Способ преобразования энергии пара в механическую работу и паросиловая установка для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК F01K21/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к паросиловым установкам.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования при изменении условий работы паросиловой установки,

На фиг. 1 представлена принципиальная схема паросиловой установки с рабочим цилиндром одинарного действия; на фиг. 2 - то же, с механическим регулятором дозы жидкости в дозаторе; на фиг. 3 - то же, с парораспределителем золотникового типа и рабочим цилиндром двойного действия на фиг. 4 - то же, с клапанным парораспределителем и рабочим цилиндром одинарного действия.

Паросиловая установка содержит парогенератор 1, перегреватель 2 раГо- чей жидкости, конденсатный насос 3 с приводным механизмом, состоящим из штока 4, кулачка 5 и кривошипа 6, конденсатор 7, выпускной клапан 8, объемную паровую машину 9, состоящую из цилиндра 10 с размещенным в нем поршнем 11 и рабочей камерой 12 на входе парогенератора 1, выход которого постоянно сообщен с рабочей камерой 12 переменного объема, а вход форсунки 13 - с выходом конденсатно- го насоса 3, кинематически связанно- го с поршнем 11 паровой машины (фиг.1).

В паросиловой установке кинематическая связь по частоте и фазе поршня 11 паровой машины и поршня 14 до- затора 15 конденсатного насоса 3 может осуществляться посредством штока 16, который своим упором 17 взаимодействует с упорами 18 и 19 поршня 11 паровой машины (фиг.2). Регулирование дозы жидкости осуществляется упором 20 или дросселем 21.

Паровая машина может содержать парораспределитель 2 оолотникового

-

5 0 5

5

типа, рабочий цилиндр 23 двойного действия с двумя рабочими камерами 12 и 12 паровой машины, датчик 24 температуры и регулятор 25 для измерения температуры парогенератора 1 и расхода горячих газов к нагревательной рубашке парогенератора 1 (фиг.З).

В состав паросиловой установки может входить клапанный парораспределитель 26, который посредством штока

27кинематически связан с поршнем 14 конденсатного насоса 3 и поршнем 11 паровой машины, который упорами

28и 29 взаимодействует с упором 17 штока 27 (фиг.4).

Паросиловая установка, представленная на фиг. 1 работает следующим рбразом.

Предварительно разогревают парогенератор 1, например, до 1200°С, проворачивают вал паровой машины, приводя поршень 11 паровой машины и кулачок 5 в движение. При движении поршня 11 вверх, сопровождающемся уменьшением рабочей камеры 12, закрывается выпускной клапан 8 и давление в рабочей камере 12 повышается. При приближении поршня 11 паровой машины к верхней мертвой точке выступ кулачка 5 смещает поршень 14 дозатора 15, в результате дополнительно повышается давление в канале связи дозатора 15

с форсункой 13 и последняя открывается, что вызывает интенсивное расширение перегретой жидкости в парогенераторе 1, ее испарение и перегревание пара по мере его движения в рабочую камеру 12. При -этом давление в рабочей камере 12 повишаетгя относительно величины давления, которая имела место к концу такта сжатия, чт.о приводит к движению пиршня 1 1 паровой машины вниз. Далее рабочий цикл повторяется. Процесс iарообразо51

вания пара в парогенераторе 1 осуществляется периодически и синхронизирован с рабочим циклом паровой машины как по частоте, так и по фазе путем распыления в предварительно разогретом парогенераторе 1 тарированных доз жидкости за счет их импульсного нагнетания в парогенератор 1 дозатором 15 конденсатного насоса 3, рабочий цикл которого синхронизирован по частоте и по фазе с движением поршня 11 паровой машины, что позволяет точно задавать параметры пара в парогенераторе 1 (давление и температуру при постоянном объеме), энергия которого реализуется паросиловой установкой за один рабочий цикл, поэтому изменение дозы жидкости, распыленной в парогенераторе 1, вызывает изменение в очередном рабочем цикле выходной мощности паросиловой установки.

Для повышения удельной мощности на выходе паросиловой установки рабочую жидкость при ее движении от выхода дозатора 15 к входу в парогенератор t дополнительно сжимают до давления, превышающего давление в парогенераторе 1 к моменту распыления в нем жидкости, и нагревают до температуры, меньшей температуры ее кипения при давлении ее сжатия, что обеспечивает интенсификацию процесса парообразования жидкости после ее распыления в парогенераторе 1, например, форсункой 13 клапанного типа, установленной в парогенераторе 1, поскольку вся внутренняя энергия накопленная жидкостью, передается образующемуся пару с минимальными потерями.

Выступ кулачка 5 установлен так, что такт нагнетания дозатора и импульсное нагнетание жидкости в парогенератор 1 происходят в завершающей фазе такта сжатия рабочей камеры 12, т.е. при приближении поршня 11 паровой машины к верхней мертвой точке.

Регулируя дроссель 21, осуществляют управление рабочими параметрами паровой машины. За счет инерционности парогенератора 1 его средняя температура регулируется изменением подвода

тепла. В предлагаемой конструкции паросиловой установки внутренние потери энергии пара минимальны в результате отсутствия парораспределителя и плавного нарастания давления

25

6А372

в рабочей камере 12 после закрытия выпускного клапана 8.

Регулирование дозы жидкости паросиловой установки, представленной на фнг. 2, осуществляется перестановкой упора 20, ограничивающего эффективный ход поршня 14 дозатора 15. Для паросиловой установки, пред10 ставленной на фиг. 3, такт нагнетания дозатора 15 и распыление жидкости в парогенераторе 1 осуществляют сразу после разобщения парогенератора 1 с рабочими камерами 12 и 12 паровой

15 машины двойного действия, что позволяет использовать один парогенератор с импульсным парообразованием для повышения давления в двух противо- фазно работающих рабочих камерах 12

20 и 12 паровой машины двойного действия.

Для паросиловой установки, представленной на фиг. 4, такт нагнетания дозатором 15 и распыление жидкости на форсунке 13 парогенератора 1 осуществляются после закрытия клапанного парораспределителя 26, происходящего при смещении упора 17 штока 27 влево упором 28 поршня 11 паровой

30 машины, что увеличивает долю рабочего цикла паровой машины, которая идет на процесс парообразования пара в парогенераторе 1. Клапанный парораспределитель 26 после его закрытия

35 удерживается в закрытом состоянии

повышающимся давлением пара в парогенераторе 1. Открытие парораспределителя 26 осуществляется в результате повышения давления в рабочей камере

40 12 в конце такта сжатия и (или) механического воздействия упора 29 поршня 11 паровой машины при его движении вправо на упор 17 штока 27.

45 Формула изобретения

1 . Способ преобразования энергии пара в механическую работу в паросиловой установке путем испарения жид50 кости в парогенераторе, периодической подачи образующегося при этом пара в рабочую камеру паровой машины и отвода отработанного пара в конден- ,сатор, отличающийся тем,

гс что, с целью расширения диапазона регулирования в широком диапазоне нагрузок, подачу жидкости в парогенератор осуществляют дискретными дозами синхронно с частотой рабочих циклов паровой машины, причем величину дозы жидкости изменяют для изменения частоты рабочих циклов и мощности паровой машины.

2. Способ по п.1, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения удельной мощности, жидкость перед подачей в парогенератор сжимают до давления, большего величины давле- ния в парогенераторе в момент окончания подачи в него жидкости, и подогревают до температуры, меньшей температуры ее кипения при давлении ее сжатия.

3. Паросиловая установка для г/ре- образования энергии пара в мехэпичес-1 кую работу, содержащая соединенные между собой парогенератор, конденсат- ный насос с приводным механизмом, конденсатор н объемную паровую машину с цилиндром и размещенным в нем с образованием рабочей камеры перемр.нно- го объема поршнем, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что она снабжена форсункой клапанного типа, установленной на входе парогенератора, выход последнего постоянно сообщен с рабочей камерой переменного объема, вход форсунки - с выходом конденсатного часоса, приводной механизм которого кинематически связан с поршнем.

4. Установка по п.35 отличающаяся тем, что, с целью повышения быстроходности и удельной

ВЫХОД. ЮЙ МОЩНОСТИ,, ПйрОГеК8рЈ

тора сообщен с рабочей камерой через синхронизированный с движением поршня парораспределитель, выход - с выходом конденсатного н соса5 выполненного в вида регулируемого объемного дозатора, а приводной механизм кинематически связан с поршнем и парораспределителем.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к паросиловым установкам, и позволяет расширить диапазон регулирования в широком диапазоне нагрузок, повысить быстроходность и удельную выходную мощность паросиловой установки. Жидкость испаряют в парогенераторе (ПГ) 1. Образующийся пар периодически подают в рабочую камеру 12 паровой машины 9. Отводят отработанный пар в конденсатор 7. Подачу жидкости в ПГ 1 осуществляют дискретными дозами синхронно с частотой рабочих циклов машины 9. Величину дозы жидкости изменяют для изменения частоты циклов и мощности машины 9. Жидкость сжимают до давления, большего величины давления в ПГ 1 в момент окончания подачи в него жидкости, и подогревают до т-ры, меньшей т-ры ее кипения при давлении сжатия. В цилиндре 10 машины 9 размещен поршень 11 с образованием рабочей камеры 12 переменного объема. На входе ПГ 1 установлена форсунка 13 клапанного типа. Выход ПГ 1 постоянно сообщен с камерой 12. Вход форсунки 13 сообщен с выходом конденсатного насоса 3, приводной механизм к-рого кинематически связан с поршнем 11. Выход ПГ 1 сообщен с камерой 12 через синхронизированный с движением поршня 11 парораспределитель. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

/

-4

I ,

7/ // 23 7/

9 n

Редактор А.Лежнина

Составитель О.Картуесов i

Техред л.Сердюкова Корректор Л.Бескид

Заказ 1148

Тираж 15

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

5 cxfe

uuu; 7

фие.З

Фиг.Ь

Подписное