ПАРОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Российский патент 2013 года по МПК H02K44/18 

Изобретение относится к энергомашиностроению, а именно к паросиловым установкам, и может быть использовано в различных системах привода для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию.

Для оценки новизны и технического уровня изобретения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с изобретением признаков, известных из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения.

Известна энергетическая установка, содержащая установленные в замкнутом контуре рабочего тела парогенератор, турбину с генератором, конденсатор с трубопроводом подвода воздуха и конденсатно-питательный насос, см. SU №1442678, F01K 9/00, 1988.

В существующем уровне техники известны паросиловые установки, в которых, с целью снижения их габаритов и веса, реализованы различные варианты конструктивного совмещения отдельных ее элементов (парогенератора с турбиной, парогенератора с конденсатором и т.п.).

Известна, например, паросиловая установка, содержащая коаксиально установленные на основании в подшипниковых опорах парогенератор, турбину, конденсатор и конденсатный насос, последовательно соединенные в замкнутый герметичный контур, причем конденсатор и парогенератор выполнены в виде тел вращения, конденсатор прикреплен к парогенератору и смещен относительно него к оси вращения, при этом рабочее колесо турбины и рабочее колесо конденсатного насоса прикреплены к противоположным торцам парогенератора, см. SU №920239, F01K 11/04, 1982. Вращение такой установки возможно только при наличии направляющего аппарата, который почему-то упомянут только в дополнительном пункте формулы. Необходимость наличия направляющего аппарата, соединенного с основанием через неподвижный уплотненный вал, приводит к разгерметизации установки, необходимости иметь надежное уплотнение, что усложняет конструкцию и эксплуатацию установки.

Известна паросиловая установка, содержащая парогенератор, турбину, включающую рабочее колесо и сопловый направляющий аппарат, а также конденсатор, коаксиально установленные на основании в подшипниковых опорах и последовательно соединенные в замкнутый герметичный контур, причем парогенератор и конденсатор выполнены в виде полых тел вращения, при этом конденсатор смещен относительно парогенератора к оси вращения, при этом парогенератор сообщен трубопроводом с сопловым направляющим аппаратом турбины, закрепленным на корпусе конденсатора, часть корпуса конденсатора выполнена в виде теплопроводной конденсационной стенки, полость конденсатора в зоне сбора конденсата рабочего тела посредством трубопровода сообщена с полостью парогенератора, а рабочее колесо турбины с возможностью свободного вращения размещено внутри полости конденсатора, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительным парогенератором, дополнительной турбиной, включающей рабочее колесо и сопловый направляющий аппарат, и дополнительным конденсатором, последовательно соединенными в дополнительный замкнутый герметичный контур, прикрепленный к корпусу основного контура и заполненный дополнительным рабочим телом, при этом дополнительный парогенератор и дополнительный конденсатор выполнены в виде полых тел вращения, дополнительный парогенератор сообщен трубопроводом с сопловым направляющим аппаратом дополнительной турбины, закрепленным на корпусе дополнительного конденсатора, а рабочее колесо дополнительной турбины с возможностью свободного вращения размещено внутри полости дополнительного конденсатора, кроме того, конденсационная стенка основного контура выполнена полой и является дополнительным парогенератором дополнительного контура, см. патент РФ №2113598. Установка может быть снабжена пароперегревателем для перегрева пара дополнительного рабочего тела, а рабочие колеса турбин основного и дополнительного контуров могут быть снабжены дебалансирующими грузами.

Недостатками всех известных аналогичных устройств является низкий коэффициент полезного действия при выработке электроэнергии, обусловленный преобразованием энергии пара в механическую энергию турбины, а затем преобразование этой механической энергии в электрическую в электрогенераторе.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы установки путем обеспечения возможности непосредственного преобразования энергии пара в электрическую энергию, упрощение конструкции, уменьшение массогабаритных характеристик установки.

Сущность изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Паросиловая установка, содержащая парогенератор и конденсатор, соединенные в замкнутый герметичный контур, отличающаяся тем, что установка снабжена включенными в вышеупомянутый замкнутый герметичный контур электрогенератором, а также зарядной и разрядной камерами, соединенными с генератором импульсного напряжения, при этом электрогенератор выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого выполнена в виде по меньшей мере одного диэлектрического трубопровода для пропуска пара, а вторичная - в виде электрических проводников, индуктивно связанных с первичной обмоткой и соединенных с потребителем электрической энергии, при этом выход парогенератора сообщен с полостью зарядной камеры, выход которой сообщен со входом трубопровода трансформатора, выход которого сообщен со входом разрядной камеры, выход которой сообщен со входом конденсатора.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Кроме того, предлагаемое решение имеет факультативные признаки, характеризующие его частные случаи, конкретные формы его материального воплощения либо особые условия его использования, а именно:

- трансформатор может быть снабжен трубчатым сердечником, в полости которого размещены его первичная и вторичная обмотки,

- все элементы установки могут быть выполнены и укреплены с возможностью вращения вокруг единой оси;

- установка может быть снабжена несколькими последовательно соединенными дополнительными трансформаторами;

- в вышеописанном варианте установка снабжена дополнительными зарядными камерами, установленными на входе дополнительных трансформаторов.

Техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующей во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения.

Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявленной совокупности признаков, заключается в том, что кинетическая энергия заряженных частиц пара посредством электромагнитной индукции в трансформаторе непосредственно преобразуется в электрическую энергию тока во вторичной обмотке трансформатора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена принципиальная схема заявленной установки, на фиг.2 - график импульсного напряжения U₁ на выходе генератора импульсного напряжения, на фиг.3 - график напряжения U₂ на выходе вторичной обмотки трансформатора.

Паросиловая установка содержит парогенератор 1, зарядную камеру 2, трансформатор 3 с первичной обмоткой 4 и вторичной обмоткой 5, разрядную камеру 6, конденсатор 7, генератор импульсного напряжения 8. Трансформатор 3 снабжен трубчатым сердечником 9, в полости которого размещены его первичная обмотка 4 и вторичная обмотка 5.

Установка работает следующим образом.

Пар из парогенератора 1 поступает в зарядную камеру 2, в которой под воздействием электрических импульсов генератора 8 формируются последовательно идущие заряженные и незаряженные порции пара. Струя этих порций пара, являясь по сути переменным электрическим током, проходит через диэлектрический трубопровод 4 трансформатора 3 и за счет эффекта самоиндукции индуцируют ток во вторичной обмотке 5 трансформатора 5, который после соответствующих преобразований поступает к потребителю в удобном для потребления виде.

В разрядной камере 6 прерывистый заряд отработанного пара нейтрализуется, и далее нейтральный пар конденсируется в конденсаторе 7 и подается на вход парогенератора 1.

Возможность промышленного применения заявленного технического решения подтверждается известными и описанными в заявке средствами и методами, с помощью которых возможно осуществление изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения. Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает упрощение конструкции, повышение эффективности работы установки путем обеспечения возможности непосредственного преобразования энергии пара в электрическую энергию, уменьшение массогабаритных характеристик установки.

Паросиловая установка содержит парогенератор и конденсатор, соединенные в замкнутый герметичный контур. Пар из парогенератора (1) поступает в зарядную камеру (2), в которой под воздействием электрических импульсов генератора (8) формируются последовательно идущие заряженные и незаряженные порции пара. Струя этих порций пара, являясь по сути переменным электрическим током, проходит через диэлектрический трубопровод (4) трансформатора (3), и за счет эффекта самоиндукции индуцируют ток во вторичной обмотке (5) трансформатора, который после соответствующих преобразований поступает к потребителю в удобном для потребления виде. В разрядной камере (6) прерывистый заряд отработанного пара нейтрализуется и далее нейтральный пар конденсируется в конденсаторе (7) и подается на вход парогенератора (1). Обеспечивается упрощение конструкции, повышение эффективности работы установки путем обеспечения возможности непосредственного преобразования энергии пара в электрическую энергию, уменьшение массогабаритных характеристик установки. 4 з.п ф-лы, 3 ил.

1. Паросиловая установка, содержащая парогенератор и конденсатор, соединенные в замкнутый герметичный контур, отличающаяся тем, что установка снабжена включенными в вышеупомянутый замкнутый герметичный контур электрогенератором, а также зарядной и разрядной камерами, соединенными с генератором импульсного напряжения, при этом электрогенератор выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого выполнена в виде по меньшей мере одного диэлектрического трубопровода для пропуска пара, а вторичная - в виде электрических проводников, индуктивно связанных с первичной обмоткой и соединенных с потребителем электрической энергии, при этом выход парогенератора сообщен с полостью зарядной камеры, выход которой сообщен со входом трубопровода трансформатора, выход которого сообщен со входом разрядной камеры, выход которой сообщен со входом конденсатора.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что трансформатор снабжен трубчатым сердечником, в полости которого размещены его первичная и вторичная обмотки.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что все элементы установки выполнены и укреплены с возможностью вращения вокруг единой оси.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что установка снабжена несколькими последовательно соединенными дополнительными трансформаторами.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительными зарядными камерами, установленными на входе дополнительных трансформаторов.