Паросиловая установка Советский патент 1982 года по МПК F01K11/04 

(54) ПАРОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к энерго- и гидромашиностроению, а именно к паросиловым турбинным установкам, и может быть использовано в различных системах привода для преобразова ния тепловой энергии в механическую при жестких ограничениях по габаритам и весу установки при сохранении высокой мощности. Н-аиболее близкой к изобретению является паросиловая установка, содержащая коаксиально установленные на основании в подшипниковых опорах парогенератор, турбину, конденсатор и конденсатный насос, последовательно соединенные в зам-кнутый герметичный контур, причем конденсатор и парогенератор выполнены в виде тел вращения, конденсатор прикреплен к парогенератору и смещен относительно него к оси вращения, а рабочее колесо насоса прикреплено к торцу парогенератора 1. Недостатками известной установки являются сложность конструкции и пониженная герметичность контура, обусловленные раздельным выполнением парогенератора и рабочего колеса турбины, их соединением при помощи зубчатой передачи, а также наличием подвижных уплотнений между парогенератором и рабочим колесом и между рабочим колесом и конденсатором. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение герметичности. Указанная цель достигается тем, что рабочее колесо турбины прикреплено к торцу парогенератора, противоположному по отношению к торцу, к которому прикреплено рабочее колесо насоса. В.варианте выполнения установка снабжена направляющим аппаратом, установленным между выходом из рабочего колеса турбины и входом в конденсатор науплотненном валу, жестко соединенном с основанием. При таком выполнении устройства все элементы контура паросиловой установки жестко соединены в общем вращающемся корпусе, устранены зубчатая передача и (при отсутствии неподвижного направляющего аппарата) подвижные уплотнения по рабочему телу. Введение неподвижного направляющего аппарата обеспечивает увеличение мощности установки за счет раскрутки потока отработавшего пара. На чертеже представлена предлагаемая паросиловая установка, осевой разрез.

Устройство содержит основание 1 и коаксиально установленные на нем в подшипниковых опорах 2 и 3 и осевой.опоре 4 парогенератор 5, турбину 6, конденсатор 7 и конденсатный насос 8, последовательно соединенные в замкнутый герметичный контур, полость которого частично заполнена рабочей жидкостью и ее паром. Конденсатор 7 и парогенератор 5 выполнены в виде тел вращения, конденсатор 7 прикреплен к парогенератору 5 и смещен относительно него к оси вращения. Рабочее колесо насоса 8 прикреплено к торцу парогенератора 5, а к его противоположному торцу прикреплено рабочее колесо турбины 6. Наружная теплопроводная стенка парогенератора 5 расположена между теплоподводами 9 горячего теплового источника 10, например между соплами газовой горелки. Выход из рабочего колеса турбины 6 направлен на конус 11 конденсатора 7. Внутренняя стенка конуса 11 примыкает к кольцевой полости 12, частично заполненной хладагентом, и на этой внутренней стенке размещены лопатки рабочего колеса 13 охладителя, ведущие в полость 12 перед щнеком 14. С внещней стороны торца парогенератора 5, примыкающего к полости 12, расположено колесо вентилятора 15. Противоположный торец парогенератора 5 жестко соединен свалом 16 отбора мощности, который связан с приводным элементом, например электрогенератором, и пусковым двигателем через обгонную муфту (не показаны). В пространстве .между лопатками рабочего колеса турбины6, рабочего колеса насоса 8, полостью парогенератора 5 и полостью конденсатора 7 размещено горообразное тело 17, заполненное термоизоляционным материалом. В варианте выполнения устройства между выходом из рабочего колеса турбины 6 и входом в конденсатор 7 установлен направляющий аппарат 18, жестко соединенный с основанием 1 через неподвижный вал19, уплотненный уплотнением 20.

Установка работает следующим образом. При запуске парогенератор 5 вместе с рабочими колесами турбины 6 и насоса 8 и конденсатором 7 раскручивается пусковым двигателем, затем включается тепловой источник- газовая многосопловая горелка 10. Пленка рабочей жидкости, примыкающая к нагреваемой стенке парогенератора 5, испаряется, и возникает перепад давления между парогенератором 5 и конденсатором 7,

который срабатывается на рабочем колесе турбины 6, затем отработавший пар при наличии направляющего аппарата 18 раскручивается последним и конденсируется на ко нусе 11 конденсатора 7. После этого конденсат попадает на вход рабочего колеса насоса 8 и подается им в парогенератор 5, описанный цикл работы повторяется и двигатель выходит на нормальный режим с отдачей мощности через вал 16 приводимому элементу.

В охладителе лопатки рабочего колеса 13 прокачивают хладагент, в результате чего осуществляется охлаждение конденсатора 7, после чего тепло хладагента снимается потоком воздуха через вентилятор 15, и охлажденный хладагент возвращается щнеком 14 на вход в рабочее колесо 13.

Простота и высокая надежность конструкции, компактность и высокая удельная мощность предлагаемой паросиловой установки позволяют использовать ее, например, в качестве привода транспортных средств, высокооборотных гидронасосов и т.п.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3950950, кл. 60/657, опублик. 1976.