ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2020 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, на судах надводного и подводного плавания, 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 02 к 11/00, опубликован 15.01.1994 г.).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является энергетический комплекс, который содержит турбореактивный силовой агрегат, имеет форму двух реактивных двигателей, установленных соплами встречной направленности тепловых потоков, и размещен в корпусе такой же формы с теплообменником, расположенным в полости выхода реактивных тепловых потоков, на центральном валу, жестко соединенном с корпусом и по которому подается топливо, газ пропан с кислородом или другие виды, установлена камера сгорания овальной формы, по центру которой размещен теплонакопитель, металлический шар в керамической оболочке, турбина имеет форму корпуса с венцом лопаток, соединяющим сопла реактивных двигателей, установлена турбина на подшипниках на центральном валу со шкивами отбора мощности, которые соединены ременной передачей с электродвигателем, КПП и генератором. (RU патент №2679582 с 1, МПК).

Недостатками данного энергетического комплекса является ограниченные функциональные возможности за счет невозможности изменения количества установленных роторно-турбинных силовых агрегатов в обоймовом ряду, не использование глушителя, а также прорезиненного покрытия и ограничительных колец ведомых шестерней планетарного редуктора.

Технической проблемой изобретения является создание энергетического комплекса с расширенными функциональными возможностями с изменяющимся количеством роторно-турбинных силовых агрегатов в обоймовом ряду, с установкой глушителя, ограничительных колец, прорезиненного покрытия ведомых шестерней планетарного редуктора.

Указанная техническая проблема решается тем, что согласно изобретению, обоймовый ряд роторно-турбинных силовых агрегатов, количество которых может меняться в зависимости от планируемой эксплуатационной мощности без изменения габаритов энергетического комплекса, а на полость выхода отработанных газов в атмосферу установлен глушитель с шумопоглощающими элементами и ведомые шестерни планетарного редуктора имеют прорезиненное покрытие с ограничительными кольцами, удерживающими роторно-турбинные силовые агрегаты от осевого смещения.

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. На фиг. 5 представлен теплонакопитель с электрическим разогревом. На фиг. 6 представлена схема обоймового ряда из шести установленных роторно-турбинных силовых агрегатов.

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. 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 и электрический разогрев теплонакопителя в контакте с соединительными стержнями спирали. Теплонакопитель 14, с шаровой оболочкой 25, спиралью нагрева 27, контактные стержни 28, наполнитель 26, решетчатая металлическая капсула 29. Глушитель 30 имеет форму кольца согнутой трубы, с шумопоглощающими элементами. Ограничительные кольца 31 установлены на ведомых шестернях планетарного редуктора, которые удерживают роторно-турбинные силовые агрегаты от осевого смещения.

Энергетический комплекс может работать в различных экстремальных условиях, при низких и высоких температурах, в космосе, под водой и над водой, обеспечивая потребителя электрической, механической и тепловой энергией. Обоймовый ряд роторно-турбинных силовых агрегатов, количество которых может меняться в зависимости от планируемой эксплуатационной мощности, без изменения габаритов энергетического комплекса. Глушитель с шумопоглощающими элементами, установленный на полость выхода отработанных газов в атмосферу и прорезиненное покрытие ведомых шестерней планетарного редуктора, значительно уменьшают шум при работе энергетического комплекса, что расширяет функциональные возможности.

Энергический комплекс работает следующим образом: режим работы цикилически сменный, встречное горение различных видов топлива с электрическим разогревом теплонакопителя, 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 начинается режим работы цикла встречного горения топлива. 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, начинается режим работы цикла внутреннего электрического разогрева теплонакопителя, под посредством аккумуляторных батарей до определенного уровня разряда, 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 7 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 и далее через глушитель 30 в атмосферу. Ограничительные кольца 31 удерживают роторно-турбинные силовые агрегаты от осевого смещения. При вращении центрального вала 17 дополнительно с электрической энергией может использоваться и механическая энергия.

Таким образом, обоймовый ряд роторно-турбинных силовых агрегатов, количество которых может меняться в зависимости от планируемой эксплуатационной мощности без изменений габаритов, значительно расширяет функциональные возможности энергетического комплекса, а также глушитель с шумопоглощающими элементами, установленный на полость выхода отработанных газов в атмосферу и прорезиненное покрытие ведомых шестерней планетарного редуктора обеспечивают работу со сниженным шумом и без применения смазочных материалов, установленные ограничительные кольца удерживающие роторно-турбинные силовые агрегаты от осевого смещения, все признаки расширяют функциональные возможности энергетического комплекса.

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. 6 ил.

Энергетический комплекс для выработки электрической, механической и тепловой энергии, содержащий турбореактивный силовой агрегат имеет форму двух реактивных двигателей, установленных соплами встречной направленности тепловых потоков, и размещен в корпусе такой же формы с теплообменником, расположенным в полости выхода реактивных тепловых потоков, на центральном валу, жестко соединенном с корпусом и по которому подается топливо, газ пропан с кислородом или другие виды, установлена камера сгорания овальной формы, по центру которой размещен теплонакопитель, металлический шар в керамической оболочке, турбина имеет форму корпуса с венцом лопаток, соединяющим сопла реактивных двигателей, установлена турбина на подшипниках на центральном валу со шкивами отбора мощности, которые соединены ременной передачей с электродвигателем, КПП и генератором, отличающийся тем, что образован обоймовый ряд роторно-турбинных силовых агрегатов, количество которых может меняться в зависимости от планируемой эксплуатационной мощности без изменений габаритов энергетического комплекса, а на полость выхода отработанных газов в атмосферу установлен глушитель с шумопоглощающими элементами и ведомые шестерни планетарного редуктора имеют прорезиненное покрытие с ограничительными кольцами, удерживающими роторно-турбинные силовые агрегаты от осевого смещения.