UA80343U

UA80343U - Low-speed hydrodynamical turbine with the movable blades self-control system

Info

Publication number: UA80343U
Application number: UAU201213517U
Authority: UA
Inventors: Марія Андріївна Мулярчук; Андрій Петрович Мулярчук
Original assignee: Марія Андріївна Мулярчук; Андрій Петрович Мулярчук
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-05-27

Abstract

A low-speed hydro-dynamical turbine with the movable blades self-control system of includes a shaft, blades, and two parallel welded wheels. The blades are arranged as continuous plates with side ratio 1:3 and higher, the axes of rotation of the blades are placed on the larger side and are fixed in bearings placed on the outer rims of the wheel, and the stop members are fixed on the inner rims of the welded wheel. At that the device includes a floating platform with frame and floating floaters.

Description

Корисна модель належить до гідроенергетики, а саме до техніки перетворення кінетичної енергії течії рівнинних та гірських річок в механічну енергію обертання вала, турбіна може бути використана як привід для річкових плаваючих та стаціонарних мікроелектростанцій для живлення приватних будинків, підприємств та фермерських господарств, аварійного та автономного живлення.The utility model belongs to hydropower, namely the technique of converting the kinetic energy of the flow of plain and mountain rivers into the mechanical energy of shaft rotation, the turbine can be used as a drive for river floating and stationary micro power plants to power private homes, businesses and farms, emergency and autonomous power .

Відомі різні гідротурбіни. Наприклад гідроагрегат, що містить корпус, встановлене в корпусі на горизонтальному валу робоче колесо, що містить спиці з поворотними лопатями і механізм повороту лопатей (авт. свід. СРСР Мо 1590620 АТ МПК РОЗВ 13/10, опубл. 07.09.90).Various hydro turbines are known. For example, a hydraulic unit containing a housing, a working wheel installed in the housing on a horizontal shaft, containing spokes with rotating blades and a mechanism for turning the blades (authorized certificate of the USSR Mo 1590620 JSC IPK ROZV 13/10, publ. 09.07.90).

Даний агрегат має дуже складну будову в порівнянні з пропонованим.This unit has a very complex structure compared to the proposed one.

Відома також енергетична установка, що містить корпус, обладнаний ротором, розміщеним на валу, що має лопаті, виконані у вигляді двох робочих коліс, а кожна лопать - у вигляді двох пластин із загальною віссю обертання (Патент Р.Ф. Мо 2047787, МПК РОЗВ 17/06, опубл. 10.11.95,A power plant is also known, which contains a housing equipped with a rotor placed on a shaft with blades made in the form of two working wheels, and each blade in the form of two plates with a common axis of rotation (Patent R.F. Mo 2047787, IPC ROZV 17/06, published 10.11.95,

Ця установка також має складну конструкцію двигуна в порівнянні з пропонованою і поступається в раціональності формі лопатей турбіни.This installation also has a complex engine design compared to the proposed one and is inferior in rationality to the shape of the turbine blades.

Відомий також вододвигун, орієнтація сферичних лопатей якого здійснюється з допомогою направляючих обручів, шарнірів, роликів, тросових петель і противаг (Патент ОА Мо 77413, МПКA water engine is also known, the orientation of the spherical blades of which is carried out with the help of guide hoops, hinges, rollers, cable loops and counterweights (Patent OA Mo 77413, IPC

ЕОЗВ 7/00, опубл. 15.12.2006).EOZV 7/00, publ. 15.12.2006).

Ця установка має дуже складну будову системи регулювання положення лопатей в потоці води в порівнянні з пропонованою.This installation has a very complex structure of the system for regulating the position of the blades in the water flow in comparison with the proposed one.

Як прототип вибраний гідродвигун, що містить вертикальний вал з лопатями, виконаними у вигляді стулок-жалюзі з вертикальними осями обертання, стулки зібрані таким чином, що в робочій зоні, де вода проточна, кожна з них чіпляється краями за сусідню, створюючи безщільний щит, в зоні холостого ходу, де немає проточної води, стулки, прямуючи за своїми осями, обертаючи з ними і зустрічаючи опір води, розвертаються на 90", утворюючи грати (Патент ОА Мо 17954, МПК РОЗВ 17/06, опубл. 61.10.2006) Недоліком прототипу є нерівномірна тангенціальна швидкість руху частин лопаті в напрямку від осі обертання до зовнішнього краю лопаті, що спричиняє протидію руху лопатей в робочій зоні турбіни та необхідність для її роботи як проточної води (в робочій зоні), так і стоячої (в зоні холостого ходу), а також стаціонарнеAs a prototype, a hydraulic motor containing a vertical shaft with blades made in the form of shutters with vertical axes of rotation was selected, the shutters are assembled in such a way that in the working area, where the water flows, each of them clings to the neighboring one by its edges, creating a leak-free shield, in in the idle zone, where there is no flowing water, the flaps, moving along their axes, rotating with them and meeting water resistance, turn 90", forming a lattice (Patent OA Mo 17954, IPC ROZV 17/06, publ. 10/61/2006) Disadvantage the prototype has an uneven tangential speed of movement of the blade parts in the direction from the axis of rotation to the outer edge of the blade, which causes opposition to the movement of the blades in the working zone of the turbine and the need for its operation of both flowing water (in the working zone) and stagnant water (in the idling zone) , as well as stationary

Зо кріплення конструкції до дна річки та до берегу робить її використання дуже обмеженим.The attachment of the structure to the bottom of the river and to the shore makes its use very limited.

В основу пропонованої корисної моделі поставлені задачі: 1. Спрощення конструкції турбіни та системи регулювання положення лопатей. 2. Підвищення ефективності турбіни та зменшення сил протидії руху лопатей в робочій зоні за рахунок оптимізації їх геометричної форми. 3. Можливість використання турбін як приводів для мобільних (плаваючих) та стаціонарних річкових мікроелектростанцій. 4. Відсутність штучних надбудов (гребель, стаціонарних конфузорів) та мінімальний вплив на екосистеми річок.The proposed useful model is based on the following tasks: 1. Simplification of the turbine design and the blade position control system. 2. Increasing the efficiency of the turbine and reducing the forces of opposition to the movement of the blades in the working area due to the optimization of their geometric shape. 3. The possibility of using turbines as drives for mobile (floating) and stationary river microelectric power plants. 4. Absence of artificial superstructures (dams, stationary baffles) and minimal impact on river ecosystems.

Поставлена задача вирішується тим, що в гідротурбіні, що містить вертикальний вал з лопатями у вигляді жалюзі з поворотними щодо вертикальних осей стулками, які взаємодіють з проточною водою з можливістю позмінного утворення щита в робочій зоні і каналу (грат) у зоні холостого ходу, відповідно до корисної моделі, лопаті є суцільними вузькими прямокутниками з відношенням сторін 1:33 і більше (для зменшення впливу тангенціальних швидкостей різних точок лопаті відносно швидкості потоку води та зменшення зон турбулентних завихрень за лопатями), які під дією течії розташовуються перпендикулярно до потоку води в робочій зоні і займають паралельне положення до потоку води в зоні холостого ходу. Нижче корисна модель пояснюється кресленнями, на яких зображено: на фіг. 1 - низькошвидкісна гідродинамічна турбіна з саморегулюючою системою рухомих лопатей (вид зверху); на фіг. 2 - те ж саме (розріз А-А згідно з фіг.1); на фіг. З - принципова схема роботи турбіни (дія потоку води на лопаті в робочій зоні та зоні холостого ходу).The problem is solved by the fact that in a hydroturbine, which contains a vertical shaft with blades in the form of a louver with flaps rotatable with respect to vertical axes, which interact with flowing water with the possibility of alternate formation of a shield in the working zone and a channel (grating) in the idle zone, according to useful model, the blades are continuous narrow rectangles with an aspect ratio of 1:33 or more (to reduce the influence of tangential velocities of different points of the blade relative to the water flow speed and reduce the zones of turbulent eddies behind the blades), which under the influence of the current are located perpendicular to the water flow in the working zone and occupy a parallel position to the water flow in the idling zone. Below, a useful model is explained by the drawings, which show: in fig. 1 - low-speed hydrodynamic turbine with a self-adjusting system of moving blades (top view); in fig. 2 - the same (section AA according to Fig. 1); in fig. C - the schematic diagram of the turbine operation (the action of the water flow on the blade in the working zone and the idling zone).

Запропонована низькошвидкісна гідродинамічна турбіна з саморегулюючою системою рухомих лопатей 7 містить платформу 6 з поплавками 4, в якій в підшипниках 10 закріплений вал 3, на якому жорстко закріплені два паралельних зварних колеса 11, кожне з яких містить ступицю 12, шпиці 13 та два ободи 5, 14 різних діаметрів у вигляді плоских шайб, осі 8 обертання лопатей турбіни кріпляться в підшипниках 9, що містяться на зовнішніх ободах 5, стопори 1 (обмежувачі кругового руху лопатей) кріпляться до внутрішніх ободів 14.The proposed low-speed hydrodynamic turbine with a self-adjusting system of moving blades 7 contains a platform 6 with floats 4, in which a shaft 3 is fixed in bearings 10, on which two parallel welded wheels 11 are rigidly fixed, each of which contains a hub 12, spokes 13 and two rims 5, 14 different diameters in the form of flat washers, the axes 8 of rotation of the turbine blades are mounted in bearings 9 located on the outer rims 5, stoppers 1 (limiters of the circular movement of the blades) are attached to the inner rims 14.

Турбіна обертається за рахунок кінетичної енергії природного потоку води, що чинить тиск на лопаті 7, які, знаходячись в робочій зоні, спираються на стопори 1 і розташовуються перпендикулярно або під кутом до напрямку руху води.The turbine rotates due to the kinetic energy of the natural flow of water, which exerts pressure on the blades 7, which, being in the working area, rest on the stoppers 1 and are located perpendicularly or at an angle to the direction of water movement.

Лопаті 7, що знаходяться в зоні холостого ходу, під дією течії займають положення паралельне до потоку води і майже не чинять опору руху води.Blades 7, which are in the idle zone, under the influence of the current take a position parallel to the flow of water and almost do not resist the movement of water.

Запропонована турбіна може служити приводом для стаціонарних та плаваючих мікроелектростанцій, які можна буде використовувати на рівнинних та гірських річках.The proposed turbine can serve as a drive for stationary and floating micro-power plants that can be used on plain and mountain rivers.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA A low-speed hydrodynamic turbine with a self-adjusting system of moving blades, containing a shaft, blades and two parallel welded wheels, which is distinguished by the fact that the blades are made in the form of solid plates with an aspect ratio of 1:3 or more, the axes of rotation of the blade are located on the larger side and are mounted in bearings that are located on the outer rims of the wheel, and the stoppers are mounted on the inner rims of the welded wheel, while the device contains a floating platform with a frame and floating floats. Z: Ж их и х 7 их р. fenu set p shin nya i і SHE Ks: hvy ke х eko uk yun і ку і і і pkt Vk, і ХО ож! sl aa Y and perntfednn zerks o | y i y GDK s x bed u shi Ya ey ! в ШЕ ше у (5 updated nenni, Fon Go er я ше Ше ше Я вк Ko і She аі і х Don Kok: vesny і КК ТВ аі Ку в таж Ж Че ee Pn ad zni в ЭЭ E: і ях і NE An tre

Fig. 1; с ш- В ши ши и ши Ne ny и ие ШИ Я ШЭ rev: Shi и НИ шва- я - Kon y Sho KV. To VOK oo of sh Cont | and 7 | E x z y ny che : and ENN Her es zh p she Ki ! : i z Ko i E i i KU I i 5 i kash PI KN VO - A KU eny hny ooo where what Ж nyi-ee z i Ka h2 HE THIS

Fig. 2