ТУРБИНА

Полезная модель относится к двигателестроению и может быть использована в теплоэнергетике как газотурбинный электрогенератор, как компрессор с генератором электричества на реактивных двигателях, как движитель с электроприводом для летательных аппаратов, в том числе беспилотных, вспомогательных силовых установок, в нагнетающих и вентилирующих системах как нагнетатели газовой среды.
Известна турбина, содержащая диски компрессора и вал, соосно установленные с возможностью вращения в канале с внутренней профилированной обечайкой по ходу от входного направляющего аппарата, диски и вал снабжены лопатками, установленными с углом атаки, диски компрессора и вал снабжены пустотелыми взаимно сопрягающимися цилиндрами, снабженными электромагнитами как статора и роторов электродвигателя, причем статор расположен в роторах, концентрически и эквидистантно, электромагниты размещены на образующих статора и роторов, которые установлены с возможностью противоположного друг другу вращения, при этом один из дисков компрессора скреплен с валом, другой - с обечайкой канала, которая также установлена с возможностью вращения и дополнительно снабжена лопатками на профилированной поверхности обечайки, причем лопатки обечайки размещены между лопатками вала поочередно с углом атаки, противоположным углу атаки лопаток вала (Патент №109233 от 23.03.2011 г.)
Недостатком такого технического решения является ограниченная эффективность передачи электроэнергии от электрогенератора турбины к потребителю электроэнергии, неэффективное использование разноименной полярности электромагнитов статора, ограничена скорость вращения профилированного вала и обечайки, обусловленная ограничениями конструкции размещения электродвигателя, действием центробежных сил на электродвигатель турбины.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение эффективности работы электромагнитов статора в турбине, передачи электроэнергии с генератора электричества турбины к потребителю и повышение угловой скорости вращения профилированного вала и обечайки.
Поставленная задача достигается тем, что турбина, содержащая вал, соосно установленный с внутренней профилированной обечайкой по ходу от входного направляющего аппарата в канале с возможностью противоположного вращения, лопатки, установленные с углом атаки, электромагниты, размещенные на образующих статора и роторов, пустотелый цилиндр статора, расположенный в цилиндрах роторов, концентрически скрепленных с валом и обечайкой, дополнительно снабженной лопатками на профилированной поверхности, размещенными между лопатками вала поочередно, с углом атаки, противоположным углу атаки лопаток вала, отличается тем, что турбина содержит корпус, пустотелую ось, закрепленную за корпус, закрепленные на оси соосные валы с возможностью противоположного вращения, размещенные на соосных валах цилиндры роторов электрогенератора, профилированный вал и обечайку с лопатками, причем обечайка соединена через один из соосных валов с одним из роторов электрогенератора, а профилированный вал соединен через другой соосный вал с другим ротором, а цилиндр статора, размещенный концентрически между двумя цилиндрами роторов, закреплен за ось, при этом индуктивный контур электромагнитов цилиндра статора соединен с потребителем через прямое контактное соединение.
Размещение лопаток обечайки между лопатками вала поочередно с противоположным углом атаки лопаток вала позволяет рабочей среде, взаимно отталкиваясь от лопаток вала и обечайки, снизить потери рабочей среды, увеличить общую слагаемую угловую скорость вращения лопаток турбины за единицу времени воздействия рабочей среды, сохранить общую направленность действия рабочей среды, что создает условия для значительного повышения в преобразования энергетики нагнетаемой рабочей среды в механическую энергию.
Размещение в турбине электрогенератора построенным по концепции противоположного вращения цилиндров роторов относительно неподвижного цилиндра статора, позволяет разноименным полям роторов пересекать разноименные поля статора в два раза чаще за единицу времени воздействия давления рабочей среды на лопатки дисков турбины. Данная концепция устройства роторов относительно статора повышает количество вырабатываемой электроэнергии за единицу времени, не увеличивая угловую скорость вращения частей и габариты турбины, при этом кинетическая энергия массы роторов и профилированного вала и обечайки поддерживает устойчивое равномерное вращение и повышает крутящий момент турбины.
Размещение цилиндра с электромагнитами статора в цилиндрах роторов с возможностью взаимодействия разноименных электромагнитных полей одного цилиндра статора с двумя разноименными полями двух цилиндров роторов позволяет создать в одном генераторе турбины две генерирующие системы.
Размещение в турбине цилиндра статора в неподвижном положении позволяет соединить индуктивный контур электромагнитов статора с потребителем через прямое контактное соединение.
Размещение цилиндра статора и роторов электрогенератора концентрически ближе к центру вращения турбины снизит действие центробежных сил на цилиндры роторов, соединения, вращающихся деталей турбины, что позволит повысить угловую скорость противоположного вращения роторов электродвигателя, профилированного вала и обечайки.
Размещение цилиндра статора и роторов концентрически ближе к центру вращения относительно лопаток размещенных на валу и обечайки турбины, позволит увеличить рычаг действующей силы на вращение роторов генератора электричества.
Указанные преимущества турбины усиливают друг друга, повышая к.п.д., что позволяет квалифицировать предложенное техническое решение, как решение, дающее сверх суммарный эффект.
Полезная модель поясняется чертежом: где показана схема турбины, продольный разрез.
Турбина содержит корпус 1, пустотелую ось 2 закрепленную за корпус 1, закрепленные на оси 2 соосные валы 3 с возможностью противоположного вращения размещенные на соосных валах 3 цилиндры роторов 4 электрогенератора 5, профилированный вал 6 и обечайку 7 содержащие лопатки 8, причем обечайка 7 соединена через один из соосных валов 3 с одним из роторов 4 электрогенератора 5, а профилированный вал 6 соединен через другой соосный вал 3 с другим ротором 4, а цилиндр статора 9 размещенный концентрически между двумя цилиндрами роторов 4 закреплен за ось 2, при этом индуктивный контур электромагнитов цилиндра статора соединен с потребителем через прямое контактное соединение.
Турбина работает следующим образом.
При нагнетании рабочей среды и создания давления на лопатки профилированного вала и обечайки, размещенные с противоположным углом атаки, создается противоположное вращение профилированного вала и обечайки. Размещенные на профилированном валу и обечайке цилиндры роторов начнут противоположное вращение. Достигнув определенных оборотов противоположного вращения цилиндров роторов, подается электроэнергия с внешнего источника электричества для возбуждения электромагнитного контура электромагнитных катушек электрогенератора, возникает электромагнитное поле контуров статора и роторов. Разноименные электромагнитные поля роторов, при противоположном вращении пересекаясь с разноименными электромагнитными полями статора создают электрический ток. Созданный электрический ток с индуктивного контура электромагнитов цилиндра статора подается потребителю через прямое контактное соединение..
Промышленная применимость обеспечивается современными технологиями производства реактивных двигателей и электромашин.