CZ33609U1 - Lamelový expandér pro získání mechanické práce - Google Patents
Lamelový expandér pro získání mechanické práce Download PDFInfo
- Publication number
- CZ33609U1 CZ33609U1 CZ2019-36662U CZ201936662U CZ33609U1 CZ 33609 U1 CZ33609 U1 CZ 33609U1 CZ 201936662 U CZ201936662 U CZ 201936662U CZ 33609 U1 CZ33609 U1 CZ 33609U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- expander
- circular
- center
- stator
- lamella
- Prior art date
Links
- 241000446313 Lamella Species 0.000 title description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000474 nursing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
- F01C1/30—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F01C1/34—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F01C1/344—Rotary-piston machines or engines having the characteristics covered by two or more groups F01C1/02, F01C1/08, F01C1/22, F01C1/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F01C1/08 or F01C1/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/08—Rotary pistons
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
- F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
- F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
- F01C21/106—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with a radial surface, e.g. cam rings
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
- F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
- F01C21/18—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
- F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
- F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
- F04C2/344—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.
Lamelový expandér pro získání mechanické práce
Oblast techniky
Technické řešení se týká lamelového expandém s nekruhovým tvarem vnitřního otvoru statoru. Expandér je určen pro výrobu mechanické energie v tepelných cyklech zařízení velmi nízkých výkonů do 10 kW elektrických.
Dosavadní stav techniky
Pro výrobu elektrické energie nízkých výkonů do 10 kW se v současnosti využívají zejména šroubové expandéry, scroll expandéry, případně turbíny. V praxi se lamelové expandéry zatím příliš nevyužívají, lze ale nalézt řadu aplikací v laboratorních podmínkách, případně v prototypech zařízení pro výrobu elektřiny pomocí tepelných cyklů, nejčastěji se jedná o tzv. organický Rankinův cyklus (ORC). Standardní lamelový expandér se skládá ze statoru s otvorem kruhového tvaru, ve kterém je excentricky umístěn rotor s výsuvnými lamelami. Výsuvné lamely mezi sebou vytvářejí uzavřený prostor, do kterého jsou přiváděny páry pracovní látky. Díky excentrickému umístění rotoru se při jeho rotaci objem komory zvětšuje a pracovní látka expanduje, čímž koná práci, kterou předává rotoru. Po expanzi odchází pracovní látka z expandéru. Výkon expandéru je do značné míry omezen tzv. expanzním poměrem, tedy poměrem výstupního objemu komory ke vstupnímu objemu komory. Čím je tento poměr vyšší, tím je schopen expandér pracovat účinněji, protože využije vyšší část energie v pracovní látce při expanzi. Ideální expandér by tak měl minimální objem vstupní komory a maximální objem komory výstupní. U kruhového statoru je tento poměr dán prakticky pevně, změna průměru rotoru a statoru ho ovlivňuje zcela minimálně. Standardně se tento poměr pohybuje na úrovni 3,0.
Podstata technického řešení
Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje lamelový expandér podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že tvar vnitřního otvoru statoru je tvořen křivkou, jejíž geometrie a rozměry jsou znázorněny v připojeném obrázku č. 2. Principem je tvarování vnitřního otvoru statoru tak, aby byl snížen objem vstupní komory, a naopak zvýšen objem výstupní komory. Vnitřní otvor statoru, ve kterém je umístěn rotor, tak získává nekruhový průřez. Rotor je řešen stejným způsobem jako u expandéru s kruhovým statorem.
Navrhovaný tvar otvoru statoru zvyšuje tlakový poměr mezi vstupem a výstupem par a tím zvyšuje účinnost expandéru.
Objasnění výkresů
Technické řešení je blíže objasněno pomocí obrázků 1 a 2. Na obr. 1 je vyznačen řez kruhovým statorem (obrázek a) a nekruhovým statorem (obrázek b), včetně umístění rotoru a lamel. Pro srovnání je rovněž provedeno vyznačení vnitřního obvodu pro oba druhy statoru.
Na obrázku 2 je potom zobrazen konkrétní tvar otvoru ve statoru s konkrétními rozměry a velikostí úhlu.
- 1 CZ 33609 U1
Příklad uskutečnění technického řešení
Lamelový expandér podle technického řešení je patrný z obrázku 1. Sestává ze statoru 6, ve kterém je excentricky uložen rotor 5. V rotoru 5 je uloženo celkem pět výsuvných lamel 4, 8, 12, 13. Rotor 5 se otáčí ve vyznačeném směru. Do vstupního objemu 2 komory jsou vstupem 1 přiváděny páry pracovní látky. Vstupní objem 2 komory jev řezu ohraničen první lamelou 4 a těsnicí plochou 3. Páry pracovní látky expandují a předávají rotoru část své energie. Maximálního objemu komory dosáhnou ve výstupním objemu 9 komory, který je ohraničen druhou lamelou 12 a třetí lamelou 8. Expandované páry pracovní látky odchází z expandéru výstupem 7. V další část obrázku 1 je u otvoru ve statoru 6 vyznačen kruhový tvar 11 oproti nekruhovému tvaru 10.
Na obrázku 2 je potom uveden výkres navrhovaného statoru se zakótováním nekruhovitosti jeho otvoru.
Změna tvaru vnitřního otvoru statoru z kruhového na nekruhový umožní v daném technickém řešení zvýšit expanzní poměr z 3,0 až na 4,5.
Průmyslová využitelnost
Expandér popsaný výše je určen především pro výrobu elektrické energie v jednotkách využívajících organický Rankinův cyklus, popř. absorpční cyklus, popř. kombinaci obou těchto cyklů nízkých výkonů do 10 kW elektrických. Předpokládá se jeho nasazení vnově vyvíjených jednotkách pro kombinovanou výrobu elektřiny a tepla z biomasy pro malé průmyslové podniky, malé zdroje sítí centrálního zásobování teplem, bytové domy, domy s pečovatelskou službou apod. Lamelový expandér lze též využít pro výrobu elektřiny z odpadního tepla.
NÁROKY NA OCHRANU
Claims (1)
1. Lamelový expandér s kruhovým rotorem (5) s výsuvnými lamelami (4, 8, 12, 13) excentricky umístěným ve statoru (6), majícím vstup (1) a výstup (7) par pracovní látky, vyznačující se tím, že tvar vnitřního otvoru statoru (6) je nekruhový a je tvořen dvěma kruhovými křivkami, mezi nimiž je přechodová křivka, přičemž střed horní kruhové křivky je umístěn nad středem dolní kruhové křivky a je vůči středu dolní kruhové křivky vodorovně posunut směrem k výstupu (7), takže spojnice středu horní kruhové křivky a středu dolní kruhové křivky svírá se svislou osou procházející středem dolní kruhové křivky určitý nenulový úhel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-36662U CZ33609U1 (cs) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | Lamelový expandér pro získání mechanické práce |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-36662U CZ33609U1 (cs) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | Lamelový expandér pro získání mechanické práce |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ33609U1 true CZ33609U1 (cs) | 2020-01-21 |
Family
ID=69180175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2019-36662U CZ33609U1 (cs) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | Lamelový expandér pro získání mechanické práce |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ33609U1 (cs) |
-
2019
- 2019-09-25 CZ CZ2019-36662U patent/CZ33609U1/cs active Protection Beyond IP Right Term
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Obi | State of art on ORC applications for waste heat recovery and micro-cogeneration for installations up to 100kWe | |
| ATE339596T1 (de) | Integriertes mikrokombiniertes wärme- und energiesystem | |
| CN114174661A (zh) | 具有底循环系统的闭式循环发动机 | |
| Iodice et al. | Modeling and energetic-exergetic evaluation of a novel screw expander-based direct steam generation solar system | |
| Ustaoglu et al. | Assessment of a solar energy powered regenerative organic Rankine cycle using compound parabolic involute concentrator | |
| CN101705925A (zh) | 一种太阳能热水工质相变循环的热力发电系统 | |
| Wajs et al. | Experimental investigation of domestic micro-CHP based on the gas boiler fitted with ORC module | |
| Orosz et al. | Small scale solar ORC system for distributed power | |
| Dumont et al. | Comparison of a scroll, a screw, a roots, a piston expander and a Tesla turbine for small-scale organic Rankine cycle | |
| Khan et al. | A Study on Performance Evaluation of Solar PV Air Conditioning System Using Simulation | |
| CZ33609U1 (cs) | Lamelový expandér pro získání mechanické práce | |
| Deligant et al. | Performance assessment of a standard radial turbine as turbo expander for an adapted solar concentration ORC | |
| Collings et al. | Modelling and analysis of a small-scale Organic Rankine Cycle system with a scroll expander | |
| JP6407089B2 (ja) | 発電装置 | |
| KR102285675B1 (ko) | 냉동공조기 실외기 폐열 및 태양열 이용 유기 랭킨 사이클 발전장치 | |
| Kumana | Thermodynamic analysis of steam turbines for industrial applications | |
| FI3460179T3 (en) | Station and method for creating mechanical energy by expanding natural gas | |
| CN108087037B (zh) | 一种闭式双螺杆膨胀机发电装置 | |
| ES2914625T3 (es) | Sistema de cogeneración para una caldera | |
| Ustaoğlu et al. | Evaluation of an organic Rankine cycle using a non-imaging solar concentrator for different working fluids | |
| GR20050100002A (el) | Παραγωγη ηλεκτρικης ενεργειας με ηλιακους συλλεκτες ζεστου νερου και πεπιεσμενο ατμο αμμωνιας που κινει ατμοηλεκτρογεννητρια | |
| Wang et al. | Experimental study of single screw expander used in low-medium temperature geothermal power system | |
| Matusov et al. | Structural design of Stirling engine with free pistons | |
| Kolasinski | The method of the working fluid selection for organic Rankine cycle (ORC) system with volumetric expander | |
| Smołka et al. | The performance of a steam-gas power unit of a velox-type cycle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20200121 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20231110 |