ЭНЕРГОУСТАНОВКА БИНАРНАЯ Российский патент 2007 года по МПК F01D25/16 

Установка относится к энергомашиностроению и может применяться при создании электростанций для выработки электроэнергии, а также для непосредственного привода механизмов, например водяных насосов для полива плантаций. Энергию получают за счет сжигания различных видов топлива: углеводородного жидкого или газообразного, дров, угля, либо за счет утилизации сбросного тепла от металлургических и других предприятий, а также за счет тепла, полученного от природных источников.

Известны энергоустановки бинарные, содержащие замкнутый газожидкостной контур циркуляции рабочего тела с низкой температурой кипения (например, фреона), включающий в себя турбину для съема энергии с рабочего тела - [1] и [2] - прототип.

Однако их турбины выполнены с автономной системой смазки, что усложняет и удорожает их, а при применении масляной системы еще и делает их экологически не безупречными.

Задачей предлагаемого устройства является упрощение и удешевление конструкции устройства путем исключения системы смазки, содержащей масляный бак, масляный насос и другие элементы.

Эта задача решается следующими нововведениями. В состав замкнутого газожидкостного контура циркуляции рабочего тела вводится магистраль отбора рабочего тела на жидкостном участке и магистраль слива рабочего тела после опоры скольжения обратно в замкнутый газожидкостной контур. А, по меньшей мере, одна опора скольжения (далее опора скольжения ЛОС) ротора турбины содержит встроенный в опору лабиринтно-винтовой насос (в качестве средства подачи смазывающей жидкости). Входная кольцевая полость опоры соединена с жидкостным участком замкнутого газожидкостного контура циркуляции рабочего тела через магистраль отбора рабочего тела, а выход из лабиринтно-винтового насоса соединен с входом в кольцевой зазор между трущимися поверхностями опор. Полость выхода смазывающей жидкости (которая является рабочим телом в жидкой фазе) из опоры скольжения ЛОС соединена магистралью слива с замкнутым газожидкостным контуром циркуляции рабочего тела.

Перечисленные нововведения дают следующий технический результат: упрощается и удешевляется конструкция устройства, так как смазка опор скольжения ЛОС ротора турбины осуществляется рабочим телом, циркулирующим в энергоустановке бинарной.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена схема энергоустановки бинарной, а на фиг.2 изображен продольный разрез турбины. Стрелками ВХОД и ВЫХОД обозначены места входа на турбину и выхода из турбины рабочего тела, циркулирующего по замкнутому газожидкостному контуру. Словом ЛОС обозначена опора скольжения с встроенным лабиринтно-винтовым насосом. Турбина на фиг.2 приведена двухопорная, на опорах скольжения ЛОС.

Энергоустановка бинарная содержит замкнутый газожидкостной контур 1, см. фиг.1, циркуляции рабочего тела, включающий в себя магистраль 2 отбора рабочего тела на смазку опор скольжения ЛОС и магистраль 3 слива рабочего тела из опор скольжения ЛОС обратно в замкнутый газожидкостной контур 1. В состав замкнутого газожидкостного контура 1 циркуляции рабочего тела входят также питательный насос 4, теплообменник-подогреватель 5, турбина 6, конденсатор 7. Турбина 6, см. фиг.1 и 2, имеет ротор 8, который установлен на двух опорах скольжения ЛОС 9, содержащих, каждая, встроенный лабиринтно-винтовой насос 10. Входная кольцевая полость 11 через штуцер 12 и магистраль отбора 2 соединена с жидкостным участком 13, см. фиг.1, замкнутого газожидкостного контура 1 циркуляции рабочего тела. А выход 14, см. фиг.2, из лабиринтно-винтового насоса 10 соединен со входом в кольцевой зазор А между трущимися коническими поверхностями подшипника 15 и цапфы 16. Полость 17 выхода из опоры соединена с магистралью слива 3, начальным участком которой является труба слива 18. На конце вала ротора 8 установлена полумуфта 19 для передачи мощности на электрогенератор или другой механизм. Турбина 6 имеет в качестве концевого уплотнения лабиринтно-винтовое уплотнение 20, разделяющее полость 22 входа рабочего тела в рабочее колесо 23 турбины 6 и полость 17 выхода смазывающей жидкости (рабочего тела в жидкой фазе) из опоры скольжения ЛОС. На трубе слива 18 установлено устройство 21 регулирования проходного сечения последней.

В процессе работы энергоустановки бинарной рабочее тело, циркулируя по замкнутому газожидкостному контуру 1, передает энергию на турбину 6 и, проходя через конденсатор 7, из газообразной фазы переходит в жидкую. Далее питательным насосом 4 рабочее тело подается в теплообменник-подогреватель 5, в котором рабочее тело обратно из жидкой фазы переходит в газообразную. Из жидкостного участка 13 по магистрали 2 отбора рабочее тело поступает во входную кольцевую полость 11, из которой оно забирается на вход в лабиринтно-винтовой насос 10 и под давлением подается в зазор А между трущимися поверхностями подшипника 15 и цапфы 16.

В полости 17 поддерживается (с помощью устройства 21 регулирования проходного сечения трубы слива 18) заданное давление рабочего тела в жидкой фазе. Это давление должно быть большим, чем давление в полости 22 перед рабочим колесом 23 турбины 6. Только в этом случае эффективно работает лабиринтно-винтовое уплотнение 20. Уменьшение проходного сечения трубы слива 18 приводит к повышению давления рабочего тела в полости 17. Свойства лабиринтно-винтового насоса таковы, что малое изменение расхода (что равнозначно изменению сопротивления на выходе из насоса или изменению проходного сечения трубы слива) приводит к значительному изменению напора (давления) рабочего тела на выходе из лабиринтно-винтового насоса. Это свойство и обеспечивает работоспособность опор скольжения ЛОС: на участке, где зазор А меньше, давление смазывающей жидкости больше.

Источники информации.

1. Научно-техническая газета «Энергопрогресс», спецвыпуск, октябрь 2002 г., стр.4, статья «Бинарные электрические станции».

2. Журнал «Тяжелое машиностроение», ISSN 0131-1336 №8/2002, стр.13...15 рис.5 на стр.14, бинарная электрическая станция (БЭС).

Энергоустановка бинарная относится к энергомашиностроению и может применяться для выработки электроэнергии, а также для непосредственного привода механизмов, например насоса для полива плантации. Устройство содержит замкнутый газожидкостной контур (далее по тексту ЗГЖК) циркуляции рабочего тела, включающий в себя турбину для съема энергии с рабочего тела, с ротором на опорах скольжения, магистраль отбора рабочего тела из замкнутого контура на смазку опор скольжения и магистраль слива после опор скольжения обратно в замкнутый контур. Отбор рабочего тела производится на участке, где рабочее тело находится в жидкой фазе. Опора скольжения содержит встроенный лабиринтно-винтовой насос и обозначена далее: опора скольжения ЛОС. Лабиринтно-винтовой насос получает на вход в качестве смазывающей жидкости рабочее тело и проталкивает его через зазор между трущимися поверхностями опоры скольжения ЛОС. Турбина, входящая в ЗГЖК, имеет в качестве концевого уплотнения лабиринтно-винтовое уплотнение, а для обеспечения работы последнего имеет устройство регулирования проходного сечения магистрали слива из опоры скольжения ЛОС. Устройство исключает из состава турбины автономную систему смазки с масляным насосом, с масляным баком и другими элементами, упрощает и удешевляет конструкцию. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Энергоустановка бинарная, содержащая замкнутый газожидкостной контур циркуляции рабочего тела, включающий в себя турбину для съема энергии с рабочего тела, с ротором на опорах скольжения, отличающаяся тем, что она имеет, по меньшей мере, одну опору скольжения ЛОС, которая содержит встроенный лабиринтно-винтовой насос (в качестве средства подачи смазывающей жидкости в зазор между трущимися поверхностями опоры), входная кольцевая полость которого соединена магистралью отбора рабочего тела с жидкостным участком замкнутого газожидкостного контура, при этом выход из лабиринтно-винтового насоса соединен с входом в кольцевой зазор между трущимися поверхностями опоры скольжения ЛОС, а полость выхода смазывающей жидкости из опоры скольжения ЛОС соединена магистралью слива с замкнутым газожидкостным контуром циркуляции рабочего тела.2. Энергоустановка бинарная по п.1, отличающаяся тем, что она имеет лабиринтно-винтовое уплотнение (в качестве концевого уплотнения турбины) между полостью входа рабочего тела в турбину и полостью выхода смазывающей жидкости из опоры скольжения ЛОС и имеет устройство регулирования проходного сечения магистрали слива из опоры скольжения ЛОС.