ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ С ПОСТОЯННОЙ ТЯГОЙ ОТ ПАРОНАГРЕВАТЕЛЯ
POWER PLANT WITH A CONSTANT THRUST FROM THE STEAM HEATER

Область техники.
Изобретение «Электростанция с постоянной тягой от паронагревателя» относится к технике получения электрической энергии, в частности к электростанциям со сквозным каналом для производства электроэнергии с использованием естественной тяги для создания потока в сквозном канале, получаемого при прохождении его через паронагреватель с температурой пара от 110°C и выше. С расположением рабочего органа электростанции, в нашем случае, это турбина, размещаемая, как генератор и электрооборудование и контрольные приборы в отсеках ее помещения. Отличительной особенностью предложенного изобретения является то, что электростанцию можно использовать при любой погоде, при полном отсутствии ветра и в любом районе земли. Известны ветреные электростанции, где ветроколесо с генератором крепится на привязном аэростате, а электроэнергия передается по кабелю (патент США №4073516, 1978 г., автор А. Клинг), ветроустановка, где аэростат, ветряк и генератор представляют единое целое (патент США №4350896, 1982 г., автор У. Бенуа), комплексная электростанция на дирижабле с подъемной силой пара в качестве источника энергии (заявка на изобретение №2013155468, 13.12.2013 г., автор Карпухин М.Г.), которая состоит из двух частей, ветреной и солнечной. Ветреную часть располагают внутри корпуса дирижабля в сквозном ветреном канале в помещениях-секциях, а гибкие фотоэлементы солнечной части крепят на внешней защитной обшивке мягкого корпуса дирижабля. В качестве подъемной силы дирижабля используют водяной пар, который получают от кипячения воды, налитой в отсеки мягкого корпуса дирижабля электронагревателями. Температуру пара регулируют терморегуляторами. Мягкий корпус дирижабля состоит из сборных сегментов, собираемых из отдельных отсеков, отсеки в сегменты и сборные сегменты в единый корпус дирижабля. Отсеки с внешней атмосферной и стороны и сквозной ветреный канал с помещениями-секциями теплоизолируют. На площадке под корпусом дирижабля расположен инвертор для электрообогревателей, терморегуляторов и другого собственного оборудования, а также обеспечения электроэнергией внешних потребителей. Крепят к земле дирижабль крепежным канатом при помощи электролебедки и вращающегося крепежного узла на этой площадке. Ветреная часть вышеописанной заявки на изобретение принята за прототип предлагаемого автором изобретения. К самым серьезным недостаткам ветреных электростанций относятся их зависимость от наличия ветра, нестабильность его воздействия на рабочий орган ветреной электростанции, большая стоимость строительства, трудности с профилактическим обслуживанием и ремонтом.
Целью данного изобретения является преодоление этих недостатков и получение электроэнергии при безветренной погоде, с низкой стоимостью строительства и материалов, технического обслуживания, его простота и экономное использование земной поверхности, получение, практически, любой мощности от ветреной электростанции, замена мощных магистральных электрических сетей на местные ветреные электростанции.
Раскрытие изобретения.
Предлагаемое изобретение соответствует указанной цели, поток для работы электростанции создается естественным путем в ее сквозном канале, который компактно устанавливают на земной поверхности четко по прямой. Сквозной канал состоит из входного сопла, двух одинаковых соединительных рукавов, помещения для размещения электростанции, паронагревателя с выносной трубой. Входное сопло с помощью соединительного рукава соединяют с входным соплом турбины, являющейся рабочим органом электростанции, площадь поперечного сечения которого равна площади поперечного сечения соединительного рукава. Поток по сквозному каналу проходит через турбину, установленную в первом отсеке помещения, во втором отсеке помещения располагают генератор, шкив которого соединен ременной связью со шкивом на оси турбины, инвертор, электрическое оборудование располагают в следующих отсеках помещения. Оборудование электростанции и паронагреватель, соединяют электропроводами, а электронагреватели паронагревателя могут быть подключены и к стороннему источнику электроэнергии. Турбина при помощи гибкой связи передает вращение генератору и он вырабатывает электрический ток. А поток через выходное сопло турбины через соединительный рукав подключается к металлической трубе сквозного канала, проходящей через корпус паронагревателя. Диаметр данной трубы равен диаметру соединительного рукава, обеспечивая создание естественной тяги в сквозном канале. Корпус паронагревателя - это сварная металлическая конструкция, состоящая из двух прямоугольных емкостей: нижняя, в которую наливается вода и кипятится, и верхняя, в которой собирается пар, где он дополнительно подогревается и становится перегретым, с температурой от 110 до 150°C, а при необходимости и выше. Металлическая труба потока проходит по центру обеих емкостей и выходит на 0,5 м за верхнюю стенку паронагревателя. Наружные стенки паронагревателя и трубы сквозного канала утепляют утеплителем. На выход трубы сквозного канала из паронагревателя надевают выносную трубу из жаростойкой прорезиненной ткани на синтетической основе, наружную сторону ее утепляют утеплителем. На нем располагают направляющие «ребра жесткости» три рукава, заполненные воздухом под давлением, соединяющие верхнее и нижнее кольца основания. Верхний конец выносной трубы равномерно закрепляют тремя углеполимерными тросами с помощью электролебедок. Нагрев и кипячение воды и разогрев пара до перегретого состояния осуществляется электрообогревателями, расположенными на днище и по боковым стенкам емкостей паронагревателя. Запуск электростанции производят за счет стороннего источника электроэнергии, а дальнейшая работа происходит за счет энергии самой электростанции.
Осуществление изобретения.
3
Основу предложенного изобретения составляет паронагреватель, расположенный в конце сквозного канала, который располагают на земной поверхности. Прямоугольный сборный каркас входного сопла собирают из углеполимерных трубчатых деталей. Его обтягивают водонепроницаемой синтетической тканью и крепят на бетонном основании. Выходное отверстие входного сопла с помощью соединительного рукава из той же ткани, что используют для изготовления входного сопла, соединяют с входным соплом турбины, находящейся в первом отсеке помещения. Помещение - это отдельные отсеки, объединенные их общим назначением, в основном, прямоугольной конфигурации с разными объемами и площадями, принятыми в зависимости от назначения и мощности электростанции. Они защищены от атмосферных воздействий и обеспечивают простой и удобный доступ к оборудованию в них. В первом отсеке устанавливают турбину. Она связана с генератором, расположенным во втором отсеке гибкой связью, в третьем располагают инвертор, в четвертом находится электрическое оборудование, в пятом стоят контрольные приборы. Электрооборудование соединено электропроводами. Отсеки в помещении располагают в последовательный ряд. Их монтируют из типовых углеполимерных профилей, на них устанавливают оборудование электростанции, затем отсеки облицовывают плоскими пластинами из того же материала и закрывают крышками. Турбина представляет собой сборную конструкцию. Она состоит из корпуса с входными и выходными соплами и отверстиями для оси, съемной закрепляемой крышкой корпуса, Г-образного крепления посадочного места нижнего подшипника оси турбины, посадочного места верхнего подшипника, которое находится в центре съемной крышки корпуса, с ее внутренней стороны, сборного ротора турбины, шкива, передающего вращательное движение ротора турбины шкиву генератора, верхнего и нижнего подшипников. Сборный ротор состоит из нижней и верхней круглых плоских пластин с круглым отверстием в их центре для оси турбины, отверстие больше диаметра оси и служит для ее установки. На внутренних сторонах обеих пластин делают радиальные углубления с прямоугольными стенками, одной ширины с рабочими лопатками и одной для всех глубины, их количество равняется числу рабочих лопаток. На боковых стенках центрального крепежного цилиндра с отверстием в центре для крепления его на оси турбины делают на одинаковую глубину углубления с прямоугольными стенками, по количеству рабочих лопаток для их установки в них. Высота центрального крепежного цилиндра равняется высоте рабочих лопаток за вычетом глубин углублений на нижней и верхней плоских круглых пластинах. Рабочие лопатки устанавливают в отверстия в центральном крепежном цилиндре и в углубления на нижней и верхней плоских круглых пластинах и закрепляют при помощи верхней и нижней плоской круглой пластины, которые крепят к центральному крепежному цилиндру и за счет крепежа, противоположных центральному крепежному цилиндру концов рабочих лопаток на одинаковом от центра ротора расстоянии. Ротор, после его сборки, закрепляют на оси турбины, на ней же закрепляют шкив, передающий вращение турбины генератору. Зазор между корпусом турбины и ее ротором составляет не более 1 мм. Входное и выходное сопла находятся на одной половине корпуса турбины, напротив друг друга. Количество рабочих лопаток в роторе от 8 штук и более. Г-образное крепление гнезда нижнего подшипника оси турбины представляет собой конструкцию из трех углеполимерных труб, равномерно закрепленных под углом на ее корпусе так, чтобы они вместе создавали жесткую конструкцию и крепились на корпусе посадочного места для нижнего подшипника под корпусом турбины. Крепление осуществляют так, чтобы оно обеспечивало свободную передачу гибкой связью вращения от турбины генератору. После этого полностью собирают турбину и устанавливают ее в отсек помещения. Все детали турбины, кроме подшипников, изготавливают из углеполимерного материала. После прохождения сквозным протоком турбины он направляется по соединительному рукаву, подключенному к ее выходному соплу, к наружному входу металлической трубы сквозного канала паронагревателя. Металлический сварной паронагреатель с выносной тканевой трубой состоит из нижней сварной плоской емкости для воды с приваренной к ней вертикальной прямоугольной сварной из однотипных элементов емкости для перегретого пара, трубы для прохождения сквозного потока через паронагреватель, электронагревателей, терморегуляторов, штуцера, оборудованного обратным клапаном для заливки воды, и манометра для измерения давления, тканевой выносной трубы, утеплителя, трех электролебедок. Нижняя металлическая плоская прямоугольная сварная емкость для заливки 1,5 м воды оборудуется штуцером с обратным клапаном и манометром, металлической трубой для прохода сквозного потока, съемными электронагревателями и терморегуляторами. Труба для прохода сквозного потока через паронагреватель имеет наружный вход в центре торца емкости для налива воды и отвод из нее в вертикальную емкость для перегретого пара, выходящего из этой нижней емкости на 0,5 м, внутри ее крепят к стенкам металлическими стержнями, диаметром 15 мм, сваркой. Выход трубы оборудован креплением для обеспечения ее соединения с соединительным рукавом, идущим от выходного сопла турбины. Паронагреватель устанавливают и крепят на бетонном основании так, чтобы вход этой трубы и соединительный рукав были в одной горизонтальной плоскости, а большая часть днища емкости для заливки воды паронагревателя была утеплена теплоизолятором. Емкость паронагревателя для залива воды с верхней стороны имеет прямоугольное отверстие в ее центре для монтажа металлической трубы сквозного канала и ее наращивания в прямоугольной емкости для перегретого пара, а также соединения с ней вертикальной емкости для перегретого пара. Вертикальную прямоугольную емкость для перегретого пара изготавливают поэтапно, с помощью сварочных работ. Первый этап состоит из монтажа металлической трубы для прохода сквозного потока длиной 1,5 м. Учитывая, что труба сквозного потока, проходящая по плоской прямоугольной емкости для воды, имеет отвод для изменения ее направления с горизонтального на вертикальное, который располагают в центре этого отверстия и он на 0,5 м выше верхней стороны плоской прямоугольной емкости для воды, монтаж и сварку металлической 1,5 м трубы для сквозного потока в вертикальной прямоугольной емкости для перегретого пара, крепление ее к боковым стенкам емкости осуществляют, как и в нижней емкости для воды, сварочными работами поэтапно. Они будут постоянно проходить раньше монтажа и сварки ее 1,5 м боковых стенок. Так происходит до монтажа и сварки последнего отрезка 1,5 м трубы для прохода сквозного потока, на котором, за 0,5 м до ее конца, приваривают верхнюю стенку паронагревателя, а затем и боковые стенки. Паронагреватель оборудуется электронагревателями и терморегуляторами. Они размещаются внутри его емкостей через вырезанные отверстия, которые закрывают накладными металлическими крышками с вставленными в них электронагревателями для парогенераторов и терморегуляторами. Для крепежа крышки оборудуют отверстиями для шпилек, которые приваривают на емкости. Крепят крышки гайками на восьми шпильках с установкой уплотнительных прокладок. В обеих емкостях устанавливают по 4 нагревателя и по одному терморегулятору. Температура пара в паронагревателе в рабочем режиме принимается от 110°C и выше и регулируется терморегуляторами. Толщину металла паронагревателя принимают от 6 до 10 мм. Работы по его изготовлению выполняют тщательно, края заготовок стачивают под углом, чтобы была возможность накладывать сварочный шов поэтапно, полностью его проваривая в соответствии с требованиями ПБ 03-576-03 «… Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением». Размеры емкости для воды: ширина - 2 м, длина- 2 м, высота - 0,5 м., емкости для перегретого пара длина - 0,5 м, ширина - 0,5 м, высота от 6 м до 10,5 м. Наружные стены обеих емкостей теплоизолируют утеплителем. На наружнем выходе трубы сквозного канала приваривают крепежные кольца, к которым крепят выносную трубу из жаростойкой прорезиненной ткани на синтетической основе с температурным режимом эксплуатации от 150 до 200°C. Ее, с наружной стороны, покрывают утеплителем. На утеплитель размещают «ребра жесткости» - рукава из той же ткани, заполненные воздухом под давлением от 1 до 4 атм. Рукава перпендикулярно выходят из нижнего кольца основания и идут под давлением вдоль выносной трубы, прикрепляемые к ней мягким креплением через три метра до верхнего кольца основания, которое так же мягким креплением крепится к выносной трубе и к тросам трех лебедок, равномерно размещенных на местности, для удержания выносной трубы. Нижнее и верхнее кольца основания имеют высоту 25 см, толщину 20 см и соединяются с «ребрами жесткости» креплением, как пожарные рукава. Нагнетание сжатого воздуха в систему «ребра жесткости» проводят через штуцер с обратным клапаном с помощью шланга высокого давления и компрессора. Длина выносной трубы принимается от 10 м и выше. Размеры и параметры частей электростанции определяются в каждом конкретном случае, в зависимости от необходимой мощности электростанции.