Паровая машина с вращающимися спиральными цилиндрами Советский патент 1936 года по МПК F01C5/02 

Изобретение относится к паровым машинам, в которых парообразование происходит в цилиндрах при подаче в последние воды, например, перегретой. Среди различного рода паровых машин известны ротационные машины с вращающимися цилиндрами, выполненными в форме спирали. В предлагаемой машине, относящейся к указанному типу, для образования в цилиндрах жидкостных поршней переменного объема, необходимых для обеспечения вращения рабочего вала, цилиндры, помимо вращения вокруг собственных осей, совершают вращение вокруг общей центральной оси, передаваемое валу через планетарную передачу, сателлиты которой укреплены на рабочих цилиндрах машины.

На чертеже фиг. 1 изображает вертикальный продольный разрез машины; фиг. 2-разрез по АБ на фиг. 1; фиг. 3-10 - схему работы вращающегося цилиндра; фиг. П - боковой вид машины в другой форме выполнения и фиг. 12-боковой вид машины с коленчатым валом.

Ротационная паровая машина, применяемая как для больших, так и для весьма малых мощностей, дает возможность пользоваться в качестве рабочего вещества не паром, а перегретой водой, подаваемой из специальных аккумуляторов перегретой воды.

Такого рода машины могли бы быть использованы или без кратковременных нагрузок или в качестве форшальт-машин при высоких давлениях пара или при применении бинарных циклов.

В обычных паротурбинных установках во избежание получения чрезмерно влажного пара в турбине дают для пара некоторый перегрев, но так как верхний предел допустимых температур, с точки зрения применяемых в настоящее время в котлостроении материалов, ограничен (500-550), то применение хотя бы небольшого начального перегрева неизбежно связано со снижением рабочего давления (например, в бинарных ртутных установках), что снижает заполняемость цикла и, следовательно, снижает коэфициент полезного действия установки.

В предлагаемой паровой машине может отсутствовать необходимость перегрева пара при работе на перегретой жидкости в высшей ступени бинарного цикла и благодаря постепенному отводу тепла от перегретой жидкости могут быть значительно снижены и обычные потери паровых машин,

В ротационных спиральных компрессорах компримирование газа может производиться свободно движущимися жидкими поршнями, которые, под влиянием центробежной силы, стремятся занять в свернутой из трубок вращающейс

планетарно вокруг центральной и собственной оси спирали периферическое положение, благодаря чему происходит компримирование газа, поступающего в те же трубки спирали. Принцип, положенный в основу этого компрессора, вполне обратим и может быть использован для действия паровой машины.

На фиг. 3 показана часть свернутой в спираль трубки 2, которая может свободно поворачиваться вокруг горизонтальной оси 7. Если в трубку налита жидкость, то под влиянием силы тяжести, по закону сообщающихся сосудов, жидкость в правом б и левом я коленах занимает одинаковое положение и трубка будет находиться в состоянии равновесия. При неравенстве давлений на поверхность уровня жидкости в правом и левом коленах момент от силы тяжести большего столба жидкости в правом колене заставит трубку повернуться на оси /. Если после этого опять уровень в левом колене понизится, а в правом повысится, то вращение будет продолжаться. Таким образом, благодаря наличию разности давлений газа на уровни жидкости в правом и левом колене может появиться и существовать какой-то вращающий момент. То же, очевидно, будет иметь место, если силу тяжести заменить центробежной силой (фиг. 10, 4, 5, 6, 7, 8 и 9, на которых показаны различные положения спирали при „правой и „левой свивке спирали и для разных случаев направления вращения спирали вокруг своей и центральной осей). Пар (или газ), поступающий в полость спирали, выталкивает поступающую туда же жидкость, которая, вследствие своего большего удельного веса, про.ходя по спирали, всегда будет занимать периферическое (к общему центру планетарного движения) положение, создавая ряд жидкостных затворов для расширяющихся в каждом из витков спирали объемов пара. На фиг. 1 показана одна из возможных конструкций паровой машины на указанном принципе. Перегретая вода, поступая в машину через полый вал 2 и трубы 3. входит в камеру 4, где, благодаря центробежной силе, сосредоточивается по периферии, а парообразная фаза располагается ближе к центру вращения обоих спиральных цилиндров I и 11. В камере 4 имеется отверстие, сообщающее камеру с трубками спирали. При вращении каждого из цилиндров вокруг своей оси, благодаря постоянному расположению жидкости по периферии, отверстие в камере 4 будет входить под уровень жидкости или выходить из нее.

В первом случае в трубки спирального цилиндра поступит перегретая жидкость, во втором случае-пар. Таким образом создаются замкнутые объемы пара и столбики жидкости, перемещающиеся по трубкам спиралей от центра к периферии.

Выходя из последней спирали при температуре и давлении, лишь немного превышающем давление и температуру в конденсаторе, жидкость через трубку 5 поступает к центру, отдавая кинетическую энергию, а потом выливается в конденсатор 7, в котором охлаждение производится благодаря подаче холодной воды по трубкам 6. Там же конденсируется пар. Благодаря неподвижно закрепленной солнечной шестерне 7, входящей в зацепление с планетарно движущимися прикрепленными к спиралям сателлитами 8, 8 планетарной передачи, вращающий момент, создаваемый внутри спиральных цилиндров, заставляет сателлиты вращаться вместе со спиралями вокруг неподвижной шестерни 7, приводя во вращение через трубки 3 вал 2 и насаженный на нем шкив 9 от которого может отдаваться механическая энергия (например, через ременную передачу 10).

Согласно фиг. 11 и 12 возможны иные варианты размещения и эксцентричного планетарного вращения цилиндров со спиралевидными каналами внутри, в которых может осуществляться вышеопцсанный процесс расширения пара.

На фиг. 11 изображен случай расположения осей X спиральных цилиндров S, S по касательной. Вращение спиралей S вокруг своих осей х, координируется с вращением их вокруг оси у благодаря червяку г, заменяющему солнечную шестерню 7. Вращение происходит главным образом благодаря использованию жироскопических моментов, создаваемых движущимися жидкими поршнями. Питание и отвод пара при этом может осуществляться через два полых

цальца « не показанной на чертеже вилки, которой передается вращающий момент машины.

На фиг. 12 показан вариант с применением полых коленчатых валов для создания эксцентриситета спиралей и сосредоточенного у периферии потенциала центробежной силы. Питание спиралей в этом случае Яожет осуществляться через коленчатый вал &, связывающий рабочие цилиндры s, s, сателлиты которык перемещаются по зубцам венца с внутренним зацеплением, заменяющим солнечную щестерню.

Предмет изобретения.

1. Паровая машина с вращающимися спиральными цилиндрами, работающая на перегретой воде, подводимой через полый вал, отличающаяся тем, что, с целью образования в цилиндрах жидяостных поршней переменного объема

для обеспечения вращения рабочего, вала, рабочие цилидры, помимо вращения вокруг собственных осей, совершают вращение относительно общей центральной оси.

2.Форма выполнения машины по п. I, отличающаяся тем, что для сообщения вращения от цилиндров валу применена планетарная передача, сателлиты 8, 8 которой, взаимодействующие с неподвижной солнечной щестерней 7, укреплены на рабочих цилиндрах машины.

3.Видоизменение машины по п. 2, отличающееся тем, что взамен солнечной шестерни 7 применен червяк г

(Ф. 11)4.Видоизменение машины по п. 2, отличаюшееся тем, что солнечная шестерня выполнена в форме зубчатого венца с внутренним зацеплением для сателлитов рабочих цилиндров s, s, s, связанных между собою полым коленчатым валом (фиг. 12). .к авторскому свидетветьетву А. фиг. 1 (Х ивинсного № 48358 к авторскому свидетельству А. Г. Сливинского Ai 48358

фиг5