PL190102B1

PL190102B1 - Water turbine

Info

Publication number: PL190102B1
Application number: PL98324760A
Authority: PL
Inventors: Andrzej Skowroński
Original assignee: Skowronski Andrzej
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 2005-10-31
Also published as: PL324760A1

Abstract

1. A water turbine made of known thin-walled materials, resistant to water action, characterised in that it has seven hexahedral tooth-blades (1), evenly spaced along the circle circumference. They overlap with each other with the recess defined by the angle of 3 degrees 19 minutes.

Description

Przedmiotem wynalazku jest turbina wodna, której jedna sekcja składa się z siedmiu zębołopat w kształcie hexaedrycznej siatki krystalograficznej, równo rozmieszczonych na obwodzie koła. Każda zębołopata 1 jest wykonana ze znanych materiałów cienkościennych odpornych na działanie wody, a jej kształt hexaedryczny umożliwia wykorzystanie dwóch różnych powierzchni 2 lub 3, zależnie od sił udarowych wody w danym środowisku (rzeka, wodospad). Turbina wodna, w której konstrukcji zastosowano siatkę kryształu hexaedrycznego została zaprojektowana w celu działania w środowisku naturalnym na otwartych przestrzeniach. W odróżnieniu od znanych i stosowanych turbin: Kapłana, Peltona, Francisa oraz wzorów użytkowych Ru 15658K1 i Ru45845Kl, nie posiada płaskościennych łopatek, ale pudłowe zębołopaty zamykające przestrzeń wewnętrzną ścianami w kształcie trójkątów równobocznych. Ściany trójkątowe tworzące pudło hexaedryczne (fig. 4) nadają dużą sztywność konstrukcji zębołopaty. Szczelna konstrukcja pudłowa powoduje niezatapialność i umożliwia samopławność wirnika turbiny bez dodatkowych konstrukcji wypornościowych. Zastosowanie w konstrukcji kształtu idealnej wymiarowo siatki hexaedrycznej w ilości siedmiu zębołopat umieszczonych w obwodzie koła (fig. 1 i fig. 2) odróżnia tę turbinę od dotychczas znanych. Zastosowanie siatki hexaedrycznej urufikuje sposób obliczeń wymiarów zębołopat (fig. 4 i fig. 5) oraz rozmiarów sekcji turbiny (fig. 1 i fig. 2). Wartości kątów obliczone na podstawie zależności matematycznych wynoszą: β\ =19°28', fh =35°17' oraz β = 54°45'. Sztywność pojedynczej sekcji turbiny zapewnia wcinanie się następnej zębołopaty w poprzednią (fig. 3). Istnieje kąt wcięcia γ = 3°19', którym zazębiają się wzajemnie łopaty hexaedryczne, których osiowe tworzą kąt α = 51°26' (fig. 3) Przewidywane zastosowanie turbiny do napędów powolnych na ciekach rzecznych oraz szybkich - pod wodospadami daje możliwość wykorzystania płaskich powierzchni naporowych (fig. 6 i fig. 8) lub klinowych powierzchni naporowych (fig. 7 i fig 9). Sekcje pojedyncze (fig. 2) mogą być nakładane na wspólnym wale 4 w szereg wielosekcyjny (fig. 12 i fig. 13). Wykorzystanie wersji powierzchni naporowej (fig. 10 i fig. 11) zależy od warunków naturalnych, w których turbina będzie miała pracować. Przedmiotową turbinę można łączyć w turbosystemy wielosekcyjne (fig. 14) zazębiające się przeciwnie zwróconymi ku sobie powierzchniami trójkątnymi, wypełniającymi przestrzeń roboczą.The subject of the invention is a water turbine, one section of which consists of seven toothed blades in the shape of a hexahedral lattice, evenly spaced around the circumference of the circle. Each toothed blade 1 is made of known thin-walled materials resistant to water, and its hexahedral shape enables the use of two different surfaces 2 or 3, depending on the impact forces of the water in a given environment (river, waterfall). The water turbine with a hexahedral crystal mesh is designed to operate in the natural environment in open spaces. Contrary to the known and used turbines: Kapłan, Pelton, Francis, and utility models Ru 15658K1 and Ru45845Kl, it does not have flat-sided blades, but box-shaped toothed blades that close the inner space with walls in the shape of equilateral triangles. The triangular walls forming the hexahedral box (Fig. 4) give high rigidity to the structure of the toothed blade. The tight box structure makes it unsinkable and enables the turbine rotor to become self-gliding without additional displacement structures. The use of a dimensionally perfect hexahedral grid in the construction of the shape of seven toothed blades placed in the circumference of the wheel (Fig. 1 and Fig. 2) distinguishes this turbine from the previously known ones. The use of a hexahedral grid will structure the calculation of the dimensions of the toothed blades (Fig. 4 and Fig. 5) and the dimensions of the turbine section (Fig. 1 and Fig. 2). The values of the angles calculated on the basis of mathematical dependencies are: β \ = 19 ° 28 ', fh = 35 ° 17' and β = 54 ° 45 '. The stiffness of a single section of the turbine ensures that the next toothed blade cuts into the previous one (Fig. 3). There is an indentation angle γ = 3 ° 19 ', which interlock with hexahedral blades, the axial of which form an angle α = 51 ° 26' (fig. 3). The expected use of the turbine for slow drives on river courses and high-speed drives - under waterfalls makes it possible to use flat thrust surfaces (Fig. 6 and Fig. 8) or wedge thrust surfaces (Fig. 7 and Fig. 9). Single sections (Fig. 2) can be superimposed on a common shaft 4 in a multi-section series (Fig. 12 and Fig. 13). The use of the thrust surface version (Fig. 10 and Fig. 11) depends on the natural conditions under which the turbine will operate. The said turbine can be combined into multi-section turbo systems (Fig. 14), meshing with oppositely facing triangular surfaces filling the working space.

Wielkość gabarytową pojedynczej sekcji lub turbiny wielosekcyjnej określa jeden parametr „a”, który stanowi długość krawędzi hexaedru. Wielkość „a” jest zarazem szerokością sekcji turbiny.The overall size of a single section or multi-section turbine is determined by one parameter "a", which is the length of the hexahedron edge. The size "a" is also the width of the turbine section.

190 102190 102

IAND

190 102190 102

Fig 8Fig 8

190 102190 102

ιι

190 102190 102

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz Cena 2,00 złThe Publishing Department of the Polish Patent Office. Circulation 50 copies. Price PLN 2.00

Claims

Patent claims

A water turbine made of known thin-walled materials resistant to water, characterized in that it has seven hexahedral toothed blades (1), which are equally spaced around the circumference of the circle, with an indentation (angle) of 3 degrees 19 minutes.

The water turbine according to claim 2 The machine according to claim 1, characterized in that in one direction of rotation it has flat surfaces (2) for the pressure of the working medium, and in the opposite direction it has wedge-oblique surfaces (3) with an acute angle of 56 degrees 38 minutes, resulting from the construction of the shape of the hexahedral solid.