RU2825503C1 - Low-pressure orthogonal turbine (versions) - Google Patents

Low-pressure orthogonal turbine (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2825503C1
RU2825503C1 RU2023125367A RU2023125367A RU2825503C1 RU 2825503 C1 RU2825503 C1 RU 2825503C1 RU 2023125367 A RU2023125367 A RU 2023125367A RU 2023125367 A RU2023125367 A RU 2023125367A RU 2825503 C1 RU2825503 C1 RU 2825503C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
rotor
brackets
additional
shaft
Prior art date
Application number
RU2023125367A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Ильич Попов
Сергей Евгеньевич Щеклеин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Application granted granted Critical
Publication of RU2825503C1 publication Critical patent/RU2825503C1/en

Links

Abstract

FIELD: hydropower engineering.
SUBSTANCE: group of inventions can be used in plants converting kinetic energy of flow into electric energy. Low-pressure orthogonal turbine comprises bearing frame 1, on which rotary electric generator 11 is arranged, rotor with wing-shaped blades 8 fixed on its shaft by means of brackets 9, installed on bearing supports 12 with possibility of rotation, and a flow energy concentrator installed in the opening of frame 1 and made in the form of two partitions 13, the ends of which are adjacent with a gap to the cylindrical surface swept by blades 8 during the rotor rotation. In addition, small rotor is introduced inside the main rotor on its bearing support 3, on the shaft of which there is an additional electric generator 5 and fixed on additional brackets 7 additional wing-shaped blades 6 with smaller cylindrical surface swept by these blades 6 during rotor rotation. Shaft of the main rotor is made in the form of side supports 10 at both ends of the rotor, connected to brackets 9 of their blades and arranged by means of their bearing supports 12 over bearing supports 3 of small rotor.
EFFECT: group of inventions is aimed at increasing turbine power and efficiency.
3 cl, 4 dwg

Description

Настоящая группа изобретений относится к гидроэнергетике и может использоваться в установках, преобразующих кинетическую энергию потока в электрическую энергию.The present group of inventions relates to hydropower and can be used in installations that convert the kinetic energy of a flow into electrical energy.

Известны многочисленные установки аналогичного назначения, например, «Погружная свободнопоточная микрогидроэлектростанция» авторов Головина М.П., Встовского А.А. и др. по патенту РФ №2247859, МПК F03B 13/00.There are numerous installations of similar purpose, for example, “Submersible free-flow microhydroelectric power station” by Golovin M.P., Vstovsky A.A. and others under Russian patent No. 2247859, IPC F03B 13/00.

Устройство содержит гидротурбину с горизонтальной осью вращения, соединенную с электрогенератором, причем устройство оснащено рамой, на которой установлены щиты, образующие на входе конфузор, на выходе диффузор, а каждая секция рамы содержит один или более лопастных движителей, смещенных один относительно другого на равный угол, каждый из движителей состоит из двух противоположно направленных лопастей с профилем НАСА.The device contains a hydroturbine with a horizontal axis of rotation, connected to an electric generator, wherein the device is equipped with a frame on which shields are installed, forming a confuser at the input, a diffuser at the output, and each section of the frame contains one or more blade propellers, offset from each other by an equal angle, each of the propellers consists of two oppositely directed blades with a NASA profile.

Устройство работает следующим образом. Поток воды за счет разности скоростей на внутренней и внешней стороне лопастей создает подъемную силу, увеличенную выполнением впадины на нижней плоскости лопасти, вращающую лопастные движители и вал генератора.The device works as follows. The flow of water, due to the difference in speeds on the inner and outer sides of the blades, creates a lifting force, increased by making a depression on the lower plane of the blade, rotating the blade propellers and the generator shaft.

Недостатками данной турбины являются необходимость герметизировать генератор, расположенный под водой и так же сложность реализации данной конструкции при создании мощного гидроагрегата на этом принципе.The disadvantages of this turbine are the need to seal the generator located under water and also the difficulty of implementing this design when creating a powerful hydroelectric unit based on this principle.

Однако, основной недостаток заключается в особенностях всех подобных ортогональных турбин, работающих при больших расходах воды и пропускающих часть потока, гидравлическая энергия которых не используется для выработки электроэнергии.However, the main disadvantage lies in the peculiarities of all such orthogonal turbines, which operate at high water flow rates and pass part of the flow, the hydraulic energy of which is not used to generate electricity.

Известна также «Низконапорная ортогональная турбина» авторов Историк Б.Л., Шполянский Ю.Б. по патенту РФ №2391554, МПК F03B 3/10; F03D 3/00.Also known is the “Low-pressure orthogonal turbine” by the authors Istorik B.L., Shpolyansky Yu.B. under the patent of the Russian Federation No. 2391554, IPC F03B 3/10; F03D 3/00.

Турбина содержит ротор с лопастями крыловидного профиля, установленный поперек проточной камеры, имеющий, по крайней мере, один поперечный выступ, верхней гранью примыкающий с зазором к поверхности цилиндра, ометаемого лопастями, при этом в сечении перпендикулярном оси ротора, боковая грань поперечного выступа, обращенная к подводящему отверстию проточной камеры, выполнена вогнутой и образует острый угол в направлении подводящего отверстия проточной камеры. Турбина также имеет еще несколько зависимых пунктов в формуле изобретения, дополняющих детали ее устройства.The turbine comprises a rotor with wing-shaped blades mounted across the flow chamber, having at least one transverse projection whose upper edge adjoins with a gap the surface of the cylinder swept by the blades, wherein in a section perpendicular to the rotor axis, the lateral edge of the transverse projection facing the feed opening of the flow chamber is made concave and forms an acute angle in the direction of the feed opening of the flow chamber. The turbine also has several more dependent claims in the invention formula, supplementing the details of its device.

Недостатком данной турбины является то, что эффективно она может использоваться только в составе проточной камеры специальной конструкции. Другим недостатком данной ортогональной турбины является так же большой расход воды, в котором присутствуют холостые части потока, не участвующие в выработке электроэнергии.The disadvantage of this turbine is that it can be effectively used only as part of a specially designed flow chamber. Another disadvantage of this orthogonal turbine is also a large water consumption, in which there are idle parts of the flow that do not participate in the generation of electricity.

Известна так же «Низконапорная ортогональная гидротурбина» авторов Шавалиева Х.М., Ахатова М.Ф., Каюмова Р.Р. По патенту РФ на полезную модель №150863, МПК F03B 3/00; F03B 17/06.Also known is “Low-pressure orthogonal hydraulic turbine” by the authors Shavaliev Kh.M., Akhatov M.F., Kayumov R.R. According to the Russian Federation patent for utility model No. 150863, IPC F03B 3/00; F03B 17/06.

Гидротурбина содержит фундамент с вертикальным валом, на котором расположен ротор с прямоугольными лопастями крыловидного профиля, ротор содержит четыре штанги под углом 90 градусов, жестко закрепленных в первой ступице, посаженной на вал с возможностью ее вращения на валу, на которых установлены поворачивающиеся на 90 градусов лопасти, причем штанги имеют подкосы, жестко закрепленные на второй ступице выше нижней части лопастей, положение и поворот которых регулируется с помощью профилированного кулачка, вогнутого с радиусом не более ширины лопастей, установленного неподвижно относительно вала на третьей ступице, и не превышающего по высоте горизонтального положения лопастей, вторая ступица посажена на вал так же с возможностью ее вращения.The hydraulic turbine comprises a foundation with a vertical shaft on which a rotor with rectangular blades of a wing-shaped profile is located, the rotor comprises four rods at an angle of 90 degrees, rigidly fixed in the first hub, mounted on the shaft with the possibility of its rotation on the shaft, on which blades rotating by 90 degrees are installed, wherein the rods have braces rigidly fixed on the second hub above the lower part of the blades, the position and rotation of which are adjusted using a profiled cam, concave with a radius not exceeding the width of the blades, mounted motionless relative to the shaft on the third hub, and not exceeding in height the horizontal position of the blades, the second hub is mounted on the shaft also with the possibility of its rotation.

Данная турбина работает следующим образом.This turbine works as follows.

Лопасти турбины поворачиваются на штангах под действием направления потока самостоятельно, причем плоскости двух радиально противоположных лопастей принимают вертикальное положение относительно вектора скорости потока воды. Под действием потока периодически реализуется последовательный переход лопастей из горизонтального в вертикальное положение, обеспечивающий непрерывное вращение ротора турбины.The turbine blades rotate on the rods under the action of the flow direction independently, and the planes of two radially opposite blades take a vertical position relative to the water flow velocity vector. Under the action of the flow, a sequential transition of the blades from horizontal to vertical position is periodically realized, ensuring continuous rotation of the turbine rotor.

Основным преимуществом данного типа турбины является устранение главного недостатка ортогональных турбин, работающих при больших расходах воды, это ликвидация холостых струй потока, не используемых для выработки электроэнергии.The main advantage of this type of turbine is the elimination of the main drawback of orthogonal turbines operating at high water flow rates, which is the elimination of idle streams of flow that are not used to generate electricity.

Одновременно недостатком этой турбины является низкая конструктивная надежность из-за постоянно вращающихся на штангах лопастей, занимающих периодически положение от 0 до 90 градусов за каждый оборот ротора турбины.At the same time, the disadvantage of this turbine is its low structural reliability due to the blades constantly rotating on the rods, periodically occupying a position from 0 to 90 degrees for each revolution of the turbine rotor.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является «Свободно-поточная турбина с концентратором энергии потока и гидроагрегат с такой турбиной» авторов Шполянский Х.М., Историк Б.Л. По патенту РФ №2642717, МПК F03B 3/00; F03B 13/00; F03B 17/06.The closest analogue (prototype) is “Free-flow turbine with a flow energy concentrator and a hydroelectric unit with such a turbine” by Shpolyansky Kh.M., Istorik B.L. According to the patent of the Russian Federation No. 2642717, IPC F03B 3/00; F03B 13/00; F03B 17/06.

Данная турбина содержит несущую раму, в проеме которой установлен вращающийся ротор с закрепленными на его валу лопастями крыловидного профиля. Концентратор энергии потока выполнен в виде двух перегородок проема, торцы которых примыкают с зазором к цилиндрической поверхности, ометаемой лопастями при вращении ротора. Группа изобретений по данному патенту направлена на увеличение коэффициента использования кинетической энергии потока.This turbine contains a supporting frame, in the opening of which a rotating rotor with wing-shaped blades fixed to its shaft is installed. The flow energy concentrator is made in the form of two partitions of the opening, the ends of which adjoin with a gap to the cylindrical surface swept by the blades during rotation of the rotor. The group of inventions according to this patent is aimed at increasing the coefficient of use of the kinetic energy of the flow.

Недостатком данного устройства является большой расход воды, присущий всем типам подобных ортогональных турбин, в процессе работы которых часть водного потока - холостые свободно протекающие струи не захватываются лопастями и не участвуют в выработке электроэнергии.The disadvantage of this device is the high water consumption inherent in all types of similar orthogonal turbines, during the operation of which part of the water flow - idle free-flowing jets - are not captured by the blades and do not participate in the generation of electricity.

Данного типа турбины чаще всего используются в приливных электростанциях с неравномерными во времени объемами воды, проходящих через турбины.This type of turbine is most often used in tidal power plants with uneven volumes of water passing through the turbines over time.

Задачей предлагаемой группы изобретений является создание гидравлических турбин нового типа, задействующих в полезную работу ранее не участвующие в выработке энергии, свободно протекающих между лопастями частей водного потока.The objective of the proposed group of inventions is to create a new type of hydraulic turbine that utilizes parts of the water flow that previously did not participate in energy production and flow freely between the blades for useful work.

Из теории ветро-гидроэнергетики известно, что увеличение числа лопастей ветроколеса или числа лопастей гидротурбины увеличивает крутящий момент на валу ветро-гидротурбины и, соответственно, увеличивается их выходная мощность.From the theory of wind and hydropower it is known that increasing the number of wind wheel blades or the number of hydro turbine blades increases the torque on the wind and hydro turbine shaft and, accordingly, their output power increases.

Технической проблемой является создание группы изобретений низконапорных ортогональных турбин нового типа путем расширения арсенала используемых технических средств, обеспечивающих повышение мощности и КПД турбины за счет совершенствовании ее конструкции по двум вариантам: в первом варианте путем создания внутреннего дополнительного ротора малого диаметра, а во втором - путем размещения дополнительных крыловидного профиля лопастей на кронштейнах основных лопастей.The technical problem is the creation of a group of inventions of low-pressure orthogonal turbines of a new type by expanding the arsenal of technical means used, ensuring an increase in the power and efficiency of the turbine by improving its design in two variants: in the first variant, by creating an internal additional rotor of small diameter, and in the second - by placing additional wing-shaped profile blades on the brackets of the main blades.

Технический результат по первому варианту достигается в низконапорной ортогональной турбине, содержащей содержащая несущую раму, на которой размещен вращающий электрогенератор, ротор с закрепленными на его валу посредством кронштейнов лопастями крыловидного профиля, установленный на подшипниковых опорах с возможностью вращения, и концентратор энергии потока, установленный в проеме рамы, выполненный в виде двух перегородок, торцы которых примыкают с зазором к цилиндрической поверхности, ометаемой лопастями при вращении ротора, дополнительно введен во внутрь основного ротора на своей подшипниковой опоре малый ротор, на валу которого имеется дополнительный электрогенератор и закрепленные на дополнительных кронштейнах дополнительные лопасти крыловидного профиля с меньшей цилиндрической поверхностью, ометаемой этими лопастями при вращении ротора, причем вал основного ротора выполнен в виде боковых опор с обоих концов ротора, соединенных с кронштейнами своих лопастей и размещенных посредством своих подшипниковых опор поверх подшипниковых опор малого ротора.The technical result according to the first variant is achieved in a low-pressure orthogonal turbine comprising a supporting frame on which a rotating electric generator is placed, a rotor with wing-shaped blades secured to its shaft by means of brackets, mounted on bearing supports with the possibility of rotation, and a flow energy concentrator installed in the frame opening, made in the form of two partitions, the ends of which adjoin with a gap to the cylindrical surface swept by the blades during rotation of the rotor, a small rotor is additionally introduced into the main rotor on its bearing support, on the shaft of which there is an additional electric generator and additional wing-shaped blades secured to additional brackets with a smaller cylindrical surface swept by these blades during rotation of the rotor, wherein the shaft of the main rotor is made in the form of side supports at both ends of the rotor, connected to the brackets of their blades and placed by means of their bearing supports over the bearing supports of the small rotor.

Технический результат по второму варианту достигается в низконапорной ортогональной турбине, содержащей несущую раму, на которой размещен вращающий электрогенератор, ротор с закрепленными на его валу посредством кронштейнов лопастями крыловидного профиля, установленный на подшипниковых опорах с возможностью вращения, и концентратор энергии потока, установленный в проеме рамы, и выполненный в виде двух перегородок, торцы которых примыкают с зазором к цилиндрической поверхности, ометаемой лопастями при вращении ротора, на кронштейнах лопастей размещены дополнительные лопасти крыловидного профиля с меньшей цилиндрической поверхностью, ометаемой этими лопастями при вращении ротора, причем в кронштейнах выполнены крепления для дополнительных лопастей при перемещении и фиксации их на кронштейнах под требуемый угол атаки.The technical result according to the second variant is achieved in a low-pressure orthogonal turbine, comprising a supporting frame, on which a rotating electric generator is placed, a rotor with wing-shaped blades secured to its shaft by means of brackets, mounted on bearing supports with the possibility of rotation, and a flow energy concentrator, installed in the frame opening, and made in the form of two partitions, the ends of which adjoin with a gap to the cylindrical surface swept by the blades during rotation of the rotor, additional wing-shaped blades with a smaller cylindrical surface swept by these blades during rotation of the rotor are placed on the blade brackets, wherein fastenings are made in the brackets for the additional blades during movement and fixation of them on the brackets at the required angle of attack.

Технический результат по второму варианту в низконапорной ортогональной турбине достигается так же тем, что крепления для дополнительных лопастей выполнены в виде уголков с разными углами наклонов посадочной поверхности лопастей под требуемый угол их атаки и винтов, при этом дополнительные лопасти имеют сквозные отверстия для перемещения их по кронштейнам, а в кронштейнах, дополнительных лопастях и уголках выполнены отверстия для крепления дополнительных лопастей винтами с помощью уголков.The technical result according to the second variant in a low-pressure orthogonal turbine is also achieved by the fact that the fastenings for additional blades are made in the form of corners with different angles of inclination of the landing surface of the blades for the required angle of their attack and screws, while the additional blades have through holes for moving them along the brackets, and in the brackets, additional blades and corners, holes are made for fastening additional blades with screws using corners.

На фиг. 1 представлен первый вариант группы изобретений: низконапорная ортогональная турбина с дополнительным внутренним ротором с лопастями крыловидного профиля, нагруженный на дополнительный электрогенератор-вид спереди, на фиг. 2 его вид А-А с боку, а на фиг. 3 по второму варианту группы изобретений изображен усовершенствованный ротор, на кронштейнах которого закреплены дополнительные лопасти крыловидного профиля, которые могут перемещаться по высоте для подбора оптимального режима электрогенератора. На фиг. 4а и фиг. 4б условно показан вариант крепления дополнительных лопастей с помощью уголков, имеющих разные угловые посадочные поверхности.Fig. 1 shows the first variant of the group of inventions: a low-pressure orthogonal turbine with an additional internal rotor with wing-shaped blades loaded onto an additional electric generator - front view, Fig. 2 shows its side view A-A, and Fig. 3 shows an improved rotor according to the second variant of the group of inventions, on the brackets of which additional wing-shaped blades are fixed, which can move in height to select the optimal mode of the electric generator. Fig. 4a and Fig. 4b conventionally show a variant of fastening additional blades using corners having different angular seating surfaces.

Турбина по первому варианту содержит (фиг. 1 и фиг. 2) несущую раму 1, установленную на фундамент 2, в проеме которой установлен на подшипниковой опоре 3 вал 4, соединенный с дополнительным электрогенератором 5 и малым ротором, состоящим из лопастей крыловидного профиля 6, соединенных с осью через свои кронштейны 7, причем основной ротор содержит лопасти крыловидного профиля 8, закрепленные на кронштейнах 9, соединенных с выполняющими роль вала боковыми опорами 10, подключенному к основному электрогенератору 11 и размещенных посредством своих подшипниковых опор 12 поверх подшипниковых опор малого ротора, а для концентрации потока в проеме несущей рамы устанавливаются перегородки 13.The turbine according to the first variant comprises (Fig. 1 and Fig. 2) a supporting frame 1 installed on a foundation 2, in the opening of which a shaft 4 is mounted on a bearing support 3, connected to an additional electric generator 5 and a small rotor consisting of wing-shaped blades 6 connected to the axis through its brackets 7, wherein the main rotor comprises wing-shaped blades 8 secured on brackets 9 connected to side supports 10 acting as a shaft, connected to the main electric generator 11 and placed by means of its bearing supports 12 on top of the bearing supports of the small rotor, and partitions 13 are installed in the opening of the supporting frame to concentrate the flow.

Турбина по второму варианту содержит (фиг. 3) дополнительные лопасти крыловидного профиля 14, закрепленные на кронштейнах 9 основных лопастей с задачей обеспечения их перемещения по кронштейнам, имеющим крепежные отверстия, причем крепление может быть выполнено, например, на винтах с помощью уголков 15 с отверстиями (изображение увеличено), имеющих прямую посадочную плоскость 16 под лопасть (фиг. 4, а) или наклонную посадочную плоскость 17 (фиг. 4, б) под требуемый угол атаки лопастей, при этом лопасти имеют сквозные отверстия для перемещения их по кронштейнам и крепежные отверстия под уголки (не показано на чертеже).The turbine according to the second variant contains (Fig. 3) additional blades of a wing-shaped profile 14, fixed on brackets 9 of the main blades with the task of ensuring their movement along the brackets having fastening holes, wherein the fastening can be performed, for example, on screws using corners 15 with holes (the image is enlarged), having a straight landing plane 16 under the blade (Fig. 4, a) or an inclined landing plane 17 (Fig. 4, b) at the required angle of attack of the blades, wherein the blades have through holes for their movement along the brackets and fastening holes for the corners (not shown in the drawing).

«Низконапорная ортогональная турбина» по первому варианту работает следующим образом (фиг. 1 и фиг. 2).The “low-pressure orthogonal turbine” according to the first variant operates as follows (Fig. 1 and Fig. 2).

Поток воды, прошедший проем рамы 1 и направленный поперек лопастей крыловидного профиля 8 основного ротора, обтекает их профиль, создавая подъемную силу, которая зависит от скорости потока, регулируемого так же с помощью перегородок 13, выполняющих роль концентраторов. Подъемная сила лопастей создает крутящий момент основному ротору, передаваемому через кронштейны 9 на боковые опоры 10, размещенные на подшипниковых опорах 12 и являющиеся валом основного ротора, вращающим основной генератор 11.The water flow, having passed the opening of the frame 1 and directed across the blades of the wing-shaped profile 8 of the main rotor, flows around their profile, creating a lifting force, which depends on the flow rate, regulated also with the help of partitions 13, which act as concentrators. The lifting force of the blades creates a torque to the main rotor, transmitted through brackets 9 to side supports 10, placed on bearing supports 12 and being the shaft of the main rotor, rotating the main generator 11.

Одновременно часть потока, не задействованная в использовании гидравлической энергии при больших и не равномерных во времени расходах воды, так называемые холостые струи потока, воздействуют на лопасти крыловидного профиля 6 дополнительного ротора, которые через свои кронштейны 7 передают крутящий момент на вал 4 и на дополнительный электрогенератор 5.At the same time, the part of the flow that is not involved in the use of hydraulic energy at high and uneven water consumptions over time, the so-called idle jets of the flow, act on the blades of the wing-shaped profile 6 of the additional rotor, which, through their brackets 7, transmit torque to the shaft 4 and to the additional electric generator 5.

Параметры лопастей 6 могут быть подобраны таким образом, чтобы скорость вращения дополнительного ротора была больше скорости основного ротора. В этом случае дополнительный ротор будет не только вырабатывать на электрогенераторе 5 дополнительную энергию от холостых струй потока, но и увеличит скорость основного потока, увлекая его за собой, что дополнительно увеличит выработку энергии основным генератором 11. Объединенная суммарная электроэнергия передается потребителю с генераторов 5 и 11 через инверторы и преобразователи напряжения.The parameters of the blades 6 can be selected so that the rotation speed of the additional rotor is greater than the speed of the main rotor. In this case, the additional rotor will not only generate additional energy from idle jets of the flow on the electric generator 5, but will also increase the speed of the main flow, dragging it along with itself, which will additionally increase the energy production by the main generator 11. The combined total electric energy is transmitted to the consumer from generators 5 and 11 through inverters and voltage converters.

«Низконапорная ортогональная турбина» по второму варианту работает следующим образом (фиг. 3, фиг. 4).The “low-pressure orthogonal turbine” according to the second variant operates as follows (Fig. 3, Fig. 4).

Поток воды, прошедший в проем рамы 1 после перегородок 13, выполняющих роль его концентрации, попадает одновременно на основные лопасти крыловидного профиля 8 и на дополнительные лопасти крыловидного профиля 14, размещенные на кронштейнах 9 основных лопастей, обтекает их профиль, создавая суммарную подъемную силу и крутящий момент через вал на электрогенератор 11. Для того, чтобы выбрать оптимальное расположение дополнительных лопастей 14, улавливающих холостые струи потока и не препятствующих основному потоку через лопасти 8, предусматриваются способы крепления для перемещения лопастей 14 по кронштейнам 9. Предлагается, в частности, (п.3 Формулы) в лопастях 14 выполнять сквозные отверстия для перемещения их по кронштейнам, а крепление лопастей производить с помощью уголков 15 винтами через их отверстия и отверстия в кронштейнах и лопастях. На фиг. 4 а и фиг. 4 б показаны (изображение увеличено) разные формы уголков с посадочными поверхностями 16 или 17 для лопастей с разными углами их атаки.The water flow that has passed through the opening of the frame 1 after the partitions 13 that serve as its concentration, simultaneously hits the main blades of the wing-shaped profile 8 and the additional blades of the wing-shaped profile 14, located on the brackets 9 of the main blades, flows around their profile, creating a total lifting force and torque through the shaft to the electric generator 11. In order to select the optimal location of the additional blades 14 that catch idle streams of the flow and do not interfere with the main flow through the blades 8, fastening methods are provided for moving the blades 14 along the brackets 9. It is proposed, in particular (p. 3 of the Formula), to make through holes in the blades 14 for moving them along the brackets, and to fasten the blades using corners 15 with screws through their holes and the holes in the brackets and blades. In Fig. 4a and Fig. 4 b shows (image enlarged) different shapes of corners with seating surfaces 16 or 17 for blades with different angles of attack.

Оптимальное расположение дополнительных лопастей 14 относительно основных лопастей 8 будет зависеть от расхода (скорости) потока и от геометрических параметров (размеров) дополнительных лопастей.The optimal arrangement of the additional blades 14 relative to the main blades 8 will depend on the flow rate (speed) and on the geometric parameters (dimensions) of the additional blades.

Предлагаемая по настоящему изобретению турбина более сложна по конструкции, но более универсальна и многофункциональна, потому что способна работать не только в напорной проточной камере, но и в низконапорных речных потоках, что расширяет область ее применения.The turbine proposed according to the present invention is more complex in design, but more universal and multifunctional, because it is capable of operating not only in a pressure flow chamber, but also in low-pressure river flows, which expands the scope of its application.

Claims (3)

1. Низконапорная ортогональная турбина, содержащая несущую раму, на которой размещен вращающий электрогенератор, ротор с закрепленными на его валу посредством кронштейнов лопастями крыловидного профиля, установленный на подшипниковых опорах с возможностью вращения, и концентратор энергии потока, установленный в проеме рамы и выполненный в виде двух перегородок, торцы которых примыкают с зазором к цилиндрической поверхности, ометаемой лопастями при вращении ротора, отличающаяся тем, что дополнительно введен во внутрь основного ротора на своей подшипниковой опоре малый ротор, на валу которого имеется дополнительный электрогенератор и закрепленные на дополнительных кронштейнах дополнительные лопасти крыловидного профиля с меньшей цилиндрической поверхностью, ометаемой этими лопастями при вращении ротора, причем вал основного ротора выполнен в виде боковых опор с обоих концов ротора, соединенных с кронштейнами своих лопастей и размещенных посредством своих подшипниковых опор поверх подшипниковых опор малого ротора.1. A low-pressure orthogonal turbine comprising a supporting frame on which a rotating electric generator is placed, a rotor with wing-shaped blades secured to its shaft by means of brackets, mounted on bearing supports with the possibility of rotation, and a flow energy concentrator installed in the frame opening and made in the form of two partitions, the ends of which adjoin with a gap a cylindrical surface swept by the blades during rotation of the rotor, characterized in that a small rotor is additionally introduced into the main rotor on its own bearing support, on the shaft of which there is an additional electric generator and additional wing-shaped blades secured to additional brackets with a smaller cylindrical surface swept by these blades during rotation of the rotor, wherein the shaft of the main rotor is made in the form of lateral supports at both ends of the rotor, connected to the brackets of their blades and placed by means of their bearing supports on top of the bearing supports of the small rotor. 2. Низконапорная ортогональная турбина, содержащая несущую раму, на которой размещен вращающий электрогенератор, ротор с закрепленными на его валу посредством кронштейнов лопастями крыловидного профиля, установленный на подшипниковых опорах с возможностью вращения, и концентратор энергии потока, установленный в проеме рамы и выполненный в виде двух перегородок, торцы которых примыкают с зазором к цилиндрической поверхности, ометаемой лопастями при вращении ротора, отличающаяся тем, что на кронштейнах лопастей размещены дополнительные лопасти крыловидного профиля с меньшей цилиндрической поверхностью, ометаемой этими лопастями при вращении ротора, причем в кронштейнах выполнены крепления для дополнительных лопастей при перемещении и фиксации их на кронштейнах под требуемый угол атаки.2. A low-pressure orthogonal turbine comprising a supporting frame on which a rotating electric generator is placed, a rotor with wing-shaped blades secured to its shaft by means of brackets, mounted on bearing supports with the possibility of rotation, and a flow energy concentrator installed in the frame opening and made in the form of two partitions, the ends of which adjoin with a gap a cylindrical surface swept by the blades during rotation of the rotor, characterized in that additional wing-shaped blades with a smaller cylindrical surface swept by these blades during rotation of the rotor are placed on the blade brackets, and in the brackets there are fastenings for the additional blades during movement and fixation on the brackets at the required angle of attack. 3. Низконапорная ортогональная турбина по п. 2, отличающаяся тем, что крепления для дополнительных лопастей выполнены в виде уголков с разными углами наклонов посадочной поверхности лопастей под требуемый угол их атаки и винтов, при этом дополнительные лопасти имеют сквозные отверстия для перемещения их по кронштейнам, а в кронштейнах, дополнительных лопастях и уголках выполнены отверстия для крепления дополнительных лопастей винтами с помощью уголков.3. A low-pressure orthogonal turbine according to item 2, characterized in that the fastenings for additional blades are made in the form of corners with different angles of inclination of the seating surface of the blades for the required angle of their attack and screws, while the additional blades have through holes for moving them along the brackets, and in the brackets, additional blades and corners, holes are made for fastening the additional blades with screws using corners.
RU2023125367A 2023-10-04 Low-pressure orthogonal turbine (versions) RU2825503C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2825503C1 true RU2825503C1 (en) 2024-08-26

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2037639C1 (en) * 1993-03-04 1995-06-19 Борис Львович Историк Turbine
KR20080005872A (en) * 2006-07-10 2008-01-15 시겔 에어로다이나믹스, 아이엔씨. Cyclic wave energy converter
RU2398129C1 (en) * 2009-03-25 2010-08-27 Ахмад Шамуниевич Техиев Hydraulic turbine
GB2495578A (en) * 2011-08-25 2013-04-17 Donald Edward Brown Rotary blade assembly
WO2017115565A1 (en) * 2015-12-28 2017-07-06 株式会社Noai Vertical wind power generation system, vertical hydropower generation system, and control method therefor
RU2642717C1 (en) * 2017-04-28 2018-01-25 Юлий Борисович Шполянский Free-stream turbine with flow energy concentrator and hydraulic unit with such turbine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2037639C1 (en) * 1993-03-04 1995-06-19 Борис Львович Историк Turbine
KR20080005872A (en) * 2006-07-10 2008-01-15 시겔 에어로다이나믹스, 아이엔씨. Cyclic wave energy converter
RU2398129C1 (en) * 2009-03-25 2010-08-27 Ахмад Шамуниевич Техиев Hydraulic turbine
GB2495578A (en) * 2011-08-25 2013-04-17 Donald Edward Brown Rotary blade assembly
WO2017115565A1 (en) * 2015-12-28 2017-07-06 株式会社Noai Vertical wind power generation system, vertical hydropower generation system, and control method therefor
RU2642717C1 (en) * 2017-04-28 2018-01-25 Юлий Борисович Шполянский Free-stream turbine with flow energy concentrator and hydraulic unit with such turbine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017000555A1 (en) Modular two-way power generation device using tidal energy
JP4990889B2 (en) Transfer of kinetic energy to and from fluids
KR101244454B1 (en) Complex generator using current and wind
US20180023533A1 (en) Hydroelectric power generation device for pipeline
KR101190583B1 (en) Complex generator using wave and wind
CN102003326B (en) A vertical axis rhombic fluid kinetic energy power generation conversion device
EP2997252B1 (en) Air turbine for applications in wave energy conversion
RU2825503C1 (en) Low-pressure orthogonal turbine (versions)
CN102996347A (en) Side-moment vane fluid energy generator
CN110805516A (en) Wave energy-wind energy integrated power generation system based on multi-chamber oscillating water column device
US20100290908A1 (en) A blade pitch control mechanism
GB2028929A (en) Turbines
KR20120128458A (en) Wind power generator
CN215566358U (en) Fluid kinetic energy collecting device based on vortex-induced effect
CN211144686U (en) Wave energy-wind energy integrated power generation system based on multi-air-chamber oscillating water column device
SK287751B6 (en) Flow turbine with pivoted blades
KR102028668B1 (en) Non-resistance wind or hydraulic power unit
KR101310877B1 (en) Energy shaft, hydroelecric power generation using the same, and wind power generation using the same
KR101250330B1 (en) Apparatus for increase Torque of Vertical Axis Turbine System
KR20060134507A (en) Rotary wing vane end impulse turbine to prevent loss of flow
RU2825924C1 (en) Blade for orthogonal turbine of wind- and hydraulic plants
KR101642259B1 (en) High Efficiency Water Turbine with Variable Dual Blades
RU230843U1 (en) Vertical axis wind turbine
RU162604U1 (en) HYDRO POWER PLANT
KR100812136B1 (en) Generator Turbine