NO821248L - Turbin. - Google Patents

Turbin.

Info

Publication number
NO821248L
NO821248L NO821248A NO821248A NO821248L NO 821248 L NO821248 L NO 821248L NO 821248 A NO821248 A NO 821248A NO 821248 A NO821248 A NO 821248A NO 821248 L NO821248 L NO 821248L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
turbine according
impeller
profile parts
profile
flow
Prior art date
Application number
NO821248A
Other languages
English (en)
Inventor
Karl Otto Holliger
Original Assignee
Escher Wyss Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Escher Wyss Ag filed Critical Escher Wyss Ag
Publication of NO821248L publication Critical patent/NO821248L/no

Links

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
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/121—Blades, their form or construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/148—Blades with variable camber, e.g. by ejection of fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/40—Flow geometry or direction
    • F05B2210/404—Flow geometry or direction bidirectional, i.e. in opposite, alternating directions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2210/00—Working fluids
    • F05D2210/40—Flow geometry or direction
    • F05D2210/44—Flow geometry or direction bidirectional, i.e. in opposite, alternating directions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S415/00—Rotary kinetic fluid motors or pumps
    • Y10S415/905—Natural fluid current motor
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S415/00—Rotary kinetic fluid motors or pumps
    • Y10S415/905—Natural fluid current motor
    • Y10S415/908—Axial flow runner

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

Oppfinnelsen vedrører en turbin med et løpehjul som innbefatter et nav og løpeskovler med profil, hvilket løpehjul avvekslende gjennomstrømmes av arbeidsmediet i den ene eller andre gjennomstrømningsretning og i begge tilfeller roterer i samme retning.
Med gjennomstrømningsretning forstås her retningen til meri-dianstrømningen gjennom løpehjulet, det vil si de strømnings-komponenter for arbeidsmediet som ligger i et plan gjennom løpehjulets dreieakse og en radiusvektor, det vil si meri-dianplanet.
Slike turbin egner seg særlig for energiutvinning fra bølgebevegelser i havet, men andre anvendelser er også mulig.
I US-PS 4 221 538 er det beskrevet en slik turbin, som arbeider med luft som arbeidsmedium. Denne luftturbin er bygget inn i den øvre halsen i en nedad åpen beholder som dykker ned i vannet. Vannet vil stige og synke under påvirkning av bølgene i beholderens nedre del, og dermed vil det gjennom halsen strømme luft ut henholdsvis inn. Luften går således avvekslende i motsatte retninger gjennom turbinen.
Løpeskovlene i den kjente luftturbinen er anordnet i et plan vinkelrett på løpehjulets dreieakse, og profilen til løpe-skovlene består av en eneste del som er symmetrisk med dette plan, idet profilens i omløpsretningens fremre ende er av-rundet med en større radius enn profilens i omløpsretningens bakre ende. Når luft strømmer igjennom beholderhalsen vil det fremkomme et mindre trykk ved profilens fremre, bedre avrundede ende enn ved profilens skarpere avrundede, en kraftigere strømningsavløsning forårsakende bakre ende, slik at løpehjulet begynner å rotere. Ved løpehjulets rotasjon oppstår det en skrått mot profilens fremre ende rettet relativ strømning som er et resultat av vektorsummeringen av den i løpehjulplanet liggende, som følge av omkretshastig heten oppstående strømning og den absolutte, eventuelt ved hjelp av et ledehjul innrettede tilstrømning. Løpehjulet vil rotere under påvirkning av den skrått mot profilen liggende relative strømning og avgi effekt. I luftens andre, motsatt rettede gjennomstrømningsretning vil løpehjulet arbeide til-svarende, og løper alstå med samme omdreiningsretning. Som følge av løpehjulets symmetri vil effekten være liten. Ved hjelp av en anordning av symmetriske løpeskovler i flere paral-lelle plan (se GB-PS 2028929), kan man riktignok oppnå en forbedret, men ikke maksimal effekt og det oppnås heller ingen optimal virkningsgrad.
Hensikten med oppfinnelsen er å øke effektavgivningen og virkningsgraden til en turbin med gitte dimensjoner ytterligere, eller å kunne redusere dimensjonen til en turbin med bibehold av effektavgivningen, og turbinen skal kunne drives med vilkårlige gassformede eller flytende strømnings-medier.
Oppfinnelsen bygger på den erkjennelse, at de kjente turbiner med symmetriske løpeskovler er underkastet begrensninger i stillvinkelen for den relative strømning som følge av strøm-ningsavrivning ved for store stillvinkler.
Hensikten med oppfinnelsen oppnås ved den innledningsvis nevnte turbin derved at profilen til løpeskovlene og hvor i minste en del av skovl-lengden er delt i profildeler for bedring av skovlomstrømningen, idet minst én av profildelene er usymmetrisk om ethvert plan vinkelrett på den respektive gjennomstrømningsretning. Fordelaktig anordnes det to like store, som hovedvinger utformede profildeler som er anordnet etter hverandre i løpehjulets gjennomstrømningsretninger og sammen danner løpeskovlprofilet som enhet.
Fordelaktig utformes profildelene flatere på sine mot hverandre vendte flater enn på de fra hverandre vendte flater. Videre er det fordelaktig dersom den innbyrdes midlere avstand mellom de to profildeler utgjør opptil ca. 1,5 ganger kordelengden til en profildel, fortrinnsvis 0,7 ganger kordelengden til en profildel.
I en annen hensiktsmessig utførelse kan profildelen imidlertid også være skråstilt, altså være usymmetrisk anordnet i forhold til de plan som går vinkelrett på gjennomstrømnings-retningen.
Profildelene i en enhet kan i gjennomstrømningsretnihgen
være anordnet symmetrisk overfor hverandre eller forskjøvet i forhold til hverandre.
Ved en videreutvikling av oppfinnelsen utformes profildelene som hovedvinge og som hjelpevinge. Fordelaktig kan det da være anordnet en hovedvinge og to på begge sider av hovedvingen liggende hjelpevinger. Ved denne utførelsen er det fordelaktig dersom den i den respektive gjennomstrømnings-retning fremre hjelpevinge sammen med hovedvingen begrenser en vingeprofil, mens den ved den samme gjennomstrømnings-retning bakre hjelpevinge danner en støttevinge for den begrensede vingeprofil.
Ved en enkel utførelse av løpehjulet er skovlenes lengderetning rettet vekk fra løpehjulets rotasjonsakse. Det er da fordelaktig dersom profildelenes tverrsnitt blir fyldigere mot løpehjulets rotasjonsakse, såvel som at profildelene konstrueres for en mot løpehjulets rotasjonsakse voksende anstrømningsvinkel. For fasthetsmessig forbedring av skovlene kan profildelene være forbundne med hverandre ved de ender som ligger lengst fra løpehjulets rotasjonsakse. For-bindelsen kan også strekke seg fra skovl til skovl over hele omkretsen.
Løpeskovlenes lengderetninger kan istedenfor å stå vinkelrett på løpehjulets rotasjonsakse også gå skrått eller sågar parallelt med rotasjonsaksen. I sistnevnte tilfelle oppnår man fordelen med nøyaktig lik anstrømningsvinkel over hele lengderetningen for løpeskovlene.
De hittil omtalte profilenheter som har usymmetriske profildeler, er symmetriske i forhold til en av løpeskovlenes omløpsretning dannet flate. Istedenfor kan imidlertid også en profildel være forstillbar ved omkastingen av løpehjulets gjennomstrømningsretning, slik at således profildelenes stilling ved én gjennomstrømningsretning blir symmetrisk med profildelenes stilling ved den andre gjennomstrømningsret - ning.
Når en profildel er forstillbar kan to hovedvinger være forskyvbare i forhold til hverandre i løpehjulets omkretsretning eller det kan være anordnet en fast hovedvinge og én eller to forstillbare hjelpevinger, eller en forstillbar hovedvinge.
Ved samtlige typer sørges det fordelaktig for en strømnings-teknisk gunstig utformet tverrsnittsutvidelse på begge turbinsider, for aksellerering og retardering av arbeids-mediestrømningen.
Utførelseseksempler av oppfinnelsen er vist skjematisk på tegningene. Utførelseseksemplene viser turbiner hvor luft benyttes som strømningsmiddel. Istedenfor kan turbinene også være utført slik at det benyttes et annet arbeidsmedium, eksempelvis en annen gass eller et flytende medium, f.eks. vann som strømmer frem og tilbake. Eventuelt kan man også tenke seg at turbinen arbeider med delpådrag.
Fig. 1 viser et snitt parallelt med løpehjulets rotasjonsakse,
gjennom en i halsen til en beholder innebygget luftturbin,
Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom ledeskovler og løpeskovler
i luftturbinen i fig.l,
Fig. 3 viser et tverrsnitt som fig.2, gjennom en ytterligere
luftturbin,
Fig. 4 viser et tverrsnitt som fig. 2, gjennom en annen tur- binutførelse, uten ledehjul, Fig. 5 viser et tverrsnitt som fig. 2, gjennom nok en turbin, Fig. 6 og 7 viser en profil for en løpeskovl i en respektiv
gj ennomstrømningsretning,
Fig. 8 og 9 viser en respektiv profil for to ytterligere
løpeskovler,
Fig.10 viser et riss av en løpeskovl sett i én gjennomstrøm-ningsretning ,
Fig.11 viser et snitt etter linjen XI-XI i fig. 10,
Fig. 12 viser et snitt etter linjen XII-XII i fig. 10, Fig.13-16 viser respektive lengdesnitt av fire ytterligere
luftturbiner,
Fig. 17 viser et tverrsnitt som fig. 2 gjennom en ytterligere
liftturbin,
Fig.18 og 19 viser en profil for en løpeskovl, innstilt for
den ene henholdsvis den andre gjennomstrømningsretning,
Fig.20-25 viser varianter av tverrsnittene i fig. 18 og 19, Fig.26 viser et aksialt delsnitt gjennom en luftturbin, Fig.27 viser et snitt etter linjen XXVII-XXVII i fig. 26, Fig.28- og 29 viser riss og snitt av en ytterligere løpeskovl, Fig.30 viser et snitt etter linjen XXX-XXX i fig. 28, og
Fig.31 viser et snitt etter linjen XXXI-XXXI i fig. 28.
Den i fig. 1 og 2 viste luftturbin 1 er anordnet i den øvre halsen 2 i en beholder 3. Bare den øvre del av beholderen er vist. Beholderen 3 dykker med sin nedre halvdel ned i vannet hvor bølgebevegelsene foregår. Beholderen 3 er åpen nedentil og vann-nivået i beholderen 3 vil således stige og synke under påvirkning av bølgebevegelsene. Luften som befinner seg i den øvre halvdel av beholderen 3 vil strømme ut gjennom halsen 2, henholdsvis inn gjennom halsen 2, som antydet med pilene 5 og 4. Denne bevegede luft utgjør luft-turbinens 1 arbeidsmedium.
Luftturbinen 1 har et nav 6 og løpeskovler 7. Navet 6 er opplagret i et sentralt hus 8. I gjennomstrømningsretningen foran og bak løpeskovlene 7 er det plassert ledeskovler 9
som forbinder huset 8 med halsen 2. I huset 8, eksempelvis i dets øvre del, er det plassert en elektrisk generator som drives av luftturbinen 1. I en annen utførelse ligger genera-toren direkte i løpehjulnavet.
Løpeskovlenes 7 profil er for bedring av omstrømningen delt
12 12
opp i profildeler 7 og 7 . Profildelene 7 og 7 er like store og er utformet som hovedvinger og som vist er de anordnet etter hverandre og nøyaktig overfor hverandre i løpehjulets gjennomstrømningsretninger 4, 5. Hver av profildelene 7 og 7 2 har en usymmetrisk form med hensyn til de på rotasjonsaksen A loddrette plan og deres innbyrdes gjennomsnittlige avstand er opptil 1,5 ganger profillengden fordelaktig 0,7 ganger profillengden. Den usymmetriske form av profildelene muliggjør en større stillvinkel for den relative anstrømning, uten at strømningen avrives.
Som det går frem av fig. 2 vil ledeskovlene 9 styre luften
i løpehjulets omdreiningsretning opp til en verdi som kan gå opp til 30 grader ved spissdiametre, hvorved man ved en gitt relativ anstrømningsvinkel kan øke omkretshastigheten og således effekten.
I fig. 3 er de likeledes i gjennomstrømningsretningene 4, 5 nøyaktig innbyrdes motliggende profildeler 7 1 og 7 2 utformet flatere på de mot hverandre vendte flater 10, 11 sammenlignet med de fra hverandre vendte flater 12, 13 og den fremre avstand er større enn den bakre, det vil si at profildelene er skråstilt i forhold til plan loddrett på aksen, det vil si at hver profildel er usymmetrisk anordnet. Fig. 4 viser en utførelse hvor den innbyrdes avstand mellom profildelene er mindre ved profildelenes fremre ender enn ved de bakre ender, og avstandsforskjellen kan avta innenfra og utover. Ledeskovler mangler i denne utførelse. Særlig gunstig har
en kombinasjon av begge utførelser vist seg, idet da i nærheten av aksen, som i fig. 4, den fremre avstand er den minste avstand, mens lengre fra aksen avstanden mellom de bakre profildelender er den minste avstand, på samme måte som i fig. 3. En slik turbin har forbedrede startegenskaper og muliggkør en problemløs selvstarting.
Ved utførelsen i fig. 5 er profildelene 7 1 og 7 2 forskjøvet
i forhold til hverandre i profillengderetningen. Denne for-skyvning er utført slik at en profildel 7 2 i den nedre rad ligger mellom to profildeler 7 i den øvre rad og omvendt, slik at luftturbinen får samme strømningsbilde i begge gjennomstrøm-ningsretninger 4,5.
Ved løpeskovlen i fig. 6 og 7 er profildelene utformet som hovedvinge 7 3 og som usymmetriske og skråstilte hjelpevinger 7 4 og 7 5 , anordnet på begge sider av hovedvingen 7 3. Som antydet med strekpunkterte linjer i fig. 6 begrenser den i løpehjulets ene gjennomstrømningsretning 4 foranliggende 4 3 hjelpevinge 7 en vingeprofil sammen med hovedvingen 7 , mens den ved samme gjennomstrømningsretning 4 bakre hjelpevinge 7^ danner en støttevinge for den begrensede vingeprofil. Foranstillingen av den fremre vinge i forhold til hovedvingen kan øke med den radielle avstand.
I fig. 7 ser man at de to hjelpevinger 7 4 og 7 5 ligger symmetrisk om hovedvingen 7 3. I den andre gjennomstrømnings-retning 5 vil i dette tilfelle den fremre hjelpevinge 7 begrense en vingeprofil sammen med hovedvingen 7 3mens den na o bakre hjelpevinge 7 4 danner en støttevinge for den begrensede vingeprofil.
4 5
Ved profilene i fig. 8 ligger hjelpevingene 7 og 7 ved hovedvingens 7 3 bakre ende, mens ved profilen i fig. 9
4 5 3 hjelpevingene 7 og 7 har samme lengde som hovedvingen 7 . Lengderetningen til løpeskovlen i fig. 10 - 12 går loddrett på løpehjulets rotasjonsakse/på samme måte som ved utfør-elseseksemplet i fig. 1 og 2, det vil si at løpeskovlenes 7 lengderetning er rettet vekk fra løpehjulets rotasjonsakse. Profildelenes 7<3>. tverrsnitt blir fyldigere mot løpehjulets 4 5 rotasjonsakse og avstanden mellom profildelenes 7 , 7 øker, slik at det muliggjøres en mot rotasjonsaksen økende anstrøm-nmgsvinkel. Videre er hjelpevingenes 7 4 , 7 5 radielle utstrekning mindre enn hovedvingens 7 3 radielle utstrekning.
Ved luftturbinene i fig. 13 og 14 er profildelene 7 1 og 7<2>forbundne med hverandre ved de ender 14, henholdsvis 15 som ligger lengst ifra løpehjulets rotasjonsakse. I utførelsen i fig. 13 er løpeskovlprofilen delt over hele lengden, men i fig.. 14 strekker en oppdelingen i profildeler seg bare~over den radielt sett innerste delen av løpeskovlens lengde. Ytterst er således løpeskovlen 7 ikke lenger oppdelt i profildeler .
Ved luftturbinen i fig. 15 går løpeskovlenes 7 lengderetninger parallelt med løpehjulets rotasjonsakse, slik at det foreligger en like stor omløpshastighet over hele lengderetningen til løpeskovlene og man således får lik anstrøm-ningsvinkel for løpeskovlene over hele lengderetningen.
En slik luftturbin med to usymmetriske løpeskovldeler parallelt med rotasjonsaksen, kan fordelaktig også anvendes som vindmotor av Darrieus-typen, eksempelvis som en videreutvikling av WO 80/00733 med forbedret effekt og letter selvstarting.
Ved turbinen i fig. 16 går løpeskovlenes lengderetninger skratt i forhold til løpehjulets rotasjonsakse, og man har her således et eksempel på en turbin med halvaksial gjennom-strømning. Turbinen i fig. 1 har aksialgjennomstrømning,
og turbinen i fig. 15 har en tilnærmet radiell gjennomstrøm-ning. Såvel i fig. 15 som i fig. 16 ser man tydelig de strømningsteknisk gunstige tverrsnittsutvidelser 23, 23"<*>". ;Ved turbinen i fig. 17 er det etter løpehjulet 6, 7 anordnet et andre løpehjul 6', 7' og mellom den er det anordnet et mellomledehjul 16. ;I de i fig. 18 - 27 viste utførelseseksempler kan profildelene omstilles i samsvar med vekslingen av gjennomstrøm-ningsretningen 4 henholdsvis 5. Denne omstilling skjer hensiktsmessig automatisk ved hjelp av luftstrømmen, under påvirkning av det av luftstrømmen utøvede trykk eller også ved hjelp av en indirekte overføring. ;1 2 ;I fig. 18 og 19 er det vist to hovedvinger 7 og 7 som kan omstilles i forhold til hverandre i løpehjulets omkretsretning. Den ved den respektive gjennomstrømningsretning 4 eller 5 fremre liggende hovedvinge er stilt slik at den sett i løpe-hjulets omkretsretning ligger etter den i gjennomstrømnings-retningen bakre hovedvinge. ;Ved utførelsen i fig. 20 og 21 dannes profildelene av en;med navet fast forbundet hovedvinge 7 3 og to innbyrdes forbundne, sammen omstillbare hjelpevinger 7 4 og 7 5. Den i gjennomstrømningsretningen 4 eller 5 fremre hjelpevinge danner en sterkt krummet vingeprofil sammen med hovedvingen, mens den i gjennomstrømningsretningen bakre hjelpevinge tjener som støttevinge. ;Ved den i fig. 22 og 23 viste profil legger den i den respektive gjennomstrømningsretning 4 henholdsvis 5 fremre hjelpevinge seg an mot hovedvingen, slik at de to profildeler danner en vingeprofil som er vendt mot den inngående luftstrøm, mens den ved samme gjennomstrømningsretning bakre hjelpevinge danner en støttevinge for vingeprofilen. ;Ved utførelsen i fig. 24 og 25 ligger det i løpehjulets dreieretning en bevegbar hjelpevinge 7 g foran en fast hovedvinge 7 3 , og denne hjelpevinge 7 6danner en støttevinge for den faste hovedvinge. Hjelpevingen 7 g er utformet slik at den har vektmessig likevekt om sin dreieakse, og dreieaksen ligger foran angrepspunktet til hjelpevingens oppdriftskraft, slik at hjelpevingen 7 omstilles under påvirkning av luft-strømmen, til anlegg mot et anslag. Istedenfor hjelpevingen 7 6 kan imidlertid også hovedvingen 7 3 være svingbar. ;Dreieaksen til hjelpevingen 7^ i fig. 24 og 25 ligger på;samme måte som dreieaksene til hjelpevingeparene 7^, 7~* i fig. 20 og 21, henholdsvis fig. 22 og 23, i hovedvingens 7<3>symmetriplan.
Ved utførelsen i fig. 26 og 27 benyttes trykkforskjellen i arbeidsmediet foran og etter løpehjulet for omstilling av profildelene 7 , 7 ved reversering av løpehjulets gjennom-strømningsretning. Et stempel 17 eller en deformerbar tallerken er ved hjelp av en membran 18 ved løpehjulets nav 6 montert forskyvbar i løpehjulets akseretning eller er fast forbundet. Stemplets 17 ene side er ved hjelp av minst én ledning 19 forbundet med den på tegningen til høyre liggende løpehjulside 20. Stemplets 17 andre side ligger på den venstre løpehjulside 21. Slik det særlig går frem av fig. 27, virker stemplet 17 ved hjelp av en stang 22 på de omstillbare hjelpe-4 5
vinger 7,7, slik at disse kan omstyres.
Omstillingsgraden kan også bestemmes av størrelsen til trykkforskjellen. Hensiktsmessig skjer omstillingen slik at de omstillbare profildeler befinner seg i midtstillingen når gjennomstrømningens retningsendring finner sted.
I samtlige utførelseseksempler, det vil si både ved løpe-skovler med fast på navets festede profildeler såvel som for løpeskovler med i forhold til navet forstillbare profildeler, er de usymmetriske profildeler for det meste i den ene gjennomstrømningsretning anordnet symmetrisk i forhold til den andre gjennomstrømningsretning. Løpeskovlene med de usymmetriske profildeler oppdelt profil har altså samme strømningsforhold som de kjente løpeskovler som i begge gjen-nomstrømningsretninger har en symmetrisk profil, men har den fordel at det muliggjøres en større anstrømningsvinkel uten strømningsavrivning, med tilhørende øket effekt og forbedret virkningsgrad. Ved slike totalt sett symmetriske profiler oppstår det imidlertid et problem, nemlig at trykkfallet mellom turbinens innløp og utløp vil være forskjellig på
ulike punkter av løpeskovlene, det vil si at trykkfallet er avhengig av radien eller avstanden fra rotasjonsaksen A.
Ved turbiner med bare én gjennomstrømningsretning, hvor en usymmetri er tillatt, kan man løse dette problem eksempelvis ved en vridd formgivning av løpeskovlene "Wirbelflussbeschaufe-lung" eller "free vortex". Så snart det imidlertid forlanges de samme strømningsforhold i begge, motsatte gjennomstrøm-ningsretninger, vil en slik løsning med vridning av skovlene med symmetriske profiler eller av symmetriske deler sammen-satte profiler ikke lenger være mulig.
Den ifølge oppfinnelsen usymmetriske utforming og anordning
av profildelene gjør det imidlertid mulig å holde trykkfallet uavhengig av radien og dermed hindre en strømningsavløsning over hele tverrsnittet, eller å oppnå et annet ønske et radielt trykkforløp.
I fig. 29 til 31 er det vist et skjematisk eksempel som til-fredsstxller disse krav. En hovedvinge 7 3 har som vist to foranilende hjelpevinger 74 ,75. Vingene strekker seg aksialt ut ifra navet 6 og rotasjonsaksen A. Kordelengdene til de usymmetriske profildeler 74 ,7 5 og likeledes disse delers foraniling i forhold til del 7 3, øker med økende avstand fra rotasjonsaksen A, mens kordelengden til delen 7 3 avtar og denne del sågar blir borte i radiell retning før spiss-snittet. Ved enden 14' er profildelene 7 4 , 7 5 forbundne med hverandre for oppnåelse av avstivning. I eksemplet i fig. 29 - 31 er det også vist at vingedelene 7 4 , 7 5 kan være vridd, idet den innbyrdes avstand i nærheten av navet er mindre foran enn den andre avstand, mens imidlertid den innbyrdes avstand lengre ut fra navet er mindre ved bakkanten. Avstanden er i nærheten av navet mindre foran, fordi man bare på denne måten kan beherske de store anstillningsvinkler som her foreligger, uten strømningsavrivning. Lengre ut, hvor anstillingsvinkelen er mindre som følge av den større om-kretshastighet, kan man ha mindre avstand bak uten fare for avrivning. Dette gir en skjev flate som er skråstilt slik at luften, som strømmer mot det stående løpehjul, avbøyes og løpehjulet således som reaksjon begynner å dreie seg i den ønskede retning. Også i nærheten av navet forefinnes det en skjev flate, men denne bidrar ikke noe med hensyn til selv-startingen. Fordi imidlertid de på gunstig måte skråstilte flater har den største hevarm eller radius, vil allikevel løpehjulet dreie seg i ønsket retning.
Oppfinnelsen er foran beskrevet i forbindelse med luftturbiner. Som allerede nevnt kan imidlertid også med fordel realiseres med andre strømningsmedier, f.eks. vann som strømmer frem og tilbake i tidevannskraftverk, eller et annet medium.

Claims (27)

1. Turbin jned et løpehjul som innbefatter et nav (6) og løpeskovler (7) med profil, hvilket løpehjul avvekslende gjennomstrømmes av arbeidsmediet i den ene eller andre gjen-nomstrømningsretning og i begge tilfeller roterer i samme retning, karakterisert ved at profilen i løpeskovlene (7). over i det minste en del av skovllengden er delt i profildeler (71 ,72) for bedring av skovlomstrøm-ningen, idet minst én av profildelene er usymmetrisk om ethvert plan vinkelrett på den respektive gjennomstrømnings-retning ( 4 , 5) .
2. Turbin ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbyrdes avstand mellom profildelene (71 ,72) ved profildelenes fremre ende adskiller seg fra avstanden ved profildelenes bakre ende.
3. Turbin ifølge krav 1, karakterisert ved at profildelene (7 1 , 7 2) er flatere utformet på sine mot hverandre vendte flater (10, 11) enn på de fra hverandre vendre flater (12, 13).
4. Turbin ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at det er anordnet to like store, som hovedvinge (71 ,72) utformede profildeler som er anordnet etter hverandre i løpehjulets (6, 7) gjennomstrømningsret-ninger (4, 5), og etter valg ligger overfor hverandre eller forskjøvet i forhold til hverandre i omkretsretningen.
5. Turbin ifølge krav 4, karakterisert ved at den innbyrdes gjennomsnittsavstand mellom profildelene (7 1 , 7 2) i gjennomstrømningsretningen utgjør opptil 1,5 ganger, fortrinnsvis ca. 0,7 ganger kordelengden til en profildel.
6. Turbin ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at profildelene er symmetrisk gruppert i forhold til et plan loddrett på gjennomstrømningsretningen.
7. Turbin ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at det som profildeler er anordnet en hovedvinge (7 3) og på begge sider av denne liggende hjelpe-4 5 vinger (7 , 7 ) .
8. Turbin ifølge krav 7, karakterisert 3 4 5 ved at hovedvingen (7 ) og hjelpevingene (7,7) har ulik utstrekning i radialretningen.
9. Turbin ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at hjelpevingene (74 ,75) iler foran hovedvingen (7 3) i rotasjonsretningen.
10. Turbin ifølge krav 9, karakterisert ved at hjelpevingenes (7 4 , 7 5) foranilmg øker med økende avstand fra navet (6).
11. Turbin ifølge et av kravene 1-10, karakterisert ved at løpeskovlenes (7) lengderetning er rettet ifra løpehjulets (6, 7) nav (6).
12. Turbin ifølge krav 11, karakterisert ved at profildelenes (7 1 ,7 2) tverrsnitt blir fyldigere mot løpehjulets (6, 7) nav (6).
13. Turbin ifølge krav 11,12, karakterisert ved at profildelene (7 1 , 7 2) er forbundne med hverandre ved de ender (14, 15) som liqqer lenast fra løpehjulets nav (6).
14. Turbin ifølge ett av kravene 11-13, karakterisert ved at avstanden mellom profildelene (7 1 , 7 2) i gjennomstrømningsretningen avtar med økende avstand fra navet (6).
15. Turbin ifølge ett av kravene 11-14, karakterisert ved at i nærheten av navet (6) er avstanden mellom profildelene (74 ,75) ved den bakre ende større enn ved den fremre ende, mens imidlertid avstanden mellom profildelene (74 ,75) lengre fra navet (6) er større ved den fremre ende enn ved den bakre ende.
16. Turbin ifølge krav 15, karakterisert ved at profildelenes(7 4 , 7 5) kordelengder øker med økende avstand fra navet (6).
17. Turbin ifølge ett av kravene 7 - 10 og ett av kravene 11-16, kaarakterisert ved at kordelengden til hovedvingen (7 3). avtar med økende avstand fra navet (6).
18. Turbin ifølge ett av kravene 1-7, karakterisert ved at løpeskovlenes (7) lengderetninger går parallelt med løpehjulets (6, 7) rotasjonsakse.
19. Turbin ifølge ett av kravene 1-18, karakterisert ved at det på minst én side av løpe-hjulet (7) er anordnet et ledehjul (9).
20. Turbin ifølge krav 19, karakterisert ved at det etter løpehjulet (6, 7) er anordnet minst ett andre løpehjul (6 <1> , 7'), med et mellomliggende mellomledehjul (16) .
21. Turbin ifølge krav 1, karakterisert ved at en profildel (7 <2> , 7 <4> , 7 <5> , 7 <6> ) kan omstilles fra en stilling til en annen ved reversering av gjennomstrømnings-retningen (4, 5), slik at profildelen i begge stillinger er anordnet usymmetrisk i forhold til plan loddrett på gjennom-strømningsretningen.
22. Turbin ifølge krav 21, karakterisert ved at to profildeler (7 1 , 7 2) er forskyvbare i forhold til hverandre i løpehjulets (6, 7) omløpsretning.
23. Turbin ifølge krav 21, karakterisert ved at profildelene er delt opp i to grupper, idet profildelene i den ene gruppe (7 3) er faste og profildelene i 4 5 6 den andre gruppe (7 , 7 , 7 ) er omstillbare.
24. Turbin ifølge ett av kravene 21-23, karakterisert ved at for automatisk omstilling av profildelen ved reversering av løpehjulets gjennomstrømnings-retning utnyttes trykkforskjellen i arbeidsmediet foran og etter løpehjulet.
25. Anvendelse av en turbin ifølge et av kravene 1-24 for energiutvinning fra bølgebevegelsen i sjøen.
26. Anvendelse ifølge krav 25, karakterisert ved at turbinen er anordnet i den øvre halsen (2) i en beholder (3) hvis nedre, åpne ende dykker ned i det bølge-bevegede vann.
27. Anvendelse av en turbin ifølge ett av kravene 1-24 for energiutvinnelse av bevegelsen til frem- og tilbakestrøm-mende vann.
NO821248A 1981-06-05 1982-04-16 Turbin. NO821248L (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH3706/81A CH659851A5 (de) 1981-06-05 1981-06-05 Turbine.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO821248L true NO821248L (no) 1982-12-06

Family

ID=4261770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO821248A NO821248L (no) 1981-06-05 1982-04-16 Turbin.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4545726A (no)
JP (1) JPS5859301A (no)
CH (1) CH659851A5 (no)
DE (1) DE3213810A1 (no)
FR (1) FR2507251A1 (no)
GB (1) GB2099929B (no)
NO (1) NO821248L (no)

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58220973A (ja) * 1982-06-17 1983-12-22 Mitsubishi Electric Corp 往復流中で同一方向に回転するタ−ビン装置
US4674275A (en) * 1984-05-15 1987-06-23 Sigmunn Stroem Method for varying the cross-sectional flow area in a radial gas turbine inlet
US4624104A (en) * 1984-05-15 1986-11-25 A/S Kongsberg Vapenfabrikk Variable flow gas turbine engine
US4599041A (en) * 1984-12-19 1986-07-08 Stricker John G Variable camber tandem blade bow for turbomachines
JPH0689645B2 (ja) * 1988-08-19 1994-11-09 佐賀大学長 取付け角を有する対称翼型複葉式ウェルズタービンを用いた波力発電装置
KR100190502B1 (ko) * 1991-10-17 1999-06-01 니시오카 시게루 교반익
AUPO361396A0 (en) 1996-11-14 1996-12-12 Energetech Australia Pty Limited Parabolic wave focuser & double ended aerofoil turbine
US6139255A (en) * 1999-05-26 2000-10-31 Vauthier; Philippe Bi-directional hydroturbine assembly for tidal deployment
GB2376508B (en) * 2001-06-12 2003-09-17 John Hunter Directional flow turbine system
US6682301B2 (en) 2001-10-05 2004-01-27 General Electric Company Reduced shock transonic airfoil
US6955049B2 (en) * 2003-05-29 2005-10-18 Krouse Wayne F Machine and system for power generation through movement of water
WO2006065248A2 (en) * 2004-12-17 2006-06-22 Composite Support & Solutions, Inc. Diffuser-augmented wind turbine
GB0428199D0 (en) * 2004-12-23 2005-01-26 Susgen Ltd SST Susgen subsea turbine
CN1828042B (zh) * 2006-03-10 2010-04-21 清华大学 可双向发电的对旋贯流式水轮机转轮
GB2440344A (en) * 2006-07-26 2008-01-30 Christopher Freeman Impulse turbine design
AU2013200683B2 (en) * 2006-07-26 2016-05-26 Dresser-Rand Company Impulse turbine for use in bi-directional flows
US7695242B2 (en) * 2006-12-05 2010-04-13 Fuller Howard J Wind turbine for generation of electric power
RU2372519C2 (ru) * 2007-09-03 2009-11-10 Сергей Евгеньевич Варламов Ветровая энергетическая установка
DE102008004761A1 (de) * 2008-01-16 2009-07-23 Voith Patent Gmbh Luftturbine für ein Wellenkraftwerk
US20100283248A1 (en) 2009-02-20 2010-11-11 Moffat Brian L Venturi based ocean wave energy conversion system
US8925313B2 (en) * 2008-02-22 2015-01-06 Brian Lee Moffat Wave energy conversion apparatus
JP4873388B2 (ja) * 2008-07-28 2012-02-08 上野 康男 起動装置
ITPG20090008U1 (it) * 2009-04-27 2010-10-28 Leonardo Valentini Deviatore statico di flusso aerodinamico per pale di rotori eolici ad asse verticale.
DE102009018924A1 (de) 2009-04-28 2010-11-04 Voith Patent Gmbh Bidirektional anströmbare Turbine
US20110070065A1 (en) * 2009-09-22 2011-03-24 Mike Xiaolei Lu Wind energy device with increased wind speed feature
PT104972B (pt) * 2010-02-19 2017-10-25 Inst Superior Tecnico Turbina com rotor de entrada e saída radiais para aplicações em escoamentos bidireccionados
AU2010348973B2 (en) * 2010-03-22 2015-07-09 Dresser-Rand Company Energy conversion system with self-rectifying radial flow turbine and method
US9097233B1 (en) * 2010-06-01 2015-08-04 Dennis Allen Ramsey Suction-augmented hydropower turbine
GB2482545B (en) * 2010-08-06 2017-05-03 Ge Aviat Systems Ltd Aircraft propellers with composite blades mounted to a single propeller hub
AU2012219353B2 (en) * 2011-02-18 2015-12-17 Concepts Nrec, Llc Turbomachinery having self-articulating blades, shutter valve, partial-admission shutters, and/or variable-pitch inlet nozzles
US9217332B2 (en) * 2012-11-05 2015-12-22 Mohammad Ismail Abbassi Shakibapour Uni-directional axial turbine blade assembly
PT106943A (pt) * 2013-05-16 2014-11-17 Inst Superior Tecnico Turbina de ar para aplicações em aproveitamentos de energia das ondas
CN103711631B (zh) * 2014-01-16 2015-10-14 中国石油大学(北京) 线投影叶片涡轮定转子组合件及涡轮马达
DE112014006328A5 (de) * 2014-02-03 2016-12-15 Michal Marcinkowsky Beidseitig wirkendes Rotorblatt für energieerzeugende Kraftanlagen
JP6354051B2 (ja) * 2014-04-16 2018-07-11 国立大学法人 東京大学 波力発電タービン
JP6524397B2 (ja) * 2014-04-16 2019-06-05 国立大学法人 東京大学 波力発電タービン
CN114876713B (zh) * 2022-03-03 2023-04-07 清华大学 气动式波力发电装置以及双体气动式波力发电船

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1836860A (en) * 1921-01-29 1931-12-15 Moody Lewis Ferry Vane formation for rotary elements
FR687499A (fr) * 1929-03-19 1930-08-08 Application nouvelle des surfaces alaires à l'aspiration des fluides
US2224519A (en) * 1938-03-05 1940-12-10 Macard Screws Ltd Screw type fluid propelling apparatus
US2351516A (en) * 1940-05-24 1944-06-13 Bendix Aviat Corp Turbotransmission
US2576700A (en) * 1947-06-02 1951-11-27 Schneider Brothers Company Blading for fluid flow devices
US3867062A (en) * 1971-09-24 1975-02-18 Theodor H Troller High energy axial flow transfer stage
GB1430596A (en) * 1972-07-06 1976-03-31 Rolls Royce Multi-bladed fans
DE2507330C3 (de) * 1974-02-20 1981-11-26 Amancio S. Dr. Manila Donato Verfahren und Vorrichtung zur Umwandlung der Energie der Meereswellenbewegung in Nutzenergie
US3986794A (en) * 1975-06-09 1976-10-19 General Motors Corporation Reversible ducted fan assembly
GB1595700A (en) * 1976-11-13 1981-08-12 Univ Belfast Fluid driven rotary transducer
US4130381A (en) * 1977-06-08 1978-12-19 Levin Efim M Impeller of axial-flow fan
GB1574379A (en) * 1977-08-24 1980-09-03 English Electric Co Ltd Turbines and like rotary machines
GB2028929B (en) * 1978-08-29 1982-07-07 English Electric Co Ltd Turbines
AT359007B (de) * 1978-10-11 1980-10-10 Wiener Brueckenbau Windkraftmaschine
WO1980001098A1 (fr) * 1978-11-15 1980-05-29 E Floegel Aubes orientables pour machines hydrauliques

Also Published As

Publication number Publication date
US4545726A (en) 1985-10-08
FR2507251A1 (fr) 1982-12-10
GB2099929B (en) 1984-08-01
JPS5859301A (ja) 1983-04-08
GB2099929A (en) 1982-12-15
DE3213810A1 (de) 1983-01-27
CH659851A5 (de) 1987-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4545726A (en) Turbine
Falcão et al. Self-rectifying air turbines for wave energy conversion: A comparative analysis
ES2771523T3 (es) Aerogenerador flotante con turbinas gemelas de eje vertical con rendimiento mejorado
US6360534B1 (en) Ocean wave energy extraction
EP3120014B1 (en) Hydrokinetic energy conversion system and use thereof
NO340284B1 (no) Aksjonsturbin for bruk ved toveis strømninger
US20050249579A1 (en) Wind power generator
WO2001048374A2 (en) Turbine for free flowing water
JP2007529662A5 (no)
NO305723B1 (no) Sylindrisk turbinmaskin
KR20080018184A (ko) 좌우대칭형 에어포일을 구비한 워터 터어빈
WO2009151736A1 (en) Wind / fluid turbine
ITMI20130791A1 (it) Ventilatore assiale
WO2010023648A2 (en) A turbine and a rotor for a turbine
KR101663597B1 (ko) 확산관을 이용한 고효율 풍력발전기
BR0214796B1 (pt) tubo de fluxo, e, usina hidrelétrica.
GB2017230A (en) Transverse Flow Turbines
US20120163976A1 (en) Vertical axis turbine blade with adjustable form
NO320286B1 (no) Turbin for kraftproduksjon
JPH0264270A (ja) 自己可変ピッチ案内羽根を有する衝動タービン
CN201065807Y (zh) 高比速整装轴流定桨式水轮发电机组
GB2507773A (en) Continuous ring airfoil for turbine or propeller
Setoguchi et al. State of art on self-rectifying air turbines for wave energy conversion
US20200056581A1 (en) Thermodynamic wind turbine
Cheng et al. Modular Structural Design and Performance Analysis of Multi-Blade Darrieus Wind Turbines