Термальный генератор Российский патент 2019 года по МПК F02C7/27 

Изобретение относится к генератору с двигателем, в частности к генератору с двигателем, в котором пневмодвигатель приводится в действие, чтобы активизировать приводной источник для выработки электрической энергии.

Известно, когда на станциях с бинарным циклом горячую термальную воду пропускают рядом с вторичной текучей средой, имеющей по сравнению с водой гораздо более низкую точку кипения, в результате чего такая среда, испаряясь, приводит в движение турбины. Например, геотермальная электростанция содержащая блок обработки пара, функционально сопряженный с турбогенераторным блоком, функционально сопряженным с блоком конденсации пара, функционально сопряженным с блоком охлаждающей башни (патент РФ, №2493431, кл. F03G 7/04, 2013 г.).

Известно использование пневмодвигателя в качестве стартера для генератора электрической энергии (см. JP 2007020751, 2007 г.), в котором двигатель используется для стартера аварийного генератора, оборудованного двигателем на жидком топливе, так как подача газообразного топлива из городских сетей коммунального газоснабжения может быть прервана в случае катастроф, таких как землетрясения.

Также известен генератор с двигателем (патент РФ №2515690, кл. F02C 7/27, 2014 г. - прототип), содержащий: преобразователь механической энергии в электрическую, включающий корпус с пневмодвигателем, редуктором соединенный с генератором для выработки электричества, входным и выходным каналами, источник газоснабжения для вмещения и подачи газа, контейнеры для газа с входными патрубками, узел для регулирования давлений.

Недостатком известных технических решений является сложность конструкции, необходимость наличия сменных газовых контейнеров для запуска генератора для выработки электрической энергии и жидкого топлива, что увеличивает эксплуатационные затраты, ограничивает возможность использования в автономном режиме при различных экстремальных условиях, а также отсутствие бесперебойной выработки электрической энергии.

Техническим результатом является упрощение конструкции, снижение эксплуатационных затрат, обеспечение бесперебойного электроснабжения и возможности использования в автономном режиме при различных экстремальных условиях.

Технический результат достигается тем, что термальный генератор, содержащий преобразователь механической энергии в электрическую, включающий корпус с пневмодвигателем, редуктором с генератором выработки электричества, входным и выходным каналами, источник газоснабжения для вмещения и подачи газа, газовые контейнеры с входными патрубками, узел для регулирования давлений, согласно изобретению имеет перегреватель пара газа и конденсатор с водяным охлаждением отработанного газа в преобразователе механической энергии в электрическую, при этом пневмодвигатель соединен с редуктором, а источник газоснабжения для вмещения и подачи газа выполнен в виде емкости с водой, в которой установлены соединенные между собой перегреватель пара газа и один из газовых контейнеров для сжиженного газа снабженного выходным патрубком и сообщенного с пневмодвигателем через перегреватель пара газа, узел для регулирования давлений, выполненный в виде датчика разности давлений, шарового крана с электроприводом и входной канал преобразователя механической энергии в электрическую, причем выходной канал, которого через конденсатор с водяным охлаждением отработанного газа соединен с входным патрубком другого газового контейнера использованного для отработанного газа, снабженного выходным патрубком, перепускной емкостью, датчиком уровня сжиженного газа, шаровыми кранами с электроприводами и сообщенного через эти шаровые краны и перепускной емкостью с газовым контейнером для сжиженного газа источника газоснабжения для вмещения и подачи газа. В термальном генераторе, на выходе генератора выработки электричества установлен преобразователь-стабилизатор напряжения, к которому подключены электроприводы шаровых кранов установленных на узле регулирования давления, между перепускной емкостью и контейнером для отработанного газа и между перепускной емкостью и газовым контейнером для сжиженного газа.

Новизна заявляемого предложения заключается в том, что за счет особенностей конструкции и условий режима работы генератора обеспечивается упрощение конструкции, снижение эксплуатационных затрат, обеспечение бесперебойного электроснабжения и возможности использования в автономном режиме при различных экстремальных условиях.

По данным научно - технической и патентной литературы не обнаружена аналогичная, заявляемой совокупность признаков, позволяющая получить технический результат, который ранее не достигался известными средствами, что позволяет судить об изобретательском уровне заявляемого предложения.

Предлагаемый термальный генератор работоспособен и может быть использован для бесперебойного электроснабжения, что соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена структурная схема термального генератора.

Термальный генератор содержит преобразователь механической энергии в электрическую 1, включающий корпус 2 с пневмодвигателем 3, сообщенный через редуктор 4 с генератором 5 для выработки электричества, входным 6 и выходным 7 каналами, источник газоснабжения 8 для вмещения и подачи газа, газовые контейнеры 9, 10 с входными патрубками 11, 12, узел для регулирования давлений 13. Термальный генератор имеет перегреватель 14 пара газа и конденсатор 15 с водяным охлаждением отработанного газа в преобразователе механической энергии в электрическую. Источник газоснабжения 8 для вмещения и подачи газа выполнен в виде емкости 16 с водой 17, в которую установлены соединенные между собой перегреватель 14 пара газа и газовый контейнер 9 с сжиженным газом 18, снабженный выходным патрубком 19, сообщенного с пневмодвигателем 3 через перегреватель 14 пара газа, узел 13 для регулирования давлений, выполненный в виде датчика разности давлений 20, шарового крана 21 с электроприводом 22, и входной канал 6 преобразователя механической энергии в электрическую, причем выходной канал 7 которого через конденсатор 15 с водяным охлаждением отработанного газа сообщен с входным патрубком 12 газового контейнера 10, использованного для отработанного газа, который снабжен выходным патрубком 23, перепускной емкостью 24, датчиком уровня газа 25, шаровыми кранами 26 и 27 с электроприводом 28 и 29 и сообщен через перепускную емкость 24, шаровые краны 26 и 27 с газовым контейнером 10 источника газоснабжения 8 для вмещения и подачи газа. Шаровой кран 26 установлен между газовым контейнером 10 и перепускной емкостью 24, а шаровой кран 27 - между перепускной емкостью 24 и газовым контейнером 9. На выходе генератора 5 выработки электричества установлен преобразователь-стабилизатор напряжения 30, к которому с помощью электрической связи 31 подключены электроприводы 22, 28 и 29 шаровых кранов 21, 26 и 27, установленных на узле 13 регулирования давления, между перепускной емкостью 24 и газовым контейнером 10 для отработанного газа и между перепускной емкостью 24 и газовым контейнером 9 для сжиженного газа. Электрическая связь 31 в виде электропроводов на фигуре 1 представлена пунктирной линией.

Термальный генератор работает следующим образом.

Для работы термального генератора необходимо соблюдение перепада температур T₁ и Т₂, где T₁ - температура в источнике газоснабжения 8, а Т₂ - это температура в конденсаторе 15 с водяным охлаждением отработанного газа, а именно Т1 должно быть больше Т₂, при этом температура T₁ равна сумме температуры Т_в воды 17 в емкости 16 и температуры Т_г сжиженного газа 18 в газовом контейнере 9, т.е. Т_в>Т_г.. Что касается температуры Т₂, то она равна температуре окружающей среды, таким образом T₁>Т₂, что обуславливает разницу давлений между источнике газоснабжения 8 и конденсатором 15 с водяным охлаждением отработанного газа. Пока будет соблюдаться перепад температур с соответствующей разницей давлений между источником газоснабжения 8 и конденсатором 15 с водяным охлаждением отработанного газа - генератор будет бесперебойно вырабатывать электричество без использования топлива.

Для запуска пневмодвигателя используют сжиженный углекислый газ 18, который имеет свойство, испарятся при нормальных условиях. Сжиженный газ 18 в газовом контейнере 9 испаряется и пары поступают в перегреватель 14 пара газа, который нагревается водой 17 с температурой Т_в, которая выше температуры Т_г сжиженного газа 18. В перегревателе 14 создается высокое давление, за счет чего пары газа начинают двигаться в сторону низкого давления через узел 13 регулирования давления и входной канал 6 преобразователя 1 механической энергии в электрическую на пневмодвигатель 3, который через редуктор 4 запускает генератор 5 для выработки электричества. Далее отработанный газ из выходного канала 7 преобразователя 1 поступает на конденсатор 15 с водяным охлаждением и превращается в сжиженный газ. Узел регулирования давлений работает следующим образом. Пока датчик разности давлений 20 регистрирует разницу давления между перегревателем 14 пара газа и конденсатором 15 с водяным охлаждением отработанного газа, шаровой кран 21 открыт, пары газа поступают на пневмодвигатель и генератор работает, как только давления сравниваются, датчик разности давлений 20 срабатывает и шаровой кран 21 закрывается с помощью электропривода 22. В конденсаторе 15 газ охлаждается, переходит в жидкое состояние и поступает в газовый контейнер 10, затем в перепускную емкость 24 и из нее поступает в газовый контейнер 9. Если датчик уровня газа 25 указывает на превышение требуемого уровня газа, то срабатывает электропривод 28 и шаровой кран 26 открывается, шаровой кран 27 закрывается и сжиженный газ поступает в перепускную емкость 24. После того как перепускная емкость 24 заполнится, кран 26 нужно закрыть и открыть кран 27 и жидкость опять попадет газовый контейнер 9 и процесс повторится.

Изобретение относится к энергетике. Термальный генератор, содержащий преобразователь механической энергии в электрическую, включающий корпус с пневмодвигателем, редуктором с генератором выработки электричества, входным и выходным каналами, источник газоснабжения для вмещения и подачи газа, газовые контейнеры с входными патрубками, узел для регулирования давлений имеет перегреватель пара газа и конденсатор с водяным охлаждением отработанного газа в преобразователе механической энергии в электрическую, при этом пневмодвигатель соединен с редуктором, а источник газоснабжения для вмещения и подачи газа выполнен в виде емкости с водой, в которой установлены соединенные между собой перегреватель пара газа и один из газовых контейнеров для сжиженного газа, снабженный выходным патрубком и сообщенный с пневмодвигателем через перегреватель пара газа, узел для регулирования давлений, выполненный в виде датчика разности давлений, шарового крана с электроприводом, и входной канал преобразователя механической энергии в электрическую, причем выходной канал которого через конденсатор с водяным охлаждением отработанного газа соединен с входным патрубком другого газового контейнера, использованного для отработанного газа, снабженного выходным патрубком, перепускной емкостью, датчиком уровня сжиженного газа, шаровыми кранами с электроприводами и сообщенного через эти шаровые краны и перепускной емкостью с газовым контейнером для сжиженного газа источника газоснабжения для вмещения и подачи газа. В термальном генераторе, на выходе генератора выработки электричества установлен преобразователь-стабилизатор напряжения, к которому подключены электроприводы шаровых кранов, установленных на узле регулирования давления, между перепускной емкостью и контейнером для отработанного газа и между перепускной емкостью и газовым контейнером для сжиженного газа. Изобретение позволяет упростить конструкцию, снизить эксплуатационные затраты, обеспечить бесперебойное электроснабжение. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Термальный генератор, содержащий преобразователь механической энергии в электрическую, включающий корпус с пневмодвигателем, редуктором с генератором выработки электричества, входным и выходным каналами, источник газоснабжения для вмещения и подачи газа, газовые контейнеры с входными патрубками, узел для регулирования давлений, отличающийся тем, что имеет перегреватель пара газа и конденсатор с водяным охлаждением отработанного газа в преобразователе механической энергии в электрическую, при этом пневмодвигатель соединен с редуктором, а источник газоснабжения для вмещения и подачи газа выполнен в виде емкости с водой, в которой установлены соединенные между собой перегреватель пара газа и один из газовых контейнеров для сжиженного газа, снабженный выходным патрубком и сообщенный с пневмодвигателем через перегреватель пара газа, узел для регулирования давлений, выполненный в виде датчика разности давлений, шарового крана с электроприводом, и входной канал преобразователя механической энергии в электрическую, причем выходной канал которого через конденсатор с водяным охлаждением отработанного газа соединен с входным патрубком другого газового контейнера, использованного для отработанного газа, снабженного выходным патрубком, перепускной емкостью, датчиком уровня сжиженного газа, шаровыми кранами с электроприводами, и сообщен через эти шаровые краны и перепускную емкость с газовым контейнером источника газоснабжения для вмещения и подачи газа.

2. Термальный генератор по п. 1, отличающийся тем, что на выходе генератора выработки электричества установлен преобразователь-стабилизатор напряжения, к которому подключены электроприводы шаровых кранов, установленных на узле регулирования давления, между перепускной емкостью и контейнером для отработанного газа и между перепускной емкостью и контейнером для сжиженного газа.