JP2014512489A - 水力タービンおよび水力発電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
K=100*V2/2gH
ここで、Vはホイール3から来る流れの平均速度であり、gは重力定数であり、Hはヘッド高さである。比Kは、ホイール3から来るときの動力学的形態で流れになお含まれるエネルギをタービンに利用できるエネルギで割った値で表され、したがって、吸出しチューブ8によって回収されるべきエネルギを表す。
Claims (20)
- 水流方向(23)に延びている共通の回転軸(30)に沿って水流方向(23)に関して前ホイール(11、31)および後ホイール(12、32)としてタービン・チューブ・セクション(10、21)内に続けて配置された2つのブレード付きホイール(11、12、31、32)を含んでなり、これらのホイール(11、12、31、32)が、水流によって駆動されて互いに反対の方向に回転するように構成されている水力発電のためのタービンにおいて、第1の歯車(46)および第2の歯車(47)が、回転軸(30)に沿って配置されており、第1の歯車(46)が前ホイール(11、31)に連結され、第2の歯車(47)が後ホイール(12、32)に連結されており、第1および第2の歯車(46、47)の各々が、それぞれのホイール(11、12、31、32)によって駆動され、回転軸(30)のまわりに回転するように構成されており、第1の歯車(46)および第2の歯車(47)が係合歯車伝導装置(48)を介して連結されており、前ホイール(11、31)および後ホイール(12、32)が、回転速度に関して互いに対になっており、係合歯車伝導装置(48)が発電機に連結可能であることを特徴とするタービン。
- 第1の歯車(46)が、第1のシャフト(56)を介して前ホイール(11、31)に連結されており、第2の歯車(47)が、第2のシャフト(57)を介して後ホイール(12、32)に連結されており、シャフト(56、57)のうちの1つが、中空シャフトであり、他のシャフトが、中空シャフトを貫いて回転軸(30)に沿って同心に延びていることを特徴とする請求項1に記載のタービン。
- 係合歯車伝導装置(48)が、それを発電機に連結するためのトランスミッション・シャフト(51)に固定されており、トランスミッション・シャフト(51)が、タービン・チューブ・セクション(21)の外壁面(19)またはタービン・チューブ・セクションの前または背後のチューブ・セクション(20、22)の外壁面(19)を貫いて延びていることを特徴とする請求項1または2に記載のタービン。
- タービン・チューブ・セクション(21)および/またはホイール(11、12、31、32)の幾何学的形状が、前ホイール(11、31)および後ホイール(12、32)が、水流によって、ほぼ同じ回転速度で駆動されるように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のうち少なくとも1項に記載のタービン。
- タービン・チューブ・セクション(21)が、水流方向(23)に増大する内径を備えることを特徴とする請求項1〜4のうち少なくとも1項に記載のタービン。
- タービン・チューブ・セクション(21)の内径が、水流が前ホイール(11、31)に入る位置から水流が後ホイール(12、32)を出る位置まで連続的に増大する勾配にしたがって増大することを特徴とする請求項5に記載のタービン。
- タービン・チューブ・セクション(21)の内径の変化が、水流が前ホイール(11、31)に入る断面積と比較して、水流が後ホイール(12、32)を出る断面積のところで、水流速度が少なくとも6%、より好ましくは、少なくとも20%だけ減らされるように選択されることを特徴とする請求項5または6に記載のタービン。
- 前ホイール(11、31)または後ホイール(12、32)または両方が、水流がホイール(11、12、31、32)に入る前縁(39、40)のところで、水流がそれぞれのホイール(11、12、31、32)を出る排出縁(40、42)のところでの直径と比べてより小さい直径を有することを特徴とする請求項1〜7のうち少なくとも1項に記載のタービン。
- 後ホイール(12、32)の排出縁直径と前縁直径との差が、前ホイール(12、32)の排出縁直径と前縁直径の差に比べてより大きいことを特徴とする請求項8に記載のタービン。
- 水流が前ホイール(11、31)に入るところでの前ホイール(11、31)の前縁直径が、水流が後ホイール(12、32)を出るところでの後ホイール(12、32)の排出縁直径のせいぜい97%、より好ましくはせいぜい90%、最も好ましくはせいぜい80%であることを特徴とする請求項1〜9のうち少なくとも1項に記載のタービン。
- 前ホイール(11、31)および後ホイール(12、32)が、互いに密接して配置されていることを特徴とする請求項1〜10のうち少なくとも1項に記載のタービン。
- 後ホイール(12、32)の水流方向(23)における長さが、前ホイール(11、31)の水流方向(23)の長さと異なっていることを特徴とする請求項1〜11のうち少なくとも1項に記載のタービン。
- ホイール・ブレード(35、35a〜d、36、36a〜c)のピッチ(P1、P2、P3)が、水流方向(23)において、減少することを特徴とする請求項1〜12のうち少なくとも1項に記載のタービン。
- ホイール・ブレード(35、35a〜d、36、36a〜c)のピッチ(P1、P2、P3)の対応する半径(R1、R2、R3、R4)が、水流方向(23)において増大することを特徴とする請求項13に記載のタービン。
- ホイール(31、32)が、回転軸(30)に沿って水流方向(23)に関して歯車(46、47)の前か後に配置されていることを特徴とする請求項1〜14のうち少なくとも1項に記載のタービン。
- 異なった数のブレード(35、35a〜d、36、36a〜c)が後ホイール(12、32)と比べて前ホイール(11、31)に設けてあることを特徴とする請求項1〜15のうち少なくとも1項に記載のタービン。
- 水流が後ホイール(12、32)を出る位置で、タービン・チューブ・セクション(10、21)に続けて吸出しチューブ・セクション(22)が設けてあり、この吸出しチューブ・セクション(22)が、水流方向(23)において増大する内径と、タービン(17)の下流側の水流速度をタービン(17)の上流側の水流速度のレベルまで回復させるようになっている長さとを備えていることを特徴とする請求項1〜16のうち少なくとも1項に記載のタービン。
- 吸出しチューブ・セクション(22)の長さが、水流がホイールに入る前縁(39)のところでの前ホイール(11、31)の直径のせいぜい4倍の値に相当することを特徴とする請求項17に記載のタービン。
- 流れているか落下している水と、請求項1〜18のうち少なくとも1項に記載の少なくとも1つのタービン(17)とを含んでなる水力発電装置であって、流れているか落下している水が、タービン・チューブ・セクションを通して導かれる水力発電装置。
- 流れているか落下している水が、タービン・チューブ・セクションに入る前に、せいぜい4m、より好ましくは、せいぜい2.5m、最も好ましくは、せいぜい0.8mの水力ヘッドを呈することを特徴とする請求項19に記載の水力発電装置。
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