Турбоэлектрогенератор Советский патент 1993 года по МПК F01K17/04 

Изобретение относится к энергетике, а именно к паровым турбинам с электрогенератором, и может быть использовано в качестве преобразователя тепловой энергии в электрическую.

Цель изобретения - повышение надежности ТЭГ и снижение его материалоемкости.

На фиг.1 представлен ТЭГ, общий вид; на фиг,2 - то же, вид сверху; на фиг.З г циркуляционный контур.

ТЭГ содержит неподвижное основание 1 с верхними 2 и Нижними 4 фермами, несущие статор генератора 3 и корпус турбины 5, внутри которого расположены межлопаточные каналы 6. К корпусу 5 турбины прикреплен коллектор 7 с выходными патрубками 8, а к фермам 4 и коллектору 7 прикреплен кольцевой диск 9, являющийся верхней частью корпуса 5 турбины и в тоже время опорной площадью газовой подушки 10. Входной патрубок 11 прикреплен к корпусу 5 турбины. Внутри корпуса 5 со сферической поверхностью 13 расположен ротор 13 турбины с рабочими лопатками 14 и прикрепленного к инерционному диску 15, а также расположенного коаксиально с зазором сферической поверхностью 16 относительно поверхности 12 корпуса 5 турбины.

Внутри статора 3 генератора расположен ротор 17 со сферической рабочей поверхностью 18 и расположенного коаксиально с зазором относительно внутренней сферической поверхности 19 статора. Самоцентрирующийся подшипник 20 установлен на валу 21 ротора 17, внутренняя обойма которого имеет ход по валу 21, а внешняя обойма жестко насажена в корпусе 3 статора. Вал 21 также жестко прикреплен к инерционному диску 15. Через патрубок 22 подается газ для образования газовой подушки 10 аэростатического подшипника. Гофрированный пояс 23 ограничивает газовую подушку 10. 24 - крышка генератора, 25 - уплотнитель.

На фиг.2 ТЭГ изображен вид сверху, где 2 - верхние фермы, 9 - кольцевой диск, верхняя часть корпуса турбины, 15 - инерционный диск, 24 - крышка генератора.

На фиг.З изображен циркуляционный контур ТЭГ, в котле 1 с помощью тепла происходит образование пара - рабочей среды, поступающей в турбину 2, где расширяется. Отработанный пар охлаждается в рекуператоре 3, конденсируется в конденсаторе 4, из

Ј

00

ы о ел

VI

ел

СА

которого питательным насосом 5 конденсат возвращается в котел 1 через рекуператор 3. 6 - генератор, 7 - стабилизатор, 8 - инерционный диск.

Принцип работы ТЭГ заключается в следующем.

В начальный период инерционный диск 15 опирается на кольцевой диск 9, зазоры между поверхностями 12 и 16 турбины и поверхностями 18 и 19 генератора изменены от рабочего параметра.

При подаче пара через патрубок 11 на рабочие лопатки 14 ротора 13 турбины, пройдя которые он выходит через патрубок 8, ротор 13 не вращается, т.к. трение между инерционным диском 15 и кольцевым диском 9 велико. При подаче газа через патрубок 22 образовывается газовая подушка 10, заключенная между гофрированным поясом 23 и дисками 15 и 9. Инерционный диск 15 приподнимается и вместе с ним ротор 13 турбины и ротор 17 генератора до рабочего состояния зазоров между поверхностями 12 и 16 турбины и поверхностями 18 и 19 генератора. .

Во взвешенном состоянии ротор 13 турбины, ротор 17 генератора и инерционный диск 15 начнут вращаться, т.к. сила расширяющегося пара, действующая на рабочие лопатки 14 турбины, имеет вращательный момент. В статоре 3 генератора наведется ЭДС, обеспечивающая потребителю электрической энергией.

й

Самоцентрирующийся подшипник 20 испытывает минимальную нагрузку, т.к. векторные силы ротора генератора и ротора турбины сконцентрированы в одной точке, 5 центре подшипника. Основную нагрузку несет газостатический подшипник, что обеспечивает стабильную мощность и высокую надежность ТЭГ.

Формула изобретения

10 Турбоэлектрогенератор, содержащий турбину с ротором, размещенным в корпусе с зазором относительно внутренней поверхности последнего и жестко прикрепленным к расположенному коаксиально внутри корпу 5 са инерционному диску турбины с образованием газовой подушки аэростатическою подшипника, а также генератор, в кольцевом статоре которого с зазором относительно внутренней поверхности последнего разме20 щен ротор генератора, соединенный с инерционным диском, при этом роторы турбины и генератора установлены соосно и скреплены посредством подшипниковых узлов, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения

25 надежности и снижения материалоемкости, корпус турбины и кольцевой статор генератора выполнены со сферическими внутренними поверхностями, а инерционный диск - с гофрированным поясом, охватывающим послед- 30 ний, при этом инерционный диск размещен вне корпуса турбины, а подшипниковые узлы, скрепляющие роторы турбины и генератора, выполнены в виде единого элемента.

Использование: в энергетике в качестве преобразователя тепловой энергии в электрическую. Сущность изобретения: корпус турбины и кольцевой статор генератора выполнены со сферическими внутренними поверхностями. Вне корпуса турбины размещен индукционный диск, охваченный гофрированным поясом, а подшипниковые узлы роторов турбины и генератора выполнены в виде единого конструктивного элемента. 3 ил.

22

фг/Э. 2