ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР Российский патент 2004 года по МПК F01K13/00 H02K57/00 

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано для тепловых электрических станций парогенераторов и судов для получения электрической и тепловой энергии непосредственно из воды.

Известны электрические генераторы, содержащие ротор, статор, обмотки и обмотки, на которые наводится ЭДС, паровую турбину, парогенератор, конденсатор пара, компрессор [1].

Известен парогенератор, состоящий из прямоточного котла, камеры сгорания, форсунки, змеевика труб, по которому циркулирует вода при помощи электрического насоса [1].

Известен плазмотрон, состоящий из разрядной камеры, расположенной между двух электродов катода из вольфрама, и анода из меди в виде узкого полого кольца /сопла/, снабженного соленоидом [2].

Недостатком известного электрического генератора является высокая стоимость топлива, экологическая загрязненность атмосферы.

Целью изобретения является получение дешевого экологически чистого высококалорийного топлива непосредственно из воды, повышение эффективности использования топлива для получения электрической и тепловой энергии и повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено электролизером воды, содержащим щеткообразные электроды с вольфрамовыми иголками, электроды расположены в вертикальной плоскости параллельно друг другу, иголками, направленными друг на друга, между ними установлен надлежащий зазор, электроды установлены в прямоугольной или цилиндрической емкостях параллельно или коаксиально друг другу, на дне емкости электролизера установлена перфорированная трубка аэратор-катализатор, трубка соединена с емкостью накопления конденсата при помощи компрессора и трубки выполнены с возможностью перемещения сжатого воздуха в емкость электролизера для улучшения смешивания жидкой щелочи с водой и отрыв атомов водорода и кислорода от воды и перемещения кислорода в форсунку парогенератора, водорода - в плазмотрон камеры ионизации, емкость электролизера соединена входной трубкой с секцией емкости накопления конденсата, через конденсатопровод, электрический насос и с емкостью жидкой щелочи через дозатор, дозатор снабжен соленоидом и реле времени, емкость электролизатора соединена с плазмотроном, расположенным в камере ионизации паров воды при помощи трубки, выполненной с возможностью подачи водорода в плазмотрон.

Емкость электролизера соединена с форсункой парогенератора, выполнена с возможностью подачи кислорода в форсунку. Камера ионизации снабжена плазмотроном, отражателем, коллектором, паровыми трубками, снабженными соплами, расположенными под разным углом наклона, направленными на плазменную струю, выполненными с возможностью частичного разрушения и расслабления молекулярных и ионных связей и электростатического притяжения ионов в воде. При этом происходит отрыв от молекулы воды одного или несколько электронов, создание свободных носителей зарядов, частичное высвобождение дейтерия и его сжигание в плазме для создания высокой энергии для питания паровой турбины электрического генератора.

Источник переменного тока соединен с электродами через электромашинный преобразователь, датчик электрических импульсов и переключатели выполнены с возможностью работы электродов на разных режимах: на постоянном электрическом токе при номинальном напряжении, на пульсирующем постоянном токе при номинальном напряжении; при постоянном электрическом токе при высоковольтном напряжении; при пульсирующем постоянном электрическом токе при высоковольтном напряжении и изменении направления электрического тока на катоде и аноде.

Новизна заявленного технического решения обусловлена тем, что за счет электролизера получаем дешевое, экологически чистое, высококалорийное топливо кислород и водород непосредственно из воды при электролизе. Кислород используется в качестве топлива парогенератора, водород используется для ионизации паров воды плазмотроном. За счет плазмотрона происходит ионизация паров воды для частичного разрушения молекулярных и ионных связей и частичного разрушения электростатического притяжения ионных связей в парах воды, отрыв от молекул паров воды одного или нескольких электронов и создание свободных носителей зарядов, частичное высвобождение дейтерия и его сгорание для создания высокой энергии для питания паровой турбины электрического генератора.

За счет соединения источника переменного тока с электродами электролизера через электромашинный преобразователь, датчик электрических импульсов и переключатели обеспечивается работа электродов, катода и анода на разных режимах: на постоянном электрическом токе при номинальном напряжении; на пульсирующем постоянном электрическом токе - при номинальном напряжении; на постоянном электрическом токе при высоком напряжении; при пульсирующем постоянном токе при высоком напряжении, изменении направления электрического тока на электродах.

При исследовании заявленного технического решения по патентным, научным и научно-техническим материалам не обнаружена такая совокупность признаков, что позволяет судить о существенности заявленных признаков.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображена общая схема устройства электрического генератора;

на фиг.2 - реактивная паровая турбина;

на фиг.3 - движение ионов в процессе электролиза;

на фиг.4 и 5 - варианты камер ионизации паров воды и расположения паровых трубок с соплами;

на фиг.6 - устройство электролизера по первому варианту;

на фиг.7 и 8 - варианты перегородок и устройство электролизерной емкости;

на фиг.9 - схема устройства электролизера по второму варианту;

на фиг.10 - схема изготовления электрода по первому варианту;

на фиг.11 - электрическая схема работы электролизера на разных режимах;

на фиг.12 - электролизер по третьему варианту, вид сверху;

на фиг.13 - электролизер по 4 варианту.

Устройство состоит из электрического генератора 1, состоящего из статора 2, вращающейся части ротора 3, на внутренней поверхности статора 2 расположена обмотка 4 переменного тока. Генератор 1 снабжен парогенератором 5, конденсатором 6 пара, электролизером 7. Емкость электролизера 7 выполнена из диэлектрического материала. Змеевики 8 парогенератора 5 соединены с паровой турбиной 9 через паропровод 10, камеру 11 (фиг.4 и 5) ионизации водяного пара, расположенную под землей на необходимой глубине, снабженную огнеупорным материалом, гидро- и теплоизоляцией. На конце паропровода 10 расположено сопло 12.

Камера 11 для ионизации водяного пара может быть выполнена в следующих вариантах: сферической формы, в форме цилиндра, или прямоугольника, или многоугольника, или овальной формы, или в форме усеченного конуса. Во всех вариантах выходная труба паропровода имеет конусный вид, обеспечивающий возможность улучшения удаления ионизированных паров воды. Плазмотрон 13 может быть установлен в трех вариантах: над камерой 11, под камерой или с боковой стороны камеры 11. Плазмотрон 13 содержит каркас 14, катод 15, анод 16, соленоид 17, разрядную камеру 18, циклон 19 для подачи водородного топлива, сжатого воздуха и аргона. Трубка 20 предназначена для подачи воды для охлаждения катода 15, трубка 21 - для подачи воды для охлаждения анода 16.

Каркас 14 выполнен из прочного огнеупорного диэлектрического материала. Катод 15 выполнен из тугоплавкого материала из вольфрама в форме трубки с заваренным дном, где имеется расширение. Трубки 20 и 21 соединены с водопроводной системой (на чертеже не показано) и емкостью 72, выполнены с возможностью охлаждения электродов 15 и 16 и удаления воды в секцию 86 емкости 72. Анод 16 выполнен в форме узкого полого кольца из меди, выполняет функцию сопла. Кольцо анода 16 снабжено соленоидом 17.

Соленоид 17 соединен с источником переменного тока 22 при помощи электрической цепи. Источник переменного тока соединен с катушкой зажигания 23. Сопла 12 и паропровода 10 могут быть установлены в камере 11 в следующих вариантах.

Первый вариант.

Сопло 12 паропровода направлено на плазменную струю в центр пламени. Паропровод расположен в горизонтальной плоскости перпендикулярно оси плазменной струи. Компрессор 24 соединен с циклоном 19 плазмотрона 13 при помощи трубки 25. Баллон 26, содержащий жидкий аргон, соединен с трубкой циклона 19 плазмотрона 13 при помощи трубки 27, которые выполнены с возможностью обдувания плазменной струей вихрем инертного газа аргона и сжатого воздуха для повышения температуры плазмы до 20000 К, создания нейтральной атмосферы, исключения соприкосновения плазменной струи с поверхностью электродов и улучшения ионизации водяного пара.

Паропровод 10 с соплом 12 может быть выполнен во втором варианте.

Второй вариант отличается от первого тем, что паропровод снабжен коллектором 28, имеющим разветвленные трубки 10 паропроводов, которые установлены в камере 11 с разных сторон, их сопла 12 направлены в центр пламени, трубки 10 установлены в горизонтальной плоскости и направлены перпендикулярно оси плазменной струи.

Паропровод 10 с соплом 12 может быть выполнен в третьем варианте. Третий вариант такой же, как второй вариант, отличается от него тем, что трубки паропроводов 10 направлены со всех сторон на плазменную струю под острым углом наклона.

Паропровод 10 с соплом 12 может быть выполнен в четвертом варианте. Четвертый вариант такой же, как третий вариант, отличается от него тем, что все трубки паропроводов 10 изогнуты в одну сторон и выполнены с возможностью подачи струи пара для ускорения завихрения плазменной струи для придания ей вращательного движения.

Паропровод может быть выполнен в пятом варианте. Пятый вариант такой же, как третий и четвертый варианты, отличается от них тем, что трубки 10 паропроводов направлены параллельно стенам камеры 11.

Паропровод 10 может быть выполнен в шестом варианте. Шестой вариант такой же, как второй и третий варианты, отличается от них тем, что камера 11 снабжена отражателем 29 плазменной струи и водяного пара. Отражатель 29 расположен между стенами камеры 11 и плазменной струей, выполнен двухстенным из медных пластин в форме цилиндра, или овала, или конуса. Отражатель 29 снабжен катушкой 30 индуктивности, жестко закреплен на стенах отражателя 29, межстенное пространство отражателя 29 соединено с трубой паропровода 10. Около плазмотрона 13 на отражателе 29 размещены трубки 31, расположенные со всех сторон под острым углом наклона к плазменной струе, имеющие изгиб в одну сторону, что обеспечивает возможность подачи пара через межстенное пространство, дополнительный нагрев пара и подачу его в центр плазменной струи для обдувания плазменной струи вихревым потоком для придания плазменной струе ускоренного вращательного движения и улучшения ионизации водяного пара, исключения соприкосновения плазменной струи с поверхностью отражателя 29, сжатия ионизированных паров воды, смешивания плазмы с паром и формирования однородной массы и подачи ее в паровую турбину.

Устройство паропроводов может быть выполнено в седьмом варианте. Седьмой вариант отличается от первого тем, что катод 15 выполнен в форме вольфрамовой трубки, соединенной с паропроводом, выполнен с возможностью перемещения водяного пара в центр плазменной струи.

Паропровод может быть выполнен в восьмом варианте. Восьмой вариант такой же, как седьмой вариант, отличается от него тем, что часть пара перемещается через трубчатый вольфрамовый катод 15, а часть пара подается через коллектор 28 в паровые трубки 10 и сопла 12, выполненные с возможностью перемещения пара комбинированно в центре и на боковых поверхностях плазменной струи.

Емкость электролизера 7 снабжена катодом 32 и анодом 33. Емкость электролизера 7 соединена с емкостью 34 при помощи дозатора 35 жидкой щелочи (едкого натрия или едкого калия) и трубки 36. Дозатор 36 содержит цилиндр 37, поршень 38, микропереключатель 39. Дозатор 35 соединен со штоком 40 соленоида 41. Соленоид 41 содержит ферромагнитный сердечник 42 и пружину 43. Соленоид 41 снабжен реле времени 44. Емкость электролизера может быть выполнена из керамики, пластмассы и других материалов, устойчивых к электролиту, изготовленных из диэлектрического материала в прямоугольной форме.

Емкость электролизера 7 содержит крышку 4-5, прокладку 46, в верхнем основании емкости расположены ушки 47 с отверстиями (на чертеже не показано) для задвижки 48. В задвижке 48 выполнено отверстие с винтовыми нарезами, в которые ввинчены винты 49, обеспечивающие возможность уплотнения и герметизации крышки 45. В емкости электролизера 7 выполнены пазы 50, в которых установлены электроды 32 и 33, жестко закрепленные к емкости 7.

Электроды 32 и 33 выполнены в форме металлической щетки, содержащей пластины 51 из нержавеющей стали, на поверхности которой жестко закреплены вольфрамовые иголки 52, расположенные перпендикулярно плоскости пластины 51. Пластины 51 расположены в вертикальной плоскости перпендикулярно друг другу. Иголки 52 расположены горизонтально, концы иголок 52 одного электрода направлены на концы иголок другого электрода. Иголки 52 электродов 32 и 33 установлены с надлежащим зазором. Между электродами 32 и 33 установлена перегородка 53, содержащая под слоем электролита на глубине 3-4 см от поверхности жидкости окно 54 или отверстия 55. Для облегчения установки и жесткого крепления иголок 52 к пластине 51 концы иголок 52 одной пластины совпадают с концами иголок 52 другой пластины 51. Для этого пластины 51 (фиг.10) изготовляют стандартными, одной длины, ширины, толщины. На пластину наносят красящим веществом вертикальные и горизонтальные линии с необходимым одинаковым интервалом. На пересечении горизонтальных и вертикальных линий выполняют гнезда для отверстий 56, соответствующих диаметру иголок 52. В отверстия 52 устанавливают и жестко закрепляют иголки 52, соблюдая уровень высоты всех иголок 52. Секция емкости электролизера 7, наполненная кислородом, соединена с форсункой 57 при помощи газопровода 58 и вентиля 59.

Форсунка выполнена с возможностью перемещения воздушно-кислородного топлива из емкости 7 в форсунку 57 парогенератора 5 и регулирования подачи топлива при помощи вентиля 59. Секция емкости электролизера 7, наполненная водородом, соединена с плазмотроном 13, расположенным в камере 11, при помощи газопровода 60 и вентиля 61, обеспечивающих возможность перемещения водорода из емкости 7 электролизера в камеру 11 и плазмотрон 13.

В емкости электролизера 7 расположен электролит - щелочная дистиллированная вода, содержащая едкий натрий или едкий калий. В емкости электролизера 7 установлен регулятор уровня 62, соединенный с электрическим насосом 63 при помощи электрической цепи. В нижнем основании емкости 7 расположен аэратор-катализатор 64, выполненный в форме трубки с перфорированными отверстиями. Трубка аэратора 64 расположена между электродами 32 и 33, которые могут работать на нескольких режимах, например источник переменного тока 22 соединен с электродами 32 и 33 через электромашинный преобразователь 65 и электрические переключатели 66 и 67, выполненные с возможностью преобразования переменного электрического тока в постоянный ток при номинальном напряжении электрического тока.

Электроды 32 и 33 могут быть выполнены во втором варианте. Второй вариант такой же, как первый, отличается от него тем, что электроды 32 и 33 соединены с источником переменного тока 22 через электромашинный преобразователь 65 тока и датчик электрических импульсов 69 и электрические переключатели 66 и 68, выполненные с возможностью преобразования переменного тока в постоянный ток и создания электрических импульсов при номинальном напряжении электрического тока.

Электроды 32 и 33 могут быть выполнены в третьем варианте. Третий вариант такой же, как первый вариант, отличается от него тем, что электроды 32 и 33 соединены с источником переменного тока 22 через электромашинный преобразователь тока 65 и электрические переключатели 56 и 70, выполненные с возможностью преобразования электрического переменного тока в постоянный ток, преобразования низкого напряжения - в ток высокого напряжения.

Электроды 32 и 33 могут быть выполнены в четвертом варианте. Четвертый вариант такой же, как третий вариант, отличается от него тем, что электроды 32 и 33 соединены с источником переменного тока 22 через электромашинный преобразователь 65 тока, датчик электрических импульсов 69 и переключатели 66 и 71, выполненные с возможностью преобразования электрического тока в постоянный ток, тока низкого напряжения в ток высокого напряжения и создания высоковольтных электрических импульсов.

Электроды 32 и 33 могут выполнены в пятом варианте, пятый вариант такой же, как 1-4 варианты, отличается от них тем, что при помощи переключателей 67, 68, 70 и 71 в электродах можно изменять направление электрического тока на электродах, при этом катод становится анодом, анод - катодом, это позволяет автоматизировать очистку от осадков щелочи.

В емкости 72 накопителя конденсата расположен вакуум-насос 73. Аэратор 64 емкости электролизера 7 соединен с компрессором 74, выполненным с возможностью подачи сжатого воздуха в емкость электролизера 7 для проведения аэрации электролита, отрыва пузырьков водорода и кислорода от воды и подачи кислорода в форсунку 57 парогенератора 5, а водорода - в плазмотрон 13 камеры 11. Емкость конденсатора 6 пара содержит змеевик 75, соединенный трубкой 76 с паровой турбиной 9 и с емкостью 72 накопителя конденсата. В емкостях 6 и 72 на надлежащем уровне расположен регулятор 77 уровня жидкости, соединенный с электрическим магнитом 78 при помощи электрической цепи. Электрический магнит 78 расположен в клапане 79. Клапан 79 состоит из сферической вогнутой камеры 80, изготовленной из бронзы, в верхнем основании камеры 80 расположен электрический магнит 78, в нижнем основании камеры 80 - отверстие 81. В камере 80 расположен шарик 82, изготовленный из нержавеющей стали. Клапан 79 установлен в водопроводной сети 83. Емкость 72 содержит перегородку 84, разделяющую емкость на секции 85 и 86. В секции 85 расположен конденсат без примесей свежей воды, конденсат предназначен для электролиза воды на водород и кислород. В секции 86 содержится конденсат с примесью свежей воды. Секция 85 соединена с емкостью электролизера 7 при помощи конденсатопровода 87 и электрического насоса 63. Секция 86 емкости 72 соединена со змеевиком 8 парогенератора 5 при помощи электрического насоса 88 и конденсатопровода 89.

Емкость конденсатора 6 соединена замкнутым циклом с нагревательными радиаторными батареями 90 и душевой установкой, краном через теплообменник 91 и электрический насос 92, расположенные в жилых, общественных и производственных зданиях или теплицах, или оранжереях, при помощи водопроводных труб 93 и электрических насосов 94. На водопроводных трубах 94 установлены вентили 95. В летний период, когда обогрев квартир и общественных зданий будет не нужен, вода будет охлаждаться в градирне 96 при помощи водопроводных труб 97 и электрического насоса 98.

Парогенератор 5 содержит трубу 99 для удаления дыма и газа. Паровая турбина 9 содержит корпус 100, камеру свежего пара 101, разгрузочный поршень 102, соединительный паропровод 103, барабан ротора 104, рабочие лопатки 105, направляющие лопатки 106. Электрод, катод 32 и анод 33 снабжены электрическими переключателями 67, 68, 70,71, выполненными с возможностью переключение электрических цепей для изменения направления электрических зарядов на электродах 32 и 33. Электролизер 7 может быть выполнен во втором варианте. Второй вариант отличается тем, что электроды 32 и 33 выполнены в форме пластин из нержавеющей стали.

Электролизер 7 может быть выполнен в третьем варианте. Третий вариант такой же, как первый вариант, отличается от него тем, что электролизер выполнен в форме прямоугольной батареи 107, содержащей щеткообразные электроды 32 и 33, где на крайних пластинах 51 установлены вольфрамовые иголки 52 только с одной стороны. Центральный электрод содержит иголки 52 с двух сторон. Эта пластина 51 служит одновременно и перегородкой, выполнена с возможностью свободного перемещения ионов, но препятствует смешиванию водорода и кислорода. Батарея 107 может содержать несколько секций. Все секции водорода соединены между собой и плазмотроном 13 при помощи газопровода 60. Все секции кислорода соединены между собой и форсункой парогенератора 5 при помощи газопровода 58.

Электролизер 7 может быть выполнен в четвертом варианте. Четвертый вариант такой же, как первый вариант, отличается от него тем, что емкость электролизера 7 и электроды 32 и 33 выполнены цилиндрической формы, установлены и жестко закреплены коаксильно друг к другу.

Электролизер 7 может быть выполнен в пятом варианте. Пятый вариант такой же, как четвертый вариант, отличается от него тем, что электролизер 7 выполнен в форме цилиндрической батареи 108. Все секции кислорода соединены между собой и форсункой при помощи газопровода 58, а все секции водорода соединены между собой и плазмотроном 13 при помощи газопровода 60.

В емкости 72 в верхнем основании расположен вакуум-регулятор 109. Электрический генератор может быть выполнен в шестом варианте. Шестой вариант такой же, как 1-5 варианты, отличается от них тем, что трубопровод 10 при помощи тройниковой муфты соединен с паровой турбиной 9, второй рукав трубопровода 10 соединен с камерой ионизации 11, выполнен с возможностью комбинированного использования пара, часть пара перемещается в паровую турбину 9 без ионизации, другая часть пара ионизируется в камере 11 при помощи плазмотрона 13.

Электрический генератор может быть выполнен в седьмом варианте. Седьмой вариант такой же, как 1-6 варианты, отличается от них тем, что труба для удаления газов парогенератора 5 соединена с циклоном 19 плазмотрона 13 в камере ионизации 11.

Устройство работает следующим образом. Открываем вентили 59 и 61 в газопроводах 58 и 60. Замыкаем электрическую цепь, питающую электрические насосы 88 63, 92, 94 или 98, компрессор 74, плазмотрон 13, соленоиды 17, реле времени 44, вакуум-насос 73, катушку зажигания 23, электроды 32 и 33. Компрессор 74 перемещает сжатый воздух по трубке в емкость электролизера 7, в трубку аэратора 64, сжатый воздух выходит через отверстия трубки между электродами 32 и 33. В процессе электролиза вода разлагается на водород и кислород, которые выделяются в воде в виде пузырьков. Сжатый воздух перемещается снизу вверх через слой электролита, поглощает пузырьки водорода и кислорода, отрывает их от воды и перемещает их в форсунку 57 парогенератора 5 под давлением компрессора 74. Катушка зажигания 23 поджигает газовую смесь топлива при помощи электрической искры. При горении воздушно-кислородная смесь создает факел огня в форсунке 57. Кроме кислорода, который поступает от электролиза воды, дополнительно к этому объему 21% кислорода поступает с потоком воздуха через компрессор 74. Факел огня нагревает змеевик труб 8, по которым циркулирует вода, вода нагревается и превращается в пар. Пар перемещается в камеру 11 ионизации.

Рабочий газ-водород и сжатый воздух подаются компрессором 24 в циклон 19 плазмотрона 13 по спиральным каналам циклона 10. В результате этого происходит газовый вихрь. Газовый вихрь, проходя между двумя электродами под действием магнитного поля соленоидов, перпендикулярного плоскости сопла, вынуждает токовый канал дуги непрерывно вращаться, обтекая анодное кольцо, под воздействием сжатого воздуха и аргона образуется газовый вихрь, обдувающий столб дуги, более холодный газ под действием центробежных сил оттесняется к стенкам камеры, изолируя их от контакта с дугой, при этом происходит стабилизация дуги газовой “закруткой". Проходя через сопло, водород, сжатый воздух, содержащий азота 78,1%, аргона 0,9%, молекулы газа ионизируются вращающимся участком дуги, водород, азот, аргон, гелий превращаются в плазму в дуговом разряде между тугоплавким катодом, изготовленным из вольфрама, и водоохлаждаемым медным анодом, выполненным в виде узкого кольца-сопла с помощью соленоида. 21% кислорода сгорает в плазменной дуге.

Паровые трубки 10, содержащие сопла 12, могут работать в следующих вариантах: пар перемещается по паропроводу 10 через сопло 12, которые направлены на плазменную струю в центр пламени перпендикулярно оси плазменной струи. При столкновении паров воды с плазмой под действием высокой температуры плазмы и электромагнитного поля водяной пар ионизируется, в результате этого происходит отрыв от молекул водяного пара одного или несколько электронов, в газе возникают свободные носители зарядов, частично разрушаются молекулярные и ионные связи и электростатическое притяжение ионов в воде, пары воды обладают новыми свойствами, электропроводностью, более подвержены при электролизе расщеплению паров воды на водород и кислород.

Паровые трубки 10 с соплами 12 могут работать во втором варианте. Второй вариант такой же, как первый, отличается от него тем, что паропровод 10 снабжен коллектором 28. От коллектора 28 разветвляется сеть паровых трубок 10 с соплами 12, которые установлены в камере 11, направлены в центр перпендикулярно оси плазменной струи с разных сторон. При этом происходит столкновение паров воды с плазмой со всех сторон и ионизация пара.

Паровые трубки 10 с соплами 12 могут работать в третьем варианте. Третий вариант такой же, как второй вариант, отличается от него тем, что трубки паропроводов 10 со всех сторон направлены на плазменную струю под острым углом наклона к ее оси. При этом плазменная струя обдувается водяным паром, происходит ионизация пара.

Паровые трубки 10 с соплами 12 могут работать в четвертом варианте. Четвертый вариант такой же, как третий вариант, отличается от него тем, что все трубки паропроводов 10 изогнуты в одну сторону. При этом происходит воздействие силы пара на плазменную струю, приводящее к усилению завихрения плазменной струи. Происходит ионизация пара.

Паровые трубки 10 с соплами могут работать в пятом варианте. Пятый вариант такой же, как 3-4 варианты, отличается от них тем, что трубки паропроводов 10 с соплами 12 направлены вдоль стен камеры 11.

Паровые трубки 10 с соплами 12 могут работать в шестом варианте. Шестой вариант такой же, как 2-3 варианты, отличается от них тем, что камера 11 снабжена отражателем 29 плазменной струи и пара. Отражатель 29 расположен между стенками камеры 11 и плазменной струей.

Отражатель 29 выполнен двухстенным из медных пластин в форме цилиндров, или овала, или конуса. Отражатель 29 снабжен катушкой индуктивности 26, жестко закрепленной на его стене. В межстенное пространство отражателя 29 подводится водяной пар, который, перемещаясь через межстенное пространство, дополнительно нагревается и поступает под острым углом наклона на плазменную струю. При этом происходит дополнительная закрутка плазменной струи и пара. Kaтушкa индуктивности 30 создает магнитное поле, вращая плазменную струю дополнительно, кроме этого, струи пара направлены под определенным углом наклона, воздействуют на струю плазмы, ускоряя ее вращение. Под действием центробежной силы водяной пар при ионизации оттесняется и вытесняется к стенкам отражателя 29, что предотвращает контакт с плазменной струей.

Паровые трубки 10 с соплами 12 могут работать в седьмом варианте. Седьмой вариант такой же, как первый вариант, отличается от него тем, что водяной пар подается через трубку катода 15. Сопло 12 расположено на конце трубки катода 15. Водяной пар подается через вольфрамовый катод 15 в центр плазменной струи. При высокой температуре плазмы и воздействии магнитного поля под действием центробежных сил пары воды смешиваются с плазмой и вытесняются ею за пределы струи. При этом происходит активная ионизация водяного пара. Пары воды не позволяют расплавиться катоду 15.

Паровая трубка с соплом 12 может работать в восьмом варианте. Восьмой вариант такой же, как седьмой вариант, отличается от него тем, что часть пара подается через трубчатый катод 15, а часть пара - через коллектор 28 на паровые трубки 10. При этом происходит активная ионизация водяного пара.

Ионизированный пар перемещается в паровую турбину, имея очень высокую температуру и большое давление, полученное от компрессора 24, плазмотрона 13 от плазменной струи и процесса ионизации пара. Пар перемещается в паровую турбину 9 с давлением Р₁ и скоростью С_О. Пар поступает в отверстие 101 камеры свежего пара. Давление пара падает на подвижные и неподвижные венцы рабочих лопаток 105 и направляющих лопаток 106, а скорость возрастает на неподвижных и срабатывается на подвижных венцах с давлением Р₂ и скоростью С_В. Пар покидает турбину 9 через выхлопной патрубок и перемещается в змеевик 75 конденсатора 6. Так давление пара до и после венцов не равно. Барабан 104 с большой силой стремится к движению вдоль оси, чтобы уравновесить эту силу в турбине 9, в которой установлен разгрузочный поршень 102. Разность усилий от давления пара на поршень с обеих сторон уравновешивает барабан 104 и приводит в работу электрический генератор 1, преобразующий механическую энергию в электрическую.

Электрическая энергия по проводам перемещается к потребителям городов и сел. Давление и температура пара воды - это основные параметры паровой турбины. Чем выше параметры на входе в турбину и ниже они на выходе из турбины 9, тем больше энергии пара использует турбина 9. Чтобы понизить их на выходе из турбины 9, пар не выпускают на воздух, а направляют его в змеевик 75 конденсатора 6, охлажденный пар превращается в конденсат, перемещается в накопительную емкость 72. Емкость 72 снабжена вакуум-насосом 73 и вакуум-регулятором 108. В емкости 72 образуется пониженное давление воздуха, удаляются все пузырьки воздуха, понижается давление на выходе. Чтобы повысить давление на входе, компрессором подается сжатый воздух в циклон плазмотрона 13, в камеру ионизации 11, а также водород подается в циклон плазмотрона 13.

Трубы змеевика 75 омываются холодной водой в конденсаторе 6. В кондесаторе 6 вода циркулирует через трубы 93 нагревательной радиаторной батареи 90 при помощи электрического насоса 94. Радиаторные батареи 90 расположены в жилых, общественных и промышленных зданиях, теплицах, оранжереях. В конденсаторе 6 пар и конденсат циркулируют по малому замкнутому кругу, вода - по большому замкнутому кругу. Пар из парогенератора 5 перемешается по паропроводу 10 в камеру 11, водяной пар ионизируется плазменной струей при помощи плазмотрона 13. При этом частично разрушаются и расслабляются молекулярные и ионные связи, частично разрушаются и расслабляются электростатические притяжения ионов в парах воды, происходит отрыв от молекул воды одного или несколько электронов, создание свободных носителей зарядов, частичное освобождение и сжигание дейтерия. Кроме этого, компрессор 24 подает сжатый воздух и инертный газ для обдувания плазменной струи, в результате этого рабочий газ-водород, азот, аргон, гелий превращаются в плазму. При этом создается высокая энергия, которая используется паровой турбиной, отработанный пар из паровой турбины 9 перемещается в змеевик 75 конденсатора 6. В конденсаторе 6 пары воды охлаждаются и перемещаются в накопительную емкость 72 при помощи электрического насоса 88 конденсатопровода 89. Конденсат перемещается в исходное положение в парогенератор 5. Так осуществляется циркуляция в малом замкнутом кругу пара и конденсата.

В большом замкнутом кругу вода циркулирует из емкости конденсатора 6, перемещается по водопроводу 93 через теплообменники 91 и электрические насосы 92, нагревательные радиаторные батареи 90, или панели, или конвекторы, и насосы 94, расположенные в жилых, общественных или промышленных зданиях, в теплицах, оранжереях.

Тепло в отапливаемых помещениях передается горячей водой через теплообменники 91 и нагревательные радиаторные батареи 90, там вода охлаждается и перемещается в исходное положение в емкость конденсатора 6 при помощи электрического насоса 94, 92 и водопроводных труб 97 или вода циркулирует по водопроводу 93 через душевую установку, градирню 96 при помощи электрического насоса 98 и труб 97 и перемещается в исходное положение в емкость конденcaтopa 6. Как только уровень воды в емкости 6 и 72 уменьшится ниже предусмотренных пределов, регулятор 109 срабатывает и замыкает электрическую цепь, питающую электрический магнит 79. Под действием электромагнитного поля шарик 82 перемещается в верхнее основание, отверстие 81 клапана открывается, вода перемещается через отверстие 81 в емкость конденсатора 6 или в секцию 86 емкости 72. После наполнения емкости 6 или 72 до надлежащего уровня регулятор 77 срабатывает и размыкает электрическую цепь, питающую электрический магнит 78. Магнитное поле исчезает, шарик 82 от собственного веса перемещается в исходное положение в нижнее основание и закрывает отверстие 81. Дистиллированная вода (конденсат) перемещается в секцию 85 емкости 72, после наполнения она переливается через стенку 84 в секцию 86. В секции 86 на разных уровнях установлены регуляторы уровня 77, которые автоматически поддерживают уровень жидкости. В секции 85 емкости содержится конденсат без примеси свежей воды, предназначенный для подачи в емкость электролизера 7 для электролиза воды. В секции 86 емкости 72 вода смешивается с конденсатом и перемещается в змеевик 8 парогенератора 5. Вакуум-насос 73 и вакуум-регулятор 109 автоматически поддерживают надлежащий уровень вакуума для улучшения работы парогенераторами паровой турбины 9. Электроды 32 и 33 могут работать на разных режимах, в нескольких вариантах.

Первый вариант. Замыкаем электрическую цепь, питающую электроды 32 и 33 с источником переменного тока 22 через электромашинный преобразователь тока 65 (фиг.11) электрическими переключателями 66 и 67. При этом происходит преобразование переменного тока в постоянный ток при номинальном напряжении.

Электроды 32 и 33 могут работать во втором варианте. Второй вариант такой же, как первый вариант, отличается от него тем, что происходит замыкание электрической цепи электродов 32 и 33 с источником пeрeменного тока 22 через электромашинный преобразователь 65 и датчик электрических импульсов 69 при помощи электрических переключателей 66, 68. При этом происходит преобразование переменного тока в постоянный ток и создание электрических импульсов на электродах 32 и 33 с электрогидравлическим эффектом при номинальном напряжении электрического тока.

Электроды 32 и 33 могут работать в третьем варианте. Третий вариант такой же, как первый вариант, отличается от него тем, что при замыкании электрической цепи при помощи переключателей 66 и 70 электродов 32 и 33 с источником переменного тока 22 через электромашинный преобразователь 65 тока и датчик электрических импульсов 69 происходит преобразование переменного тока в постоянный ток, тока низкого напряжения - в ток высокого напряжения и создание высоковольтных электрических импульсов. При прохождении постоянного электрического тока в электродах 32 и 33 проходят электрохимические процессы в электролите: положительно заряженные ионы-катионы движутся к катоду, а отрицательно заряженные ионы-анионы - к аноду. Ионизированная дистиллированная вода, прошедшая многократный процесс парообразования, ионизации и конденсации обладает новыми свойствами: электропроводностью и электростатическим притяжением ионов в воде. При этом вода разлагается на водород и кислород в форме пузырьков. Сжатый воздух из компрессора 74 перемещается через аэратор-катализатор 64, через перфорированные отверстия трубок, в нижнем основании емкости 7 над электродами 32 и 33 перемещается через слой жидкости снизу вверх, своими пузырьками поглощает пузырьки водорода и кислорода, отрывает их от воды и перемещает кислород в форсунку 57 парогенератора 5, а водород - в плазмотрон 13 камеры ионизации 11. Регулировку подачи топлива производят с помощью вентилей 59 и 61.

Периодически через определенный отрезок времени 44 срабатывает и размыкается электрическая цепь, питающая соленоид 41. Под действием усилия пружины 43 шток 40 перемещается в цилиндре 37, перемещая поршень 38. При этом дозированная порция жидкой щелочи (едкого натрия или едкого калия) перемещается из цилиндра 40 дозатора 35 по трубке 36 из емкости 34 в емкость электролизера 7. В процессе электролиза ионы свободно перемещаются через окно 54 перегородки 53, затрудняется смешивание водорода и кислорода над поверхностью жидкости. С помощью электрических переключателей 67, 68, 70, 71 через определенный отрезок времени производят переключение электрических цепей для изменения направления электрического тока в электродах 32 и 33. Перед переключением электрического тока останавливают paботу электролизера, с помощью вентилей изменяют направление перемещения водорода и кислорода по трубам 58 и 60, затем производят замыкание - переключение электрических цепей при помощи электрических переключателей 67, или 68, или 70, или 71.

Ускорение процесса электролиза происходит с помощью катализатора 64, выполненного в форме перфорированной трубки, изготовленной из никеля, палладия. Электролит контактирует с катализатором 64, при этом изменяется скорость химической реакции. Катализатор вступает в промежуточное взаимодействие с электролитом. Катализатор 64 к концу восстанавливает свой состав и позволяет проводить химические реакции с высокими скоростями при небольших температурах. Сжатый воздух, подаваемый компрессором 74, перемещает кислород в форсунку при помощи газопровода 58. В составе воздуха содержится кислорода по объему 21%, по весу 23,1% от всего состава. Весь кислород сгорает в форсунке 57 парогенератора 5, нагревая воду в змеевике 8 парогенератора. Далее все операции повторяются. Как только уровень воды в емкости 7 уменьшится ниже предусмотренного уровня, регулятор 52 срабатывает и замыкает электрическую цепь, питающую электрический насос 63. Электрический насос 63 перемещает ионизированную дистиллированную воду из емкости 72 в емкость 7. Как только уровень воды в емкости 7 поднимется до заданного уровня, регулятор уровня 52 срабатывает и размыкает электрическую цепь, питающую электрический насос 63. Подача воды прекращается.

Электролизер 7 может работать во втором варианте. Второй вариант такой же, как первый, отличается от него тем, что электроды 32 и 33 выполнены в форме пластин.

Электролизер может быть выполнен в третьем варианте. Третий вариант такой же, как первый вариант, отличается от него тем, что электролизер выполнен в форме прямоугольных батарей 107, содержащих щеткообразные электроды 32 и 33, где на крайних пластинках 51 установлены вольфрамовые иголки 52 только с одной стороны, нейтральный электрод содержит иголки с двух сторон. Центральная пластина является одновременно и перегородкой, выполнена с возможностью свободного перемещения ионов, но препятствует смешиванию водорода и кислорода. Батарея 107 может содержать две и более секций. Секции водорода соединены между coбoй и плазмотроном 13 при помощи газопровода 56. Секции кислорода соединены между собой и форсункой 57 парогенератора 5 при помощи газопровода 58.

Электролизер может работать в четвертом варианте. Четвертый вариант такой же, как первый вариант, отличается от него тем, что емкость электролизера 7, электроды 32 и 33 и перегородки 53 выполнены цилиндрической формы, установлены коаксильно друг другу.

Электролизер 7 может работать в пятом варианте. Пятый вариант такой же, как четвертый вариант, отличается от него тем, что электролизер 7 выполнен в форме цилиндрической батареи 108, содержащей несколько секций. Секции кислорода соединены между собой и форсункой 57 при помощи газопровода 58, секции водорода соединены между собой и плазмотроном 13 при помощи газопровода 60.

Электрический генератор может работать в шестом варианте. Шестой вариант такой же, как 1-5 варианты, отличается от них тем, что труба 10 при помощи тройниковой муфты разделена на два рукава (на чертеже не показано), один рукав трубы 10 соединен с паровой турбиной 9, другой - с камерой ионизации 11 и выполнен с возможностью комбинированного использования пара, часть пара перемещается в паровую турбину 9 без ионизации, другая часть ионизируется в камере 11 при помощи плазмотрона 13. Регулировку количества подаваемого пара осуществляют при помощи вентилей.

Электрический генератор может работать в седьмом варианте. Седьмой вариант такой же, как 1-6 варианты, отличается от них тем, что в камере сгорания парогенератора 5 сгорает весь кислород, поступивший с емкости электролизера 7 и кислород 21% от объема воздуха. Азот (78% от объема) воздуха не поддерживает горение, остается инертным (Политехнический словарь. - М., 1976, с. 19). Газы из парогенератора 5 при помощи насоса и труб (на чертеже не показано) перемещаются в циклон 19 плазмoтрона 13. В циклон 13 подается водород из емкости электролизера 7 и газы из парогенератора 5, 78% азота от объема, 0,9% аргона и другие инертные газы. Газы азот, аргон и другие инертные газы обдувают струю плазмы и превращаются в плазму (Политехнический словарь. - М., 1976, с. 361). При этом повышается эффективность использования топлива.

Источники информации

1. Политехнический словарь. - М., 1976, с.579, 346, 36.

2. Большая советская энциклопедия. 5-е изд., т.19, с.606.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к электротехнической промышленности, и может быть использовано для тепловых электрических станций, парогенераторов и на судах. Техническим результатом изобретения является получение дешевого, экологически чистого, высококалорийного топлива непосредственно из воды, повышение производительности и повышение эффективности использования топлива для получения электрической и тепловой энергии. Сущность изобретения состоит в том, что генератор снабжен электролизером воды, содержащим щеткообразные электроды с вольфрамовыми иголками, направленными друг на друга и установленными с надлежащим зазором, электроды установлены в прямоугольную или цилиндрическую емкость коаксиально друг другу. На дне емкости электролизера установлена перфорированная трубка аэратор-катализатор, трубка соединена с компрессором. Емкость электролизера соединена входной трубкой с секцией емкости накопления конденсата через конденсатопровод, электрический насос и с емкостью жидкой щелочи через дозатор, снабженный соленоидом и реле времени. Емкость электролизера соединена с плазмотроном, расположенным в камере ионизации при помощи трубки. Камера ионизации снабжена плазмотроном, отражателем плазменной струи и водяного пара, коллектором и паровыми трубками, расположенными под разным углом наклона, направленными на плазменную струю. Электроды электролизера соединены с источником переменного тока через электромашинный преобразователь, датчик электрических импульсов и переключатели. 13 ил.

Электрический генератор, содержащий ротор, статор, обмотки, обмотки в, которые наводится ЭДС, паровую турбину, парогенератор, конденсатор пара, компрессор, отличающийся тем, что устройство снабжено электролизером воды, содержащим щеткообразные электроды, расположенные в вертикальной плоскости параллельно друг другу, иголками, направленными друг на друга, содержащими надлежащий зазор, электроды установлены в прямоугольную или цилиндрическую емкость коаксиально друг другу, на дне емкости электролизера установлена перфорированная трубка аэратор-катализатор, трубка соединена с компрессором и выполнена с возможностью перемещения сжатого воздуха в емкость электролизера для отрыва атомов водорода и кислорода от воды, перемещения кислорода в форсунку парогенератора, водорода - в плазмотрон камеры ионизации паров воды, емкость электролизера соединена входной трубкой с секцией емкости накопления конденсата, через конденсатопровод, электрический насос и с емкостью жидкой щелочи через дозатор, снабженный соленоидом и реле времени, емкость электролизера соединена с плазмотроном, расположенным в камере ионизации при помощи трубки, выполнена с возможностью подачи водорода в плазмотрон, плазмотрон соединен с компрессором, емкость электролизера соединена с форсункой парогенератора выполнена с возможностью подачи кислорода в форсунку, камера ионизации снабжена плазмотроном, отражателем, коллектором и паровыми трубками, расположенными под разным углом наклона, направленными на плазменную струю, выполненными с возможностью частичного разрушения и расслабления молекулярных и ионных связей и электростатического притяжения ионов в воде, отрыв от молекул водяного пара одного или нескольких электронов, создание свободных носителей зарядов, частичному высвобождению дейтерия и его сжигание для создания высокой энергии для питания паровой турбины электрического генератора, электроды электролизера соединены с источником переменного тока через электромашинный преобразователь, датчик электрических импульсов и переключатели выполнены с возможностью работы электродов на разных режимах: на постоянном электрическом токе при номинальном напряжении; на пульсирующем постоянном токе при номинальном напряжении; на постоянном электрическом токе при высоком напряжении; при пульсирующем постоянном токе при высоком напряжении и изменении направления электрического тока на электродах.