ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2019 года по МПК F01D15/10 F02C6/14 

Изобретение относится к области энергетики и может найти свое применение в различных сферах человеческой деятельности, в т.ч. в военной промышленности, на транспорте, в авиации, в атомной энергетике и в других отраслях народного хозяйства, предназначен для получения электрической механической и тепловой энергии.

Известен энергетический комплекс, выбранный в качестве аналога, содержащий корпус, размещенные в нем шаровые роторно-турбинные силовые агрегаты, установленные между обоймами центральный вал, ротор и связанный с ними планетарный редуктор (RU патент №2005903 с 1, МПК F02K 11/00, опубликован 15.01.1994 г.).

Недостатками данного комплекса являются ограниченные функциональные возможности за счет невозможности получения встречного реактивного движения тепловых потоков и неполной работы генераторов.

Энергетический комплекс, который содержит корпус, выполненный в виде барабана с полостью для выхода отработанных газов, снабженный обмоткой, установленной с внутренней стороны корпуса с образованием статора, ротор выполнен повторяющим форму статора и снабжен обмотками возбуждения, установленными с наружной стороны ротора, роторно-турбинные силовые агрегаты, размещены внутри ротора, центральный вал выполнен совместно с основным топливным баком, при этом вал ротор и силовые агрегаты связаны между собой посредством планетарного редуктора, а турбокомпрессоры установлены на роторе и центральном валу.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является энергетический комплекс, в котором корпус выполнен в виде барабана с полостью для выхода отработанных газов и снабжен обмоткой, установленной с внутренней стороны корпуса с образованием статора, ротор выполнен повторяющим форму статора и снабжен обмотками возбуждения генераторов, установленными с наружной стороны ротора. Роторно-турбинные силовые агрегаты расположены внутри ротора, центральный вал выполнен совместно с основным топливным баком, причем вал, ротор и роторно-турбинные силовые агрегаты связаны между собой посредством планетарного редуктора, а турбокомпрессоры установлены на роторе и центральном валу и подключены к силовым агрегатам (RU патент №2188957 с 1, МПК F01D 15/10). Недостатками данного комплекса являются ограниченные функциональные возможности за счет невозможности использования встречного горения различных видов топлива, в том числе природный газ и мазут, получения встречного реактивного движения тепловых потоков и неполной работы генераторов.

Технической проблемой изобретения является создание энергетического комплекса с расширенными функциональными возможностями с использованием встречного горения различных видов топлива, в том числе природный газ и мазут, обеспечивающими использование и превращение встречного реактивного движения тепловых потоков в электрическую, механическую и тепловую энергии и постоянное бесперебойное получение электроэнергии.

Указанная техническая проблема достигается тем, что согласно изобретению, новая, надежная, простая, экономичная, высокоэффективная, универсальная, компактная схема энергетического комплекса обеспечивает использование встречного горения различных видов топлива, в том числе природный газ и мазут, а также встречное реактивное движение тепловых потоков, преобразование получаемой энергии в электрическую, механическую и тепловую энергию, корпус энергетического комплекса выполнен в виде двух реактивных двигателей, установленных соплами встречной направленности тепловых потоков, такую же форму повторяет ротор комплекса и роторно-турбинные силовые агрегаты, на корпусе установлена полость выхода отработанных газов в атмосферу, в которой размещен теплообменник, ротор роторно-турбинного силового агрегата имеет камеру сгорания овальной формы с отводными валами, по которым подается топливо, с наружной стороны камеры сгорания установлены винтовые лопасти с направлением тепловых потоков на венец лопаток турбины, с дополнительной функцией ребер жесткости, свечей зажигания, окнами выхода тепловых потоков и накопителем тепловой энергии, металлический шар в решетчатой капсуле, установлен по центру камеры сгорания, турбина повторяет форму корпуса с венцом лопаток соединяющим сопла реактивных двигателей, на отводные валы камеры сгорания и турбину роторно-турбинного силового агрегата установлены лопасти турбокомпрессоров, которые вращаются в противоположных направлениях, на обе стороны корпуса установлены генераторы, роторы которых жестко соединены с центральным валом, а статоры с ротором комплекса, что обеспечивает постоянную надежную работу генераторов, так как в постоянном вращении находится или центральный вал или ротор комплекса.

Все указанные признаки расширяют функциональные возможности энергетического комплекса, обеспечивают использование встречного горения различные видов топлива, в том числе природный газ и мазут и превращения получаемой энергии от встречного реактивного движения тепловых потоков в электрическую, механическую и тепловую энергию и постоянное бесперебойное получение электроэнергии.

На фиг. 1 представлена схема энергетического комплекса, в котором установлены роторно-турбинные силовые агрегаты, связанные между собой и центральным валом, ротором комплекса, планетарным редуктором, крутящие моменты турбины и ротора роторно-турбинного силового агрегата могут передаваться на центральный вал или ротор комплекса. На фиг. 2 поперечная схема рабочей полости роторно-турбинного силового агрегата с возможной винтовой конфигурацией лопастей ротора роторно-турбинного силового агрегата и лопаток турбины. На фиг. 3 представлена продольная схема роторно-турбинного силового агрегата, количество установленных в комплексе силовых агрегатов может быть от трех и более. На фиг. 4 представлена схема движения встречных реактивных тепловых потоков в роторно-турбинном силовом агрегате.

Энергетический комплекс содержит корпус 1, выполненный в виде формы двух реактивных двигателей, установленных соплами встречной направленности тепловых потоков, генераторы 2 установлены по обе стороны корпуса, теплообменник 3 размещен в полости выхода отработанных газов и имеет форму трубы согнутой кольцами. Внутри корпуса 1 установлен ротор комплекса 4, повторяющий форму корпуса. Ротор комплекса 4 связан жестко со статорами генераторов 2. С внутренней стороны ротора комплекса 4 установлены роторно-турбинные силовые агрегаты 6, повторяющие форму корпуса 1, количество устанавливаемых силовых агрегатов от трех и более. Рабочая полость 7 овальной формы, турбина 8 повторяет форму корпуса 1, венец лопаток турбины 15 соединяющий сопла реактивных двигателей установленных соплами встречной направленности тепловых потоков. Ротор 9 роторно-турбинного силового агрегата включает в себя камеру сгорания 13 с отводными валами камеры сгорания 24, на камере сгорания ротора 9 роторно-турбинного силового агрегата установлены винтовые лопасти 10 с направлением встречных реактивных тепловых потоков 5 на венец лопаток турбины 15. В камере сгорания 13 установлена свеча зажигания 11, окна выхода тепловых потоков 12, отводные валы камеры сгорания 24, по которым подается топливо в камеру сгорания. Теплонакопитель 14 металлический шар в решетчатой капсуле, при работе нагревается до высокой температуры, а при малых нагрузках автоматически прекращается подача топлива в камеру сгорания, энергетический комплекс продолжает работать за счет теплонакопителей, чем значительно экономится топливо. Турбокомпрессоры 16, лопасти турбокомпрессоров установлены на турбине 8 и отводных валах камеры сгорания 24 ротора 9 роторно-турбинного силового агрегата, турбина 8 и ротор 9 роторно-турбинного силового агрегата вращаются в противоположных направлениях, что с большой эффективностью дает возможность нагнетания встречных потоков воздуха в рабочую полость 7 роторно-турбинных силовых агрегатов 6. Вентиляторы 22 подают воздух на турбокомпрессоры 16, а также обеспечивают продув полости между роторно-турбинными силовыми агрегатами 6 ротором комплекса 4 и топливным баком 18, лопасти вентиляторов установлены на роторе комплекса 4 и центральном валу 17. Топливный бак 18, топливо из топливного бака 18 под давлением по центральному валу 17 через трубопровод, соединяющий центральный вал с отводными валами камеры сгорания 24 поступает в камеру сгорания 13, смешиваясь с воздухом, сгорает во встречном горении, управляет подачей топлива электронная система с аккумуляторными батареями 19, заправляется топливный бак через пустотелый центральный вал 17. Планетарный редуктор 20, через который передаются крутящие моменты с турбины 8 и ротора 9 роторно-турбинного силового агрегата на центральный вал 17 или на ротор комплекса 4. Тормоза 21 с электронным управлением, особенностью которых является то, что если в заторможенном состоянии находится центральный вал 17, то автоматически в расторможенном ротор комплекса 4 и наоборот. Встречное реактивное движения тепловых потоков 5 проходят рабочую полость 7, через винтовые лопасти 10 ротора 9 роторно-турбинного силового агрегата и венец лопаток турбины 15, отдавая свою кинетическую энергию, вращает турбину 8 и ротор 9 роторно-турбинного силового агрегата в противоположных направлениях, дополнительно обеспечивая горение топлива в камере сгорания. Камера сгорания 13 овальной формы, с окнами выхода тепловых потоков 12, свечей зажигания 11 с винтовыми лопастями 10 выполняющими дополнительную функцию ребер жесткости, с отводными валами камеры сгорания 24, по которым подается топливо в камеру сгорания. Графитовые стержни 23 под посредством аккумуляторных батарей 19 через графитовые стержни происходит зажигание топливной смеси в камере сгорания.

Энергетический комплекс может работать в различных экстремальных условиях, при низких и высоких температурах, в космосе, под водой и над водой. В условиях ведения военных действий, в случае повреждения электросистем и выхода из строя генераторов, комплекс может продолжать работать, вырабатывая механическую и тепловую энергию. Схема энергетического комплекса и роторно-турбинные силовые агрегаты обеспечивают использование и превращение встречного горения различных видов топлива, в том числе природный газ и мазут, в условиях небольшого давления и невысокой температуры получаемое встречное реактивное движение тепловых потоков в электрическую, механическую и тепловую энергию, что также значительно расширяет функциональные возможности энергетического комплекса. Тормоза обеспечивают надежную и бесперебойную работу генераторов.

Энергический комплекс работает следующим образом: из топливного бака 18 топливо через отводные валы камеры сгорания 24 поступает в камеру сгорания 13, под посредством аккумуляторных батарей 19 и графитовых стержней 23 через свечу зажигания 11 происходит зажигание топливной смеси в камере сгорания, резко увеличивается температура в рабочей полости 7, через окна выхода тепловых потоков 12 происходит нагревание рабочей полости 7 винтовых лопастей 10, а также разогрев теплонакопителя 14 до высокой температуры, при достижении высокой температуры автоматически прекращается подача топлива в камеру сгорания, работу энергетического комплекса обеспечивают теплонакопители, отдавая тепловую энергию накачиваемому воздуху турбокомпрессорами, в рабочую полость роторно-турбинных силовых агрегатов. Вентиляторы 22 подают воздух на турбокомпрессоры 16, которые нагнетают встречные потоки воздуха в рабочую полость 7 роторно-турбинных силовых агрегатов 6. Получаемое встречное реактивное движения тепловых потоков 5, проходя через винтовые лопасти 10 и венец лопаток турбины 15, отдавая свою кинетическую энергию, вращают турбину 8 и ротор 9 роторно-турбинного силового агрегата в противоположных направлениях, крутящие моменты которых через планетарный редуктор 20 передаются на центральный вал 17 или на ротор комплекса 4, а так как центральный вал 17 связан с роторами генераторов и ротор комплекса 4 жестко соединен со статорами генераторов, а в постоянном вращении находится или центральный вал или ротор комплекса, что обеспечивает постоянную надежную работу генераторов. Встречное реактивное движения тепловых потоков отдав свою кинетическую энергию поступает в полость выхода отработанных газов в атмосферу, проходя через теплообменник 3 отдает тепловую энергию, тем самым увеличивая КПД энергетического комплекса, обеспечивая потребителя тепловой энергией. При вращении центрального вала 17 дополнительно с электрической энергией может использоваться и механическая энергия.

Таким образом, новая, надежная, простая, экономичная, высокоэффективная, универсальная, компактная схема энергетического комплекса обеспечивает использование встречного горения различных видов топлива, в том числе природный газ и мазут, а также встречное реактивное движения тепловых потоков, преобразование получаемой энергии в электрическую, механическую и тепловую энергию, встречное горение топлива, это более высокая температура и более полное сгорание топлива, встречное реактивное движение тепловых потоков в роторно-турбинных силовых агрегатах с большой эффективностью отдает свою кинетическую энергию, что значительно увеличивает КПД энергетического комплекса. Корпус энергетического комплекса выполнен в виде двух реактивных двигателей, установленных соплами встречной направленности тепловых потоков, такую же форму повторяет ротор комплекса и роторно-турбинные силовые агрегаты, такая форма обеспечивает получаемое встречное реактивное движение тепловых потоков. На корпусе установлена полость выхода отработанных газов в атмосферу, в которой размещен теплообменник, тепловые потоки, проходя через теплообменник, передают свою тепловую энергию потребителю. Ротор роторно-турбинного силового агрегата имеет камеру сгорания овальной формы с отводными валами, по которым подается топливо, с наружной стороны камеры сгорания установлены винтовые лопасти с направлением тепловых потоков на венец лопаток турбины с дополнительной функцией ребер жесткости, свечей зажигания, окнами выхода тепловых потоков и накопителем тепловой энергии, металлический шар в решетчатой капсуле, установлен по центру камеры сгорания, турбина повторяет форму корпуса с венцом лопаток соединяющими сопла реактивных двигателей, на отводные валы камеры сгорания и турбину роторно-турбинного силового агрегата установлены лопасти турбокомпрессоров, которые вращаются в противоположных направлениях, что дает возможность с большой эффективностью накачивать воздух в рабочую полость роторно-турбинного силового агрегата, роторно-турбинный силовой агрегат обеспечивает встречное горение различных видов топлива, с том числе природный газ и мазут, а также встречное реактивное движение тепловых потоков, которые передают свою кинетическую энергию турбине и ротору роторно-турбинного силового агрегата. На обе стороны корпуса энергетического комплекса установлены генераторы, роторы которых жестоко соединены с центральным валом, а статоры с ротором комплекса, что обеспечивает постоянную надежную работу генераторов, так как в постоянном вращении находится или центральный вал или ротор энергетического комплекса. Все вышеперечисленные признаки расширяют функциональные возможности энергетического комплекса за счет бесперебойного и надежного обеспечения потребителя электрической, механической и тепловой энергией.

Изобретением представлена новая, надежная, простая, экономичная, высокоэффективная, компактная схема «Энергетический комплекс» для выработки электрической, механической и тепловой энергии, что может найти свое применение в различных сферах человеческой деятельности, в том числе в военной промышленности, на транспорте, в авиации, в атомной энергетике и других отраслях народного хозяйства, с высокой экономичностью и экологичностью, с расширенными функциональными возможностями, с высоким КПД и мощностью, что предполагает дальнейшее развитие и большие изменения на нашей планете Земля. 4 ил.

Энергетический комплекс для выработки электрической, механической и тепловой энергии, содержащий корпус, выполненный в виде барабана с полостью для выхода отработанных газов, снабженный обмоткой, установленной с внутренней стороны корпуса с образованием статора, ротор выполнен повторяющим форму статора и снабжен обмотками возбуждения генераторов, установленными с наружной стороны ротора, роторно-турбинные силовые агрегаты, расположенные внутри ротора, центральный вал выполнен совместно с основным топливным баком, при этом вал, ротор и силовые агрегаты связаны между собой посредством планетарного редуктора, а турбокомпрессоры установлены на роторе и центральном валу, отличающийся тем, что новая, надежная, простая, экономичная, высокоэффективная, универсальная, компактная схема энергетического комплекса обеспечивает использование встречного горения различных видов топлива, в том числе природного газа и мазута, а также встречное реактивное движение тепловых потоков, преобразование получаемой энергии в электрическую, механическую и тепловую энергию, корпус энергетического комплекса выполнен в виде двух реактивных двигателей, установленных соплами встречной направленности тепловых потоков, такую же форму повторяет ротор комплекса и роторно-турбинные силовые агрегаты, на корпусе установлена полость выхода отработанных газов в атмосферу, в которой размещен теплообменник, ротор роторно-турбинного силового агрегата имеет камеру сгорания овальной формы с отводными валами, по которым подается топливо, с наружной стороны камеры сгорания установлены винтовые лопасти с направлением тепловых потоков на венец лопаток турбины, с дополнительной функцией ребер жесткости, свечами зажигания, окнами выхода тепловых потоков и накопителем тепловой энергии, металлический шар в решетчатой капсуле, установлен по центру камеры сгорания, турбина повторяет форму корпуса с венцом лопаток соединяющим сопла реактивных двигателей, на отводные валы камеры сгорания и турбину роторно-турбинного силового агрегата установлены лопасти турбокомпрессоров, которые вращаются в противоположных направлениях, на обе стороны корпуса установлены генераторы, роторы которых жестко соединены с центральным валом, а статоры с ротором комплекса, что обеспечивает постоянную надежную работу генераторов, так как в постоянном вращении находится или центральный вал или ротор комплекса.