RU129557U1

RU129557U1 - VAPOR CONDENSER ENGINE

Info

Publication number: RU129557U1
Application number: RU2011134530/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Погорелов
Original assignee: Владимир Иванович Погорелов
Priority date: 2011-08-16
Filing date: 2011-08-16
Publication date: 2013-06-27

Abstract

1. Пароконденсаторный двигатель, включающий в себя нагреватель, турбину, электрогенератор, конденсаторный теплообменник, внешний охладитель и насос, соединенные между собой непосредственно или при помощи коммуникаций (паропроводы и трубопроводы, вал электрогенератора), отличающийся тем, что турбина представляет собой полый винт с камерами для жидкого хладагента, снабженными жиклерами, полый винт снабжен соплами для пара.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что лопасти турбины изогнуты по спирали.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вал электрогенератора может быть снабжен муфтой.1. The steam condenser engine, which includes a heater, a turbine, an electric generator, a condenser heat exchanger, an external cooler and a pump connected to each other directly or by means of communications (steam lines and pipelines, an electric generator shaft), characterized in that the turbine is a hollow screw with cameras for liquid refrigerant equipped with nozzles, the hollow screw is equipped with nozzles for steam. 2. The device according to claim 1, characterized in that the turbine blades are curved in a spiral. The device according to claim 1, characterized in that the shaft of the generator can be equipped with a clutch.

Description

Предлагаемая полезная модель предназначена для преобразования тепловой энергии, например от источника отработанного тепла, в электрическую и может быть использована в промышленности.The proposed utility model is designed to convert thermal energy, for example from a source of waste heat, into electrical energy and can be used in industry.

Преобразование тепловой энергии в механическую работу служит основным средством удовлетворения потребности человека в различных машинах, облегчающих его труд.The conversion of thermal energy into mechanical work is the main means of satisfying a person’s needs in various machines that facilitate his work.

Паросиловые установки имеют длительную историю развития, причем это развитие шло по пути совершенствования высокотемпературного цикла преобразования (см. Мартыновский B.C. "Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов", М. Энергия, 1979, стр.68.75, рис.4.1), для создания двигателя с максимально достижимым термодинамическим коэффициентом преобразования.Steam-powered plants have a long history of development, and this development went along the path of improving the high-temperature conversion cycle (see Martynovsky BC "Cycles, schemes and characteristics of thermotransformers", M. Energia, 1979, p. 68.75, Fig. 4.1), to create an engine with the maximum achievable thermodynamic conversion coefficient.

Известны технические решения, позволяющие использовать энергию водяного пара при простой и надежной в эксплуатации конструкции, см. например, Польгаузен А. "Поршневые паровые машины", М - Л. Энергоиздат, 1932, стр.331-332, фиг.329, 330. Описанные в этом источнике паровые поршневые машины работали от внешнего парогенератора, который мог потреблять любой вид топлива, были оборудованы золотниковым распределительным механизмом с осевым регулятором, могли устанавливаться без монтажа, практически без фундамента и при малой мощности работали без конденсатора со сбросом отработанного пара в атмосферу. Все это делало такую машину доступной широкому кругу потребителей, в том числе и мелким хозяйствам.Known technical solutions that allow you to use the energy of water vapor with a simple and reliable design, see, for example, Polhausen A. "Piston steam engines", M - L. Energoizdat, 1932, pp. 333-332, Fig. 339, 330. The steam piston machines described in this source operated from an external steam generator that could consume any type of fuel, were equipped with a spool distribution mechanism with an axial regulator, could be installed without installation, practically without foundation, and at low power worked without condensation torus with the discharge of exhaust steam into the atmosphere. All this made such a machine accessible to a wide range of consumers, including small farms.

Однако, эти машины не могли использовать источники тепла с уровнем температуры ниже точки кипения воды при атмосферном давлении, удельная их мощность была очень мала, а эффективность использования энергии очень низка, что послужило причиной вытеснения этих машин с рынка более совершенной техникой.However, these machines could not use heat sources with a temperature below the boiling point of water at atmospheric pressure, their specific power was very small, and the energy efficiency was very low, which caused these machines to be squeezed out of the market by more advanced technology.

Прогресс в области теплопередачи, освоение различных рабочих тел, в том числе легкокипящих, создают благоприятные возможности для использования низкотемпературных циклов с получением механической энергии. При этом появляется возможность получать энергию без существенных изменений температуры источника тепла, т.е. превращать в работу тепло одного источника (см. Фролов А.А. "Путь к изобилию энергии найден! Многовековой спор ученых решен", Одесса, ОИ ЭНИН, 1993, рис.1). В предложенном автором этой публикации техническом решении механическую работу получают за счет разницы работ расширения и сжатия легкокипящего рабочего тела, например двуокиси углерода.Progress in the field of heat transfer, the development of various working fluids, including low-boiling ones, create favorable opportunities for using low-temperature cycles to produce mechanical energy. In this case, it becomes possible to obtain energy without significant changes in the temperature of the heat source, i.e. turn the heat of one source into work (see A. Frolov, “A Path to the Abundance of Energy Found! The Centuries-old Dispute of Scientists Resolved,” Odessa, OI ENIN, 1993, Fig. 1). In the technical solution proposed by the author of this publication, mechanical work is obtained due to the difference in the work of expansion and contraction of a low-boiling working fluid, for example carbon dioxide.

Однако, известная установка требует для реализации большой разницы барометрических высот, что делает проблематичным ее широкое использование.However, the known installation requires for the implementation of a large difference in barometric heights, which makes it difficult to use it widely.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели является аппарат, предназначенный для преобразования тепловой энергии в электричество, теплоту повышенного потенциала и холод, включающий:Closest to the claimed utility model is an apparatus designed to convert thermal energy into electricity, heat of increased potential and cold, including:

- нагреватель с сепаратором для выпаривания хладагента;- a heater with a separator for evaporating the refrigerant;

- турбину с электрогенератором, подключенную к сепаратору коммуникациями (трубопроводами) для подачи пара хладагента, и/или- a turbine with an electric generator connected to the separator by communications (pipelines) for supplying refrigerant vapor, and / or

- конденсатор с коммуникациями для подачи в конденсатор пара и вывода из него жидкого хладагента в испаритель с расширительным (регулирующим) вентилем;- a condenser with communications for supplying steam to the condenser and withdrawing liquid refrigerant from it to the evaporator with an expansion (control) valve;

- охладитель с внешним охлаждением, обеспечивающий нагревание внешнего теплоносителя и снижение температуры сконденсированного хладагента перед абсорбером;- cooler with external cooling, providing heating of the external coolant and lowering the temperature of the condensed refrigerant in front of the absorber;

- абсорбер, снабженный на входе коммуникациями для поступления в абсорбер пара хладагента, а на выходе коммуникациями для подачи в нагреватель жидкости;- an absorber equipped with communications at the inlet for entering refrigerant vapor into the absorber, and at the outlet with communications for supplying liquid to the heater;

- насос для повышения давления жидкого хладагента и его циркуляции;- a pump to increase the pressure of the liquid refrigerant and its circulation;

- регенеративный теплообменник и охладитель. Причем турбина подключена к сепаратору параллельно с конденсатором с возможностью распределения потоков пара в двигатель и конденсатор с помощью регулировочного вентиля (заявка на изобретение РФ №2009143172 от 18.05.2007, автор - Самхан И.И, опубл. БИ от 27.06.2011 г.)- regenerative heat exchanger and cooler. Moreover, the turbine is connected to the separator in parallel with the condenser with the possibility of distributing steam flows into the engine and condenser using the control valve (application for the invention of the Russian Federation No. 2009143172 from 05/18/2007, author - Samkhan I.I., publ. BI from 06/27/2011)

Недостатком такого устройства является его высокая материалоемкость, конструктивная сложность.The disadvantage of this device is its high material consumption, structural complexity.

Задачей заявляемой полезной модели является создание нового эффективного и, в тоже время, простого паро-конденсаторного двигателя.The objective of the claimed utility model is the creation of a new efficient and, at the same time, simple steam-condensing engine.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является создание устройства, обладающего низкой материалоемкостью при его изготовлении, имеющего небольшое количество узлов.The technical result of the claimed utility model is the creation of a device having low material consumption in its manufacture, having a small number of nodes.

Для достижения указанной цели в устройстве, включающем в себя нагреватель, турбину, электрогенератор, конденсаторный теплообменник, внешний охладитель и насос, соединенные между собой непосредственно или при помощи коммуникаций (паропроводы и трубопроводы, вал электрогенератора), турбина представляет собой полый винт с камерами для жидкого хладагента, снабженными жиклерами, а полый винт снабжен соплами для пара.To achieve this goal, in a device that includes a heater, a turbine, an electric generator, a condenser heat exchanger, an external cooler and a pump connected to each other directly or by means of communications (steam lines and pipelines, an electric generator shaft), the turbine is a hollow screw with chambers for liquid refrigerant equipped with nozzles, and the hollow screw is equipped with nozzles for steam.

Причем лопасти турбины могут быть изогнуты по спирали, вал электрогенератора может быть снабжен муфтой, а перед насосом иметься фильтр.Moreover, the turbine blades can be bent in a spiral, the generator shaft can be equipped with a coupling, and there is a filter in front of the pump.

На приведенном схематическом рисунке (фигура) изображено заявляемое устройство.The following schematic drawing (figure) shows the inventive device.

Устройство содержит: турбину 1, состоящую из камеры для жидкого хладагента 2 с жиклерами 3, нагревателей 4, камеры для пара 5 с соплами 6; конденсаторный теплообменник 7; внешний теплообменник 8; нагнетательный насос 9; вал электрогенератора 10; электрогенератор 11.The device comprises: a turbine 1, consisting of a chamber for liquid refrigerant 2 with nozzles 3, heaters 4, a chamber for steam 5 with nozzles 6; condenser heat exchanger 7; external heat exchanger 8; pressure pump 9; generator shaft 10; electric generator 11.

Аппарат работает следующим образом. Из трубопровода рекуперации легко испаряющаяся жидкость (тепловой агент) попадает в нагнетательный насос 9. Откуда жидкость под давлением подается по трубопроводу в камеру 2 турбины 1, и через жиклеры 3 распыляется в камере 5, попадая на нагреватели 4. В камере 5 хладагент переходит в пар и истекает через сопла 6, создавая реактивную тягу и усилие, которое приводит во вращение вал 10 и предается на электрогенератор 11. Пар попадая на конденсаторный теплообменник 7, охлаждается и конденсируется. Конденсаторный теплообменник 7 охлаждается за счет внешнего теплообменника 8. Сконденсированный хладагент по трубопроводу рекуперации попадает снова нагнетательный насос 9.The device operates as follows. From the recovery pipeline, an easily evaporating liquid (thermal agent) enters the discharge pump 9. From where liquid under pressure is supplied through the pipeline to the chamber 2 of the turbine 1, and through the nozzles 3 it is sprayed in the chamber 5, reaching the heaters 4. In the chamber 5, the refrigerant passes into steam and expires through the nozzle 6, creating a jet thrust and a force that drives the shaft 10 and is transmitted to the electric generator 11. The steam entering the condenser heat exchanger 7 is cooled and condensed. The condenser heat exchanger 7 is cooled by an external heat exchanger 8. The condensed refrigerant enters the pressure pump 9 again through the recovery pipe.

За счет того, что в устройстве отсутствуют "лишние" конструктивные блоки, оно обладает низкой материалоемкость и конструктивной простотой, а значит, является надежным в эксплуатации.Due to the fact that the device has no "extra" structural blocks, it has low material consumption and structural simplicity, which means it is reliable in operation.

Кроме того, так как пар истекает из турбины, усилие, создаваемое им, полностью передается на вал в виде крутящего момента, что выгодно его отличает от турбин, где пар подается на лопасти и КПД работы пара зависит от геометрии лопастей турбины.In addition, since steam flows out of the turbine, the force generated by it is completely transmitted to the shaft in the form of torque, which compares favorably with turbines where the steam is supplied to the blades and the efficiency of the steam depends on the geometry of the turbine blades.

Таким образом, заявляемая конструкция является оригинальной и эффективной. Имеет небольшое количество узлов. Обладает низкой материалоемкость, конструктивной простой и надежностью.Thus, the claimed design is original and effective. It has a small number of nodes. It has low material consumption, structural simplicity and reliability.

Claims

1. The steam condenser engine, which includes a heater, a turbine, an electric generator, a condenser heat exchanger, an external cooler and a pump connected to each other directly or by means of communications (steam lines and pipelines, an electric generator shaft), characterized in that the turbine is a hollow screw with cameras for liquid refrigerant equipped with nozzles, the hollow screw is equipped with nozzles for steam.

2. The device according to claim 1, characterized in that the turbine blades are curved in a spiral.

3. The device according to claim 1, characterized in that the shaft of the generator can be equipped with a clutch.