BE1020556A5

BE1020556A5 - DEVICE AND METHOD FOR GENERATING ELECTRIC CURRENT.

Info

Publication number: BE1020556A5
Application number: BE2012/0705A
Authority: BE
Inventors: Sander Mollet
Original assignee: Smo Bvba
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-12-03
Also published as: WO2014060961A1

Description

INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET OPWEKKEN VAN ELEKTRISCHE STROOM TECHNISCH VELDDEVICE AND METHOD FOR GENERATING ELECTRIC CURRENT TECHNICAL FIELD

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar, op een werkwijze voor het aanmaken van stoom en op een gebruik van een microstoomturbine voor het genereren van elektrische stroom.The present invention relates to a heat exchanger, to a method for generating steam and to a use of a micro steam turbine for generating electric current.

In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor het genereren van elektrische stroom door een microstoomturbine waarbij de turbine voorzien is van slechts één enkel schoepenwiel.In particular, the invention relates to a device for generating electric current through a micro-steam turbine, wherein the turbine is provided with only a single blade wheel.

ACHTERGRONDBACKGROUND

Stoomturbines zijn algemeen bekend in hun klassieke hoedanigheid voor het opwekken van elektrische stroom uit stoom die bekomen wordt door het opwarmen van water tot stoom door middel van fossiele brandstoffen. Door hun omvang en kostprijs kunnen stoomturbines niet ingezet worden voor lokaal gebruik, doch kunnen zij enkel in daartoe voorziene energiecentrales worden aangewend.Steam turbines are well known in their traditional capacity for generating electric power from steam obtained by heating water to steam through fossil fuels. Due to their size and cost price, steam turbines cannot be used for local use, but they can only be used in power stations provided for this purpose.

Daardoor kent het gebruik van microstoomturbines steeds meer ingang. Dergelijke microstoomturbines voorzien in lokale stroomvoorziening bijvoorbeeld voor ingebruikname in afgelegen gebieden of lokale stroomproductie. Het inzetten van microstoomturbines voor lokale toepassingen vereist dat de dimensies klein zijn zodat de vereiste ruimte die in beslag genomen wordt beperkt blijft of zodat zij gemakkelijk via beschikbare transportwijzen op de gewenste plaats kunnen worden gebracht. De hiertoe benodigde schaalverkleining leidt echter tot belangrijke energieverliezen en de kosten voor ontwikkeling en productie van dergelijke stoomturbines zijn daarenboven relatief hoog, waardoor de competitiviteit van dergelijke systemen beperkt is ten opzichte van op de markt aanwezige alternatieven. De meeste microstoomturbines zijn bijgevolg nog steeds relatief groot en duur waardoor hun inzetbaarheid beperkt is.As a result, the use of micro steam turbines is becoming increasingly popular. Such micro steam turbines provide local power supply, for example for commissioning in remote areas or local power production. The use of micro steam turbines for local applications requires that the dimensions are small so that the required space that is taken up is limited or that they can easily be brought to the desired location via available transport methods. The scale reduction required for this, however, leads to important energy losses and the costs for the development and production of such steam turbines are, in addition, relatively high, as a result of which the competitiveness of such systems is limited compared to alternatives available on the market. Most micro steam turbines are therefore still relatively large and expensive, so that their deployability is limited.

EP2203629 beschrijft een microturbine systeem voor elektriciteitsopwekking op basis van een dubbel schoepenwiel gekoppeld aan een generator. Het schoepenwiel vormt echter een substantieel deel van de kostprijs van dergelijke microturbine systemen en het gebruik van twee schoepenwielen in één microturbine draagt dan ook substantieel bij tot de totale kostprijs van de inrichting. Daarenboven wordt het om deze reden onmogelijk om de schoepenwielen en -bladen van dergelijke turbines fluïdodynamisch te gaan optimaliseren. Dergelijke optimalisatie is nochtans wenselijk gezien een belangrijk deel van de energieverliezen die in dergelijke systemen optreden het gevolg zijn van turbulente stroming ter hoogte van de schoepenbladen. De drukkende kostprijs limiteert verder ook de materiaalkeuze wanneer men tegenover technisch uitdagende omstandigheden komt te staan zoals hoge druk en temperatuur, corrosieproblemen, en dergelijke.EP2203629 describes a micro-turbine system for electricity generation based on a double blade wheel coupled to a generator. The blade wheel, however, forms a substantial part of the cost price of such micro turbine systems and the use of two blade wheels in one micro turbine therefore contributes substantially to the total cost price of the device. In addition, for this reason, it becomes impossible to fluidically dynamically optimize the blade wheels and blades of such turbines. Such optimization is nevertheless desirable given that an important part of the energy losses that occur in such systems are the result of turbulent flow at the blade blades. The lowering cost also further limits the choice of materials when confronted with technically challenging circumstances such as high pressure and temperature, corrosion problems, and the like.

EP1930567 beschrijft een microturbine voor het opwekken van elektrische stroom uit industriële restgassen. Dergelijke microturbine vereist slechts één schoepenwiel, doch de noodzaak van de beschikbaarheid van industriële restgassen beperkt de inzetbaarheid van dergelijke inrichting voor lokale toepassingen. Daarenboven is het ook te verwachten dat het gebruik van een turbine met slechts één schoepenwiel een elektrisch vermogen kan leveren dat maximaal 50% is tegenover het elektrische vermogen geleverd door een opstelling met twee schoepenwielen.EP1930567 describes a micro turbine for generating electrical power from industrial residual gases. Such a micro turbine requires only one blade wheel, but the need for the availability of industrial residual gases limits the usability of such a device for local applications. In addition, it is also to be expected that the use of a turbine with only one paddle wheel can provide an electric power that is at most 50% over the electric power supplied by an arrangement with two paddle wheels.

Er is dus nood aan een inrichting die lokaal inzetbaar is, eenvoudig getransporteerd kan worden en waarvan het schoepenblad gemakkelijk te dimensioneren en optimaliseren is zonder dat de kostprijs de competitiviteit van de microstoomturbine limiteert.There is therefore a need for a device that can be used locally, can be transported easily and whose blade can easily be dimensioned and optimized without the cost price limiting the competitiveness of the micro steam turbine.

SAMENVATTINGSUMMARY

De onderhavige uitvinding voorziet in een oplossing voor bovengenoemde technische problemen door te voorzien in een microturbine die slechts één schoepenwiel (1) vereist en waarbij stoom wordt opgewekt teneinde de microturbine aan te drijven en zo elektriciteit op te wekken.The present invention provides a solution to the above technical problems by providing a micro turbine that requires only one blade wheel (1) and wherein steam is generated to drive the micro turbine and thus generate electricity.

Tot dit doel verschaft de uitvinding een inrichting voor het opwekken van elektrische stroom omvattende een schoepenwiel (1), een rotor, een stator gemonteerd rondom de rotor met voorzieningen voor aansluiting op een elektrisch netwerk, een behuizing die twee kamers omvat, een eerste kamer (20) met daarin genoemd schoepenwiel (1) en voorzieningen voor stoominlaat en stoomuitlaat en een tweede kamer (21) met daarin genoemde rotor en genoemde stator en een as (19) die draaibaar is opgesteld in de behuizing waarop het schoepenwiel (1) en de rotor zijn gemonteerd, met het kenmerk dat de rotor kan worden aangedreven door één schoepenwiel (1) waarbij genoemde rotor en schoepenwiel (1) zich in twee kamers bevinden die in fluïdumverbinding staan met elkaar, waarbij de twee kamers fluïdaal afgesloten zijn van de omgeving en waarbij de verhouding van lengte tot breedte van de individuele schoepenbladen (18) van het schoepenwiel (1) zich bevindt tussen 0.25 en 4.For this purpose, the invention provides a device for generating electric current comprising a blade wheel (1), a rotor, a stator mounted around the rotor with provisions for connection to an electrical network, a housing comprising two chambers, a first chamber ( 20) with said blade wheel (1) therein and provisions for steam inlet and steam outlet and a second chamber (21) with said rotor and said stator therein and a shaft (19) rotatably arranged in the housing on which the blade wheel (1) and the rotor, characterized in that the rotor can be driven by one blade wheel (1), said rotor and blade wheel (1) being in two chambers in fluid communication with each other, the two chambers being fluidly sealed from the environment and wherein the length to width ratio of the individual blade blades (18) of the blade wheel (1) is between 0.25 and 4.

Verder voorziet de onderhavige uitvinding in een inrichting zoals hierboven beschreven, waarbij de genoemde inrichting aangesloten kan worden op een verbrandingseenheid voor brandstoffen van biologische oorsprong dewelke stoom kan leveren.The present invention further provides a device as described above, wherein said device can be connected to a combustion unit for fuels of biological origin which can supply steam.

Verder voorziet de onderhavige uitvinding in een inrichting zoals hierboven beschreven, waarbij het genoemde schoepenwiel (1) een veelheid aan schoepenbladen (18) omvat die radiaal rondom een as kunnen worden gepositioneerd en waarbij minstens één van de individuele schoepenbladen (18) van het genoemde schoepenwiel (1) een tweedimensionale structuur heeft.Furthermore, the present invention provides a device as described above, wherein said blade wheel (1) comprises a plurality of blade blades (18) that can be positioned radially about an axis and wherein at least one of the individual blade blades (18) of said blade wheel (1) has a two-dimensional structure.

De onderhavige uitvinding voorziet eveneens in een inrichting zoals hierboven beschreven, waarbij het genoemde schoepenwiel (1) een veelheid aan schoepenbladen (18) omvat die radiaal rondom een as kunnen worden gepositioneerd en waarbij minstens één van de individuele schoepenbladen (18) van het genoemde schoepenwiel (1) een driedimensionale structuur heeft.The present invention also provides a device as described above, wherein said blade wheel (1) comprises a plurality of blade blades (18) that can be positioned radially about an axis and wherein at least one of the individual blade blades (18) of said blade wheel (1) has a three-dimensional structure.

De uitvinder realiseerde zich dat het op deze wijze mogelijk wordt om de energieverliezen ter hoogte van de schoepenbladen (18) die het gevolg zijn van turbulentie te reduceren en de energie-efficiëntie van de microstoomturbine te verhogen. Daarenboven wordt door het gebruik van slechts één schroevenblad de kostprijs van de inrichting in die mate verlaagd dat het gebruik van een schoepenwiel (1) waarbij de individuele schoepenbladen (18) fluïdodynamische geoptimaliseerd zijn verantwoord kan worden zonder dat de competitiviteit van de inrichting ten opzichte van alternatieve microstoomturbine in het gedrang komt.The inventor realized that in this way it becomes possible to reduce the energy losses at the blade blades (18) due to turbulence and to increase the energy efficiency of the micro steam turbine. In addition, the use of only one screw blade lowers the cost price of the device to such an extent that the use of a blade wheel (1) in which the individual blade blades (18) are fluid-dynamically optimized can be justified without the competitiveness of the device relative to alternative micro steam turbine.

Door te voorzien in een verbrandingseenheid op basis van brandstoffen van biologische herkomst, zoals bijvoorbeeld maar niet gelimiteerd tot hout, wordt het mogelijk stoom aan te maken vertrekkende van water.By providing a combustion unit based on fuels of biological origin, such as but not limited to wood, it is possible to make steam starting from water.

BESCHRIJVING VAN DE FIGURENDESCRIPTION OF THE FIGURES

De expliciete karakteristieken, voordelen en objectieven van de onderhavige uitvinding zullen verder duidelijk worden voor de vakman in het technisch veld van de uitvinding na lezen van de hier volgende gedetailleerde beschrijving van de uitvoeringsvorm van de uitvinding en van de figuren hierin bijgesloten.The explicit characteristics, advantages and objectives of the present invention will further become apparent to those skilled in the art of the invention after reading the following detailed description of the embodiment of the invention and of the figures included herein.

Figuur 1 toont de verschillende aanzichten van de microstoomturbine volgens een geprefereerde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding met de verschillende onderdelen gemonteerd zoals gebruikelijk in de werkzame toestand.Figure 1 shows the different views of the micro steam turbine according to a preferred embodiment of the present invention with the various components mounted as usual in the operating state.

Figuur 2 toont de verschillende aanzichten van het schoepenwiel (1) volgens een eerste aspect van de onderhavige uitvinding.Figure 2 shows the different views of the blade wheel (1) according to a first aspect of the present invention.

Figuur 3 toont de verschillende aanzichten van de straalbuis (3) volgens een eerste aspect van de onderhavige uitvinding.Figure 3 shows the different views of the nozzle (3) according to a first aspect of the present invention.

Figuur 4 toont de verschillende aanzichten van de straalbuishouder (4) volgens een eerste aspect van de onderhavige uitvinding.Figure 4 shows the different views of the nozzle holder (4) according to a first aspect of the present invention.

Figuur 5 toont de verschillende aanzichten van het inlaathuis (5) volgens een eerste aspect van de onderhavige uitvinding.Figure 5 shows the different views of the inlet housing (5) according to a first aspect of the present invention.

Figuur 6 toont de verschillende aanzichten van de het uitlaathuis (6) volgens een eerste aspect van de onderhavige uitvinding.Figure 6 shows the different views of the outlet housing (6) according to a first aspect of the present invention.

Figuur 7 is een grafische voorstelling van het verband tussen de invalshoek uitgedrukt in ° op de x-as en het geleverde vermogen op de y-as.Figure 7 is a graphical representation of the relationship between the angle of incidence expressed in ° on the x-axis and the power supplied on the y-axis.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE UITVINDINGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Tenzij anders vermeld, dienen alle termen die in de beschrijving van de uitvinding worden gebruikt, met inbegrip van technische en wetenschappelijke termen, te worden begrepen zoals deze verstaan zouden worden door de vakman in het technisch veld van de uitvinding.Unless otherwise stated, all terms used in the description of the invention, including technical and scientific terms, should be understood as would be understood by those skilled in the art of the invention.

De voorbeelden die worden aangehaald dienen ter verduidelijking van de opstelling, werkwijze en systemen van de onderhavige uitvinding en kunnen niet begrepen worden als een beperking van de uitvinding.The examples cited serve to clarify the arrangement, method and systems of the present invention and cannot be understood as a limitation of the invention.

In een eerste aspect verschaft de uitvinding een inrichting voor het opwekken van elektrische stroom omvattende een schoepenwiel (1), een rotor, een stator gemonteerd rondom de rotor met voorzieningen voor aansluiting op een elektrisch netwerk of andersom, een behuizing die twee kamers omvat, een eerste kamer (20) met daarin genoemd schoepenwiel (1) en voorzieningen voor stoominlaat en stoomuitlaat en een tweede kamer (21) met daarin genoemde rotor en genoemde stator en een as (19) die draaibaar is opgesteld in de behuizing waarop het schoepenwiel (1) en de rotor zijn gemonteerd, met het kenmerk dat de rotor kan worden aangedreven door één schoepenwiel (1) waarbij genoemde rotor en schoepenwiel (1) zich in twee kamers bevinden die in fluïdumverbinding staan met elkaar, waarbij de twee kamers fluïdaal afgesloten zijn van de omgeving en waarbij de verhouding van lengte tot breedte van de individuele schoepenbladen (18) van het schoepenwiel (1) zich bevindt tussen 0.25 en 4.In a first aspect, the invention provides a device for generating electric current comprising a blade wheel (1), a rotor, a stator mounted around the rotor with provisions for connection to an electrical network or vice versa, a housing comprising two chambers, a housing first chamber (20) with said impeller (1) and provisions for steam inlet and steam outlet and a second chamber (21) with said rotor and said stator and a shaft (19) rotatably arranged in the housing on which the impeller (1) ) and the rotor are mounted, characterized in that the rotor can be driven by one blade wheel (1), said rotor and blade wheel (1) being in two chambers in fluid communication with each other, the two chambers being fluidly sealed from the environment and wherein the length to width ratio of the individual blade blades (18) of the blade wheel (1) is between 0.25 and 4.

Dit heeft als voordeel dat in een microstoomturbine wordt voorzien die in kleine dimensies kan worden vervaardigd en een laag gewicht heeft. Aldus wordt een compacte microstoomturbine bekomen die in diverse systemen geïntegreerd kan worden.This has the advantage that a micro steam turbine is provided which can be manufactured in small dimensions and has a low weight. A compact micro steam turbine is thus obtained which can be integrated into various systems.

In een voorkeursuitvoering van de onderhavige uitvinding zijn de eerste kamer (20) en de tweede kamer (21) in fluïdumverbinding met elkaar. Dit heeft als bijkomende voordeel dat de belasting die op de as (19) van de microstoomturbine zou komen te liggen als gevolg van een drukverschil in beide kamers, wordt vermeden. Dit draagt bij tot de levensduur en de bedrijfszekerheid van de microstoomturbine.In a preferred embodiment of the present invention, the first chamber (20) and the second chamber (21) are in fluid communication with each other. This has the additional advantage that the load that would come to lie on the shaft (19) of the micro steam turbine as a result of a pressure difference in both chambers is avoided. This contributes to the service life and reliability of the micro steam turbine.

Het optimaliseren van de verhouding van lengte tot breedte van minstens één van de individuele schoepenbladen (18) van het schoepenwiel (1) heeft als voordeel dat de schoepenbladen (18) gedimensioneerd kunnen worden in die mate dat de energieverliezen die optreden als gevolg van turbulente stromingspatronen ter hoogte van het schoepenwiel (1) beperkt kunnen worden.Optimizing the ratio of length to width of at least one of the individual blade blades (18) of the blade wheel (1) has the advantage that the blade blades (18) can be dimensioned to the extent that the energy losses that occur as a result of turbulent flow patterns can be limited at the level of the blade wheel (1).

Bij een te lage verhouding, bijvoorbeeld kleiner dan 0.25, betekent dit dat de schoepbladen (18) te breed zijn. In dergelijk geval wordt de invalshoek te groot waardoor de efficiëntie van de energieoverdracht vermindert, zoals kan worden afgeleid uit Figuur 7. Bij een te hoge verhouding, bijvoorbeeld hoger dan 4, daalt de efficiëntie van de energieoverdracht omdat de stoom over een te grote lengte van het schoepenblad (18) moet aangrijpen.If the ratio is too low, for example smaller than 0.25, this means that the blade blades (18) are too wide. In such a case, the angle of incidence becomes too large, thereby reducing the efficiency of the energy transfer, as can be deduced from Figure 7. If the ratio is too high, for example higher than 4, the efficiency of the energy transfer decreases because the steam over an excessive length of the blade (18) must engage.

Doordat de twee kamers fluïdaal zijn afgesloten van de omgeving wordt vermeden dat lekken van de kamers naar de omgeving optreden waardoor het rendement van de microstoomturbine zou verminderen.Because the two chambers are fluidly sealed from the environment, leaks from the chambers to the environment are prevented, thereby reducing the efficiency of the micro steam turbine.

In een voorkeursuitvoering is de behuizing van de microstoomturbine vervaardigd uit een hittebestendig materiaal, zoals, maar niet beperkt tot roestvrij staal, aluminium of aluminium legeringen.In a preferred embodiment, the housing of the micro steam turbine is made of a heat-resistant material, such as, but not limited to, stainless steel, aluminum or aluminum alloys.

Dit heeft als voordeel dat de microstoomturbine bestendig is tegen de hoge mechanische belasting en temperaturen aan dewelke zij wordt blootgesteld tijdens de operationele toestand van de inrichting, wat de duurzaamheid van de microstoomturbine ten goede komt. Daardoor kan de microstoomturbine langer in bedrijf blijven.This has the advantage that the micro-steam turbine is resistant to the high mechanical load and temperatures to which it is exposed during the operational state of the device, which benefits the durability of the micro-steam turbine. This allows the micro steam turbine to remain in operation for longer.

In een voorkeursuitvoering heeft de behuizing van de microstoomturbine een diameter van minder dan 1000 mm. Meer bij voorkeur heeft de behuizing van de microstoomturbine een diameter van minder dan 500 mm. Meest bij voorkeur heeft de behuizing van de microstoomturbine een diameter van minder dan 250 mm.In a preferred embodiment, the housing of the micro steam turbine has a diameter of less than 1000 mm. More preferably, the micro-steam turbine housing has a diameter of less than 500 mm. Most preferably, the micro steam turbine housing has a diameter of less than 250 mm.

Dit heeft als voordeel dat de microturbine zeer compact is en gemakkelijke geïntegreerd kan worden in diverse systemen.This has the advantage that the micro turbine is very compact and can easily be integrated into various systems.

In een voorkeursuitvoering voorziet de uitvinding in een inrichting waarbij de genoemde inrichting aangesloten kan worden op een verbrandingseenheid voor brandstoffen van biologische oorsprong dewelke stoom kan leveren.In a preferred embodiment, the invention provides a device wherein said device can be connected to a combustion unit for fuels of biological origin which can supply steam.

Onder brandstoffen van biologische oorsprong kan worden begrepen, maar niet beperkt tot, hout, hout pellets, pellets van biomassa, etc.Fuels of biological origin can include, but are not limited to, wood, wood pellets, pellets of biomass, etc.

In een voorkeursuitvoering kan de verbrandingseenheid een vermogen leveren tussen 1 W en 100 kW leveren, bij voorkeur tussen 500 W en 50 kW, meer bij voorkeur tussen 1 kW en 25 kW.In a preferred embodiment, the combustion unit can supply a power between 1 W and 100 kW, preferably between 500 W and 50 kW, more preferably between 1 kW and 25 kW.

In een verbrandingseenheid wordt stoom aangemaakt door verbranding van brandstoffen van biologische oorsprong. De warmte die bij de verbrandingsreactie vrijkomt wordt in een warmtewisselaar overgedragen aan gedemineraliseerd water.Steam is produced in a combustion unit by burning fuels of biological origin. The heat released during the combustion reaction is transferred to demineralised water in a heat exchanger.

In een voorkeursuitvoering is het debiet gedemineraliseerd water, hetwelk in de verbrandingseenheid wordt omgezet in stoom, vervat tussen 1 kg/uur en 250 kg/uur. Meer bij voorkeur is het debiet gedemineraliseerd water vervat tussen 5 kg/uur en 100 kg/uur. Meest bij voorkeur is het debiet gedemineraliseerd water vervat tussen 15 kg/uur en 25 kg/uur.In a preferred embodiment the flow rate is demineralized water, which is converted into steam in the combustion unit, comprised between 1 kg / hour and 250 kg / hour. More preferably, the flow of demineralized water is comprised between 5 kg / hour and 100 kg / hour. Most preferably the flow of demineralized water is comprised between 15 kg / hour and 25 kg / hour.

In een voorkeursuitvoering is de druk van de stoom die wordt verkregen na verhitting van gedemineraliseerd water in de verbrandingseenheid gelegen tussen 1 bar absolute druk en 15 bar absolute druk. Meer bij voorkeur is de bekomen druk van de stoom gelegen tussen 4 bar absolute druk en 7 bar absolute druk. Meest bij voorkeur is de bekomen druk van de stoom gelegen tussen 5 bar absolute druk en 5,5 bar absolute druk.In a preferred embodiment, the pressure of the steam obtained after heating demineralized water in the combustion unit is between 1 bar absolute pressure and 15 bar absolute pressure. More preferably, the pressure obtained from the steam is between 4 bar absolute pressure and 7 bar absolute pressure. Most preferably, the pressure obtained from the steam is between 5 bar absolute pressure and 5.5 bar absolute pressure.

Door het werken bij relatief lage drukken zoals in de bovenstaande paragraaf wordt omschreven, kan de microstoomturbine eenvoudig in diverse systemen geïntegreerd worden.By working at relatively low pressures as described in the paragraph above, the micro steam turbine can easily be integrated into various systems.

In een voorkeursuitvoering is de temperatuur van de stoom die wordt verkregen na verhitting van gedemineraliseerd water in de verbrandingseenheid gelegen tussen 125°C en 300°C. Meer bij voorkeur is de bekomen temperatuur van de stoom gelegen tussen 175°C en 250°C. Meest bij voorkeur is de bekomen druk van de stoom gelegen tussen 195°C en 205°C.In a preferred embodiment, the temperature of the steam obtained after heating of demineralized water in the combustion unit is between 125 ° C and 300 ° C. More preferably, the obtained temperature of the steam is between 175 ° C and 250 ° C. Most preferably, the pressure obtained from the steam is between 195 ° C and 205 ° C.

Het werken met oververhitte stoom brengt een aantal voordelen met zich mee. Bij isentrope expansie van verzadigde stoom bekomt men een te hoog vochtgehalte die een ontoelaatbare corrosie zou veroorzaken in de turbine, voornamelijk in het schoepenwiel (1). Door gebruik te maken van oververhitte stoom zoals in de bovenstaande paragrafen wordt omschreven, stijgt het vochtgehalte na expansie niet in die mate dat het maximaal toelaatbare vochtgehalte overschrijden wordt.Working with superheated steam brings a number of advantages. With isentropic expansion of saturated steam, a too high moisture content is obtained that would cause unacceptable corrosion in the turbine, mainly in the blade wheel (1). By using superheated steam as described in the paragraphs above, the moisture content after expansion does not increase to such an extent that the maximum permissible moisture content is exceeded.

De aldus verkregen stoom verlaat de verbrandingseenheid en wordt via daartoe voorziene leidingen naar de microstoomturbine geleid.The steam thus obtained leaves the combustion unit and is led to the micro steam turbine via lines provided for this purpose.

Figuur 1 geeft een overzicht van de verschillende aanzichten van de microstoomturbine. In Figuur l.A wordt een dwarsdoorsnede A-A afgebeeld met aanduiding van het schoepenwiel (1), de ring van het schoepenwiel (2), de inlaatbuis (5), de uitlaatbuis (6) en de generator (8). In Figuur l.B wordt een detail van dwarsdoorsnede A-A weergegeven van de afbeelding in Figuur l.A, met aanduiding van afdichtingsring (7) en klemelement (9). In Figuur l.C wordt een weergave getoond van een dwars doorgesneden microturbine in perspectief. In Figuur l.D wordt een zijaanzicht getoond van de microturbine. In Figuur l.E wordt een bovenaanzicht weergegeven. In Figuur l.F wordt een dwarsdoorsnede C-C van onderaanzicht weergegeven met aanduiding van de straalbuis (3) en de straalbuishouder (4). In Figuur l.G wordt een perspectief van de inrichting getoond met aanduiding van de eerste kamer (20) en de tweede kamer (21).Figure 1 gives an overview of the different views of the micro steam turbine. Figure 1.A shows a cross-section A-A with indication of the blade wheel (1), the ring of the blade wheel (2), the inlet tube (5), the outlet tube (6) and the generator (8). Figure 1.B shows a detail of cross-section A-A of the image in Figure 1A, with indication of sealing ring (7) and clamping element (9). Figure 1C shows a perspective view of a cross-sectioned microturbine. Figure 1.D shows a side view of the micro turbine. A top view is shown in Figure 1.E. Figure 1.F shows a cross-section C-C from bottom view with indication of the nozzle (3) and the nozzle holder (4). Figure 1G shows a perspective of the device with indication of the first chamber (20) and the second chamber (21).

Figuur 2 geeft een detailweergave van het schoepenwiel (1). In Figuur 2.A wordt een zijaanzicht geboden van een dwarsdoorsnede A-A met aanduiding van de afmetingen uitgedrukt in mm. In Figuur 2.B wordt een bovenaanzicht op het schoepenwiel (1) weergegeven. De afbeelding in Figuur 2.C geeft een zijaanzicht op het schoepenwiel (1) weer. In Figuur 2.D wordt een detail B van het zijaanzicht van het schoepenwiel (1) weergegeven met weergave van de afmetingen uitgedrukt in mm.Figure 2 gives a detailed view of the blade wheel (1). Figure 2.A shows a side view of a cross-section A-A with an indication of the dimensions expressed in mm. Figure 2.B shows a top view of the blade wheel (1). The illustration in Figure 2.C shows a side view of the blade wheel (1). Figure 2.D shows a detail B of the side view of the blade wheel (1) with the dimensions expressed in mm.

De ingangssnelheid waarmee de stoom het schoepenwiel (1) bereikt, wordt voornamelijk bepaald door het drukverlies over de straalbuis (3). De relatieve stoomsnelheid wordt bepaald door de ingangssnelheid, welke bepaald wordt door de factoren die in bovenstaande paragrafen besproken zijn, en de omtreksnelheid van het schoepenwiel (1). Deze omtreksnelheid wordt bepaald door het toerental en de diameter van het schoepenwiel (1).The input speed at which the steam reaches the blade wheel (1) is mainly determined by the pressure drop across the nozzle (3). The relative steam speed is determined by the input speed, which is determined by the factors discussed in the above paragraphs, and the peripheral speed of the blade wheel (1). This circumferential speed is determined by the speed and the diameter of the blade wheel (1).

In een voorkeursuitvoering bedraagt het toerental van het schoepenwiel (1) tussen 5.000 toeren per minuut en 120.000 toeren per minuut. Meer bij voorkeur bedraagt het toerental van het schoepenwiel (1) tussen 10.000 toeren per minuut en 50.000 toeren per minuut. Meest bij voorkeur bedraagt het toerental van het schoepenwiel (1) tussen 25.000 toeren per minuut en 40.000 toeren per minuut.In a preferred embodiment the speed of the blade wheel (1) is between 5,000 revolutions per minute and 120,000 revolutions per minute. More preferably, the speed of the blade wheel (1) is between 10,000 revolutions per minute and 50,000 revolutions per minute. Most preferably, the speed of the blade wheel (1) is between 25,000 revolutions per minute and 40,000 revolutions per minute.

In een voorkeursuitvoering bedraagt de diameter van het schoepenwiel (1) tussen 25 mm en 500 mm. Meer bij voorkeur bedraagt de diameter van het schoepenwiel (1) tussen 150 mm en 250 mm. Meest bij voorkeur bedraagt de diameter van het schoepenwiel (1) tussen 190 mm en 210 mm.In a preferred embodiment the diameter of the blade wheel (1) is between 25 mm and 500 mm. More preferably, the diameter of the blade wheel (1) is between 150 mm and 250 mm. Most preferably, the diameter of the blade wheel (1) is between 190 mm and 210 mm.

Aan de hand van deze parameters kunnen de hoeken en vectoren worden bepaald waaronder de stoom doorheen de schoepbladen (18) stroomt door de vakman die technisch is geschoold in het vakgebied. De schoep is zodanig geconstrueerd dat de relatieve invalshoek ervoor zorgt dat de stoom de ruimte tussen de schoepbladen (18) kan binnentreden. Op deze wijze oefent de stoom een kracht uit op de schoepbladen (18) waarvan de tangentiële component het schoepenwiel (1) doet draaien.On the basis of these parameters, the angles and vectors under which the steam flows through the blade blades (18) can be determined by the skilled person skilled in the art. The vane is constructed in such a way that the relative angle of incidence ensures that the steam can enter the space between the vane blades (18). In this way the steam exerts a force on the blade blades (18) whose tangential component turns the blade wheel (1).

In een voorkeursuitvoering is de doorsnede van de straalbuis (3) zo gekozen dat de doorsnede van de straalbuis (3) tussen 2 en 20 schoepbladen (18) bestrijkt. Meer bij voorkeur is de doorsnede van de straalbuis (3) zo gekozen dat de doorsnede van de straalbuis (3) tussen 5 en 10 schoepbladen (18) bestrijkt. Meest bij voorkeur is de doorsnede van de straalbuis (3) zo gekozen dat de doorsnede van de straalbuis (3) tussen 7 en 9 schoepbladen (18) bestrijkt.In a preferred embodiment, the diameter of the nozzle (3) is selected such that the diameter of the nozzle (3) covers between 2 and 20 blade blades (18). More preferably, the diameter of the nozzle (3) is chosen such that the diameter of the nozzle (3) covers between 5 and 10 blade blades (18). Most preferably, the diameter of the nozzle (3) is selected such that the diameter of the nozzle (3) covers between 7 and 9 blade blades (18).

Dit heeft als voordeel dat de kracht die de stoom uitoefent op het schoepenwiel (1) zo efficiënt mogelijk over de omtrek van het schoepenwiel (1) wordt verdeeld.This has the advantage that the force exerted by the steam on the blade wheel (1) is distributed as efficiently as possible over the circumference of the blade wheel (1).

In een voorkeursuitvoering is het aantal schoepbladen (18) die gepositioneerd zijn rond de as van het schoepenwiel (1) vervat tussen 15 en 200 schoepen. Meer bij voorkeur is het aantal schoepbladen (18) die gepositioneerd zijn rond de as van het schoepenwiel (1) vervat tussen 50 en 100 schoepen. Meest bij voorkeur is het aantal schoepbladen (18) die gepositioneerd zijn rond de as van het schoepenwiel (1) vervat tussen 74 en 80 schoepen.In a preferred embodiment, the number of blade blades (18) positioned around the axis of the blade wheel (1) is comprised between 15 and 200 blades. More preferably, the number of blade blades (18) positioned about the axis of the blade wheel (1) is comprised between 50 and 100 blades. Most preferably, the number of blade blades (18) positioned around the axis of the blade wheel (1) is comprised between 74 and 80 blades.

In een voorkeursuitvoering heeft de microstoomturbine één schoepenwiel (1), waarbij het genoemde schoepenwiel (1) een veelheid aan schoepenbladen (18) omvat die radiaal rondom een as kunnen worden gepositioneerd en waarbij minstens één van de individuele schoepenbladen (18) van het genoemde schoepenwiel (1) een tweedimensionale structuur heeft.In a preferred embodiment, the micro steam turbine has one blade wheel (1), said blade wheel (1) comprising a plurality of blade blades (18) that can be positioned radially about an axis and wherein at least one of the individual blade blades (18) of said blade wheel (1) has a two-dimensional structure.

Dit heeft als voordeel dat de schoepenbladen (18) gedimensioneerd kunnen worden in die mate dat de energieverliezen die optreden als gevolg van turbulente stromingspatronen ter hoogte van het schoepenwiel (1) beperkt kunnen worden.This has the advantage that the blade blades (18) can be dimensioned to the extent that the energy losses that occur as a result of turbulent flow patterns at the level of the blade wheel (1) can be limited.

In een voorkeursuitvoering heeft de microstoomturbine één schoepenwiel (1), waarbij het genoemde schoepenwiel (1) een veelheid aan schoepenbladen (18) omvat die radiaal rondom een as kunnen worden gepositioneerd en waarbij minstens één van de individuele schoepenbladen (18) van het genoemde schoepenwiel (1) een driedimensionale structuur heeft.In a preferred embodiment, the micro steam turbine has one blade wheel (1), said blade wheel (1) comprising a plurality of blade blades (18) that can be positioned radially about an axis and wherein at least one of the individual blade blades (18) of said blade wheel (1) has a three-dimensional structure.

Figuur 3 biedt een weergave van een straalbuis (3). In Figuur 3.A wordt het bovenaanzicht op de straalbuis (3) weergegeven met aanduiding van de doorsnede van de opening ter hoogte van het oppervlak van de dekplaat (12) en van de doorsnede ter hoogte van de vernauwing in de straalbuis (3). In Figuur 3.B wordt een dwarsdoorsnede van de straalbuis (3) weergegeven met daarop de aanduiding van de afmetingen in mm en de centrale uitsparing met vernauwing. In Figuur 3.C wordt een onderaanzicht van de straalbuis (3) weergegeven met de afmetingen in mm.Figure 3 provides a representation of a nozzle (3). Figure 3.A shows the plan view of the nozzle (3) with an indication of the diameter of the opening at the level of the surface of the cover plate (12) and of the diameter at the level of the narrowing in the nozzle (3). Figure 3.B shows a cross-section of the nozzle (3) with the indication of the dimensions in mm and the central recess with narrowing. Figure 3.C shows a bottom view of the nozzle (3) with the dimensions in mm.

In een voorkeursuitvoering voorziet de uitvinding in een microstoomturbine, waarbij de straalbuis (3) in het inlaathuis (5) binnentreedt en waarbij de as van de straalbuis (3) een hoek maakt met het vlak van de dekplaat van het inlaathuis (12), die een invalshoek wordt genoemd en die bij voorkeur gelegen is tussen 5° en 30°. Meer bij voorkeur is de invalshoek gelegen tussen 10° en 20°. Meest bij voorkeur is de invalshoek gelegen tussen 13° en 17°.In a preferred embodiment the invention provides a micro steam turbine, wherein the nozzle (3) enters the inlet housing (5) and wherein the axis of the nozzle (3) makes an angle with the plane of the cover plate of the inlet housing (12), which an angle of incidence is mentioned and which is preferably between 5 ° and 30 °. More preferably, the angle of incidence is between 10 ° and 20 °. Most preferably, the angle of incidence is between 13 ° and 17 °.

De invalshoek waaronder de stoom in het schoepenwiel (1) wordt ingeblazen is van groot belang. Figuur 7 is een grafische voorstelling van het verband tussen de invalshoek uitgedrukt in ° op de x-as en het geleverde vermogen op de y-as. Optimaal bedraagt deze hoek nul graden maar omdat het fysisch niet mogelijk is om de stoom onder een dergelijk kleine hoek in het schoepenwiel (1) in te blazen wordt een invalshoek gekozen groter dan 0°, bv. 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, 10°, 11°, 12°, 13°, 14°, 15°, 16°, 17°, 18°, 19°, 20°, 21°, 22°, 23°, 24°, 25°, 26°, 27°, 28°, 29°, 30°, of een hoek daartussenin.The angle of incidence at which the steam is blown into the blade wheel (1) is of great importance. Figure 7 is a graphical representation of the relationship between the angle of incidence expressed in ° on the x-axis and the power supplied on the y-axis. This angle is optimally zero degrees, but because it is not physically possible to blow the steam into the blade wheel (1) at such a small angle, an angle of incidence greater than 0 ° is selected, e.g. 1 °, 2 °, 3 °, 4 °, 5 °, 6 °, 7 °, 8 °, 9 °, 10 °, 11 °, 12 °, 13 °, 14 °, 15 °, 16 °, 17 °, 18 °, 19 °, 20 ° , 21 °, 22 °, 23 °, 24 °, 25 °, 26 °, 27 °, 28 °, 29 °, 30 °, or an angle between them.

De ontworpen microstoomturbine is een axiale gelijkdrukturbine waarbij de druk zo volledig mogelijk wordt omgezet in snelheid in één of meerdere straalbuizen. Ter hoogte van de minimale doorsnede van de convergerend-divergerende straalbuis (3) bereikt de stoom de geluidssnelheid. Het gebruik van meerdere straalbuizen zorgt ervoor dat de turbine beter in balans blijft waardoor onnodige trillingen worden voorkomen. Dit draagt op zijn beurt bij tot de duurzaamheid van de inrichting. In dit ontwerp ging de keuze uit naar twee straalbuizen om onnodige moeilijkheden bij het vervaardigen van deze componenten te vermijden. Bij een stijgend aantal straalbuizen (3) dient de doorsnede immers kleiner te worden gedimensioneerd. Figuur 3 toont een dwarsdoorsnede van de ontworpen straalbuis (3) waarbij de minimale diameter van de straalbuis (3) van fundamenteel belang is voor de werkingsomstandigheden van de inrichting. Deze parameter varieert immers wanneer inlaatvoorwaarden van de stoom gewijzigd worden. De straalbuis (3), waarin de enthalpie van de oververhitte stoom wordt omgezet naar kinetische energie, mondt uit in het inlaathuis (5) waar een veel lagere druk heerst.The designed micro steam turbine is an axial equal pressure turbine in which the pressure is converted as fully as possible into speed in one or more nozzles. At the level of the minimum cross-section of the converging-diverging nozzle (3), the steam reaches the sound speed. The use of multiple nozzles ensures that the turbine remains better balanced, preventing unnecessary vibrations. This in turn contributes to the durability of the device. In this design, the choice was made of two nozzles to avoid unnecessary difficulties in the manufacture of these components. With an increasing number of nozzles (3), the cross-section must be dimensioned smaller. Figure 3 shows a cross section of the designed nozzle (3) with the minimum diameter of the nozzle (3) being of fundamental importance for the operating conditions of the device. This parameter indeed varies when the steam inlet conditions are changed. The nozzle (3), in which the enthalpy of the superheated steam is converted into kinetic energy, flows into the inlet housing (5) where a much lower pressure prevails.

In een voorkeursuitvoering voorziet de onderhavige uitvinding in een microturbine, waarbij minstens één straalbuis (3) een lengte heeft die groter is dan 10% van de diameter van het schoepenwiel (1). Bij voorkeur heeft de straalbuis (3) een lengte groter dan 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% of 100% van de diameter van het schoepenwiel (1).In a preferred embodiment, the present invention provides a micro turbine, wherein at least one nozzle (3) has a length that is greater than 10% of the diameter of the blade wheel (1). Preferably the nozzle (3) has a length greater than 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 100% of the diameter of the blade wheel (1).

Dit heeft als voordeel dat een maximale instroomsnelheid bekomen wordt.This has the advantage that a maximum inflow speed is achieved.

In een voorkeursuitvoering voorziet de onderhavige uitvinding in een microturbine, waarbij de schoepenbladen (18) op een dergelijke wijze gedimensioneerd dat de invalshoek minimaal is en de hoek waaronder de stoom de eerste kamer (20) verlaat en het vlak waarin het schoepenwiel (1) ligt maximaal is, bij voorkeur groter dan 75°, meer bij voorkeur groter dan 85°, meest bij voorkeur 90°.In a preferred embodiment, the present invention provides a micro turbine, wherein the blade blades (18) are dimensioned in such a way that the incident angle is minimal and the angle at which the steam leaves the first chamber (20) and the plane in which the blade wheel (1) lies is maximum, preferably greater than 75 °, more preferably greater than 85 °, most preferably 90 °.

Dit heeft als voordeel dat de tangentiële kracht uitgeoefend of het schoepenwiel door de stoom maximaal is en energieverliezen ten gevolge van turbulentiefenomenen worden gereduceerd.This has the advantage that the tangential force exerted or the blade wheel is maximized by the steam and energy losses due to turbulence phenomena are reduced.

In een voorkeursuitvoering wordt de stoom doorheen de turbine adiabatisch uitgevoerd. Daarmee wordt bedoeld dat de druk en de thermodynamische toestand van de stoom nagenoeg constant blijft. Om een optimaal rendement te bekomen wordt het inlaathuis (5) aan de uitgang vacuüm gezogen. Dit zorgt voor een onderdruk van minstens 0,1 bar in het inlaathuis (5). Om deze reden moet het inlaathuis (5) luchtdicht worden afgesloten van de atmosfeer.In a preferred embodiment, the steam through the turbine is carried out adiabatically. This means that the pressure and the thermodynamic state of the steam remain virtually constant. In order to achieve optimum efficiency, the inlet housing (5) is vacuumed at the outlet. This ensures a negative pressure of at least 0.1 bar in the inlet housing (5). For this reason, the inlet housing (5) must be sealed airtight from the atmosphere.

De kinetische energie van de stoom afkomstig van de straalbuis (3) wordt in het schoepenwiel (1) omgezet in arbeid.The kinetic energy of the steam from the nozzle (3) is converted into work in the blade wheel (1).

Figuur 4 geeft een schematische voorstelling van de straalbuishouder (4). In Figuur 4.A wordt een bovenaanzicht van de straalbuishouder (4) weergegeven. In Figuur 4. B wordt een dwarsdoorsnede A-A weergegeven met aanduiding van de afmetingen in mm. Links onderaan wordt de straalbuishouder (4) in perspectief weergegeven. In Figuur 4.C wordt de straalbuishouder (4) in perspectief weergegeven.Figure 4 gives a schematic representation of the nozzle holder (4). Figure 4.A shows a top view of the nozzle holder (4). Figure 4.B shows a cross-section A-A with indication of the dimensions in mm. Bottom left, the nozzle holder (4) is shown in perspective. Figure 4.C shows the nozzle holder (4) in perspective.

Figuur 5 geeft een schematische voorstelling van de verschillende aanzichten van het inlaathuis (5) met de verschillende afmetingen weergegeven in mm. In Figuur 5. A wordt een bovenaanzicht van het inlaathuis (5) weergegeven met daarbij de aansluitingen voor de inlaatbuis (14) en de uitlaatbuis (6). In Figuur 5.B wordt een dwarsdoorsnede B-B afgebeeld van het inlaathuis (5). In Figuur 5.C is een schematische voorstelling van een zijaanzicht van het inlaathuis (5). In Figuur 5.D is een onderaanzicht van het inlaathuis (5) weergegeven. In Figuur 5.E is een dwarsdoorsnede A-A weergegeven van het inlaathuis (10). In Figuur 5.F wordt een dwarsdoorsnede D-D van de uitsparing van het inlaathuis (5) in de dekplaat van het inlaathuis (12) weergegeven waarbij de as van de inlaatbuis en het vlak van de dekplaat van het inlaathuis (12) een hoek maken, die de invalshoek genoemd wordt. In Figuur 5.G wordt een perspectief weergegeven van de dekplaat van het inlaathuis (12). In Figuur 5.H is een schematische detailvoorstelling C van een zijaanzicht weergegeven van het centrale deel van het inlaathuis (5). In Figuur 5.1 is een schematische detailvoorstelling E van een onderaanzicht van het inlaathuis (5).Figure 5 gives a schematic representation of the different views of the inlet housing (5) with the different dimensions shown in mm. Figure 5A shows a top view of the inlet housing (5) with the connections for the inlet pipe (14) and the outlet pipe (6). Figure 5.B shows a cross-section B-B of the inlet housing (5). In Figure 5.C is a schematic representation of a side view of the inlet housing (5). Figure 5.D shows a bottom view of the inlet housing (5). Figure 5.E shows a cross-section A-A of the inlet housing (10). Figure 5.F shows a cross section DD of the recess of the inlet housing (5) in the cover plate of the inlet housing (12), the axis of the inlet tube and the plane of the cover plate of the inlet housing (12) making an angle, which is called the angle of incidence. Figure 5.G shows a perspective view of the cover plate of the inlet housing (12). Figure 5.H shows a schematic detail representation C of a side view of the central part of the inlet housing (5). In Figure 5.1 is a schematic detail representation E of a bottom view of the inlet housing (5).

Figuur 6 geeft een schematische voorstelling van het uitlaathuis (6). In Figuur 6.A wordt een bovenaanzicht van het uitlaathuis (6) weergegeven. In Figuur 6.B is een weergave van een dwarsdoorsnede A-A van het uitlaathuis (6). In Figuur 6.C worden de aansluitingen voor de uitlaatbuis (15) aangegeven. In Figuur 6.D wordt een doorsnede C-C weergegeven van het uitlaathuis (6).Figure 6 gives a schematic representation of the outlet housing (6). Figure 6A shows a top view of the outlet housing (6). In Figure 6.B is a cross-sectional view A-A of the outlet housing (6). Figure 6.C shows the connections for the exhaust pipe (15). Figure 6.D shows a section C-C of the outlet housing (6).

In een voorkeursuitvoering is het schoepenwiel (1) omgeven door een ring (2) die ervoor zorgt dat de stoom die tussen de schoepbladen (18) stroomt, niet naar buiten wordt gedrukt ten gevolge van de middelpuntvliedende kracht. Deze ring (2) dient met een voorspanning op het schoepenwiel (1) geperst te worden.In a preferred embodiment, the blade wheel (1) is surrounded by a ring (2) which ensures that the steam flowing between the blade blades (18) is not pressed out due to the centrifugal force. This ring (2) must be pressed on the blade wheel (1) with a bias.

In een voorkeursuitvoering is in het uitlaathuis (6) een kamer voorzien waar de reststoom, dit is de stoom die na het verlaten van het schoepenwiel (1) de uitlaat nog niet heeft bereikt, ongehinderd kan circuleren (Figuur 6).In a preferred embodiment a chamber is provided in the outlet housing (6) where the residual steam, that is the steam that has not yet reached the outlet after leaving the impeller (1), can circulate freely (Figure 6).

Dit heeft als voordeel dat de weerstand die optreedt tussen het schoepenwiel (1) en de stoom wordt gereduceerd, wat uiteindelijk het rendement van de energieoverdracht ten goede komt.This has the advantage that the resistance occurring between the blade wheel (1) and the steam is reduced, which ultimately benefits the energy transfer efficiency.

Het schoepenwiel (1) is op een as (19) gemonteerd die in rechtstreekse verbinding staat met de generator (8). Deze generator (8) bestaat in zijn klassieke uitvoeringsvorm uit een rotor die op een mechanische as (19) is gemonteerd met behulp van een klemelement (9) en een stator die rondom de rotor is geplaatst. De rechtstreekse verbinding tussen schoepwiel (1) en generator (8) biedt als voordeel dat er geen extra verliezen kunnen optreden.The blade wheel (1) is mounted on a shaft (19) which is in direct connection with the generator (8). In its classical embodiment, this generator (8) consists of a rotor mounted on a mechanical shaft (19) with the aid of a clamping element (9) and a stator placed around the rotor. The direct connection between blade wheel (1) and generator (8) offers the advantage that no additional losses can occur.

Op deze wijze wordt een wisselstroom opgewekt die gekarakteriseerd wordt door een variabele frequentie. Deze wisselstroom kan via een bruggelijkrichter omgezet worden in een gelijkstroom. Door middel van middelen die in de stand van de techniek bekend zijn, kan de laatstgenoemde gelijkstroom omgezet worden in een elektrisch signaal met de geschikte spanning en frequentie, bij voorkeur overeenstemmend met de lokale netspanning en -frequentie.In this way an alternating current is generated which is characterized by a variable frequency. This alternating current can be converted into a direct current via a bridge rectifier. By means known in the art, the latter direct current can be converted into an electrical signal with the appropriate voltage and frequency, preferably corresponding to the local mains voltage and frequency.

In een voorkeurs uitvoering is de generator (8) fluïdaal afgesloten van de omgeving.In a preferred embodiment, the generator (8) is fluidly sealed off from the environment.

Dit heeft als voordeel dat fluïdale energieverliezen die het gevolg zijn van het lekken van fluïdum naar de omgeving worden vermeden.This has the advantage that fluid energy losses resulting from fluid leaks into the environment are avoided.

In een voorkeursuitvoering is de generator (8) voorzien van een koelelement.In a preferred embodiment, the generator (8) is provided with a cooling element.

Dit heeft als voordeel dat het rendement van de generator (8) wordt geoptimaliseerd, voornamelijk in gevallen waar het rendement van de generator (8) sterk afhankelijk is van de temperatuur.This has the advantage that the efficiency of the generator (8) is optimized, especially in cases where the efficiency of the generator (8) is strongly dependent on the temperature.

Claims

A device for generating electric current comprising a blade wheel (1), a rotor, a stator mounted around the rotor with provisions for connection to an electrical network, a housing comprising two chambers, a first chamber (20) with therein said blade wheel (1) and provisions for steam inlet and steam outlet and a second chamber (21) with said rotor and said stator and a shaft (19) rotatably arranged in the housing on which the blade wheel (1) and the rotor are mounted, characterized in that the rotor can be driven by one blade wheel (1) wherein said rotor and blade wheel (1) are located in two chambers, the two chambers being fluidly sealed from the environment and wherein the length to width ratio of the individual blade blades (18) of the blade wheel (1) is between 0.25 and 4.

A device according to claim 1, wherein said device can be connected to a combustion unit for fuels of biological origin which can supply steam.

A device according to any one of the preceding claims 1-2, wherein said blade wheel (1) comprises a plurality of blade blades (18) that can be positioned radially about an axis (19) and wherein at least one of the individual blade blades (18) of said blade blade (18) has a two-dimensional structure.

A device according to any one of the preceding claims 1-3, wherein said blade wheel (1) comprises a plurality of blade blades (18) that can be positioned radially about an axis and wherein at least one of the individual blade blades (18) of said blade blade blade (18) has a three-dimensional structure.

A device according to any one of the preceding claims 1-4, wherein the nozzle (3) enters the inlet housing (5) and wherein the axis of the nozzle (3) makes an angle with the plane of the cover plate of the inlet housing (12) ), which is called an angle of incidence and which is preferably between 5 ° and 30 °.

A device according to any one of the preceding claims 1-5, wherein said first chamber (20) is provided with at least one steam inlet and at least one steam outlet.

A device according to any one of the preceding claims 1-6, wherein said housing has a diameter of less than 750 mm.

A device according to any one of the preceding claims 1-7, wherein the housing is made of heat-resistant material such as, but not limited to, stainless steel, aluminum or aluminum alloys.

A device according to any one of the preceding claims 1-8, wherein the device is dimensioned such that the supplied electrical power of the device in the operational state is between 1 W and 100 kW, preferably between 500 W and 50 kW, more preferably between 1 kW and 25 kW.

A device according to any one of the preceding claims 1-9, wherein said steam inlet of the first chamber (20) can be connected to an output of a device for generating superheated steam.

A system for generating electric current from superheated steam wherein a device is provided as described in claim 1 and the system comprising a combustion unit wherein the steam can be generated in the combustion unit.

A method for generating electric current in which superheated steam is created in a combustion unit, said superheated steam is led via a steam inlet to a first chamber (20) with blade wheel (1), said superheated steam into said blade wheel (1) causes a rotational movement, said steam leaves the first chamber (20) via a steam outlet, the rotational kinetic energy of the blade wheel (1) is transferred directly via a mechanical axis (19) to a rotor located in a second chamber (21) the rotational kinetic energy of the rotor is converted into electrical energy by means of a stator and the electrical energy can be transported via electrical connections to an electrical network, characterized in that the first (20) and second chamber (21) are in fluid communication with each other.

A method according to claim 12, wherein the superheated steam is obtained after heating of water by burning of fuels of biological origin.

A method according to claim 12, wherein the energy generated is used for domestic or industrial purposes, such as in a residence, an apartment building, a hotel, a school, a ship, a small or medium-sized enterprise.