RU2059103C1

RU2059103C1 - Hydraulic turbine

Info

Publication number: RU2059103C1
Application number: RU9393042721A
Authority: RU
Inventors: Николай Павлович Селиванов; Сергей Николаевич Селиванов
Original assignee: Николай Павлович Селиванов; Сергей Николаевич Селиванов
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1996-04-27

Abstract

FIELD: hydraulic power engineering; conversion of flow energy. SUBSTANCE: increased length of floating body 3 of hydraulic turbine rotor wheel 2 makes it possible to install blades 4 with increased size of surface exposed to action of hydraulic flow which improves stability of device. Making of floating body 3 either ellipsoidal, or polyovoidal, or multifloat permits displacement of centres of buoyancy towards periphery. Shape of blades 4 which can be made bow-like, wedge-like or convex-polygonal provides for increase in exchange of energy between blades 4 and flow. Shaft 1 is made multi-link, links being connected by hinge joint. EFFECT: increased exchange of energy. 7 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано в устройствах для преобразования энергии потока. The invention relates to hydropower and can be used in devices for converting flow energy.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является гидpотуpбина, содержащая вал, рабочее колесо с плавучим корпусом и лопастями, причем плавучий корпус выполнен сфероидальным. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a hydraulic turbine containing a shaft, an impeller with a floating casing and blades, and the floating casing is made spheroidal.

Недостатком этой гидротурбины является низкая эффективность отбора энергии в гидропотоке, обусловленная неустойчивостью в потоке сфероидального плавучего корпуса и размещением укороченных лопастей на сегментных частях сферы корпуса колеса. The disadvantage of this turbine is the low efficiency of energy extraction in the hydroflow due to instability in the flow of the spheroidal floating body and the placement of shortened blades on the segmented parts of the wheel body sphere.

Изобретение обеспечивает повышение мощности и надежности работы путем увеличения эффективности отбора энергии движущегося потока и повышения устойчивости устройства в потоке. The invention provides increased power and reliability by increasing the energy efficiency of a moving stream and increasing the stability of the device in the stream.

Это достигается тем, что в гидротурбине, содержащей вал, рабочее колесо с плавучим корпусом и лопастями, плавучий корпус выполнен протяженным вдоль оси вала и его продольная ось превышает поперечную, а каждая лопасть выполнена превышающей по крайней мере половину длины плавучего корпуса. Плавучий корпус может быть выполнен в виде тела вращения с переменным радиусом кривизны, например эллипсоидальным, либо мультиплицированно-эллипсоидальным, либо полиовоидальным. Плавучий корпус может быть выполнен би- или полипоплавковым, а лопасти протяженными в пределах групп или всей системы поплавков. Вал может быть выполнен би- или многозвенным, причем жесткие звенья последовательно соединены шарнирами с возможностью передачи несоосного вращения и крутящего момента от звена к звену. Вал может быть снабжен промежуточными тяговыми опорами, позвенно прикрепленными к нему у промежуточных шарниров. Лопасти колеса могут быть выполнены дугообразными, или клинообразными, или выпукло-полигональными в плане относительно развертки поверхности плавучего корпуса. This is achieved by the fact that in a hydraulic turbine containing a shaft, an impeller with a floating body and blades, the floating body is made extended along the axis of the shaft and its longitudinal axis exceeds the transverse one, and each blade is made exceeding at least half the length of the floating body. The floating body can be made in the form of a body of revolution with a variable radius of curvature, for example, ellipsoidal, or multiplicated-ellipsoidal, or polioidal. The floating body can be made bi- or polyfusible, and the blades are extended within groups or the entire system of floats. The shaft can be bi- or multi-link, moreover, the rigid links are connected in series with hinges with the possibility of transmitting misaligned rotation and torque from link to link. The shaft can be equipped with intermediate traction bearings, which are link-mounted to it at intermediate joints. The blades of the wheel can be made arcuate, or wedge-shaped, or convex-polygonal in plan relative to the sweep of the surface of the floating body.

На фиг. 1 изображена гидротурбина с удлиненным плавучим корпусом, вид сверху; на фиг. 2 вариант гидротурбины с эллипсоидальным корпусом, фронтальная проекция; на фиг. 3 вариант гидротурбины с полипоплавковым корпусом, фронтальная проекция; на фиг. 4 вариант мультиплицированной гидротурбины с многозвенным валом, вид сверху; на фиг. 5, 6, 7 варианты выполнения лопастей в развертке; на фиг. 8 гидротурбина с концентратором энергии потока в виде экранов. In FIG. 1 shows a hydroturbine with an elongated floating body, a top view; in FIG. 2 variant of a hydraulic turbine with an ellipsoidal body, frontal projection; in FIG. 3 version of a hydroturbine with a polyfusible body, frontal projection; in FIG. 4 variant of a multiplied hydraulic turbine with a multi-link shaft, top view; in FIG. 5, 6, 7 embodiments of the blades in the scan; in FIG. 8 hydroturbine with a stream energy concentrator in the form of screens.

Гидротурбина содержит вал 1, рабочее колесо 2 с плавучим корпусом 3 и лопастями 4, плавучий корпус 3 выполнен протяженным вдоль оси вала 1, и его продольная ось превышает поперечную, а каждая лопасть 4 выполнена превышающей по крайней мере половину длины плавучего корпуса 3, который может быть выполнен в виде тела вращения с переменным радиусом кривизны, например эллипсоидальным, либо мультиплицированно-эллипсоидальным, либо полиовоидальным. Плавучий корпус 3 может быть выполнен би- или полипоплавковым, а лопасти 4 протяженными в пределах групп поплавков или всей системы поплавков. Вал 1 может быть выполнен би- или многозвенным, причем жесткие звенья последовательно соединены шарнирами 5 с возможностью передачи несоосного вращения и крутящего момента от звена к звену. Вал 1 может быть снабжен промежуточными тяговыми опорами 6, позвенно прикрепленными к нему у промежуточных шарниров 5, а лопасти 4 могут быть выполнены дугообразными, или клинообразными, или выпукло-полигональными в плане относительно развертки поверхности плавучего корпуса. Кроме того, гидротурбина может быть снабжена с боков развернутыми в стороны экранами 7, предназначенными для концентрации энергии потока перед турбиной, которые при определенном выполнении с плавным расширением образовавшегося створа за турбиной могут выполнять функцию диффузора гидропотока, увеличивая КПД гидротурбины. The turbine contains a shaft 1, an impeller 2 with a floating body 3 and blades 4, the floating body 3 is made extended along the axis of the shaft 1, and its longitudinal axis exceeds the transverse, and each blade 4 is made exceeding at least half the length of the floating body 3, which can be made in the form of a body of revolution with a variable radius of curvature, for example, ellipsoidal, or multiplicatively ellipsoidal, or polioidal. The floating body 3 can be bi-or polyfusible, and the blades 4 are extended within the groups of floats or the entire system of floats. The shaft 1 can be bi-or multi-link, and the rigid links are connected in series by hinges 5 with the possibility of transmitting misaligned rotation and torque from link to link. The shaft 1 can be equipped with intermediate traction bearings 6, which are attached to it at the intermediate hinges 5, and the blades 4 can be made arcuate, or wedge-shaped, or convex-polygonal in terms of the development of the surface of the floating body. In addition, the hydraulic turbine can be equipped with laterally turned screens 7, designed to concentrate the flow energy in front of the turbine, which, with a certain performance with a smooth expansion of the formed alignment behind the turbine, can serve as a hydraulic flow diffuser, increasing the efficiency of the hydraulic turbine.

Гидротурбина работает следующим образом. Hydroturbine works as follows.

Набегающий поток воздействует на лопасти 4, вращая рабочее колесо 2 и передавая вращение валу 1 отбора мощности. Выполнение плавучего корпуса 3 протяженным вдоль оси вала 1 таким образом, что его продольная ось превышает поперечную, позволяет устанавливать лопасти 4 с увеличенной поверхностью экспонирования в гидропотоке, например лопасть 4 выполнена с длиной, превышающей половину длины корпуса 3, что позволяет повысить эффективность отбора энергии потока, а, следовательно, и мощность гидротурбины, и повысить устойчивость устройства в потоке. Выполнение плавучего корпуса 3 мультиплицированно-эллипсоидальным либо полиовоидальным позволяет разнести центры плавучести на периферийные участки турбины, что повышает устойчивость устройства в потоке и надежность работы, а также осуществляет концентрацию энергии потока к середине лопасти. Выполнение вала многозвенным, жесткие звенья которого соединены шарнирами 5, и оснащение вала промежуточными тяговыми опорами 6 позволяет осуществлять различное расположение звеньев вала в потоке и, таким образом, изменением натяжения тяговых опор 6 устанавливать наиболее целесообразное размещение лопастей 4 в потоке. The incoming flow acts on the blades 4, rotating the impeller 2 and transmitting rotation to the power take-off shaft 1. The execution of the floating casing 3 extended along the axis of the shaft 1 so that its longitudinal axis exceeds the transverse, allows you to install the blades 4 with an enlarged exposure surface in the hydraulic flow, for example, the blade 4 is made with a length exceeding half the length of the casing 3, which allows to increase the efficiency of the selection of flow energy , and, consequently, the power of the turbine, and increase the stability of the device in the stream. The implementation of the floating body 3 multiplicated-ellipsoidal or polioidal allows to place the centers of buoyancy on the peripheral sections of the turbine, which increases the stability of the device in the flow and reliability, and also carries out the concentration of flow energy to the middle of the blade. The implementation of the shaft is multi-link, the rigid links of which are connected by hinges 5, and equipping the shaft with intermediate traction bearings 6 allows different arrangement of the shaft links in the stream and, thus, changing the tension of the traction bearings 6 to establish the most appropriate placement of the blades 4 in the stream.

Выполнение лопастей 4 дугообразными, клинообразными или выпукло-полигональными также повышает эффективность энергообмена между потоком и лопастями. The implementation of the blades 4 arcuate, wedge-shaped or convex-polygonal also increases the efficiency of energy exchange between the stream and the blades.

Claims

1. HYDROTURBINE, comprising a shaft, an impeller with a floating body and blades, characterized in that the floating body is made extended along the axis of the shaft and its longitudinal axis exceeds the transverse, and each blade is made exceeding at least half the length of the floating body.

2. Hydroturbine according to claim 1, characterized in that the floating body is made in the form of a body of revolution with a variable radius of curvature.

3. Hydroturbine according to claim 2, characterized in that the floating body is made ellipsoidal, either multiplied-ellipsoidal, or polioidal.

4. Hydroturbine according to paragraphs. 1 to 3, characterized in that the floating body is single or polyfusible, and the blades are extended within groups or the entire system of floats.

5. A hydraulic turbine according to claim 4, characterized in that the shaft is bi- or multi-link, and the rigid links are connected in series with hinges with the possibility of transmitting misaligned rotation and torque from link to link.

6. Hydroturbine according to claim 5, characterized in that the shaft is equipped with intermediate supports, which are link-mounted to it at intermediate joints.

7. Hydroturbine according to claim 1, characterized in that the blades are made arcuate, or wedge-shaped, or convex-polygonal in terms of the surface sweep of the floating hull.