ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1996 года по МПК F03G3/00 

Изобретение относится к области энергетики, в частности к энергетическим установкам по выработке электрической энергии, к преобразователям энергии текучих сред в механическую и затем в электрическую.

Известны энергетические установки для преобразования энергии текучих сред в механическую и затем в электрическую энергию. Известна установка по заявке ФРГ N 2951574, кл. F 03 G 3/00, 1981, содержащая частично заполненную жидкостью герметичную емкость, расположенные в ней друг над другом горизонтальные оси со шкивами и охватывающие их бесконечной лентой с ковшами - рабочими органами и подключенные к емкости трубопроводы для подвода и отвода рабочего газообразного тела. Известна установка по патенту Российской Федерации, N 1321905, кл. F 03 G 3/00, 1993, в качестве рабочего тела использована горючая смесь, емкость снабжена размещенной между осями продольной вертикальной перегородкой и трубопроводами для подвода и отвода жидкости с регулирующими клапанами, а рабочие органы системой электрозажигания. Известна установка по патенту Российской Федерации N 1592573, кл. F 03 G 3/00, 12.03.93, содержащая вторую емкость с расположенной в ней турбиной, камерами сгорания с электродами и баком-отстойником, причем камеры сгорания на выходе сообщены с второй емкостью, а бак-отстойник с трубопроводами подвода рабочего газообразного тела.

Наиболее близкой к заявленному техническому решению является энергетическая установка по патенту Российской Федерации N 1592573, кл. F 03 G 3/00, 12.03.93.

Признаками энергетической установки по патенту Российской Федерации N 1592573, кл. F 03 G 3/00, 12.03.93, совпадающими с существенными признаками предполагаемого изобретения, является наличие емкости, заполненной рабочим телом, с расположенной в ней турбиной, с трубопроводами подвода рабочего газообразного тела.

Причинами, препятствующими достижению необходимого технического результата, является следующее: камеры сгорания воспринимают рабочее газообразное тело с некоторым промежутком времени, т.е. камеры сгорания работают периодически.

В основу предполагаемого изобретения положена задача: изготовить такую конструкцию энергетической установки, которая позволила бы достичь высокого КПД, с использованием некоторого количества текучих веществ в качестве рабочих тел обеспечить работу безопасной экологически чистой данной конструкции и в автоматическом режиме.

Поставленная задача достигается следующим образом: энергетическая установка снабжена компрессором рабочего газообразного тела, n-ым количеством аналогичных энергетических блоков, которые сообщены между собой трубопроводами подвода и отвода рабочего газообразного тела с электромагнитными клапанами и электроконтактными манометрами, автоматикой безопасности и регулирования, выполнена герметичной. Получаемая механическая энергия преобразуется электрогенератором в электрическую энергию, а отработанное газообразное тело самотеком, последовательно используется в n-ом количестве аналогичных энергетических блоков как энергоноситель в жидкой среде.

Между совокупностью существенных признаков заявленного изобретения и техническим результатом, который может быть достигнут, проявляется следующая причинно-следственная связь: n-ое количество энергетических блоков через компрессор сообщено n-ми замкнутыми трубопроводами подвода и отвода рабочего газообразного тела, емкости которых снабжены отверстиями, газосборниками, патрубками подъема рабочего газообразного тела рабочей жидкости, подъема рабочей жидкости, сообщающиеся трубопроводы снабжены электромагнитными клапанами и электроконтактными манометрами, автоматикой безопасности и регулирования.

Энергетические блоки через компрессор сообщены n-ми замкнутыми трубопроводами подвода и отвода рабочего газообразного тела, что обеспечивает работу всех энергетических блоков без дополнительных затрат энергии, повысило КПД энергетической установки в n раз (по количеству энергетических блоков).

Общая площадь отверстий под газосборником каждого энергетического блока незначительно больше или равна площади входных отверстий патрубков подвода рабочего газообразного тела в бак-отстойник и значительно больше общей площади выходных отверстий распределительного устройства подачи рабочего газообразного тела, что обеспечило равномерную подачу рабочего газообразного тела под турбину, собрание его в газосборнике и подъем в бак-отстойник, что обеспечило и улучшило работоспособность энергетического блока.

Газосборники обеспечили собирание рабочего газообразного тела, чем значительно уменьшили унос рабочего газообразного тела рабочей жидкости за вертикальную плоскость, проходящую через горизонтальную ось симметрии, т.е. обеспечили меньшее сопротивление, а значит повысили КПД энергетической установки.

Патрубки подъема рабочего газообразного тела обеспечили подъем в бак-отстойник рабочего газообразного тела, а патрубки слива рабочей жидкости обеспечили поддержание постоянного уровня рабочей жидкости в баке-отстойнике, которая в баке-отстойнике является гидрозатвором рабочего газообразного тела и при выходе из патрубков воздействует на турбину по направлению ее вращения, следовательно, совершается работа, повышающая КПД энергетической установки.

Патрубки подъема рабочей жидкости обеспечили подъем рабочей жидкости в емкость с наименьшим сопротивлением по направлению вращения турбины, подъем ее в газосборник за вертикальную плоскость сечения, проходящую через горизонтальную ось симметрии, которая, сливаясь, воздействует на турбину по направлению ее вращения. В данном случае рабочая жидкость маховик, что повышает КПД энергетической установки.

Сообщающиеся трубопроводы подвода и отвода рабочего газообразного тела обеспечили работу n-го количества энергетических блоков, следовательно, повысили КПД энергетической установки.

Последовательное понижение избыточного давления в баках-отстойниках энергетических блоков на 0,1 0,5 кгс/см² обеспечило работу n-го количества энергетических блоков, следовательно, повысило КПД энергетической установки.

Работа в автоматическом режиме осуществлена автоматикой регулирования, электромагнитными клапанами, электроконтактными манометрами, что обеспечило надежную работу.

Смазка подшипников турбины осуществлена поступлением масла из масленок, на которое воздействует рабочее газообразное тело, находящееся в баке-отстойнике. Для уравновешивания текучих сред по обе стороны подшипников к масленкам и в зоны правой и левой крышек емкости подается автоматикой регулирования рабочее газообразное тело из ресивера, что обеспечило безопасность и продолжительность работы энергетической установки.

Правая и левая торцовые крышки емкости обеспечили решение задачи по уравновешиванию текучих сред по обе стороны подшипников турбины, что обеспечило безопасность и продолжительность работы энергетической установки.

Распределительное устройство с обратными клапанами обеспечило равномерную подачу рабочего газообразного тела под турбину, что улучшило работу турбины, следовательно, повысило КПД энергетической установки.

В основе работы энергетической установки лежат физические свойства текущих веществ текучесть, малорастворимость одного в другом, разность удельных весов, сжимаемость одного и практически не сжимаемость другого.

Энергетическая установка содержит компрессоры сжатия рабочего газообразного тела, n-ое количество энергетических блоков с трубопроводами подвода и отвода рабочего газообразного тела с электромагнитными клапанами и электроконтактными манометрами, автоматикой безопасности и регулирования. Устройство автоматики безопасности и регулирования не описано и на схеме не изображено.

Изобретение показано на фиг.1, 2.

На фиг.1 изображена энергетическая установка, содержащая n-ое количество аналогичных энергетических блоков, сообщенных через компрессоры рабочего газообразного тела 1, 2 с n-ым количеством трубопроводов подвода и отвода рабочего газообразного тела, где в продольном сечении изображен первый энергетический блок и обозначен I, остальные энергетические блоки изображены в виде квадратов (II, III, IV.n). На фиг. 2 изображено поперечное сечение энергетического блока I. Компрессоры рабочего газообразного тела 1, 2 снабжены электромагнитным клапаном всасывания рабочего газообразного тела 3, 5, 6, фильтром 4, электромагнитными клапанами сжатого рабочего газообразного тела 7, 8, обратным клапаном 9, ресивером 10, который снабжен электроконтактным манометром 11, предохранительным клапаном 12, дренажом 13, электромагнитным клапаном подачи рабочего газообразного тела в энергетический блок I 14, по распределительному устройству с обратными клапанами 15, электромагнитным клапаном подачи рабочего газообразного тела в энергетические блоки II, III, IV.n 16, электромагнитными клапанами подачи рабочего газообразного тела в трубопроводы уравновешивания давлений текучих сред в n-ом количестве энергетических блоков 17, 18, 19. Энергетический блок I содержит цилиндрообразную горизонтально расположенную емкость 20, внутри которой с совпадением горизонтальных осей симметрии размещена турбина 21, ось которой на подшипниках 22 закрытыми крышками 23 через муфты сцепления 24 и редуктор 25 соединена с электрогенератором 26, снабженным заземлением 27 и клеммой подачи электроэнергии потребителю 28.

Правая и левая торцевые части емкости 20 закрыты крышками 29, 30. По обе стороны сечения вертикальной плоскостью, проходящей через горизонтальную ось симметрии, в верхней части емкость 20 имеет отверстия 31, над которыми размещен колпакообразный газосборник 32, который в плоскости вертикального сечения, проходящей через горизонтальную ось симметрии, сообщен с баком-отстойником 33 патрубками подъема рабочего газообразного тела 34, а несколько смещенно вправо по направлению вращения турбины патрубками слива рабочей жидкости 35. По направлению вращения турбины 21 емкость 20 снабжена дугообразными патрубками подъема рабочей жидкости 36, входные и выходные отверстия которых находятся в вертикальной плоскости сечения, проходящей параллельно вертикальной оси симметрии и смещенной несколько вправо. В нижней части, в вертикальной плоскости сечения, проходящей через горизонтальную ось симметрии, емкость 20 снабжена трубопроводом с вентилем заполнения ее рабочей жидкостью 37 и дренажом 38. Емкость 20 и бак-отстойник 33 до среднего уровня уровнемера 39 содержат рабочую жидкость 40 (рабочее состояние). В верхней части, в вертикальной плоскости сечения, проходящей через горизонтальную ось симметрии, бак-отстойник 33 снабжен электроконтактным манометром 41, предохранительным клапаном 42, электромагнитным клапаном подачи рабочего газообразного тела в энергетический блок II 43.

Правая и левая торцевые крышки 29, 30 емкости 20 через обратные клапаны 44, 45, фильтры 46, 47 сообщены трубопроводами с баком-отстойником 33, а через электромагнитные клапаны 17, 18 с ресивером 10. В местах после фильтров 46, 47 трубопровод снабжен масленками 48, 49. n-ое количество энергетических блоков между собой сообщено бесконечно-замкнуто трубопроводами подвода и отвода рабочего газообразного рабочего тела с электромагнитными клапанами 14, 43, 50, 51, 52, 53, 54, 55, с обводными трубопроводами-байпасами с электромагнитными клапанами 16, 56, 57, 58, 59. Трубопровод выхода рабочего газообразного тела из последнего энергетического блока n снабжен электроконтактным манометром 60, электромагнитным клапаном 61 и сообщен с трубопроводом всасывания рабочего газообразного тела. Устройство автоматики безопасности и регулирования не иллюстрировано и не описано.

Техническая эффективность заключается в высоком КПД, нематериалоемкости, простоте конструкции, экологически чистой работе, безопасности работы, технической возможности повсеместного использования, использовании в качестве рабочих тел некоторого количества текучих веществ, не дорогостоящих и повсеместно доступных. Например, в качестве рабочих текучих веществ возможно использовать воду и воздух, ртуть и инертный газ, растворы солей и воздух, магнитные эмульсии и воздух.

Работа энергетической установки осуществляется следующим образом: включив в работу автоматику безопасности и регулирования, открыв электромагнитный клапан всасывания рабочего газообразного тела 3, а также открыв электромагнитный клапан всасывания рабочего газообразного тела 5 и электромагнитные клапаны сжатого рабочего газообразного тела 7, 9, компрессор 1 (компрессор 2 резервный) включили в работу. При достижении установленного давления рабочего газообразного тела от 10 кгс/см² и более в ресивере 10 по электроконтактному манометру 11 автоматика регулирования открывает электромагнитный клапан подачи рабочего газообразного тела 14 по распределительному устройству 15 в емкость 20. Таким образом, рабочее газообразное тело в жидкой среде поднимается, при этом вращает турбину 21. Рабочее газообразное тело проходит через отверстия в емкости 20, 31 и соберется в колпакообразном газосборнике 32, откуда по патрубкам подъема рабочего газообразного тела 34 поднимется в бак-отстойник 33. Часть рабочей жидкости, унесенная рабочим газообразным телом, также попадает в бак-отстойник 33 и затем сливается в емкость 20 по патрубкам слива рабочей жидкости 35. В емкости 20 по направлению вращения турбины 21 рабочая жидкость 40 входит в нижней части в дугообразные патрубки 36, а в верхней части она выходит из этих патрубков. Когда турбина 21 достаточно быстро начнет вращаться через редуктор 25, автоматика регулирования включит в работу электрогенератор 26 и потребителю подаст электроэнергию через клемму 28. При создавшемся избыточном давлении рабочего газообразного тела в баке-отстойнике 33 установленного давления по электроконтактному манометру 41 меньше на 0,1 0,5 кгс/см², чем в ресивере 10, автоматика регулирования открывает электромагнитные клапаны 43, 40, т.е. включает в работу энергетический блок II. Автоматика регулирования аналогично и последовательно включает в работу n-ое количество энергетических блоков. При давлении рабочего газообразного тела в энергетическом блоке n меньше на 0,1 0,5 кгс/см² установленного по электроконтактному манометру 60, чем в предпоследнем энергетическом блоке, автоматикой регулирования открывается электромагнитный клапан 61, и закрывается электромагнитный клапан всасывания 3. Таким образом, будет работать n-ое количество энергетических блоков, при этом подшипники 22, турбины 21 смазываются маслом из масленок 48, 49, а давление масла в них в рабочей жидкости 40 в емкости 20 уравнивается автоматикой регулирования в торцовых крышках 29, 30 емкости 20 подачей рабочего газообразного тела в необходимом количестве из ресивера 10, через электромагнитные клапаны 17, 18, 19.

Энергетическая установка представляет собой технической решение по разработанной схеме.

Использование: для получения электрической энергии и преобразования энергии текучих сред в механическую и затем в электрическую энергию. Сущность изобретения: последовательное и бесконечно замкнутое сообщение трубопроводами с рабочим газообразным телом n-го количества энергетических блоков. В каждом энергетическом блоке используются отверстия в емкости, патрубки подъема и слива жидкости, газосборники, распределительная система рабочего газообразного тела. 2 ил.

Энергетическая установка, содержащая энергетический блок, включающий емкость, частично заполненную жидкостью, турбину, размещенную в ней, бак-отстойник с патрубками подъема газообразного рабочего тела и трубопроводы подвода и отвода газообразного рабочего тела, отличающаяся тем, что она снабжена компрессорами, дополнительными n энергетическими блоками и n трубопроводами подвода и отвода газообразного рабочего тела с электромагнитными и обратными клапанами, при этом энергетические блоки сообщены между собой через компрессоры посредством трубопроводов, емкость каждого энергетического блока снабжена газосборником, размещенным над отверстиями, выполненными в емкости, и посредством патрубков подъема газообразного рабочего тела сообщенным с баком-отстойником, а также патрубками подъема и слива жидкости, последний из которых сообщен с баком-отстойником, а другой установлен в емкости и расположен по направлению вращения турбины, и автоматикой безопасности и регулирования.