ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2005 года по МПК F03G3/00 F03B17/02 

Изобретение относится к области энергетики, в частности к преобразователям энергии текучих сред в механическую и затем в электрическую энергию.

Известны энергетические установки преобразования энергии текучих сред в механическую и затем в электрическую энергию. По заявке ФРГ 2951574, кл. F 03 G 3/00, 1981 г. содержащая частично заполненную жидкостью герметичную емкость, размещенные в ней друг над другом горизонтальные оси со шкивами и охватывающей их бесконечной лентой с ковшами - рабочими органами и подключенными к емкости трубопроводов для подачи и отвода газообразного рабочего тела. По авторскому свидетельству СССР №1321905, кл. F 03 G 3/00, 07.07.87 г/, бюл. №25. Оно же - патент РФ, №1321905, кл. F 03 G 3/00, 12 марта 1993 г. В качестве газообразного рабочего тела использованы газы горючей смеси, емкость снабжена размещенной между осями продольной перегородкой и трубопроводами подвода и отвода жидкости с регулирующими клапанами, а рабочие органы - системой электрозажигания. По авторскому свидетельству СССР №1592573, кл. F 03 G 3/00, 15.09.90 г, бюл. №34. Оно же - патент РФ №1592573, кл. F 03 G 3/00, 12 марта 1993 г. Содержащая вторую емкость с размещенной в ней турбиной, камерами сгорания с электродами и баком-отстойником. Причем, камеры сгорания с электродами на выходе сообщены со второй емкостью, а бак-отстойник с трубопроводом подвода газообразного рабочего тела. По патенту РФ №2066787, кл. F 03 G 3/00, 20.09.1996 г., содержащая компрессоры, несколько дополнительных энергетических блоков сообщающихся трубопроводами подвода и отвода газообразного рабочего тела с электромагнитными клапанами, при этом энергетические блоки сообщены между собой через компрессор посредством трубопроводов, емкость каждого энергетического блока снабжена газосборником, размещенным под отверстиями, выполненными в емкости, и посредством патрубков подъема газообразного рабочего тела сообщены 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. По патенту РФ №2162963, МКИ F 03 G 3/00, 10.02.2001 г., бюл. №4, она снабжена несколькими энергетическими блоками, снабженными каждый корпусом, размещенным по вертикальной оси симметрии, нижними и верхними перегородками с отверстиями, уровнемером, газовой камерой, трубопроводами отвода "лишнего" газообразного рабочего тела с регулирующими клапанами, баком-смесителем, трубопроводами подвода и отвода природного газа, внутренними нижними, средними, верхними стяжными кольцами, наружными нижними, средними, верхними стяжными кольцами, воздуходувкой, дополнительно может быть снабжена гибким куполообразным газозборником с грузами-якорями, крепежными петлями и тросами, гибкими куполообразными поплавками, расположенными на море или океане, со дна которых выделяется природный газ или водород.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является энергетическая установка по патенту РФ №2162963, МКИ F 03 G 3/00, 10.02.2001 г., бюл. №4.

Признаками энергетической установки по патенту РФ №2162963, МКИ F 03 G 3/00, 10.02.2001 г., бюл. №4, совпадающими с существенными признаками предлагаемого изобретения, является наличие несколько энергетических блоков, снабженных каждый размещенными по вертикальной оси симметрии турбинами с жидкообразным рабочим телом, нижними и верхними перегородками с отверстиями, уровнемером, газовой камерой, трубопроводами подвода и отвода газообразного рабочего тела, внутренними нижними, средними, верхними стяжными кольцами, наружными нижними, средними, верхними стяжными кольцами, электрогенераторами, воздуходувкой, а также дополнительное снабжение куполообразными газосборниками с грузами-якорями, крепежными петлями и тросами, расположенными на море или океане, со дна которых выделяется природный газ или водород.

Причинами, препятствующими достижению необходимого технического результата, является следующее: трубопроводы отвода "лишнего" газообразного рабочего тела с регулирующими клапанами, бак-смеситель, несколько электрогенераторов с редукторами, усложняют работу и понижают КПД энергетической установки.

Задачей изобретения является изготовление компактной и простой установки, конструкция которой позволяет упростить технологию выработки электроэнергии с использованием некоторого избыточного давления выделяющегося со дна моря или океана природного газа или водорода и могла бы обеспечить работу безопасно, экологически чисто и с высоким КПД.

Указанный технический результат достигается тем, что энергетическая установка содержит несколько идентичных энергетических блоков, каждый из которых снабжен корпусом, размещенным по вертикальной оси симметрии, нижними и верхними перегородками с отверстиями, уровнемером, газовой камерой, трубопроводами отвода газообразного рабочего тела с регулирующими клапанами, баком смесителем, трубопроводами подвода и отвода природного газа, внутренними и наружными нижними, средними и верхними стяжными кольцами, а также снабжена гибким куполообразным газосборником с грузами-якорями, крепежными петлями и тросами, расположенными на море или океане, со дна которых выделяется природный газ или водород, при этом энергетические блоки содержат несколько идентичных энергетических ступеней, имеющих оси с регулирующими шпонками, сборные шкивы, приводные ремни, байпасы с вентилями по созданию рабочего условия, установленные на станинах электрогенераторы со шкивами, трубопровод отвода потребителю отработанного газообразного тела с влагосборником, счетчиком, манометрами и вентилями.

Сборные корпусы нескольких идентичных энергетических ступеней нескольких идентичных энергетических блоков обеспечили размещение нижних и верхних перегородок с отверстиями и ребрами жесткости, турбин с осями, распределительных устройств с обратными клапанами, жидкообразного рабочего тела, газовых камер с крышками и с осями на подшипниках.

Фланцы с уплотнительными прокладками сборных корпусов нескольких идентичных энергетических ступеней нескольких идентичных энергетических блоков обеспечили сборку и герметичность данных энергетических ступеней, размещение наружных и внутренних нижних и верхних сборных стяжных колец.

Наружные и внутренние нижние, средние, верхние сборные стяжные кольца, фундаментные основания, станины обеспечили устойчивость и компактность энергетической установки.

Жидкообразное и газообразное рабочие тела обеспечили вращение турбин с осями нескольких идентичных энергетических ступеней, что обеспечило работу энергетической установки.

Уровнемеры обеспечили контроль за уровнем жидкообразного рабочего тела в энергетических ступенях, следовательно, обеспечили оптимальный режим работы энергетической установки.

Трубопроводы подачи и отвода газообразного рабочего тела с вентилями и манометрами обеспечили движение газообразного рабочего тела, что обеспечило работу энергетической установки с высоким КПД.

Трубопровод подачи жидкообразного рабочего тела с вентилями обеспечил пуск и наладку работы энергетической установки.

Нижние и верхние перегородки с отверстиями и ребрами жесткости обеспечили размещение на подшипниках турбины в энергетических ступенях.

Отверстия нижних и верхних перегородок обеспечили прохождение газообразного рабочего тела, следовательно, обеспечили работоспособность энергетических ступеней.

Ребра жесткости нижних и верхних перегородок с отверстиями обеспечили прочность данных перегородок, следовательно, повысили надежность работы энергетической установки.

Кронштейны обеспечили размещение распределительных устройств с обратными клапанами, следовательно, обеспечили работоспособность энергетических ступеней.

Распределительные устройства с обратными клапанами обеспечили подачу газообразного рабочего тела под турбины энергетических ступеней.

Газовые камеры обеспечили последовательно работу энергетических ступеней.

Соединительные муфты обеспечили сцепление осей турбин с осями крышек газовых камер, что обеспечило работоспособность энергетических ступеней.

Шпонки осей крышек газовых камер обеспечили размещение сборных шкивов.

Сборные шкивы осей крышек газовых камер обеспечили натяжку приводных ремней, следовательно, обеспечили сцепление с приводными ремнями и со шкивами осей якорей электрогенераторов, а именно обеспечили работу энергетических блоков.

Приводные ремни обеспечили сцепление со шкивами, следовательно, обеспечили работу электрогенераторов энергетических блоков.

Станины электрогенераторов обеспечили размещение и крепление электрогенераторов, следовательно, обеспечили их работу.

Байпасы с вентилями обеспечили создание рабочего условия в нескольких идентичных энергетических ступенях, а также обеспечили возможностью остановить работу и проводить ремонт любой энергетической ступени.

Вентили контроля работоспособности основных обратных клапанов и обратных клапанов распределительных устройств обеспечили контроль работоспособности данных обратных клапанов.

Электрогенераторы обеспечили выработку электрической энергии.

Ресивер обеспечил необходимым давлением газообразного рабочего тела, следовательно, обеспечил работоспособность энергетической установки.

Газовый счетчик обеспечил контроль по оптимальной работе энергетической установки, а также учет природного газа или водорода.

Воздушники с вентилями обеспечили заполнение корпусов энергетических ступеней жидкообразным рабочим телом.

Манометры обеспечили пусковую наладку и контроль за оптимальной работой энергетической установки.

Вентили слива жидкообразного рабочего тела и дренаж обеспечили слив жидкообразного рабочего тела, следовательно, обеспечили возможностью проводить ремонт неисправного энергетического блока.

Вентили заполнения корпусов энергетических ступеней жидкообразным рабочим телом обеспечили заполнение данных корпусов данным жидкообразным рабочим телом.

Трубопровод отвода потребителю отработанного газообразного рабочего тела, а именно природного газа или водорода, с вентилями, влагосборником, газовым счетчиком и манометрами обеспечили отвод потребителю отработанного природного газа или водорода.

Трубопровод с вентилем подачи природного газа или водорода обеспечил работу энергетической установки.

Море или океан, со дна которых выделяется природный газ или водород, обеспечили установку газообразным рабочим телом.

Грузы-якоря обеспечили постоянным местом нахождения куполообразного газосборника.

Несколько гибких куполообразных газосборников обеспечили сбор (добычу) газообразного рабочего тела, а именно природного газа иди водорода.

Упрощение технологии заключается в том, что при помощи байпасов создано рабочее условие в нескольких энергетических ступенях нескольких энергетических блоков.

В основе работы энергетической установки лежат физические свойства двух текучих тел: малая растворимость одного в другом, различный удельный вес, сжимаемость одного и практически несжимаемость другого, а также физическое природное явление, а именно в результате уменьшения давления в последней энергетической ступени последнего энергетического блока и одновременно, самотеком газообразного рабочего тела, увеличении давления в первой энергетической ступени первого энергетического блока, а в остальных энергетических ступенях нескольких энергетических блоков автоматически осуществлена саморегуляция по перепаду давления, за счет чего автоматически осуществлено движение газообразного рабочего тела в нескольких энергетических ступенях нескольких энергетических блоков.

Полезность энергетической установки заключается в создании нематериалоемкой, использующей минимальное количество металлов, компактной и простой конструкции, обеспечивающей технологию преобразования энергии двух текучих рабочих тел в механическую и затем в электрическую энергию с высоким КПД.

Изобретение иллюстрировано чертежами, где на фиг.1 схематично изображен общий вид первого энергетического блока установки с технологической схемой соединения с другими блоками, а на фиг.2 - горизонтальное сечение первого энергетического блока.

Каждый энергетический блок содержит размещенные неподвижно на фундаментном основании 1, параллельно вертикальной оси симметрии, по окружности, на одинаковом расстоянии от центра данной окружности, на станинах 2 расположены восемь идентичных энергетических ступеней, а каждая энергетическая ступень содержит сборный герметичный корпус 3 с фланцами и уплотнительными прокладками 4, с отверстиями, ребрами жесткости, "гнездом" для подшипника нижнюю перегородку 5, с отверстиями, ребрами жесткости, "гнездом" для подшипника верхнюю перегородку 6, на подшипниках ось 7, на которой размещена турбина 8, трубопровод с вентилями 9, 32 подачи жидкообразного рабочего тела 10 по уровень 11, уровнемер 12, патрубок с вентилем 13 слива жидкообразного рабочего тела 10, дренаж 14, кронштейны 15 для размещения распределительного устройства, имеющего обратный клапан 16 и основной обратный клапан 17, вентиль 18 проверки исправности обратных клапанов 16 и 17, газовую камеру 19 с ребрами жесткости, нижним и верхним "гнездами" для подшипников крышку 20 газовой камеры 19, на подшипниках ось 21 крышки 20 газовой камеры 19, шпонку 22, регулирующую размещение сборного шкива 23, приводной ремень 24, муфту сцепления 25, трубопроводы 26 и 33 отвода-подачи газообразного рабочего тела, воздушник с вентилем 27, манометр 28 газовой камеры 19, вентили 29, 36 отвода-подачи газообразного рабочего тела во вторую энергетическую ступень, ресивер 37, манометр 38 ресивера 37, вентили 39, 40, 41 и 42 байпасов по созданию рабочего условия, вентиль 43 воздушника последней энергетической ступени последнего энергетического блока, манометр 44 газовой камеры 19 последней энергетической ступени последнего энергетического блока, вентиль 45 подачи газообразного рабочего тела из газовой камеры 19 последней энергетической ступени последнего энергетического блока, вентили 49, 50, и 51 подачи газообразного рабочего тела под турбину 8 первой энергетической ступени первого энергетического блока, счетчик 52 подачи газообразного рабочего тела, манометр 53 подачи газообразного рабочего тела в первую энергетическую ступень первого энергетического блока, вентиль 54 байпаса подачи газообразного рабочего тела в энергетические ступени энергетических блоков II, III,...n, сборное внутреннее нижнее стяжное кольцо 55, сборное внутреннее среднее стяжное кольцо 56, сборное внутреннее верхнее стяжное кольцо 57, сборное наружное нижнее стяжное кольцо 58, сборное наружное среднее стяжное кольцо 59, сборное наружное верхнее стяжное кольцо 60, на фундаментном основании 1, по вертикальной оси симметрии станины 61 установлен электрогенератор 62, шкив 64 оси 63 якоря электрогенератора 62.

В море или океане на глубине 100 м или глубже, где нет глубинного течения и со дна которых выделяется природный газ или водород, каждый энергетический блок дополнительно содержит по одному куполообразному газосборнику 65, снабженному крепежными петлями 66, крепежными тросами 67, грузами-якорями 68, трубопроводом подачи добытого (собранного) природного газа или водорода с вентилем 69 (на фиг.1), трубопровод продувки с вентилем 70, вентили 71, 72, 73 отвода потребителю отработанного природного газа или водорода, влагосборник 74, счетчик 75 отвода потребителю отработанного природного газа или водорода, манометры 76, 77 отвода потребителю отработанного природного газа или водорода, вентиль 78 байпаса отвода потребителю отработанного природного газа или водорода.

Работа энергетической установки осуществляется после проведения пусконаладочных работ по созданию рабочего условия.

Рабочее условие создается следующим образом: в нескольких идентичных энергетических ступенях нескольких идентичных энергетических блоков вентили 9, 32 и 27 подачи жидкообразного рабочего тела и воздушников поставлены в положение "Открыто", при этом в герметичные корпусы 3 нескольких идентичных энергетических ступеней нескольких идентичных энергетических блоков поступило жидкообразное рабочее тело (атмосферная вода, или тосол, или раствор соли) 10 до уровней 11, по уровнемерам 12. После чего вентили 9, 32 и 27 подачи жидкообразного рабочего тела и воздушников поставлены в положение "Закрыто", а вентиль 69 подачи собранного (добытого) природного газа или водорода, вентили 39, 40, 41, 42 байпасов по созданию рабочего условия поставлены в положение "Открыто". При этом газообразное рабочее тело по трубопроводам 26 отвода-подвода газообразного рабочего тела поступило в газовые камеры 19 нескольких идентичных энергетических ступеней нескольких идентичных энергетических блоков. Таким образом, создано избыточное давление в газовых камерах 19 нескольких идентичных энергетических ступенях нескольких идентичных энергетических блоков на 3-6 кгс/см² больше давления "столба" жидкообразного рабочего тела в месте расположения обратных клапанов 16 распределительных устройств, по манометрам 28. После чего вентили 39, 40, 41, 42 байпасов по созданию рабочего условия поставлены в положение "Закрыто". Таким образом, рабочее условие создано.

Следует заметить, что перед пуском в работу энергетическую установку надо проверить исправность обратных клапанов 16 и основных обратных клапанов 17 распределительных устройств идентичных энергетических ступеней идентичных энергетических блоков, следующим образом: вентили 18 проверки исправности обратных клапанов 16, 17 поставлены в положение "Открыто". Если данные обратные клапаны 16, 17 исправны, то в дренаж 14 жидкообразное рабочее тело 10 не поступило. После чего вентили 18 проверки исправности обратных клапанов поставлены в положение "Закрыто". Пуск в работу энергетической установки осуществлен открытием вентилей 69, 49, 50, 51, 29, 36, 71, 72 и 73.

Таким образом, в первой энергетической ступени первого энергетического блока и в последней энергетической ступени последнего энергетического блока в газовых камерах 19 создан перепад давления, за счет чего в остальных идентичных энергетических ступенях нескольких идентичных энергетических блоков газообразное рабочее тело самотеком движется в сторону меньшего давления автоматически через основные обратные клапаны 17, обратные клапаны 16 распределительных устройств, отверстия нижних перегородок 5, под турбины 8. При этом жидкообразное рабочее тело 10 через отверстия нижних и верхних перегородок 5, 6 вытолкнуло газообразное рабочее тело в газовые камеры 19. Причем данные текучие рабочие тела воздействуют по обе стороны лопаток турбин 8 в противоположных направлениях: жидкообразное рабочее тело направлено вниз, а газообразное рабочее тело направлено вверх. Отчего турбины 8 с осями 7 вращаются. Так как оси 7 турбин 8 посредством муфт сцепления 25 соединены с осями 21 крышек 20 газовых камер 19, а данные оси 21 посредством сборных шкивов 23 и приводных ремней 24 связаны со шкивами 64 осей 63 якорей электрогенераторов 62, то якоря электрогенераторов 62 вращаются. При этом электрогенераторами 62 нескольких идентичных энергетических блоков вырабатывается электрическая энергия.

Таким образом, энергетическая установка работает безопасно и экологически чисто с высоким КПД на дне моря или океана на глубине 100 метров или глубже, где нет глубинного течения и со дна которых выделяется природный газ или водород.

Следует заметить, что работающую аналогично энергетическую установку можно использовать и на суше в местах добычи природного газа или понижения его избыточного давления, при этом установка не содержит гибкие куполообразные газосборники 65, снабженные крепежными петлями 66 крепежными тросами 67, грузами-якорями 68.

Установка предназначена для преобразования энергии текучих сред в механическую и затем в электроэнергию. Установка содержит фундаментное основание, на котором посредством станин установлено несколько идентичных энергетических блоков. Каждый из блоков снабжен корпусом, размещенным по вертикальной оси симметрии, нижними и верхними перегородками с отверстиями, уровнемером, газовой камерой, трубопроводами отвода газообразного рабочего тела с регулирующими клапанами, баком смесителем, трубопроводами подвода и отвода природного газа, внутренними и наружными нижними, средними и верхними стяжными кольцами. А также каждый блок снабжен гибким куполообразным газосборником с грузами-якорями, крепежными петлями и тросами, расположенными на море или океане, со дна которых выделяется природный газ или водород. При этом энергетические блоки содержат несколько идентичных энергетических ступеней, имеющих оси с регулирующими шпонками, сборные шкивы, приводные ремни, байпасы с вентилями по созданию рабочего условия, установленные на станинах электрогенераторы со шкивами, трубопровод отвода потребителю отработанного газообразного тела с влагосборником, счетчиком, манометрами и вентилями. Конструкция установки позволяет обеспечить безопасную работу, экологически чисто и с высоким КПД. 2 ил.

Энергетическая установка, содержащая фундаментное основание, на котором посредством станин установлено несколько идентичных энергетических блоков, каждый из которых снабжен корпусом, размещенным по вертикальной оси симметрии, нижними и верхними перегородками с отверстиями, уровнемером, газовой камерой, трубопроводами отвода газообразного рабочего тела с регулирующими клапанами, баком смесителем, трубопроводами подвода и отвода природного газа, внутренними и наружными нижними, средними и верхними стяжными кольцами, а также снабжен гибким куполообразным газосборником с грузами-якорями, крепежными петлями и тросами, расположенными на море или океане, со дна которых выделяется природный газ или водород, при этом энергетические блоки содержат несколько идентичных энергетических ступеней, имеющих оси с регулирующими шпонками, сборные шкивы, приводные ремни, байпасы с вентилями по созданию рабочего условия, установленные на станинах электрогенераторы со шкивами, трубопровод отвода потребителю отработанного газообразного тела с влагосборником, счетчиком, манометрами и вентилями.