PL374517A1 - Turbina rzeczna - Google Patents

Description

Turbina rzeczna

Przedmiotem wynalazku jest turbina zwłaszcza rzeczna umożliwiająca zamianę energii kinetycznej przepływającego strumienia wody na energię mechaniczną ruchu obrotowego turbiny.

Znane są konstrukcje turbin, których płaszczyzna obrotu jest równoległa do kierunku przepływu strumienia wody, pracujące w częściowym zanurzeniu.

Znane są konstrukcje turbin, których płaszczyzna obrotu jest prostopadła do kierunku przepływu strumienia wody, pracujące w całkowitym zanurzeniu. Z dokonanych badań zgłoszeń wynalazków oraz z przeprowadzonych badań w zbiorach literatury patentowej polskiej nie stwierdzono istnienia analogicznych konstrukcji turbin oraz analogicznych sposobów działania turbin, które pracowałyby na podobnej zasadzie jak turbina rzeczna według wynalazku.

Istota turbiny według wynalazku charakteryzuje się tym, że oś obrotu turbiny ustawiona jest pod kątem ostrym do kierunku przepływu strumienia wody oraz tym, że turbina zanurzona jest w strumieniu wody poniżej swojej osi obrotu.

Zaletą turbiny według wynalazku jest duża sprawność przejmowania energii strumienia wody, gdyż nie zaburza ona znacząco przepływu tego strumienia.

Zaletą konstrukcyjną turbiny jest jej prosta konstrukcja oraz możliwość zabudowy wewnętrznej przestrzeni piasty turbiny, np, prądnicą.

Turbina według wynalazku została przedstawiona w sposób schematyczny na rysunkach przykładowego wykonania, na których Fig. 1 przedstawia turbinę w widoku z góry z pokazaniem jednego przekroju poprzecznego zanurzonej łopatki, l ig, 2 przedstawia widok perspektywiczny całej turbiny, Fig. 3 przedstawia siły występujące na zanurzonej łopatce z przedstawieniem graficznym ich wypadkowej. -2-

Turbina według wynalazku składa się z szeregu profilowanych łopatek i, które usytuowane są promieniście na obwodzie piasty 2, przy czym kąt A pomiędzy cięciwą profilu zanurzonej łopatki C i kierunkiem strumienia wody S zawiera się od -13° do H7°. Oś obrotu turbiny O ustawiona jest korzystnie prostopadle do składowej W wypadkowych sił powstających na łopatkach 1 tworząc z kierunkiem strumienia wody S wynikow y kąt ostry B. przy czym turbina zanurzona jest w strumieniu wody S poniżej swojej osi obrotu O.

Działanie turbiny polega na tym, że strumień wody S przemieszczając się po obu stronach profilowanych łopatek 1 na skutek różnicy ciśnień powstających na obu ich profilowanych powierzchniach powoduje powstawanie sił aerodynamicznych Wg na łopatkach i powodujących ich obrót wokół osi O.

Siły te w głównej mierze decydują o wartości składowej W.

Dodatkowo strumień wody S na skutek oporów przepływu powoduje powstawanie sił oporu przepływu Wp na łopatkach I, oraz sił adhezji (przylegania) Wp pomiędzy powierzchniami łopatek i i strumieniem wody S zależnych od stopnia lepkości wody.

Siły te również przyczyniają się do wzrostu wartości składowej W.

Wypadkowa sił W pow stających na łopatkach X zależna jest od prędkości strumienia wody S, od kąta Ą pomiędzy cięciwą profilu zanurzonej łopatki C i kierunkiem strumienia wody S, od kąta fi pomiędzy osią obrotu O i kierunkiem strumienia wody S oraz od środowiska rzecznego, które charakteryzuje się różną lepkością wody.

Ustawienie kąta fi jest tak dobrane, aby wypadkowa W wszystkich sił działających na łopatkę χ (sił aerodynamicznych, sił oporu przepływu i sil adhezji) była skierowana korzystnie prostopadle do osi obrotu O i miała jak największą wartość. Oś obrotu turbiny O tworzy z kierunkiem strumienia wody S wynikowy kąt ostry' B, który ustala się doświadczalnie przez pomiar największego momentu obrotowrego turbiny, który zależny jest od wartości wypadkowe j W - składowej wszystkich sił działających na łopatki turbiny.

Na skutek dowolnie dobieranej powierzchni styku pomiędzy łopatkami X i strumieniem wOdv S przemieszczającego się po obu stronach łopatek X przekazywanie energii następuje szy bko i bez turbulencji.

Claims (1)

1. 374517

   Zastrzeżenie patentowe Turbina według wynalazku składająca się z szeregu profilowanych łopatek 1 usytuowanych promieniście wokół piasty 2 znamienna tym, że kąt Ą pomiędzy cięciwą profilu zanurzonej łopatki C a kierunkiem strumienia wody S zawiera się od -13“ do +47°, zaś oś obrotu turbiny O umiejscowiona jest korzystnie prostopadle do składowej wypadkowych sił W powstających na łopatkach 1 tworząc z kierunkiem strumienia wody S wy nikowy kąt ostry B. przy czym turbina zanurzona jest w strumieniu S poniżej swojej osi obrotu O.