CN102317618A

In-pipe hydro-electric power system and turbine

Abstract

A generally spherical turbine mechanism, which is arranged in a cylindrical pipe, driven by fluid flowing through the cylindrical pipe from any direction, can be rotated laterally in the cylindrical pipe, and it can be effectively connected to a machine Rotating machinery or generators to generate electrical energy. In one embodiment, the blades of the spherical turbine are bent in an arc of about 180 degrees in a plane, and the plane forms a certain inclination angle with respect to the rotation axis of the central axis. In another embodiment, the baffle is arranged upstream of the spherical turbine and located in the cylindrical pipe to control the fluid flowing through the spherical turbine by shielding a part of the fluid. The blades of the spherical turbine are propeller-shaped in cross section to optimize fluid flow, minimize cavitation, and maximize the conversion of axial energy to rotational energy.

CN102317618A, drawing sheet 1
Sheet 1 of 5

Term

3.5 yearsto projected expiry

Projected expiry 24 March 2030, counted from filing; an application has no term until it is granted.

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24 claims: 2 independent, 22 dependent

  1. 1
    一种通常为球形的涡轮机,包括: 一中心纵向轴,其配置为安装并在垂直于流体流动方向的中心轴线上旋转,以及 多个通常为圆弧形的刀片,其连接于所述中心纵向轴并且从该轴径向地向外延伸,所 述刀片沿该轴四周大体上均匀地间隔分离,并以大约180度弧度进行弯曲,并且所述刀片 沿其实质长度方向具有翼型横截面,当所述刀片与所述轴一起旋转时,所述刀片的范围形 成一个大致的球形。
  2. 2
    根据权利要求1所述的涡轮机,其进一步包括:相对的轮毂组件,每一轮毂组件包括 一毂衬和多个用于将多个对应刀片的相对端附接于所述轴上的安装支架。
  3. 3
    根据权利要求1所述的涡轮机,其中各毂衬具有圆形锯片式外周边缘,所述外周边 缘具有组合曲线和直线边缘段的特征。
  4. 4
    根据权利要求1所述的涡轮机,还包括:相对的联轴器,其用于将对应的轮毂组件牢 固地附接于所述轴上。
  5. 5
    根据权利要求1所述的涡轮机,其中多个刀片限定的标称弦周比为约15%至50%之 间。
  6. 6
    根据权利要求1所述的涡轮机,其中各刀片围绕所述通常为球形的涡轮机的周缘, 以大约180度弧度进行延伸,并且其中,由各刀片限定的平面与所述轴的中心轴线以约30 度的角度相交。
  7. 7
    一种发电系统,其借助流体的运动实现发电,所述系统包括: 一涡轮机,其包括: 配置为在完全相对的底座内旋转的中心纵向轴,该轴配置成大体上垂直于流体流动方 向而延伸,该轴的一端配置成可有效地连结至一块旋转机械; 多个轴承,所述第一轴承将所述轴的最远离发电机的一端安装至一个支撑座上以在环 形方向上旋转,一个第二轴承配置为将所述轴的中间部分安装于一个支撑上,以实现旋转, 所述轴延伸通过这些轴承中的第二个轴承;以及 多个刀片,其连结至所述一对轴承之间的轴,刀片从该轴径向地向外延伸,并且刀片大 体上围绕该轴相互均匀地间隔分离。 根据权利要求7的系统,其中所述涡轮机的各刀片以大约180度弧度进行弯曲。
  8. 8
    9. 根据权利要求7的系统,其中所述涡轮机的各刀片大体上沿其整个长度方向包括一 翼型横截面。
  9. 9
    10. 根据权利要求7的系统,其中所述涡轮机的整体形状通常为球形。
  10. 10
    11. 根据权利要求7的系统,其还包括:一对相对的通常为圆形的轮毂,其附接至通常 为球形的涡轮机的所述轴上,各轮毂具有复数个沿其圆周呈放射性间隔附接于其上安装支 架,该复数个支架用于安装所述多个刀片的相对端。
  11. 11
    12. 根据权利要求7的系统,还包括:一发电机,其可有效地连结至所述轴的近端,以根 据流体的流动与所述轴一起旋转来产生电能。
  12. 12
    13. 根据权利要求7的系统,其中无论流体流动方向如何,所述涡轮机都配置为沿着相 同的方向旋转。
  13. 13
    14. 根据权利要求7的系统,其中固定所述涡轮机轴的所述底座包括轴承。
  14. 14
    15. 一种发电系统,其通过流经管道的流体的运动产生电能,该系统包括: 一涡轮机,其包括: 在一个通常为圆柱形的管道内的完全相对的底座内旋转的中心纵向轴,所述中心纵向 轴大体上垂直于所述通常为圆柱形的管道的长轴而延伸,所属中心纵向轴的一端可有效地 连结至发电机; 多个轴承,所述第一轴承将所述轴的最远离发电机的一端安装至所述通常为圆柱形的 管道的侧壁上,以实现环形方向上的旋转,第二轴承对所述轴的中间部分进行安装,以实现 在所述通常为圆柱形的管道内旋转,且所述轴延伸通过这些轴承中的第二个轴承;以及 多个刀片,其连结至所述轴承之间的所述轴,刀片从所述轴径向地向外延伸,并且所述 刀片大体上围绕该轴相互均匀地间隔分离。
  15. 15
    16. 根据权利要求15的系统,其中所述涡轮机的各刀片以大约180度弧度进行弯曲。
  16. 16
    17. 根据权利要求15的系统,其中所述涡轮机的各刀片大体上沿其整个长度方向包括 一翼型横截面。 1 根据权利要求15的系统,其中所述涡轮机的整体形状通常为球形。
  17. 17
    19. 根据权利要求15的系统,还包括:一对相对的通常为圆形的轮毂,其附接至所述通 常为球形的涡轮机的所述轴上,各轮毂具有复数个沿其圆周呈放射性间隔附接于其上安装 支架,该复数个支架用于安装所述多个刀片的相对端。
  18. 18
    20. 根据权利要求15的系统,还包括:一通常为圆柱形的管道,其直径略微大于所述涡 轮机的轴上的一对轮毂之间的距离,所述通常为圆柱形的管道将所述涡轮机安装于其内, 使其根据流经该通常为圆柱形的管道的流体流动,在其内旋转。
  19. 19
    21. 根据权利要求15的系统,还包括: 一通常为圆柱形的管道,其直径略微大于所述涡轮机的轴上的一对轮毂之间的距离, 所述通常为圆柱形的管道将所述涡轮机安装于其内,使其根据流经该通常为圆柱形的管道 的流体流动,在其内旋转,该管道具有一个或多个导流板,其附接至紧邻该通常为球形的涡 轮机的上游的侧壁上,该一个或多个导流板以与一垂直于管道的长轴的平面呈小于90度 的角度的方式,沿着涡轮机的旋转方向朝向该涡轮机倾斜,该一个或多个导流板中的每一 个导流板,其最远离对应的导流板与所述管道侧壁附接的位置处一侧,具有向内弯曲的、类 似于涡轮机形状的边缘,并且所述一个或多个导流板覆盖所述管道的一部分横截面面积。
  20. 20
    22. 根据权利要求15的系统,还包括:一发电机,其可有效地连结至所述轴的近端,以 根据流体的流动与所述轴一起旋转来产生电能。
  21. 21
    23. 根据权利要求15的系统,其中无论经过管道的流体流动方向如何,所述涡轮机都 沿着相同的方向旋转。
  22. 22
    24. 根据权利要求15的系统,其中固定所述涡轮机轴的所述底座包括轴承。
  23. 23
    25. 根据权利要求15的系统,还包括: 通常为圆柱形的三通部分,其安装于所述通常为圆柱形的管道的外侧壁上,所述三通 部分收容一发电机,所述发电机可有效地与所述涡轮机的所述轴连接,在涡轮机旋转时与 所述轴一起旋转,产生电能。
  24. 24
    26. 根据权利要求25的系统,还包括: 圆柱形拱板,其覆盖所述通常为圆柱形的管道的一个检查孔,以充分阻止水流进入所 述通常为圆柱形的三通部分中。 27.根据权利要求25的系统,还包括: 一个圆形平板或凹板,其将进入所述通常为圆柱形的三通部分的检查孔覆盖。 2 根据权利要求27的系统,其还包括:一坐在所述圆板或凹板上的发电机。
Independent claims24