Turbina wodna wielowirnikowa

Istota wynalazku

Turbina wodna wielowirnikowa została opracowana w celu wykorzystania energii zawartej w niewielkich ciekach wodnych. Istniejące turbiny wodne pracują na zasadzie wykorzystania energii potencjalnej i energii kinetycznej. Opłacalnym jest więc budowa elektrowni wodnych na ciekach, które charakteryzują się wysokimi spadkami cieczy, dużą ilością przepływającej cieczy i jej prędkością. Duża liczba elektrowni wodnych pracujących w ubiegłym wieku na niewielkich ciekach pracowała w systemie przerywanym. Przy pomocy zastawek gromadzono przed turbiną dużą ilość wody, która obracała łopatkami turbiny do określonego momentu. Ilość wody w rzece decydował o częstotliwości powtarzania się przerw w pracy turbiny.

Proponowane rozwiązanie pozwala na wytwarzanie energii elektrycznej w sposób ciągły. Dodatkowo oprócz wykorzystania energii kinetycznej i potencjalnej płynącej cieczy wynalazek wykorzystuje zasadę działania dźwigni oraz energię pochodzącą z uderzenia hydraulicznego. Wiadomym jest, że przy pomocy drążka użytego jako dźwigni prostej można podnieść ciężki przedmiot, działając mniejszą siłą, niż wynosi ciężar danego przedmiotu. Dłuższa dźwignia pozwala na użycie mniejszej siły. Rolę dźwigni w proponowanym rozwiązaniu pełnią łopaty turbiny wodnej zamontowane na wewnętrznym bębnie o stosunkowo dużej średnicy. Łopaty montowane są na obwodzie bębna w postaci wirnika.

W zależności od warunków panujących w strumieniu wirników na bębnie wewnętrznym może być zamontowanych nawet kilkanaście. Celem „owinięcia” wody wokół bębna wewnętrznego, wodę płynącą w cieku kieruje się do szczeliny jaką tworzy rura zewnętrzna z bębnem wewnętrznym. Dzięki takiemu układowi ramię oddziaływania naporu przepływającej wody na powierzchnię łopatek jest stosunkowo duże przy jednoczesnym zwiększeniu czasu oddziaływania cieczy na powierzchnię łopatek. Tak więc w turbinie woda układa się w niepełny pierścień, którego parametry zależą od ilości wody i spadku jaki może być wykonany w danym cieku. Woda po wykonaniu pracy na jednej łopacie po osiągnięciu maksymalnej prędkości uderza w następną łopatę usytuowaną na sąsiednim wirniku zwiększając w momencie uderzenia nacisk na łopatę.

Potencjał komercjalizacji

Wynalazek otwiera nowe możliwości wykorzystania energii znajdującej się w płynących strumieniach. Pracujące turbiny maksymalnie wykorzystują energię kinetyczną i energię potencjalną płynącej cieczy. Nieopłacalnym staje się budowa elektrowni wodnych na niewielkich spiętrzeniach i niewielkich przepływach. Niewykorzystane niekorzystne oddziaływanie uderzenia hydraulicznego w instalacjach hydraulicznych powodujących nawet zniszczenie armatury lub sieci w wynalazku jest zjawiskiem pożądanym. Celem optymalizacji wykorzystania uderzenia hydraulicznego należy przeprowadzić szereg badań i analiz w ośrodkach naukowo-badawczych. Pojawia się więc niezagospodarowana energia, która może doprowadzić do wielu innych rozwiązań technicznych. Niewielkie obroty czynią urządzenie stosunkowo bezpieczne dla środowiska naturalnego, a obracające się łopaty dodatkowo czyszczą wodę poprzez jej napowietrzenie. Prosta budowa urządzenia, niewielka ingerencja w koryto rzeki pozwala na szybki i tani montaż. Urządzenie może być montowane w większości ciekach wodnych (rzeki, spusty wody z oczyszczalni ścieków itp).