CZ306049B6 - Bezlopatková parní miniturbína - Google Patents
Bezlopatková parní miniturbína Download PDFInfo
- Publication number
- CZ306049B6 CZ306049B6 CZ2013-878A CZ2013878A CZ306049B6 CZ 306049 B6 CZ306049 B6 CZ 306049B6 CZ 2013878 A CZ2013878 A CZ 2013878A CZ 306049 B6 CZ306049 B6 CZ 306049B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- section
- steam
- mechanical rotor
- working
- rotor
- Prior art date
Links
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 50
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 41
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 30
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims description 25
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 18
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- MSSNHSVIGIHOJA-UHFFFAOYSA-N pentafluoropropane Chemical compound FC(F)CC(F)(F)F MSSNHSVIGIHOJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 claims description 3
- LVGUZGTVOIAKKC-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,2-tetrafluoroethane Chemical compound FCC(F)(F)F LVGUZGTVOIAKKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract description 11
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 229910000753 refractory alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Bezlopatková parní miniturbína obsahuje mechanický rotor (5), v němž je uspořádána alespoň jedna pracovní trubice (6). Pracovní trubice (6) zahrnuje směrem od svého vstupu (17) po sobě jdoucí pracovní úseky, a to vstupní úsek, čerpací úsek, varný úsek a expanzní úsek zakončený výstupem (11), přičemž podélná osa pracovní trubice (6) v čerpacím úseku, varném úseku a expanzním úseku má v podstatě šroubovicový tvar. Vstupní úsek a čerpací úsek jsou uspořádány pro přivádění pracovní látky v kapalném stavu vstupem (17) do mechanického rotoru (5) a pro zvýšení tlaku pracovní látky. Podélná osa pracovní trubice (6) v čerpacím úseku má od osy mechanického rotoru (5) největší vzdálenost na konci čerpacího úseku. Varný úsek je uspořádán pro var pracovní látky ohřáté pomocí ohřívacího prostředku, jímž je bezlopatková parní miniturbína opatřena. Expanzní úsek je uspořádán pro expanzi páry pracovní látky na nižší tlak a pro její odvedení výstupem (11) z mechanického rotoru (5). Vzdálenost každého z bodů podélné osy pracovní trubice (6) ve varném úseku od osy mechanického rotoru (5) a bodu podélné osy výstupu (11) od osy mechanického rotoru (5) se nachází v intervalu od 0,8 násobku do 1,2 násobku uvedené vzdálenosti podélné osy pracovní trubice (6) od osy mechanického rotoru (5) na konci čerpacího úseku.
Description
Bezlopatková parní miniturbína
Oblast techniky
Vynález se týká tepelného motoru, který se, dle způsobu využití jeho práce, nazývá parní turbína, a který lze rovněž nazývat dle tělesného vytvoření bezlopatkovou parní miniturbínou.
Dosavadní stav techniky
Parní turbíny s velkými výkony, tj. v řádu stovek kilowatt až jednotek gigawatt, jsou již desítky let úspěšně používány především pro výrobu elektrické energie, popřípadě pro pohon velkých dopravních prostředků. Jsou jedním z typů tepelných strojů, ve kterých je teplo transformováno na mechanickou energii prostřednictvím pracovní látky, působící na rotující části stroje. Jejich hlavní nevýhody jsou jejich vysoká složitost, náročnost na přesnou výrobu a nutnost použití drahých materiálů. Z toho vyplývá i vysoká cena parních turbín.
Menší varianty parních turbín jsou komerčně dostupné jako malé jednotky pro výrobu elektrické energie. Jejich výkony jsou řádově jednotky až stovky kilowat, při celkových rozměrech řádově decimetry až metry. Jelikož jsou to parametry mnohem menší, než je v energetice obvyklé, bývají běžně označovány komerčním názvem mikroturbíny, či dokonce nanoturbíny.
V některých případech - rovněž relevantních tomuto vynálezu - se zase předpony mikro či nano používají pro označení velmi malých součástek, které se používají v mikrofluidice a v technologii MEMS (zkratka anglického „Micro-Electro-Mechanical Systems“), kde rozměry nejmenších součástí, jako např. šířka kanálků rozvádějících tekutinu, jsou řádově mikrometry, popř. ještě menší. V této souvislosti je pak označení „mikroturbína“ používáno pro miniaturní turbínu, mající celkové rozměry řádově centimetry a nejmenší detaily řádově mikrometry až stovky mikrometrů (Chou a kol., Development of micro power generators - A review. Applied Energy 88 (2011) 1-16; Lee a Frechette, A silicon microturbopump for a Rankine-cycle power generation microsystem - Part I: Component and systém design. J. MEMS 20 (2011) (1) 312-325).
Ze stavu techniky je známa celá řada řešení turbín, jmenujme např. řešení zveřejněná v dokumentech WO2012047116 A, WO 030085254 A, GB 2417294, EP 0051703 A, která však jsou pouze dokumenty reprezentující obecný stav techniky bez větší relevance k řešení předkládanému tímto vynálezem. Tato řešení známá ze stavu techniky vykazují výše uvedené a dále diskutované nevýhody, které odstraňuje řešení podle vynálezu.
V souvislosti s rozvojem elektronického průmyslu se v posledních dvou desetiletích trvale zvyšuje poptávka po přenosných zařízeních, poskytujících elektrickou energii pro výkony v řádu desítek wattů až desítek kilowattů.
Přestože výkonnost elektrických akumulátorů se díky technologickému pokroku zlepšuje každým rokem, jejich vlastnosti prozatím nemohou poskytnout žádoucí kombinaci výkonové hustoty a vytrvalosti, které jsou potřebné pro nejrůznější aplikace, jakými jsou např. autonomní roboty, bezpilotní letadla, elektromechanická zařízení pro posílení fyzických schopností člověka apod. (Krewer, Review on portable energy systems: From electrochemical systems to energy harvesting. Chemie Ingenieur Technik 83 (2011) (11) 1974-1983).
Chemická paliva mají až stonásobně vyšší výkonovou hustotu než akumulátory a jsou tedy velmi vhodná ke generování elektrické energie pro přenosná zařízení. Vyžadují však existenci účinných miniaturních motorů - generátorů, které umožní přeměnit chemickou energii paliva na elektrickou energii. Taková zařízení mohou být založena na různých principech, zejména jsou to palivové články, pístové spalovací motory, spalovací turbíny a parní turbíny.
- 1 CZ 306049 B6
Palivové články mají sice vysokou účinnost, ale v poměru k poskytovanému výkonu mají velké rozměry a hmotnost a proto nejsou vhodné pro přenosná zařízení.
Pístové spalovací motory pro malé výkony mají velmi nízkou účinnost a životnost. Jejich tepelné ztráty jsou vysoké a opotřebení pístů a pístních kroužků vlivem tření je u miniaturních motorů mnohem rychlejší než u velkých pístových motorů.
Spalovací motor určený pro malé výkony by proto měl mít co nejmenší třecí plochy. Tomu odpovídá pouze motor s kontinuálním spalováním, tj. spalovací turbína. Spalovací turbína pro malé výkony by musela pracovat při velmi vysokých otáčkách a teplotách. Jedná se o perspektivní stroj, který je ve fázi vývoje. Na špičkových výzkumných pracovištích světa je intenzivně vyvíjeno několik typů spalovací mikroturbíny (Chou a kol., 2011).
Parní turbína pro malé výkony je perspektivní alternativou k těmto možnostem. Nutno připustit, že parní turbína v běžném uspořádání je velmi složité zařízení, které je velmi obtížné zmenšit do malých rozměrů. Zmenšování totiž přináší několik podstatných nevýhod. První nevýhoda spočívá v technologickém a výrobním problému zmenšení složité geometrie často mnohastupňového stroje. S tím je spojena druhá nevýhoda, kterou je relativní zvětšení mezery mezi špičkou lopatky rotoru turbíny a stěnou statoru. Zatímco u velkých turbín, s výkony stovek kilowat a výše, je tato mezera v řádu maximálně procenta výšky lopatky rotoru, zmenšení stroje, a s ním spojené technologické problémy, si vynucuje relativní zvětšení této mezery až o jeden řád. To významně snižuje aerodynamickou účinnost celého stroje. Další nevýhodou je nárůst relativních tepelných ztrát, spojený se zmenšováním stroje. U malých strojů to představuje několikanásobně větší podíl než u velkých turbín. To také snižuje účinnost celého stroje.
V odborné literatuře lze nalézt popis vyvíjených miniaturních parní turbín (Lee a Fréchette, 2011) o výkonu řádově jednotky až desítky wattů. K výrobě dílů se využívá křemíková technologie, podobná výrobě počítačových čipů. Vlivem výše uvedených nevýhod je účinnost velmi nízká, naopak náročnost na přesnou a drahou výrobu je velká.
Běžné typy používaných parních turbín, včetně vyvíjených miniaturních parních turbín, patří mezi lopatkové stroje. U nich probíhá transformace tepla na mechanickou práci při expanzi páry ve velmi složité a často mnohastupňové soustavě lopatek.
Prozatím je známo několik variant bezlopatkových turbín. Tradičně se jako nejstarší uvádí reaktivní turbína antického vynálezce Héróna z Alexandrie z 1. století našeho letopočtu. Jeho parní turbína, označovaná též jako Heronova baňka, má tangenciálně uspořádané trysky, jimiž proudí vodní pára z rotoru, přičemž reakční moment hybnosti rotorem otáčí. Jednou ze starších konstrukcí je patent N. Tesly z roku 1913 (US patent 1,061,206). Jde o turbínu, která transformuje energii proudící tekutiny na energii rotoru prostřednictvím tření mezi tekutinou a kotouči rotoru, a která tedy, na rozdíl od tohoto vynálezu, nepoužívá rotující kanál pro průtok tekutiny. Tato turbína se však nerozšířila z důvodu mnohem nižší účinnosti oproti standardním lopatkovým turbínám. Přesto se i v nedávné době objevila studie možnosti aplikace Teslovy turbíny při využití solární energie - zřejmým důvodem je výrobní jednoduchost bezlopatkového stroje (Van P. Carey, Assessment of Tesla turbine performance for small scale Rankine combined heat and power systems. Trans. ASME, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power 132 (2010) 122301 — 1-122301-8).
Také bezlopatková turbína českého vynálezce Šenka (AO 262 707, 1990), mění energii proudu tekutiny na mechanickou práci prostřednictvím třecí síly a proto má také podstatně nižší účinnost oproti lopatkovým turbínám.
Poněkud jiná situace je u spalovacích turbín, jejichž několik bezlopatkových variant již bylo patentováno (DE3306971A1, 1984; W02008088225A1, 2006). Ve všech těchto případech jde
-2CZ 306049 B6 o spalovací turbíny, jejichž podstata práce i fyzikální princip popsaný termodynamickým cyklem jsou zcela odlišné od parní turbíny.
Dalším příkladem stavu technicky je řešení turbíny podle dokumentu WO2004/076835, které se věnuje převážně variantě spalovací turbíny, která je podstatou práce i fyzikálním principem zcela odlišná od parní turbíny podle předkládaného vynálezu. Dokument WO2004/076835 obsahuje též zmínky o možnosti stroje pracovat jako parní turbína s přiváděním tepla z vnějšího zdroje, přičemž tato možnost je vyjádřena v jednom patentovém nároku pouze jako metoda použití dvoufázového pracovního média kapalina-pára, kdy ke změně kapalného skupenství na páru dochází v důsledku přívodu tepla. Dokument WO2004/076835 ovšem neuvádí pro parní turbínu ani prostorové uspořádání teplosměnných ploch, ani teplonosné médium ani způsob přívodu tepla.
Dalším příkladem řešení turbíny je řešení popsané v dokumentu NL 1029860, který navrhuje malou parní turbínu, jejíž rotor má tvar dutého válce, rotujícího kolem své osy. Podél pláště tohoto válce, pod jeho povrchem a rovnoběžně s jeho osou, jsou uspořádány kanály, ve kterých protéká pracovní látka. Tou je voda, která se teplem mění z kapaliny na páru. Výtok páry je uspořádaný přibližně tangenciálním směrem, což udržuje rotor v rotačním pohybu. Turbína NL 1029860 je velmi kompaktní neboť používá vysoce intenzivní zdroj tepla o vysoké teplotě v podobě plynového hořáku umístěného do dutiny rotoru. Je zřejmé, že přímý ohřev rotoru plamenem dosahuje vysokého teplotního rozdílu mezi teplotou plamene a teplotou pracovní látky. Pro přenos tepla proto postačuje poměrně malý povrch dutiny rotoru i poměrné krátké přímkové kanály pracovní látky. Nevýhodou řešení NL 1029860 je potřebnost plynného paliva. Je zřejmé, že turbína podle NL 1029860 nemůže používat jako zdroj tepla horký plyn, jehož teplota by byla podstatně menší než teplota plamene, a tedy nemůže využívat např. odpadní teplo, kdy menší teploty jsou obvyklé.
Výše popsané nevýhody známých typů miniaturních parních turbín jsou hlavními překážkami, bránícími praktickému využití miniaturních parních turbín.
Podstata vynálezu
Uvedené nevýhody dosavadního stavu techniky odstraňuje bezlopatková parní miniturbína s mechanickým rotorem, v němž je uspořádána alespoň jedna pracovní trubice, jejíž podstata spočívá v tom, že pracovní trubice zahrnuje směrem od svého vstupu po sobě jdoucí pracovní úseky, a to vstupní úsek, čerpací úsek, varný úsek a expanzní úsek zakončený výstupem, přičemž podélná osa pracovní trubice v čerpacím úseku, varném úseku a expanzním úseku má v podstatě šroubovicový tvar, kde vstupní úsek a čerpací úsek jsou uspořádány pro přivádění pracovní látky v kapalném stavu vstupem do mechanického rotoru a pro zvýšení tlaku pracovní látky a podélná osa pracovní trubice v čerpacím úseku má od osy mechanického rotoru největší vzdálenost na konci čerpacího úseku, varný úsek je uspořádán pro var pracovní látky ohřáté pomocí ohřívacího prostředku, jímž je bezlopatková parní miniturbína opatřena, a expanzní úsek je uspořádán pro expanzi páry pracovní látky na nižší tlak a pro její odvedení uvedeným výstupem z mechanického rotoru, přičemž vzdálenost každého z bodů podélné osy pracovní trubice ve varném úseku od osy mechanického rotoru a bodu podélné osy výstupu od osy mechanického rotoru se nachází v intervalu od 0,8 násobku do 1,2 násobku uvedené vzdálenosti podélné osy pracovní trubice od osy mechanického rotoru na konci čerpacího úseku.
Podle jednoho z výhodných provedení všechny body podélné osy pracovní trubice ve varném úseku, bod podélné osy pracovní trubice v uvedeném výstupu a bod podélné osy pracovní trubice na uvedeném konci čerpacího úseku mají v podstatě stejnou vzdálenost od osy mechanického rotoru.
Podle dalšího z výhodných provedení pracovní trubice obsahuje též přehřívací úsek pro přehřívání páry pracovní látky, přičemž přehřívací úsek je uspořádán mezi varným úsekem a expanzním
-3 CZ 306049 B6 úsekem a vzdálenost každého z bodů podélné osy pracovní trubice v přehřívacím úseku od osy mechanického rotoru se nachází v intervalu od 0,8 násobku do 1,0 násobku vzdálenosti bodu podélné osy pracovní trubice na uvedeném konci čerpacího úseku od osy mechanického rotoru.
Podle dalšího z výhodných provedení pracovní trubice obsahuje též předehřívací úsek pro předehřátí pracovní látky, přičemž předehřívací úsek je uspořádán mezi čerpacím úsekem a varným úsekem.
Podle dalšího z výhodných provedení uvedený vstup pracovní trubice leží na ose mechanického rotoru a uvedený výstup pracovní trubice je uspořádán pro výstup proudu páry výstupem ven z mechanického rotoru v podstatě tangenciálním směrem k rotačnímu pohybu mechanického rotoru.
Koncová část pracovní trubice s uvedeným výstupem je s výhodou provedena jako Lavalova tryska.
Podle jednoho z výhodných provedení, se příčný průřez pracovní trubice od uvedeného vstupu ke konci varného úseku spojitě zvětšuje na několikanásobně větší příčný průřez a příčný průřez pracovní trubice od začátku expanzního úseku k uvedenému výstupu se spojitě zmenšuje.
S mechanickým rotorem je s výhodou spojen elektromagnetický rotor pro společný otáčivý pohyb spolu s mechanickým rotorem poháněným reakčním momentem hybnosti výtoku pracovní látky z uvedeného výstupu, pro indukování elektromagnetického napětí v elektromagnetickém statoru otáčením elektromagnetického rotoru.
Mechanický rotor spojený s elektromagnetickým rotorem je s výhodou uveden do otáček potřebných pro zvýšení tlaku pracovní látky v kapalném stavu v čerpacím úseku pracovní trubice silovým momentem od elektromagnetického statoru působícího v této fázi jako elektromagnetický motor.
Podle dalšího z výhodných provedení je mechanický rotor na svém obvodu opatřen teplosměnnými žebry a ohřívací prostředek pro ohřev pracovní látky ve varném úseku zahrnuje přívod pro přivedení horkého ohřívacího plynu do miniturbíny, jeho vedení mezi mechanickým statorem a mechanickým rotorem pro převod tepla mechanickému rotoru za pomoci teplosměnných žeber, a odvod pro odvedení ochlazeného ohřívacího plynu z miniturbíny.
Teplosměnná žebra jsou s výhodou uspořádána tak, že leží na obvodu mechanického rotoru na přibližné šroubovici obíhající kolem osy mechanického rotoru, přičemž teplosměnnými žebry a mechanickým statorem je vymezena přibližně šroubovicová dráha pro vedení horkého ohřívacího plynu a směr jeho proudění kolem mechanického rotoru je stejný jako směr rotace mechanického rotoru, pro přenos části hybnosti horkého ohřívacího plynu třením na mechanický rotor a tím pohánění mechanického rotoru, zatímco směr proudění pracovní látky v pracovní trubici kolem osy mechanického rotoru je opačný.
Podle dalšího z výhodných provedení je bezlopatková parní miniturbína opatřena přívodem horkého ohřívacího plynu z externího zdroje, zejména ze spalovací komory nebo ze zařízení využívajícího solární nebo geotermální energii, nebo z externích zdrojů odpadního tepla, kterými jsou například spalovací motory, a/nebo je do přívodu integrován nejméně jeden spalovací hořák pro vytváření horkého ohřívacího plynu.
Bezlopatková parní miniturbína s výhodou zahrnuje chladiči prostředek pro chlazení elektromagnetického rotoru chladicím vzduchem.
Chladicí prostředek může zahrnovat přívod chladicího vzduchu z externího zdroje tlakového vzduchu nebo z integrovaného chladicího dmychadla a vedení alespoň části tohoto chladicího
-4CZ 306049 B6 vzduchu do mezery mezi elektromagnetickým rotorem a elektromagnetickým statorem, pro chlazení bezlopatkové parní miniturbíny a zamezení průniku ohřívacího plynu labyrintovou ucpávkou účinkem tlaku chladicího vzduchu.
Chladicí prostředek může s výhodou zahrnovat vedení zbývající části chladicího vzduchu rozvodem do labyrintové ucpávky pro zamezení úniku horkého ohřívacího plynu do okolí.
Uvedenou pracovní látkou je voda nebo oxid uhličitý (R-744) nebo jí jsou organické sloučeniny s vysokou molekulární hmotností, oproti vodě, jako toluen, 1,1,1,2-tetrafluoroethan (R134a) či 1,1,1,3,3-pentafluoropropan (R245fa).
Podle jednoho z výhodných provedení je velikost příčných rozměrů pracovní trubice v řádu 10° mm až 101 mm, a celkový průměr mechanického rotoru je v řádu 101 mm až 102 mm, přičemž otáčky mechanického rotoru jsou řádově 103 ot/min až 106 ot/min, přičemž mechanický rotor je staticky vyvážený.
Jak bylo naznačeno výše, čerpací úsek pracovní trubice slouží zvýšení tlaku pracovní látky v kapalném stavu účinkem odstředivé síly působící na pracovní látku při otáčení mechanického rotoru. Přiváděné teplo způsobuje var pracovní látky ve varném úseku. V přehřívacím úseku (který pracovní trubice může, ale též nemusí obsahovat) přiváděné teplo způsobuje přehřívání páry pracovní látky. V expanzním úseku přehřátá pára pracovní látky expanduje na nižší tlak a vyšší měrný objem a expanzí získaná hybnost vytékajícího proudu pohání mechanický rotor a s ním spojený elektromagnetický rotor. Tvarování pracovní trubice je prostorově uspořádáno tak, aby všechny její úseky (čerpací, varný, alternativně též přehřívací, a expanzní) na sebe plynule navazovaly a změny směru pracovní trubice ve všech těchto úsecích byly pozvolné, aby se minimalizovaly energetické ztráty, spojené s třecími a místními tlakovými ztrátami při proudění pracovní látky pracovní trubicí.
Uvedené prostorové uspořádání pracovní trubice způsobuje, že odstředivá a Coriolisova síla působící na pracovní látku při průchodu otáčejícím se mechanickým rotorem má příznivý důsledek na funkci parní turbíny podle vynálezu, neboť se tím zvyšuje přestup tepla mezi stěnou pracovní trubice a pracovní látkou.
Tímto prouděním s odstředivou silou působící na pracovní látku ve varném úseku pracovní trubice se také významně snižuje vliv blánového varu pracovní látky, který u běžných turbín využívajících Rankinův cyklus snižuje přestup tepla mezi stěnou a pracovní látkou.
Teplo je přiváděno do mechanického rotoru horkým plynem, obtékajícím vnější část mechanického rotoru, která je teplosměnnou plochou. Pro účel zvýšení tepelného toku je tato teplosměnná plocha s výhodou opatřena teplosměnnými žebry. Podle výhodného provedení jsou teplosměnná žebra provedena v přibližné šroubovici na největším průměru vnější části mechanického rotoru. Horký plyn je do závitů teplosměnných žeber přiváděn nejméně jedním přívodem, umístěným tangenciálně vzhledem k ose rotace rotoru, s orientací ve směru této rotace. Horký plyn proudí mezi závity teplosměnných žeber, přičemž v radiálním směruje prostor jeho proudění vymezen mezerou mezi vnější částí mechanického rotoru a pláštěm. Horký plyn ohřívá mechanický rotor a sám přitom snižuje svoji teplotu. Nakonec je ochlazení odváděn odvodem ochlazeného plynu mimo parní turbínu. Odváděný ochlazený plyn odnáší zbytkové teplo, které je eventuálně možno dále využít např. pro ohřev vody apod.
Uvedené prostorové uspořádání způsobuje, že mechanický rotor pracuje jako protiproudy tepelný výměník plyn-pracovní látka, jehož teplosměnnou plochu na straně plynu představuje vnější část mechanického rotoru opatřená teplosměnnými žebry a druhou teplosměnnou plochou na straně pracovní látky je omočená plocha pracovní trubice uvnitř mechanického rotoru, ve které dochází k ohřevu pracovní látky, varu, a případně též k přehřívání na přehřátou páru.
-5CZ 306049 B6
Uvedené prostorové uspořádání dále způsobuje, že přibližně šroubovicově tvarovaná teplosměnná žebra se podílejí, během rotace mechanického rotoru, na čerpání horkého plynu od přívodu horkého plynu do odvodu ochlazeného plynu.
Uvedené prostorové uspořádání způsobuje, že kolem mechanického rotoru proudí horký plyn ve stejném směru, jako se rotor otáčí, což podstatně zmenšuje ztráty třením mezi povrchem rychle se otáčejícího rotoru a horkým plynem. Tyto třecí ztráty na povrchu rotoru jsou velmi nežádoucí a např. u bezlopatkových spalovacích turbín je proto nutno k jejich snížení minimalizovat rozměr mechanického rotoru v osovém směru nebo dokonce volit konstrukčně i provozně velmi náročné řešení s umístěním rotoru do vakuované schránky (DE3306971A1, 1984; WO2008088225A1, 2006).
Uvedené prostorové uspořádání rovněž způsobuje, že část hybnosti horkého plynu je třením přenášena na mechanický rotor a podílí se tak na jeho pohonu.
Termodynamický cyklus parní turbíny podle vynálezu je možno přibližně popsat idealizovaným Rankinovým cyklem, stejně jako u běžné parní turbíny. Cyklus obsahuje kompresi, izobarický přívod tepla a izoentropickou expanzi. Tento cyklus možno uzavřít, jako je tomu u běžné parní turbíny, zařazením kondenzátoru s izobarickým odvodem tepla. Odváděná pára pak prochází kondenzátorem a v podobě kapaliny je vrácena do vstupní části pracovní trubice.
Pracovní látka v kapalném stavu proudí čerpacím úsekem pracovní trubice. Rotace mechanického rotoru, a z ní plynoucí odstředivá síla, zde způsobuje nárůst tlaku. Zvnějšku rotoru přiváděné teplo zvyšuje teplotu a ve varném úseku pracovní trubice probíhá var pracovní látky. Sytá pára pokračuje dále do navazujícího úseku, kterým je buď přehřívací úsek pracovní trubice, ve kterém probíhá změna syté páry na páru přehřátou, anebo je jím navazující expanzní úsek pracovní trubice. Pára v obou případech proudí navazujícím expanzním úsekem pracovní trubice směrem k ose rotace, kde dochází k její expanzi na nižší tlak a nižší teplotu. Expanzí získaná mechanická práce pohání mechanický rotor a tedy i k němu připevněný elektromagnetický generátor. Pracovní látka v podobě páry po expanzi vystupuje z pracovní trubice ven, a tak dochází k odvodu zbytkového tepla. Toto zbytkové teplo je eventuálně možno dále využít, např. pro ohřev vody apod. Rovněž je možno zařadit kondenzátor a odváděnou páru v něm zkondenzovat a následně vrátit do vstupní části pracovní trubice, a tak termodynamický cyklus uzavřít.
Hlavní rozdíl oproti běžným lopatkovým parním turbínám spočívá v tom, že pracovní látka proudí kontinuálně navazujícími úseky pracovní trubice (čerpací, varný, alternativně též přehřívací, a nakonec expanzní) a při tomto průtoku probíhá termodynamický cyklus parní turbíny.
Zařízení obsahuje pevnou a rotující část. Pevná část obsahuje rám, stator elektromotoru/generátoru, plášť, dvě ložiska, přívod horkého plynu a odvod ochlazeného plynu. Rotující část, která je otočně uchycena v ložiskách, obsahuje elektromagnetický rotor a mechanický rotor obsahující prostorově tvarovanou pracovní trubici a na vnější části teplosměnnou plochu, opatřenou teplosměnnými žebry. Elektromagnetický rotor je připevněn k mechanickému rotoru a oba tak tvoří dohromady jeden rotor.
Jak bylo výše naznačeno, varný úsek pracovní trubice a uvedený výstup pracovní trubice jsou z úseků pracovní trubice nejvíce vzdáleny od osy rotace, přičemž vzdálenost každého z bodů varného úseku a uvedeného výstupu pracovní trubice od osy mechanického rotoru se nachází v intervalu od 0,8 násobku do 1,2 násobku vzdálenosti uvedeného konce čerpacího úseku, odvráceného od vstupu pracovní trubice, od osy mechanického rotoru. Při těchto vzdálenostech byly zjištěny uspokojující účinnost a výkon miniturbíny. Zvláště je pak výhodné, když jsou vzdálenosti od osy mechanického rotoru všech bodů varného úseku, uvedeného výstupu a uvedeného konce čerpacího úseku stejné. Umístění varného úseku a výstupu (expanzního úseku) pracovní trubice ze všech částí pracovní trubice co nejdále od osy mechanického rotoru umožňuje dosáhnout zároveň vysoké účinnosti i vysoké výkonové hustoty.
-6CZ 306049 B6
Pracovní trubice může být s výhodou uspořádána tak, že je mechanický rotor staticky vyvážený.
Materiál rotoru musí mít vysokou tepelnou odolnost i mechanickou pevnost, aby nedošlo k jeho porušení vlivem teplotního a mechanického namáhání. Nejčastěji používanými materiály jsou pro tyto účely žárovzdomé slitiny, například nerezová ocel, Inconel, slitiny titanu a nekovové žárovzdomé materiály. Rotor je možné vyrobit například obráběním, tvářením, svařováním nebo odléváním, popř. technologií Rapid Prototyping.
Hlavní výhodou vynálezu oproti lopatkovým parním turbínám je integrování všech základních částí parní turbíny, které jsou potřebné pro fungování termodynamického cyklu parní turbíny, do jediné pracovní trubice.
Protože parní turbína podle vynálezu nemá žádné lopatky a všechny úseky pracovní trubice (čerpací, varný, alternativně též přehřívací, a nakonec expanzní) na sebe plynule navazují, jsou energetické ztráty, spojené s třecími tlakovými ztrátami při proudění pracovní látky pracovní trubicí, menší oproti běžným lopatkovým parním turbínám.
Protože změny směru pracovní trubice ve všech jejích úsecích jsou pozvolné, a protože příčný průřez pracovní trubice se zvětšuje rovněž jen pozvolna, jsou energetické ztráty, spojené s místními tlakovými ztrátami vyplývajícími z náhlých změn průřezu a směru proudění, podstatně menší oproti běžným lopatkovým parním turbínám.
Podstatné snížení energetických ztrát při proudění pracovní látky, spolu s významným zjednodušením konstrukce, odstraňuje nevýhody dosavadního stavu techniky.
Objasnění výkresů
Vynález bude blíže osvětlen pomocí příkladů provedení a výkresů, na nichž zobrazuje:
- obr. 1 celkové schéma příkladu provedení bezlopatkové parní miniturbíny podle vynálezu v osovém v řezu,
- obr. 2 schéma příkladu provedení parní turbíny podle vynálezu v pohledu zespoda ve směru osy rotoru a
- obr. 3 schéma příkladu provedení bezlopatkové parní miniturbíny podle vynálezu v provedení s integrovaným chladicím dmychadlem.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad provedení bezlopatkové parní mini turbíny podle vynálezu je zobrazen v osovém řezu na obr. 1.
K rámu 1 je připevněn mechanický stator 2, opatřený ložisky 3 a elektromagnetickým statorem 4.
V ložiscích 3 je otočně uložen mechanický rotor 5, obsahující pracovní trubici 6 a teplosměnná žebra 7, pevně spojený s elektromagnetickým rotorem 8.
Pracovní trubice 6 má tři nebo čtyři úseky, kterými jsou úsek čerpací, varný, alternativně též přehřívací, a nakonec expanzní. Tyto úseky na sebe navazují v uvedeném pořadí, přičemž vstup do čerpacího úseku pracovní trubice 6 leží v ose rotace mechanického rotoru 5, definované dvojicí ložisek 3. Čerpací úsek pracovní trubice 6 je část od vstupu 17 do pracovní trubice 6 až k místu
-7 CZ 306049 B6 pracovní trubice 6, které je nejvíce vzdálené od osy rotace. Všechny další úseky, tj. varný úsek pracovní trubice 6, alternativně též přehřívací úsek pracovní trubice 6, a expanzní úsek pracovní trubice 6, mají podle výhodného provedení vzdálenost od osy rotace přibližně stejnou a osa těchto úseků má podobu přibližné šroubovice.
Pracovní trubice 6 je tvarována tak, že všechny její úseky na sebe navazují plynule a změny směru pracovní trubice 6 ve všech těchto úsecích jsou pozvolné, aby se minimalizovaly energetické ztráty, spojené s třecími a místními tlakovými ztrátami při proudění pracovní látky pracovní trubicí 6.
Pracovní trubice 6 je tvarována tak, že příčný průřez varného úseku pracovní trubice 6 se pozvolna zvětšuje na několikanásobně větší příčný průřez. Naopak příčný průřez expanzního úseku pracovní trubice 6 se pozvolna zmenšuje, popřípadě je jeho koncová část provedena jako Lavalova tryska mající nadzvukovou rychlost výtoku páry.
Mechanický stator 2 je opatřen alespoň jedním přívodem horkého plynu 9 a alespoň jedním odvodem 10 ochlazeného plynu, jak je vyznačeno na obr. 2 v pohledu zespoda ve směru osy rotoru. Obr. 2 rovněž znázorňuje výstup z expanzního úseku pracovní trubice 6 do okolí označený jako výstup 11 pracovní trubice 6, který má osu úseku uspořádánu přibližně tangenciálně k rotačnímu pohybu.
Při startu parní turbíny dle vynálezu je spojený mechanický a elektromagnetický rotor 5 a 8 roztočen do otáček, potřebných pro zvýšení tlaku pracovní látky v čerpacím úseku pracovní trubice 6, prostřednictvím silového momentu od elektromagnetického statoru 4, který působí při startu spolu s elektromagnetickým rotorem 8 jako elektromagnetický motor.
Poté začne do přívodu horkého plynu 9 proudit horký plyn z externího zdroje. Dochází k ohřevu mechanického rotoru 5 vlivem přestupu tepla z horkého plynu do vnější části mechanického rotoru 5 a do teplosměnných žeber 7.
Zároveň začne být do pracovní trubice 6 přiváděna pracovní látka v kapalném stavu vhodným přívodním potrubím.
V čerpacím úseku pracovní trubice 6, což je část od vstupu do pracovní trubice 6 až k místu pracovní trubice 6, které je nejvíce vzdálené od osy rotace, dochází vlivem odstředivé síly ke zvýšení tlaku pracovní látky. Zároveň zde dochází k jejímu ohřevu v důsledku ohřevu mechanického rotoru horkým plynem.
V navazujícím varném úseku pracovní trubice 6 probíhá var v důsledku ohřevu mechanického rotoru horkým plynem.
V uvedeném příkladu provedení probíhá v navazujícím přehřívacím úseku pracovní trubice 6 přehřívání páry pracovní látky v důsledku ohřevu mechanického rotoru horkým plynem.
V navazujícím expanzním úseku pracovní trubice 6 pak pracovní látka v podobě páry proudí výstupem 11 pracovní trubice 6 ven z mechanického rotoru 5. Jelikož výstup 11 pracovní trubice 6 má osu expanzního úseku uspořádánu přibližně tangenciálně k rotačnímu pohybu, reakční moment hybnosti výtoku pracovní látky pohání mechanický rotor 5 a s ním spojený elektromagnetický rotor 8 ve směru hodinových ručiček. Tím je indukováno elektromagnetické napětí v elektromagnetickém statoru 4, který tak pracuje jako elektrický generátor.
Teplosměnná žebra 7 jsou tvarovaná přibližně šroubovicově, v důsledku čehož se podílejí během rotace mechanického rotoru 5 na čerpání horkého plynu od přívodu horkého plynu 9 do odvodu 10 ochlazeného plynu.
-8CZ 306049 B6
Jak je vidět z obr. 1 a 2, mechanický rotor 5 pracuje jako protiproudý tepelný výměník plynpracovní látka, jehož teplosměnnou plochu na straně plynu představuje vnější část mechanického rotoru 5 opatřená teplosměnnými žebry 7 a teplosměnnou plochou na straně pracovní látky je omočená plocha pracovní trubice 6, ve které probíhá ohřev pracovní látky, její var a alternativně též její přehřívání, a expanze.
Chlazení elektromagnetického rotoru 8 je provedeno chladicím vzduchem, přiváděným z externího zdroje tlakového vzduchu přívodem 12 chladicího vzduchu do mezery mezi elektromagnetickým rotorem 8 a elektromagnetickým statorem 4. Chladicí vzduch po průtoku touto mezerou zamezuje svým tlakem průniku plynu labyrintovou ucpávkou 13. Část chladicího vzduchu je přiváděna rozvodem 14 chladicího vzduchu do labyrintové ucpávky 15 pro zamezení úniku horkého plynu do okolí.
Schéma jiného výhodného uspořádáni bezlopatková parní miniturbíny podle tohoto vynálezu je na obr. 3. Chladicí vzduch je dodáván integrovaným chladicím dmychadlem 16, jehož rotor je připevněn k mechanickému rotoru 5.
Jelikož kolem mechanického rotoru 5 proudí horký plyn ve stejném směru, jako se mechanický rotor 4 otáčí, tedy ve směru hodinových ručiček, zmenšují se tím ztráty třením mezi povrchem rychle se otáčejícího mechanického rotoru a horkým plynem. Navíc je část hybnosti horkého plynu třením přenášena na mechanický rotor 5 a podílí se tak na jeho pohonu.
Předložený vynález byl popsán na výše uvedeném přikladu provedení, na který se však vynález neomezuje. Do rozsahu vynálezu též náleží modifikace, které spadají do rozsahu patentového nároku 1.
Claims (17)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Bezlopatková parní miniturbína s mechanickým rotorem (5), v němž je uspořádána alespoň jedna pracovní trubice (6), vyznačující se tím, že pracovní trubice (6) zahrnuje směrem od svého vstupu (17) po sobě jdoucí pracovní úseky, a to vstupní úsek, čerpací úsek, varný úsek a expanzní úsek zakončený výstupem (11), přičemž podélná osa pracovní trubice (6) v čerpacím úseku, varném úseku a expanzním úseku má v podstatě šroubovicový tvar, kde vstupní úsek a čerpací úsek jsou uspořádány pro přivádění pracovní látky v kapalném stavu vstupem (17) do mechanického rotoru (5) a pro zvýšení tlaku pracovní látky a podélná osa pracovní trubice (6) v čerpacím úseku má od osy mechanického rotoru (5) největší vzdálenost na konci čerpacího úseku, varný úsek je uspořádán pro var pracovní látky ohřáté pomocí ohřívacího prostředku, jímž je bezlopatková parní miniturbína opatřena, a expanzní úsek je uspořádán pro expanzi páry pracovní látky na nižší tlak a pro její odvedení uvedeným výstupem (11) z mechanického rotoru (5), přičemž vzdálenost každého z bodů podélné osy pracovní trubice (6) ve varném úseku od osy mechanického rotoru (5) a bodu podélné osy výstupu (11) od osy mechanického rotoru (5) se nachází v intervalu od 0,8 násobku do 1,2 násobku uvedené vzdálenosti podélné osy pracovní trubice (6) od osy mechanického rotoru (5) na konci čerpacího úseku.
- 2. Bezlopatková parní miniturbína podle nároku 1, vyznačující se tím, že všechny body podélné osy pracovní trubice (6) ve varném úseku, bod podélné osy pracovní trubice (6) v uvedeném výstupu (11) a bod podélné osy pracovní trubice (6) na uvedeném konci čerpacího úseku mají v podstatě stejnou vzdálenost od osy mechanického rotoru (5).
- 3. Bezlopatková parní miniturbína podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pracovní trubice (6) obsahuje též přehřívací úsek pro přehřívání páiy pracovní látky, přičemž pře-9CZ 306049 B6 hřívací úsek je uspořádán mezi varným úsekem a expanzním úsekem a vzdálenost každého z bodů podélné osy pracovní trubice (6) v přehřívacím úseku od osy mechanického rotoru (5) se nachází v intervalu od 0,8 násobku do 1,0 násobku vzdálenosti bodu podélné osy pracovní trubice (6) na uvedeném konci čerpacího úseku od osy mechanického rotoru (5).
- 4. Bezlopatková parní miniturbína podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pracovní trubice (6) obsahuje též předehřívací úsek pro předehřátí pracovní látky, přičemž předehřívací úsek je uspořádán mezi čerpacím úsekem a varným úsekem.
- 5. Bezlopatková parní miniturbína podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se t í m , že uvedený vstup (17) pracovní trubice leží na ose mechanického rotoru (5) a uvedený výstup (11) pracovní trubice (6) je uspořádán pro výstup proudu páry výstupem (11) ven z mechanického rotoru (5) v podstatě tangenciálním směrem k rotačnímu pohybu mechanického rotoru (5).
- 6. Bezlopatková parní miniturbína podle nároku 5, vyznačující se tím, že koncová část pracovní trubice (6) s uvedeným výstupem (11) je provedena jako Lavalova tryska.
- 7. Bezlopatková parní miniturbína podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se t í m , že od uvedeného vstupu (17) ke konci varného úseku se příčný průřez pracovní trubice (6) spojitě zvětšuje na několikanásobně větší příčný průřez a příčný průřez pracovní trubice od začátku expanzního úseku k uvedenému výstupu (11) se spojitě zmenšuje.
- 8. Bezlopatková parní miniturbína podle kteréhokoli z předcházejících nároků, vyznačující se tím, žes mechanickým rotorem (5) je spojen elektromagnetický rotor (8) pro společný otáčivý pohyb spolu s mechanickým rotorem (5) poháněným reakčním momentem hybnosti výtoku pracovní látky z uvedeného výstupu (11), pro indukování elektromagnetického napětí v elektromagnetickém statoru (4) otáčením elektromagnetického rotoru (8).
- 9. Bezlopatková parní miniturbína podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že mechanický rotor (5) spojený s elektromagnetickým rotorem (8) je uveden do otáček potřebných pro zvýšení tlaku pracovní látky v kapalném stavu v čerpacím úseku pracovní trubice (6) silovým momentem od elektromagnetického statoru (4) působícího v této fázi jako elektromagnetický motor.
- 10. Bezlopatková parní miniturbína podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že mechanický rotor (5) je na svém obvodu opatřen teplosměnnými žebry (7) a ohřívací prostředek pro ohřev pracovní látky ve varném úseku zahrnuje přívod (9) pro přivedení horkého ohřívacího plynu do miniturbíny, jeho vedení mezi mechanickým statorem (2) a mechanickým rotorem (5) pro převod tepla mechanickému rotoru (5) za pomoci teplosměnných žeber (7), a odvod (10) pro odvedení ochlazeného ohřívacího plynu z miniturbíny.
- 11. Bezlopatková parní miniturbína podle nároku 9, vyznačující se tím, že teplosměnná žebra (7) jsou uspořádána tak, že leží na obvodu mechanického rotoru (5) na přibližné šroubovici obíhající kolem osy mechanického rotoru (5), přičemž teplosměnnými žebry (7) a mechanickým statorem (2) je vymezena přibližně šroubovicová dráha pro vedení horkého ohřívacího plynu a směr jeho proudění kolem mechanického rotoru (5) je stejný jako směr rotace mechanického rotoru (5), pro přenos části hybnosti horkého ohřívacího plynu třením na mechanický rotor (5) a tím pohánění mechanického rotoru (5), zatímco směr proudění pracovní látky v pracovní trubici (6) kolem osy mechanického rotoru (5) je opačný.
- 12. Bezlopatková parní miniturbína podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že je opatřena přívodem (9) horkého ohřívacího plynu z externího zdroje, zejména ze spalovací komory nebo ze zařízení využívajícího solární nebo geotermální energii, nebo z externích zdrojů- 10CZ 306049 B6 odpadního tepla, kterými jsou například spalovací motory, a/nebo je do přívodu (9) integrován nejméně jeden spalovací hořák pro vytváření horkého ohřívacího plynu.
- 13. Bezlopatková parní miniturbína podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zahrnuje chladicí prostředek pro chlazení elektromagnetického rotoru (8) chladicím vzduchem.
- 14. Bezlopatková parní miniturbína podle nároku 13, vyznačující se tím, že chladicí prostředek zahrnuje přívod chladicího vzduchu z externího zdroje tlakového vzduchu nebo z integrovaného chladicího dmychadla (16) a vedení alespoň části tohoto chladicího vzduchu do mezery mezi elektromagnetickým rotorem (8) a elektromagnetickým statorem (4), pro chlazení bezlopatkové parní miniturbíny a zamezení průniku ohřívacího plynu labyrintovou ucpávkou (13) účinkem tlaku chladicího vzduchu.
- 15. Bezlopatková parní miniturbína podle nároku 14, vyznačující se tím, že chladicí prostředek zahrnuje vedení zbývající části chladicího vzduchu rozvodem (14) do labyrintové ucpávky (15) pro zamezení úniku horkého ohřívacího plynu do okolí.
- 16. Bezlopatková parní miniturbína podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že pracovní látkou je voda nebo oxid uhličitý (R-744) nebo jí jsou organické sloučeniny s vysokou molekulární hmotností, oproti vodě, jako toluen, 1,1,1,2-tetrafluoroethan (R134a) či 1,1,1,3,3-pentafluoropropan (R245fa).
- 17. Bezlopatková parní miniturbína podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že velikost příčných rozměrů pracovní trubice (6) je v řádu 10° mm až 101 mm, a celkový průměr mechanického rotoru (5) je v řádu 101 mm až 102 mm, přičemž otáčky mechanického rotoru (5) jsou řádově 103 ot/min až 106 ot/min, přičemž mechanický rotor (5) je staticky vyvážený.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-878A CZ306049B6 (cs) | 2013-11-12 | 2013-11-12 | Bezlopatková parní miniturbína |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-878A CZ306049B6 (cs) | 2013-11-12 | 2013-11-12 | Bezlopatková parní miniturbína |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2013878A3 CZ2013878A3 (cs) | 2015-05-20 |
| CZ306049B6 true CZ306049B6 (cs) | 2016-07-13 |
Family
ID=53266930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013-878A CZ306049B6 (cs) | 2013-11-12 | 2013-11-12 | Bezlopatková parní miniturbína |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ306049B6 (cs) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0051703A1 (en) * | 1980-11-07 | 1982-05-19 | Clarence R. Possell | Geothermal turbine and method of using same |
| WO2003085254A1 (en) * | 2002-04-04 | 2003-10-16 | Illusion Technologies, Llc | Miniature/micro scale power generation system |
| WO2004076835A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-10 | Micro Turbine Technology B.V. | Micro reaction turbine with integrated combustion chamber and rotor |
| GB2417294A (en) * | 2004-08-19 | 2006-02-22 | Keith Michael Boultby | Micro combined heat and power plant |
| NL1029860C2 (nl) * | 2005-09-02 | 2007-03-05 | Innotech Europ B V | Stoomturbine. |
| WO2012047116A2 (en) * | 2010-10-05 | 2012-04-12 | Tollef Lund | Steam engine |
-
2013
- 2013-11-12 CZ CZ2013-878A patent/CZ306049B6/cs not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0051703A1 (en) * | 1980-11-07 | 1982-05-19 | Clarence R. Possell | Geothermal turbine and method of using same |
| WO2003085254A1 (en) * | 2002-04-04 | 2003-10-16 | Illusion Technologies, Llc | Miniature/micro scale power generation system |
| WO2004076835A1 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-10 | Micro Turbine Technology B.V. | Micro reaction turbine with integrated combustion chamber and rotor |
| GB2417294A (en) * | 2004-08-19 | 2006-02-22 | Keith Michael Boultby | Micro combined heat and power plant |
| NL1029860C2 (nl) * | 2005-09-02 | 2007-03-05 | Innotech Europ B V | Stoomturbine. |
| WO2012047116A2 (en) * | 2010-10-05 | 2012-04-12 | Tollef Lund | Steam engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2013878A3 (cs) | 2015-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2675950C1 (ru) | Тепловой двигатель (варианты) и пневматический двигатель | |
| US9035482B2 (en) | Spiral turbine operating on pressure principle | |
| ES2630103T5 (es) | Aparato y proceso para la generación de energía mediante un ciclo de Rankine orgánico | |
| EP1908918B1 (en) | Jet steam engine | |
| WO2008134283A2 (en) | Isothermal power | |
| JP2016513201A (ja) | 改善された有機ランキンサイクル減圧熱機関 | |
| KR20110126056A (ko) | 발전 시스템용 터보 팽창기 | |
| CN105587427A (zh) | 基于有机朗肯循环的发动机余热回收发电系统 | |
| EP2735710A1 (en) | Multi-pressure radial turbine system | |
| EP1916419B1 (en) | Rotary steam engine | |
| US20100307154A1 (en) | Closed thermodynamic system for producing electric power | |
| US8484966B2 (en) | Rotary heat exchanger | |
| JP6837993B2 (ja) | 低温蒸気から電力を生成するシステム | |
| US20130269331A1 (en) | Compressed gas energy storage system | |
| KR20200036863A (ko) | 열 사이클을 구현하도록 구성된 열 기계 및 그러한 열 기계에 의한 열 사이클을 구현하는 방법 | |
| CZ306049B6 (cs) | Bezlopatková parní miniturbína | |
| CN111527292B (zh) | 地热能系统以及使用其产生电力的方法 | |
| US20240076995A1 (en) | Boundary-layer turbomachine | |
| CN105464712A (zh) | 根据压力原理操作的螺旋涡轮 | |
| WO2016137442A1 (en) | A turbine and method of making and using the same | |
| CZ2008444A3 (cs) | Expanzní dvoustupnová turbína | |
| JP2018048640A (ja) | 機械仕事を生み出すための方法 | |
| Dessornes et al. | Advances in the development of micro-turbine engine at onera | |
| WO2013189470A1 (en) | Combustion engine | |
| WO2013064858A1 (en) | Method and apparatus for converting heat energy into mechanical energy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20131112 |