en) | 2017-09-08 |
WO2012090009A1 (en) | 2012-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Falcao et al. | A novel radial self-rectifying air turbine for use in wave energy converters | |
JP5508008B2 (en) | Impact turbine used in bidirectional flow | |
KR101388886B1 (en) | Radial turbine | |
US9371815B2 (en) | Turbine with radial inlet and outlet rotor for use in bidirectional flows | |
JP5454963B2 (en) | Hydro turbine with mixer and ejector | |
JP2014512489A (en) | Hydro turbine and hydro power generator | |
Lewis et al. | Major historical developments in the design of water wheels and Francis hydroturbines | |
WO2005090779A1 (en) | Turbine and rotor therefor | |
WO2010117621A3 (en) | In-pipe hydro-electric power system and turbine | |
CN101813006A (en) | Multi-stage jet-type reaction force disc generating system | |
WO2009009350A2 (en) | Flow stream momentum conversion device power rotor | |
CN107237718A (en) | A kind of multi-stage impeller tumbler for absorbing tide energy | |
Kodirov et al. | Modeling and analysis of a reactive low-pressure hydraulic turbine | |
RU2599096C2 (en) | Method for imparting motion to rotor (versions) and rotor | |
CN101813047A (en) | Jet-type counterforce disk generator | |
JPH11159433A (en) | Hydraulic machinery | |
JP5738252B2 (en) | Impulse air turbine equipment used with reverse bidirectional airflow in wave power plants | |
RU2628254C2 (en) | Method of giving movement to a working wheel and a working wheel of hydroturbine | |
CN102196961B (en) | High efficiency turbine | |
RU2462612C1 (en) | Orthogonal power generating unit to convert energy of water or air flows | |
KR102037801B1 (en) | Turbine blade for small hydro power and turbine comprising the same | |
US20150275913A1 (en) | Hydraulic Turbines with Exit Flow Direction Opposite to its Inlet Flow Direction | |
CN211623599U (en) | Bidirectional through-flow turbine | |
RU2796038C1 (en) | Vertical hydraulic turbine with blades in the form of a tube with an angle of rotation of 1800 | |
RU2217596C1 (en) | Turbine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20150916 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20160202 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161017 |