ПАРОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРОМ
STEAM TURBINE ENGINE WITH AN ELECTRIC GENERATOR

Область техники
Изобретение относится к машиностроению, в частности к энергетическим установкам, и может быть использовано в устройствах для получения электрической энергии.
Уровень техники
Известен паротурбинный агрегат с электрогенератором (патент РФ на изобретение №2562318, кл. МПК F01D 15/10, опубл. 27.12.2008), который содержит парообразующее устройство и турбину. В парообразующем устройстве - энергоаккумуляторе размещен кольцеобразный нагревательный элемент с поплавком в виде кольца, удерживающим этот элемент на поверхности воды. Сам нагревательный элемент состоит из металлической трубки с отверстиями, внутрь которой помещен металлический стержень. Стержень и трубка разделены между собой диэлектриком и соединены, через конденсатор, с электрической сетью. Нагревательный элемент связан с поплавком гибкими тросами. В нижней части паротурбинного агрегата размещены жаровые трубы с горелкой и вытяжной трубой в виде спирали, а в верхней части агрегата находится турбина с поворотным клапаном и механизмом поворота. Турбина выполнена в виде двух усеченных конусов, верхнего и нижнего, между которыми, от малого до большого диаметров, расположены по спирали каналы. При увеличении диаметра конуса происходит увеличение ширины канала. Емкость энергоаккумулятора с турбиной помещены в пароотводяшую камеру.
Недостатком известного агрегата является его относительная конструктивная сложность, а также большие габариты, обусловленные выполнением турбины в виде двух усеченных конусов.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, повышение компактности и соответственно уменьшение габаритных размеров устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что паротурбинный двигатель с электрогенератором содержит парообразующее устройство и турбину, причем в парообразующем устройстве – энергоаккумуляторе размещены кольцеобразный нагревательный элемент с поплавком в виде кольца, удерживающим этот элемент на поверхности воды, а сам нагревательный элемент состоит из металлической трубки с отверстиями, внутри которой помещен металлический стержень и трубка разделены между собой диэлектриком, соединены через конденсатор с электрической сетью и нагревательный элемент связан с поплавком гибкими тросами, в нижней части паротурбинного двигателя размещены жаровые трубы с горелкой в виде спирали, а в верхней части двигателя находится дискообразная полая турбина, внутри которой расположены спиралеобразные карманы и каналы, на поверхности дискообразной турбины расположены лопасти, при этом турбина помещена в пароотводящую емкость.
Достижение технического результата обеспечивается изменением конструкции турбины на дискообразную, которая является более простой и компатной по сравнению с конусообразной. Также саму конструкцию дискообразной турбины и каналы в ней значительно проще изготовить.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана схема работы паротурбинного двигателя.
На фиг. 2 показана схема работы дискообразной турбины.
На фиг. 3 показана схема горелки с жаровыми трубами.
На фиг. 4 показана схема поворотного клапана.
На фиг. 5 показана схема спиралеобразных каналов турбины.
На фиг. 6 показана схема работы спиралеобразного канала.
На фиг. 7 показана схема электропарогенератора.
На фиг. 8 показана схема энергетической установки.
На фигурах приняты следующие обозначения: энергоаккумулятор – 1, горелка – 2, электропарогенератор – 3, поплавок – 4, кольцеобразная трубка – 5 с отверстиями – 6, стержень – 7, диэлектрик – 8, конденсатор – 9, электрогенератор – 10, дискообразная полая турбина – 11, поворотный клапан – 12, механизм поворота – 13, спиралеобразные каналы – 14, сопла – 15, кольцеобразный канал – 16, сопла – 17, лопасти – 18, отверстия – 19, спиралеобразные карманы – 20, паросборник – 21, отверстия перегородки энергоаккумулятора – 22, теплообменник – 23, змеевик – 24.
Осуществление изобретения
Паротурбинный двигатель с электрогенератором работает следующим образом.
В энергоаккумулятор 1 (фиг. 1) до определенного уровня заполняется вода, горелкой 2 (фиг. 3) происходит нагрев воды, вследствие чего в замкнутом пространстве емкости создается паровое давление, которое воздействует на поршень механизма поворота 13 (фиг. 4), при этом поворотный клапан 12 при повороте с отверстиями 22 перегородки энергоаккумулятора и отверстиями дискообразной полой турбины 11 (фиг. 1).
Под высоким давлением, через отверстия 19 пар врывается в полость турбины, воздействуя на спиралеобразные карманы 20 (фиг. 1-2) создавая поворотный толчек, затем пар перемещаясь по спиралеобразным каналам 14 (фиг. 2, 5, 6 – указано стрелками) выходит через сопла 15 из полости турбины в кольцеобразный канал 16, под действием реактивной силы увеличивая мощность, остаточный пар из кольцеобразного канала из сопел 17 воздействует на лопасти 18 турбины, выходя в пространство паросборника 21.
Через систему теплообменника 23 и змеевик 24 (фиг. 1, 8) вода в виде конденсата перемещается в энергоаккумулятор 1 (фиг. 1). При вращении турбины, взаимодействующей с электрогенератором 10 (фиг. 1), преобразованная электроэнергия, через провод взаимодействует на электропарогенератор 3 (фиг. 1, 7), состоящий из поплавка 4, удерживающего его на поверхности воды, кольцеобразной трубки 5 с отверстиями 6, внутри которой помещен стержень 7, трубка и стержень разъедены между собой диэлектриком 8, при этом трубка и стержень соединены электросетью, трубка – «плюс», стержень – «минус» через конденсатор 9 (фиг. 7).
Вода, попадая через отверстия в трубку, соприкасаясь с электрическим разрядом, образуется активный пар.
В момент первоначального воздействия пара на турбину 11 (фиг. 1) давление в энергоаккумуляторе 1 и на турбине уравновешиваются, под действием пружины механизма поворота 13 (фиг. 4) поворотный клапан 12 перекрывает проход между энергоаккумулятором и полостью турбины, в момент вращения турбины, вырабатывая электроэнергию парогенератором, в этот промежуток времени в энергоаккумуляторе создается давление для последующего цикла работы двигателя.
Таким образом, заявленное техническое решение имеет простую и компактную конструкцию, и соответственно небольшие габаритные размеры устройства.
Сопоставительный анализ заявленного устройства показывает, что совокупность его существенных признаков неизвестна из уровня техники и, значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».
В уровне техники не было выявлено признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного паротурбинного двигателя с электрогенератором и влияющих на достижение заявленного технического результата, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «Изобретательский уровень».
Приведённые сведения подтверждают возможность применения заявленного устройства для получения электрической энергии, и поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».