ТУРБОГЕНЕРАТОР Российский патент 2008 года по МПК F01D15/10 

Изобретение относится к двигателестроению, в том числе к авиационным и стационарным двигателям ГТД.

Известна силовая установка по патенту РФ №2189477, которая содержит газотурбинный двигатель - ГТД, газовый тракт, соединяющий этот газотурбинный двигатель со свободной турбиной, и нагрузку в виде электрогенератора, вал которого подсоединен к валу свободной турбины через муфту.

Недостатком этой силовой установки является то, что она имеет низкий КПД около 20%, что почти в 2 раза меньше, чем у современных дизельных установок.

Известна силовая установка газотурбовоза по патенту РФ №2272916, которая содержит газотурбинный двигатель с турбиной и свободную турбину, за которой установлен регенеративный теплообменник, выход из которого соединен с газотурбинным двигателем, конкретно - с системой охлаждения турбины.

Недостатком этого двигателя является низкий КПД силовой установки.

Известен газотурбинный двигатель по патенту РФ №2252316 (прототип), который содержит турбокомпрессор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбины, и не менее двух электрических машин (электрогенератор и электродвигатель) встроенных в турбокомпрессор. Система постоянных магнитов установлена на внутренней поверхности ротора турбокомпрессора, а статор электрической машины установлен на корпусе подшипниковой опоры, т.е. на малом диаметре.

Недостатки этого двигателя: очень маленькая мощность электрических машин, связанная с тем, что они размещены на малом диаметре и имеют по одной ступени. Кроме того, возникают проблемы с охлаждением обмоток статора, размещенных внутри двигателя. Эта конструкция применима для использования электрической машины в качестве стартера или в качестве вспомогательного электрогенератора для питания агрегатов газотурбинного двигателя и самолета.

Задачи создания изобретения: повышение КПД и мощности турбогенератора и машин, созданных на его базе, в том числе двигателей и силовых установок.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что турбогенератор, содержащий не менее одной электрической машины, встроенной в турбину, содержащую ротор, установленный внутри статора, имеющий не менее одного рабочего колеса с бандажными полками, отличается тем, что все рабочие колеса установлены в магнитных подшипниках, размещенных внутри статора над бандажными полками, в которые вставлены рабочие магниты, а в статор вставлены магниты подшипников и статорные обмотки. Для каждого рабочего колеса выполнено по два магнитных подшипника. Статорные обмотки выполнены охлаждаемыми.

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-3, где

на фиг.1 приведена схема турбогенератора,

на фиг.2 - схема расположения обмоток и магнитов,

на фиг.3 приведен вид А.

Предложенное техническое решение (фиг.1) содержит статор турбогенератора 1, внутри которого размещен ротор турбогенератора 2, имеющий не менее одного рабочего колеса турбины 3 с бандажными полками 4, в которые встроены рабочие магниты 5. В статор 2 встроены магниты подшипников 6 и статорные обмотки 7. Система охлаждения статорных обмоток содержит корпуса 8 и трубопроводы 9 подвода воздуха. В статор встроены сопловые аппараты турбины 10. Статорные обмотки 7 кабелями 11, имеющими коммутаторы 12, соединены с потребителями электроэнергии.

При работе рабочее тело: продукты сгорания или сжатый воздух или пар через сопловой аппарат турбины 10 поступает на рабочее колесо (рабочие колеса 3), приводит ротор турбины 2 в движение, в статорных обмотках 7 возбуждается ЭДС и ток по кабелям 11 поступает к потребителям.

Для охлаждения воздух или вода подаются по трубопроводу 9 в корпуса 8 и далее на сброс или циркуляцию.

Применение изобретения позволило

1. Упростить конструкцию турбогенератора, отказавшись от дисков, вала, опор, маслосистемы и т.д.

2. Повысить КПД турбогенератора.

3. Уменьшить вес и габариты в несколько раз.

4. Значительно повысить надежность и ресурс за счет отсутствия ненадежных деталей, узлов и систем.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям. Турбогенератор содержит не менее одной электрической машины, встроенной в турбину, содержащую ротор, установленный внутри статора, имеющий не менее одного рабочего колеса с бандажными полками. Все рабочие колеса установлены в магнитных подшипниках, размещенных внутри статора над бандажными полками, в которые вставлены рабочие магниты, а в статор вставлены магниты подшипников и статорные обмотки. Изобретение направлено на повышение КПД и надежности турбогенератора. Для каждого рабочего колеса выполнено по два магнитных подшипника. Статорные обмотки выполнены охлаждаемыми. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Турбогенератор, содержащий не менее одной электрической машины, встроенной в турбину, содержащую ротор, установленный внутри статора, имеющий не менее одного рабочего колеса с бандажными полками, отличающийся тем, что все рабочие колеса установлены в магнитных подшипниках, размещенных внутри статора над бандажными полками, в которые вставлены рабочие магниты, а в статор вставлены магниты подшипников и статорные обмотки.2. Турбогенератор по п.1, отличающийся тем, что для каждого рабочего колеса выполнено по два магнитных подшипника.3. Турбогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что статорные обмотки выполнены охлаждаемыми.