Турбосиловая установка Советский патент 1935 года по МПК F01K23/04 F01K11/04 

Изобретение относится к турбосиловым установкам, работающим на двух теплоносителях различной температуры, с вращающимися котлами и перегревателями для теплоносителя высокой температуры.

Предлагаемая турбосиловая установка, работающая по бинарному циклу, предназначается для использования в качестве двигателя как для стационарных и судовых установок, так и для автомобильного и железнодорожного транспорта.

Применение двух теплоносителей (рабочих тел) и работа агрегата по бинарному циклу обеспечивают экономичность процесса более высокую, чем экономичность турбинных установок, работающих только на водяном паре.

Максимальная компактность установки (на ряду с высокими тепловыми и механическими напряжениями), являющаяся следствием применения высокого давления и высоких скоростей, дает возможность осуществить установку любой мощности при наименьшем удельном весе и наименьщих габаритах.

Топливо для предлагаемой турбосиловой установки может быть как жидкое и коллоидальное, так и твердое (пылевидное) и газообразное.

В качестве рабочего тела высшей степени бинарного цикла может быть ртуть, дифенил или какое-либо другое вещество с высокой температурой ки(73)

пения. Рабочим телом низшей степени может быть вода.

Количественно соотношение теплоносителей должно быть определено в зависимостм от индивидуальных особенностей установки, условий работы и изготовления ее.

При выборе материалов для изготовления следует иметь в виду желательность использования максимального перепада между начальной и конечной температурой рабочего тела, так как чем больше этот перепад, тем выше термический коэфициент полезного действия.

На чертеже изображена схема турбосиловой установки.

3 целях удешевления, снижения удельного веса и достижения наибольших удобств обслуживания все части предлагаемой турбосиловой установки соединяются в единый компактный агрегат, состоящий из вращающегося прямоточного ртутного котла А, перегревателя Б ртутных паров, ртутной турбины В, конденсатора Г для ртути, являющегося экономайзером для воды, парового прямоточного котла Д, пароперегревателя Е водяных паров, турбины Ж, конденсатора 5 для водяных паров, экономайзера Р для ртути и воздушного экономайзера И. В турбосиловых установках на турбовозах, тракторах и автомобилях водяной конденсатор водяного пара может быть заменен воздушным радиатором. Котел Д, пароперегреватель Е,

экономайзеры Р н И расположены концентрически вокруг котла А, а конденсаторы Г VI 3 - в расширениях выхлопных труб турбин В и }КВзаимное расположение перечисленных выше элементов котла можно трансформировать, учитывая особые требования установки, но желательно компановать эти части так, чтобы достигнуть максимального упрощения агрегата и сделать ненужными многие элементы нормальной котлотурбинной установки. Последнее достигнуто в данном случае следующим образом. Специальное расположение трубок элементов вращающегося ртутного котла А в виде петель 7 параболической формы и экономайзера Р делает ненужным установку дымососа и дутьевого вентилятора.

Подвод топлива через полый вал ротора котла и каналы 3 в камеру 4 делает ненужным применение нефтяного насоса и форсунок при жидком и коллоидальном топливе и горелок при твердом (пылевидном) и газообразном топливе.

Расположение конденсатора Г ртутных паров выше уровня оси ротора ртутного котла А исключает необходимость в питательном ртутном насосе.

Расположение ротора ртутной турбины В на одном валу с ротором ртутного котла А дает возможность обойтись без паропроводов и арматуры на высшей ступени агрегата.

Расположение камеры 4 горения топлива внутри ротора ртутного котла А, вращающегося внутри змеевикового пароперегревателя Е водяного пара, делает ненужным футеровку топочной камеры огнеупорным материалом. Поскольку в данном случае имеется возможность избавиться от перечисленного выше оборудования и поскольку необходимое для турбокотла вспомогательное оборудование, как-то: питательный водяной насос К, масляный насос Л пусковой электромотор М, используемый при работе установки как генератор, конструктивно соединены с турбокотлом в одно целое, а именно, роторы водяного питательного и масляного насосов, а также и пускового электромотора имеют с ротором ртутного котла А общий вал, а турбины также имеют общий вал, являющийся как бы продолжением вала

котла, - имеется возможность сделать весь агрегат простым не только по конструкции, но и по уходу за ним. В данном случае имеется полная возможность легко и просто устроить автоматическое дистанционное управление агрегатом - пуск и останов, а также и регулирование работы его. Поскольку мелких, изнашиваемых частей и механизмов, требующих постоянного зрительного наблюдения со стороны обслуживающего персонала, в установке нет, а аэродинамика воздушно-газовых струй в топочной камере обеспечивает полное сгорание топлива при отсутствии непосредственного глазомерного наблюдения за горением, статор турбокотла выполняется лишь с учетом удобства сборки и ремонта, а это обеспечивает надежность и экономичность работы агрегата.

Предлагаемая установка конструктивно представляет собою компановку известных в современной теплотехнике вращающегося котла конденсаторовиспарителей и радиальных турбин.

Пуск в работу установки бинарного цикла осуществляется следующим образом. Помощью пускового электромотора М разворачивают ротор ртутного котла А и, когда число оборотов его достигает нормы, открывают вентиль на трубе /, подводящей к ротору топливо, распределяющееся в камере 2 по каналам J. Из этих каналов, благодаря центробежной силе при вращении ротора котла топливо выбрасывается в камеру горения 4, куда подается вентилятором через камеру 5 воздух, необходимый для горения, подогретый в воздушном экономайзере И, Зажигание топлива в камере 4 осуществляется пламенем бензина, зажженного в камере 5 электрической искрой от свечи б и занесенного потоком воздуха в камеру 4. Развивающееся при горении топлива в камере 4 тепло частично воспринимается кипятильными трубками в виде петель 7 вращающегося котла А и ртутного перегревателя Б, частично же идет в газоходы статора и воспринимается трубками пара перегревателя Е водяного пара, водяным экономайзером и воздушным экономайзером. Ртуть поступает в трубки котла А по каналам 9 и через концы W их в камеру //, а из нее, пройдя по трубкам 12

перегрева тела Б, попадает в канал 75 и из него в турбину В, Минуя турбину, ртутные пары попадают в конденсатор Л- водяной экономайзер змеевикового типа. Здесь пары ртути конденсируются и сконденсированная ртуть самотеком поступает вновь в экономайзер Р и далее в котел А и процесс повторяется. Вода из ртутного конденсатора Г попадает в прямоточный котел Д змеевикового типа, испаряется и пар поступает в пароперегреватель Е, а отсюда идет в турбину через сопло и из нее в конденсатор 3, в котором водяной пар конденсируется вЬдой или воздухом, часть которого далее направляется в воздушный экономайзер И. Конденсатор 3 и воздушный экономайзер И выполнены из ряда труб. Валы роторов котла и турбин установлены в роликовых подшипниках /7, прикрепленных к фундаменту, на чертеже не показанному.

Предмет изобретения.

1.Турбосиловая установка, работающая на двух теплоносителях различной температуры с вращающимся котлом и перегревателем для теплоносителя высокой температуры, отличающаяся тем, что котел Д, пароперегреватель Е теплоносителя низкой температуры, экономайзер Р теплоносителя высокой температуры и воздушный экономайзер И расположены концентрически вокруг котла А теплоносителя высокой температуры, а конденсаторы Г vi 3 обоих теплоносителей расположены в расширениях выхлопных труб турбин В и Ж с целью получения единого компактного агрегата.

2.Форма выполнения установки по п. 1, отличающаяся тем, что элементы вращающегося котла А теплоносителя высокой температуры выполнены в виде петель 7 параболической формы.