RU133564U1 - ADIABATED GAS-STEAM TURBO ENGINE ROMANOVA - Google Patents
ADIABATED GAS-STEAM TURBO ENGINE ROMANOVA Download PDFInfo
- Publication number
- RU133564U1 RU133564U1 RU2012158178/06U RU2012158178U RU133564U1 RU 133564 U1 RU133564 U1 RU 133564U1 RU 2012158178/06 U RU2012158178/06 U RU 2012158178/06U RU 2012158178 U RU2012158178 U RU 2012158178U RU 133564 U1 RU133564 U1 RU 133564U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- blocks
- walls
- annular
- eccentric
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
1. Адиабатный газопаровой турбодвигатель, содержащий два зеркально-идентичных блока кольцевых цилиндров, один из которых выполнен эксцентричным, а остальные - концентричными, концентрично установленный между ними ротор, перепускные каналы, сообщающие эксцентричный цилиндр с концентричными цилиндрами, и впускные и выпускные окна, отличающийся тем, что концентричные цилиндры блоков и ротора образованы чередующимися неподвижными кольцевыми выступами, в каждом из которых выполнен, по меньшей мере, один перепускной канал с плоскопараллельными стенками, при этом стенки перепускных каналов блоков и ротора расположены под углом к диаметрально-осевой плоскости турбодвигателя с обеспечением при их сообщении расположения их стенок относительно друг друга под углом примерно 90°, кроме того, после эксцентричного цилиндра блоков выполнена кольцевая ресиверная полость, в цилиндрических стенках которой выполнены перепускные каналы, сообщающие ее с эксцентричным цилиндром и с турбинной проточной частью турбодвигателя, а в кольцевых стенках блоков, разделяющих эксцентричные цилиндры и ресиверы, выполнены рекуператорные полости, вход которых сообщается с источником испаряющейся жидкости, а выходы сообщаются с полостью, по меньшей мере, одного перепускного канала, сообщающего эксцентричный цилиндр с кольцевой ресиверной полостью, кроме того, в цилиндрических стенках ресиверной полости в стыках с ротором установлены торцевые кольцевые уплотнители в виде подпружиненных колец или пневмодинамических импеллерных уплотнений, выполненных в виде спиральных канавок, совпадающих с направлением вращения ротора.2. Адиаба1. An adiabatic gas-steam turbo engine containing two mirror-identical blocks of annular cylinders, one of which is made eccentric, and the rest are concentric, the rotor concentrically installed between them, bypass channels communicating the eccentric cylinder with concentric cylinders, and inlet and outlet windows, characterized in that the concentric cylinders of the blocks and the rotor are formed by alternating fixed annular protrusions, in each of which at least one bypass channel with plane parallel walls, while the walls of the bypass channels of the blocks and the rotor are located at an angle to the diametrical-axial plane of the turbo-engine, providing, when they communicate, the location of their walls relative to each other at an angle of about 90 °, in addition, an annular receiver cavity is made after the eccentric cylinder of the blocks, the cylindrical walls of which are made bypass channels communicating with the eccentric cylinder and the turbine flow part of the turbo engine, and in the annular walls of the blocks separating the eccentric cylinders Cores and receivers, recuperator cavities are made, the input of which communicates with the source of the evaporating liquid, and the outputs communicate with the cavity of at least one bypass channel communicating an eccentric cylinder with an annular receiver cavity, in addition, in the cylindrical walls of the receiver cavity at the joints with the rotor end ring seals are installed in the form of spring-loaded rings or pneumodynamic impeller seals made in the form of spiral grooves coinciding with the direction of rotation of the rotor. 2. Adiab
Description
Полезная модель относится к теплоэнергетике и двигателестроению и может быть использована для любых стационарных и мобильных объектов в качестве универсальной энергетической установки, генерирующей механическую энергию и тепловую, в виде газопаровой смеси или горячего конденсата или одновременно механическую энергию, электрическую и тепловую.The utility model relates to power engineering and engine building and can be used for any stationary and mobile objects as a universal power plant generating mechanical energy and heat, in the form of a gas-vapor mixture or hot condensate, or at the same time mechanical energy, electric and thermal.
Известен газопаровой турбодвигатель полного объемного расширения, содержащий два зеркально идентичных блока кольцевых цилиндров, один, в каждом из которых, выполнен эксцентрично, а остальные концентрично с тонкими разделительными стенкам, в каждой из которых выполнено по одному перепускному окну. Между блоками концентрично установлен ротор с кольцевыми выступами, в которых установлены на шарнирах лопасти для эксцентричных цилиндров, а для концентричных цилиндров выполнены тонкостенные лопатки (патент РФ №2335636 - прототип).Known gas-steam turbo engine of full volume expansion, containing two mirror-identical blocks of annular cylinders, one in each of which is made eccentrically, and the rest concentrically with thin dividing walls, each of which has one bypass window. A rotor with annular protrusions is mounted concentrically between the blocks, in which blades are mounted on hinges for eccentric cylinders, and thin-walled blades are made for concentric cylinders (RF patent No. 2353536 - prototype).
Недостатком турбодвигателя является низкая эффективность турбинной части, ступени расширения которой, кроме первой, не обеспечивают создания вращающего момента при одновременном ступенчатом снижение давления и росте объемов, работая в режиме дросселирования, что, так же, не позволяет ее использовать в качестве расширительной с внешним подводом рабочего тела, вместо известных паровых и газовых турбин необъемного расширения.The disadvantage of a turbo engine is the low efficiency of the turbine part, the expansion steps of which, except for the first, do not provide torque while simultaneously decreasing pressure and increasing volumes, working in the throttling mode, which also does not allow it to be used as an expansion with an external supply of the working bodies, instead of the well-known steam and gas turbines of volumetric expansion.
Известна турбина радиального, реактивно-импульсного, ступенчатого объемного расширения, содержащая два зеркально-идентичных блока кольцевых цилиндров, образованных чередующимися неподвижными кольцевыми выступами с перепускными каналами, и концентрично установленный между ними ротор, выполненный так же с цилиндрическими выступами и с перепускными каналами. В центральной части турбины выполнены кольцевые полости - ресиверы, в которые от внешнего источника поступает готовое для расширения рабочее тело - газ или пар. В ресиверах выполнены впускные окна, равномерно расположенные в окружном направлении, через которые рабочее тело поступает в проточные части турбины для расширения (заявка на полезную модель РФ №2012111392 - прототип).A turbine of radial, reactive-pulse, stepwise volumetric expansion is known, containing two mirror-identical blocks of annular cylinders formed by alternating fixed stationary annular protrusions with bypass channels, and a rotor concentrically mounted between them, made also with cylindrical protrusions and with bypass channels. In the central part of the turbine, annular cavities are made - receivers, into which a working fluid, gas or steam, ready for expansion, enters from an external source. The receivers have inlet windows uniformly located in the circumferential direction, through which the working fluid enters the flow parts of the turbine for expansion (application for utility model of the Russian Federation No. 2012111392 - prototype).
Техническими задачами при создании полезной модели являлись - обеспечение максимальной генерации теплотой сгорания топлива давления рабочего тела и максимальной эффективности объемного преобразования давления рабочего тела во вращательное усилие вала и возможность генерации электроэнергии непосредственно, без отдельного электрогенератора.The technical tasks in creating the utility model were to ensure the maximum generation by the heat of combustion of the fuel of the pressure of the working fluid and the maximum efficiency of the volumetric conversion of the pressure of the working fluid into the rotational force of the shaft and the possibility of generating electricity directly, without a separate electric generator.
Первая задача решена тем, что в турбодвигателе, содержащем два зеркально-идентичных блока кольцевых цилиндров, один из которых выполнен эксцентричным, а остальные концентричными, концентрично установленный между ними ротор, перепускные каналы, сообщающие эксцентричный цилиндр с концентричными цилиндрами, концентричные цилиндры блоков и ротора образованны чередующимися неподвижными кольцевыми выступами, в каждом из которых выполнен, по меньшей мере, один перепускной канал с плоскопараллельными стенками, при этом, стенки перепускных каналов блоков и ротора расположены под углом к диаметрально-осевой плоскости турбодвигателя, с обеспечением при их сообщении расположения их стенок относительно друг друга под углом примерно 90°, кроме того, после эксцентричного цилиндра блоков выполнена кольцевая ресиверная полость, в цилиндрических стенках которой выполнены перепускные каналы, сообщающие ее с эксцентричным цилиндром и с турбинной проточной частью турбодвигателя, а в кольцевых стенках блоков, разделяющих эксцентричные цилиндры и ресиверы, выполнены рекуператорные полости, вход которых сообщается с источником испаряющейся жидкости, а выходы сообщается с полостью, по меньшей мере, одного перепускного канала, сообщающего эксцентричный цилиндр с кольцевой ресиверной полостью, кроме того, в цилиндрических стенках ресиверной полости в стыках с ротором установлены торцевые кольцевые уплотнители в виде подпружиненных колец или пневмодинамических импеллерных уплотнений, выполненных в виде спиральных канавок выполненных совпадающими с направлением вращения ротора.The first problem is solved in that in a turbo engine containing two mirror-identical blocks of annular cylinders, one of which is made eccentric, and the rest concentric, concentric mounted between them rotor, bypass channels communicating the eccentric cylinder with concentric cylinders, concentric cylinders of the blocks and rotor are formed alternating stationary annular protrusions, in each of which at least one bypass channel with plane-parallel walls is made, while the bypass walls are the blocks and rotor analgeses are located at an angle to the diametrical-axial plane of the turbo-engine, providing, when they communicate, the location of their walls relative to each other at an angle of about 90 °, in addition, after the eccentric cylinder of the blocks, an annular receiver cavity is made, in the cylindrical walls of which bypass channels are made connecting it with the eccentric cylinder and with the turbine flow part of the turbo engine, and in the annular walls of the blocks separating the eccentric cylinders and receivers, recuperator cavities, the entrance of which communicates with the source of the evaporating liquid, and the outputs communicate with the cavity of at least one bypass channel communicating an eccentric cylinder with an annular receiver cavity, in addition, end ring seals are installed in the cylindrical walls of the receiver cavity at the joints with the rotor in the form spring-loaded rings or pneumodynamic impeller seals made in the form of spiral grooves made coinciding with the direction of rotation of the rotor.
Для повышения эффективности реактивных импульсов, за счет «деления» их на части, в каждом перепускном канале могут быть выполнены одна или несколько, равномерно расположенных по поперечному сечению тонкостенных плоских лопаток, расположенных параллельно стенкам канала.To increase the efficiency of reactive pulses, by “dividing” them into parts, one or several thin-walled flat blades uniformly spaced across the cross section parallel to the channel walls can be made in each bypass channel.
Кроме того, для повышения эффективности использования реактивных импульсов при выходе режима работы двигателя из оптимального в режим недорасширения при повышенной подаче топлива или парообразующей жидкости, в выпускных окнах могут быть выполнены, одна или несколько, равномерно расположенных по поперечному сечению, тонкостенных плоских лопаток под углом 90° к каналам ротора.In addition, in order to increase the efficiency of the use of jet pulses when the engine operating mode changes from optimal to under-expansion when the fuel or vaporizing liquid is increased, one or several thin-walled flat blades at an angle of 90 evenly spaced across the cross section can be made ° to the rotor channels.
Кроме того, с целью обеспечения генерации электроэнергии непосредственно турбодвигателем, последние от центра кольцевые выступы ротора выполнены в виде постоянных магнитов, при этом, в блоках, в торцевых стенках, расположенных аксиально относительно последних выступов ротора, или во внешней стенке последнего цилиндра (вариант), коаксиально магнитам ротора размещены обмотки индуктивности, образуя два электрогенератора.In addition, in order to ensure the generation of electricity directly by the turbo engine, the last from the center of the annular protrusions of the rotor are made in the form of permanent magnets, moreover, in blocks, in end walls located axially relative to the last protrusions of the rotor, or in the outer wall of the last cylinder (option), coaxially to the rotor magnets are placed the inductance windings, forming two electric generators.
Кроме того, с целью обеспечения работы только турбинной части турбоэлектрогенератора от внешнего источника рабочего тела, ротор может быть выполнен из двух частей - двигательной, содержащей кольцевые выступы с установленными в них лопастями, и турбинной, содержащей кольцевые выступы с перепускными каналами, взаимодействующих друг с другом посредством блокируемой обгонной муфты, при этом, в торцевых стенках блоков выполняются каналы для подачи рабочего тела в кольцевые полости (ресиверы) блоков и клапаны-задвижки, перекрывающие перепускные каналы между эксцентричными полостями блоков и кольцевыми полостями ресиверов. При работе турбинной части турбоэлектрогенератора от внешнего источника рабочего тела (газа или пара) его двигательная часть остается неподвижной.In addition, in order to ensure the operation of only the turbine part of the turboelectric generator from an external source of the working fluid, the rotor can be made of two parts - the engine, containing ring protrusions with blades installed in them, and the turbine, containing ring protrusions with bypass channels interacting with each other by means of a lockable overrunning clutch, at the same time, channels are provided in the end walls of the blocks for supplying the working fluid to the annular cavities (receivers) of the blocks and gate valves that block the bypass nye channels between the eccentric block cavities and annular cavities receivers. During the operation of the turbine part of the turboelectric generator from an external source of the working fluid (gas or steam), its motor part remains stationary.
На фиг.1 изображен разнесенный вид основных узлов турбодвигателя; на фиг.2 - поперечный разрез фиг.1; на фиг.3 выносной элемент А фиг.2; на фиг.4 - принципиальная схема энергетической установки с турбоэлектрогенератором для транспортных средств; на фиг.5 - принципиальная схема стационарной многофункциональной энергетической установки.Figure 1 shows an exploded view of the main components of a turbo engine; figure 2 is a cross section of figure 1; figure 3 remote element A of figure 2; figure 4 is a schematic diagram of a power plant with a turboelectric generator for vehicles; figure 5 is a schematic diagram of a stationary multifunctional power plant.
Турбоэлектрогенератор (фиг.1, 2, 3), содержит два зеркально идентичных блока 1, 2, между которыми концентрично установлен общий ротор 3.The turboelectric generator (figure 1, 2, 3), contains two mirror-
В каждом блоке, в центре, выполнен эксцентричный кольцевой цилиндр 4. За ним, в радиальном направлении, выполнена концентричная кольцевая полость 5 (ресивер). Цилиндр 4 и ресивер 5 сообщаются между собой перепускными каналами 6. За ресивером 5 выполнены кольцевые выступы 7, с перепускными каналами 8. В ресивере так же выполнен экран 9.In each block, in the center, an eccentric
В цилиндрической стенке ресивера 5 выполнены впускные окна 10. В торцевой стенке статоров выполнены впускные окна 11, 12, канал 13 для подачи топлива, канал 14 для подачи воды в полость рекуператора 15, камера сгорания 16, и резьбовой канал 17 для свечи зажигания.
Ротор 3 содержит концентричные кольцевые выступы 18, между которыми выполнены сквозные цилиндрические каналы 19 для шарниров 20. В продольных пазах шарниров 20 установлены лопасти 21, подпружиненные относительно внутренней кольцевой стенки выступа 18 пружинами 19, (вариант, показаны частично). Лопасти перемещаются по цилиндру без контакта с внешней цилиндрической стенкой. Возможно выполнение внутренней цилиндрической стенки подвижной в виде кольца установленного на подшипнике качения или скольжения.The
В роторе, за кольцевым выступом 18 выполнены кольцевые выступы 22, в которых выполнены перепускные каналы 23.In the rotor, behind the
Кольцевые выступы последних ступеней ротора (фиг.1, 2) выполнены в виде постоянных магнитов 24, при этом, в торцевых стенках блоков, аксиально магнитам ротора установлены обмотки индуктивности 25, образуя два электрогенератора.The annular protrusions of the last stages of the rotor (FIGS. 1, 2) are made in the form of
Обмотки индуктивности могут быть выполнены во внешней цилиндрической стенке блоков коаксиально ротору, так же образуя два электрогенератора радиального типа (вариант).Inductance windings can be made in the outer cylindrical wall of the blocks coaxially with the rotor, also forming two radial type electric generators (option).
Электрогенератор может быть использован в качестве стартера турбодвигателя с питанием от аккумулятора небольшой мощности.The generator can be used as a starter for a turbo engine powered by a small battery power.
В цилиндрической стенке последнего цилиндра блоков выполнены выпускные окна 27, сообщающие проточные части турбодвигателя с выпускным коллектором 28, и выпускные окна 29, сообщающие коллектор с атмосферой и сборником конденсата (не показан).In the cylindrical wall of the last cylinder of the blocks,
Для многократного использования в рабочем цикле воды (конденсата) турбодвигатель содержит питательный насос, сообщающий сборник конденсата с каналами 14 блоков, приводимый непосредственно турбодвигателем (не показан).For repeated use in the water cycle (condensate), the turbo engine contains a feed pump that communicates the condensate collector with
После сборки турбодвигателя кольцевые выступы 18 ротора с лопастями 21 располагаются в эксцентричных цилиндрах блоков, образуя в каждом две полости неравномерного поперечного сечения - компрессорную, первую от центра полость с впускным окном 11, и вторую, основную полость сжатия с впускным окном 12. Полости сообщаются между собой перепускным каналом 26, выполненным на внутренней торцевой стенке цилиндра.After assembling the turbo engine, the
Остальные ряды кольцевых выступов 22 ротора располагаются между рядами кольцевых выступов 7 блоков, соответственно, ряды кольцевых выступов блоков располагаются между кольцевыми рядами выступов ротора, и, чередуясь, образуют ступени объемного расширения.The remaining rows of
В блоках могут быть установлены клапаны, обеспечивающие открытие, закрытие или регулировку проходного сечения впускных окон 10 с целью оптимизации работы двигательной и турбинной части турбоэлектрогенератора.Valves can be installed in the blocks to open, close, or adjust the passage section of the
В перепускных каналах цилиндрических выступов блоков и ротора могут быть выполнены, по меньшей мере, одна или несколько плоских тонкостенных лопаток, равномерно расположенных по их поперечному сечению и параллельно их стенкам (не показаны).At least one or more flat thin-walled blades uniformly spaced along their cross section and parallel to their walls (not shown) can be made in the bypass channels of the cylindrical protrusions of the blocks and the rotor.
Ротор турбодвигателя устанавливается в статорах на двух радиально-упорных шариковых подшипниках, или, при повышенном рабочем давлении, на двух радиальных и двух упорно-осевых.The turbine engine rotor is installed in the stators on two angular contact ball bearings, or, at increased working pressure, on two radial and two axial thrust bearings.
Для исключения потерь тепла в окружающую среду и обеспечения относительно нее полной адиабатности газопарового рабочего цикла вся поверхность турбоэлектрогенератора покрывается теплоизоляционным чехлом (не показан).To exclude heat loss to the environment and ensure complete adiabaticity of the gas-vapor working cycle relative to it, the entire surface of the turboelectric generator is covered with a heat-insulating cover (not shown).
В адиабатном газопаровом турбодвигателе при гибридизации газового цикла с паровым обеспечивается три вида рекуперации постоянно: два неконтактные с передачей тепла воде через рекуператор от топливовоздушной смеси при сжатии и избыточного тепла после воспламенения и высокотемпературного горения и частичного расширения для ее предварительного нагрева перед впрыском в предварительно расширившиеся газы, и контактная рекуперация после впрыска предварительно нагретой воды в горячие газы с образованием пара за счет теплоты газов и газопаровой смеси. При переливе воды в газы может наступать четвертый вид рекуперации - конденсация паров воды в поточной части, при этом, теплота конденсации воды может возвращаться газам, повышая их давление и работоспособность перед выхлопом.In an adiabatic gas-steam turbo engine, when a gas cycle is combined with a steam, three types of recovery are provided continuously: two non-contact ones with heat transfer to the water through the recuperator from the air-fuel mixture during compression and excess heat after ignition and high-temperature combustion and partial expansion for its preliminary heating before injection into pre-expanded gases , and contact recovery after injection of preheated water into hot gases with the formation of steam due to the heat of gases and gas ara mixture. With the overflow of water into gases, a fourth type of recovery can occur - condensation of water vapor in the flow part, while the heat of condensation of water can be returned to gases, increasing their pressure and working capacity before exhaust.
При избыточном переливе воды в газы начало конденсации пара может начинаться в проточной турбинной части турбодвигателя, при этом теплота конденсации пара возвращается газу, повышая его парциальное давление и работоспособность.In case of excessive overflow of water into gases, the beginning of steam condensation can begin in the flowing turbine part of the turbo engine, while the heat of condensation of the steam is returned to the gas, increasing its partial pressure and working capacity.
На фиг.2 ротор изображен в положении заполнения рабочим телом перепускных каналов первого ряда выступов ротора и создания во всех сообщенных перепускных каналах ротора и блоков рабочих импульсов (рабочих тактов) - заряды рабочего тела, вылетающие из перепускных каналов блоков, толкают ротор.In Fig.2, the rotor is depicted in the position of filling the bypass channels of the first row of rotor protrusions with the working fluid and creating the rotor and the working pulse blocks (working clocks) in all the bypass channels communicated - the charges of the working fluid emanating from the bypass channels of the blocks push the rotor.
На фиг.3 ротор 2 изображен в положении создания во всех сообщенных перепускных каналах ротора и блоков рабочих импульсов (рабочих тактов) - ротор отталкивается выбрасываемыми из его перепускных каналов зарядами рабочего тела от блоков, и выхлопа рабочего тела из перепускных каналов последней ступени ротора через выпускные окна 27 в выхлопной коллектор 28.In Fig. 3, the
Работа турбодвигателя осуществляется следующим образом.The operation of the turbo engine is as follows.
При запуске турбодвигателя в начальный период вращения ротора 3 лопасти 21, проходящие мимо впускных окон 11, 12, отсекают атмосферный воздух и начинают его сжимать в уменьшающихся межлопастных объемах. После прохождения лопастями впускного окна 12 в межлопастные объемы перепускается воздух из компрессорной полости по каналу 26, поступивший через впускное окно 11 и непрерывно, через форсунку впрыскивается топливо. При достижении камеры сгорания 16 топливовоздушная смесь воспламеняется калильной свечей зажигания, установленной в резьбовом канале 17. При дальнейшем движении ротора осуществляется объемное бесступенчатое расширение газов с созданием вращающего момента. При достижении лопастями перепускных каналов 6, газы через них поступают в ресивер 5 (газопарогенератор). Одновременно в газы, проходящие по перепускному каналу 6, впрыскивается нагретая вода, прошедшая предварительно по рекуператору 15, при этом, за счет теплоты высокотемпературных газов в рекуператоре образуется газопаровая смесь.When starting a turbo engine in the initial period of rotation of the
Из ресивера 5 газопаровая смесь поступает через впускные окна 10 в турбинную часть турбодвигателя, заполняя перепускные каналы 23 ротора 3.From the
В целом общий рабочий цикл турбинной части состоит из множества отдельных рабочих циклов, совершаемых газопаровой смесью при движении после впуска одновременно по нескольким проточным частям с перепуском по перепускным каналам ротора и блоков.In general, the overall duty cycle of the turbine part consists of many separate duty cycles performed by the gas-vapor mixture during movement after inlet along several flowing parts simultaneously with bypass through the bypass channels of the rotor and blocks.
Рабочий цикл каждого перепускного канала ротора и блоков состоит из четырех тактов.The duty cycle of each bypass channel of the rotor and blocks consists of four clock cycles.
Первый такт - «заполнение» перепускных каналов первого ряда ротора газопаровой смесью. При дальнейшем вращении ротора и разобщении его перепускных каналов с впускными окнами выполняется второй такт - «отсечка», за тем выполняется третий такт - «рабочий» при сообщении с неподвижным каналами блоков и, за тем, четвертый такт - снова «отсечка».The first cycle - "filling" the bypass channels of the first row of the rotor with a gas-vapor mixture. With further rotation of the rotor and uncoupling of its bypass channels with the inlet windows, a second clock cycle is performed - “cutoff”, then a third clock cycle is performed - “working” when communicating with the stationary channels of the blocks and, after that, a fourth clock cycle is again “cutoff”.
При дальнейшем движении ротора в окружном направлении каждый его канал вновь сообщается со следующим впускным окном, дополняется газопаровой смесью до первоначального давления из ресивера и далее циклы повторяются в описанном выше порядке. Аналогичные такты выполняются перепускными каналами последующих рядов ротора при сообщении с перепускными каналами блоков.With further movement of the rotor in the circumferential direction, each of its channels again communicates with the next inlet window, is supplemented with a gas-vapor mixture to the initial pressure from the receiver, and then the cycles are repeated in the manner described above. Similar cycles are performed by bypass channels of subsequent rows of the rotor when communicating with the bypass channels of the blocks.
После запуска турбодвигателя и заполнения газами или газопаровой смесью из ресивера перепускных каналов ротора первого от центра ряда, при его дальнейшем движении первыми взаимодействуют пары каналов ротора и статора первой ступени, при этом, ротор отталкивается в направлении вращения реактивными струями от плоских поверхностей каналов неподвижных блоков, при этом давление в перепускных каналах ротора падает, а в перепускных каналах блоков возрастает. Происходит частичный резкий выброс газопаровой смеси (рабочий реактивный импульс) из каналов ротора, находящейся под более высоким давлением в каналы блоков, находящиеся при пуске при атмосферном давлении, а после поворота на шаг между впускными окнами - под меньшим давлением. При этом давление в обоих каналах становится примерно равным.After starting the turbo engine and filling the bypass channels of the rotor of the first from the center of the row with gases or a gas-vapor mixture from the receiver, during its further movement, the pairs of the rotor and stator channels of the first stage are the first to interact, while the rotor is repelled in the direction of rotation by jet jets from the flat surfaces of the channels of the stationary blocks, while the pressure in the bypass channels of the rotor decreases, and in the bypass channels of the blocks increases. A partial sharp ejection of a gas-vapor mixture (working jet impulse) occurs from the rotor channels, which are under higher pressure, into the channels of the blocks, which are at start-up at atmospheric pressure and, after turning a step between the inlet windows, under lower pressure. In this case, the pressure in both channels becomes approximately equal.
При дальнейшем движении ротора его каналы, расположенные в следующем от центра ряду, сообщаются с каналами блоков, ранее сообщавшихся с каналами первых ступеней ротора и находящихся под поступившим из них давлением газопаровой смеси, при этом газопаровая смесь, резко вылетающая из каналов неподвижных блоков, толкает реактивными струями ротор. Осуществляется рабочие циклы в сообщенных перепускных каналах блоков и ротора второй ступени после поступления заряда в проточную часть турбины. За тем, полости разобщаются. Далее, и в окружном, и в радиальном направлении от центра к периферии до выпускных окон 27 совершаются аналогичные рабочие циклы объемного, ступенчатого, реактивно-импульсного расширения газопаровой смеси.With further movement of the rotor, its channels located in the next row from the center communicate with the channels of the blocks that previously communicated with the channels of the first stages of the rotor and are under pressure from the gas-vapor mixture, while the gas-vapor mixture, sharply flying out of the channels of the stationary blocks, pushes reactive jets rotor. Duty cycles are carried out in the reported bypass channels of the blocks and the rotor of the second stage after the charge enters the turbine flow section. After that, the cavities are disconnected. Further, in the circumferential and in the radial direction from the center to the periphery to the
В зависимости от расхода рабочего тела, габаритов и мощности турбодвигателя количество впускных окон 10 может быть выполнено различным. Количество перепускных каналов ротора и блоков выполняется равным, и может не соответствовать количеству впускных окон, при этом их окружной размер и окружное расстояние между ними должно обеспечивать выполнение одного или несколько полных рабочих циклов до повторного сообщения с впускными окнами 10.Depending on the flow rate of the working fluid, the dimensions and power of the turbo engine, the number of
Эффективности перепуска рабочего по ступеням проточных частей и силе реактивных импульсов способствуют так же центробежные силы.Centrifugal forces also contribute to the efficiency of bypassing the worker along the steps of the flowing parts and the strength of the reactive pulses.
При пуске холодного турбодвигателя его выход на рабочий режим газового цикла с появлением крутящего момента от начала впуска воздуха, прохождения газов по центральной и турбинной проточным частям до выпускных окон (выхлопа) составляет не более 2-х оборотов ротора. После прогрева и поступления в газы воды турбодвигатель выходит на газопаровой режим работы с максимальной эффективностью рабочего цикла.When starting a cold turbo engine, its output to the operating mode of the gas cycle with the appearance of torque from the beginning of the air intake, the passage of gases through the central and turbine flow parts to the exhaust windows (exhaust) is no more than 2 rotor revolutions. After warming up and entering the water gases, the turbo engine enters the gas-steam mode of operation with the maximum efficiency of the duty cycle.
Общее количество рабочих импульсов турбодвигателя за один оборот ротора будет равно произведению количества перепускных каналов в роторе на количество перепускных каналов блоков и на количество ступеней «ротор-блок» и «блок-ротор».The total number of turbine engine working pulses per revolution of the rotor will be equal to the product of the number of bypass channels in the rotor by the number of bypass channels of the blocks and the number of stages "rotor-block" and "block-rotor".
Так, в изображенном на фигурах 1, 2, 3 варианте турбодвигателя, содержащем: 2 блока с 8-ю перепускными каналами в каждом, ротор с 8-ю перепускными каналами с каждой стороны, с тремя ступенями отталкивания ротора и с тремя ступенями толкания ротора в двух блоках, общее количество (n) рабочих импульсов за один оборот ротора составит:So, in the turbo engine version shown in figures 1, 2, 3, comprising: 2 blocks with 8 bypass channels in each, a rotor with 8 bypass channels on each side, with three stages of repulsion of the rotor and with three stages of pushing the rotor in two blocks, the total number (n) of working pulses per revolution of the rotor will be:
n=2×8×8×6=768 импульсовn = 2 × 8 × 8 × 6 = 768 pulses
Регулировка мощности турбоэлектрогенератора, в зависимости от вырабатываемых им видов энергии, может осуществляться изменением расхода топлива, или расхода воды, или топлива и воды одновременно с обеспечением, в зависимости от теплотворной способности топлива, генерации для турбинной части газопаровой смеси с минимальной влажностью с целью достижения максимальной механической и, соответственно, электрической мощностей, или с максимальным переувлажнением газопаровой смеси водой для максимальной выработки тепловой энергии в виде горячего конденсата.The power of the turboelectric generator, depending on the types of energy it produces, can be adjusted by changing the fuel consumption, or the consumption of water, or fuel and water, while simultaneously providing, depending on the calorific value of the fuel, generation for the turbine part of the gas-vapor mixture with minimum humidity in order to achieve maximum mechanical and, accordingly, electric capacities, or with maximum overmoistening of the gas-vapor mixture with water for maximum generation of thermal energy in the form of mountains barley condensate.
Чисто гибридное конструктивное исполнение турбодвигателя и реализуемый им непрерывный, гибридный, газопаровой термодинамический цикл полного объемного расширения обеспечивает несколько синергетических эффектов:The purely hybrid design of the turbo engine and the continuous, hybrid, gas-steam thermodynamic cycle of full volume expansion realized by it provides several synergistic effects:
1. Снижение количества деталей; один ротор, подшипники и два блока одновременно используются для 3-х двигателей: двигателя внутреннего сгорания, для турбины и для двух электрогенераторов.1. Reducing the number of parts; one rotor, bearings and two blocks are simultaneously used for 3 engines: an internal combustion engine, for a turbine and for two electric generators.
2. Резкое улучшение габаритно-массовых характеристик по сравнению с комбинированными энергетическими установками, состоящими из комбинации отдельных типов двигателей - теплового двигателя и электрогенератора или двух турбин - газовой и паровой и отдельного парогенератора в когенерационных парогазовых установках, реализующих последовательно два отдельных и разных цикла - газовый и паровой.2. A sharp improvement in overall mass characteristics compared to combined power plants, consisting of a combination of separate types of engines - a heat engine and an electric generator or two turbines - a gas and steam and a separate steam generator in cogeneration combined-cycle plants that implement two separate and different cycles - gas and steam.
Реализуемый турбодвигателем адиабатный (без отвода тепла) газопаровой цикл с максимально возможным температурным диапазоном рабочего тела от Т=3000°С после воспламенения топливовоздушной смеси и до Т=50-70°С газопаровой смеси на выхлопе, обеспечит максимально возможный для тепловых двигателей термический КПД - до 98%.The adiabatic (without heat removal) gas-steam cycle with the maximum possible temperature range of the working fluid from T = 3000 ° C after ignition of the air-fuel mixture and to T = 50-70 ° C of the gas-steam mixture at the exhaust, realized by the turbo engine, will provide the maximum thermal efficiency for heat engines - up to 98%.
Генерация в гибридном газопаровом цикле дополнительного давления пара за счет неиспользуемой теплоты газов в известных типах двигателей внутреннего сгорания и наиболее рациональное объемное радиальное расширение рабочего тела с ростом радиуса и площади, воспринимающей давление рабочего тела, и полное использование давления до атмосферного, обеспечат максимально возможный эффективный КПД до 90%, с учетом того, что механические потери и, связанный с ними, отрицательный момент для 3-х двигателей (ДВС, турбина, электрогенераторы), будут иметь место только в двигательной части турбодвигателя на малых радиусах - подшипники ротора, стыки лопастей с вкладышами и с опорной цилиндрической поверхностью цилиндра, два стыка торцевых уплотнителей ротора с блоками и в подшипниках качения или скольжения, на которых установлен ротор турбодвигателя.The generation of additional steam pressure in a hybrid gas-vapor cycle due to the unused heat of gases in known types of internal combustion engines and the most rational volumetric radial expansion of the working fluid with an increase in the radius and area perceiving the working fluid pressure, and the full use of pressure to atmospheric, will provide the highest possible effective efficiency up to 90%, taking into account the fact that mechanical losses and the negative moment associated with them for 3 engines (ICE, turbine, electric generators) will have s occurs only in part of the propulsion turbine engine at small radii - rotor bearings, joints blades with inserts and support cylindrical surface of the cylinder, the two joint end rotor seal with blocks in rolling bearings or slide, on which is mounted turbo rotor.
В газопаровом адиабатном турбодвигателе возможно более глубокое использование теплоты продуктов сгорания для генерации дополнительного давления и повышение показателей эффективности цикла при использовании в нем дополнительно, кроме воды, низкокипящих жидкостей с более низкой температурой кипения, чем вода, например, аммиака.In a gas-steam adiabatic turbo-engine, a deeper use of the heat of the combustion products to generate additional pressure and an increase in the cycle efficiency when using additionally, in addition to water, low-boiling liquids with a lower boiling point than water, such as ammonia, is possible.
Совпадение моментных характеристик газопарового турбодвигателя и синхронно работающего с ним электрогенератора, обеспечат с минимальных оборотов турбоэлектрогенератора большой крутящий момент, что, при его использовании в транспортных средствах в качестве силовой установки, исключит необходимость использования отдельного электрогенератора и тяжелых дорогостоящих аккумуляторов.The coincidence of the torque characteristics of the gas-steam turbo engine and the electric generator synchronously working with it will provide high torque from the minimum speed of the turbo-electric generator, which, when used in vehicles as a power plant, will eliminate the need to use a separate electric generator and heavy expensive batteries.
В сравнении с известными поршневыми и роторными двигателями внутреннего сгорания газопаровой турбодвигатель будет развивать эквивалентную им мощность при значительно меньшем числе оборотов, что снизит удельные механические потери и увеличит ресурс его работы.In comparison with the known piston and rotary internal combustion engines, a gas-steam turbo engine will develop equivalent power at a significantly lower number of revolutions, which will reduce specific mechanical losses and increase its service life.
В комбинации с многотопливным парогенератором и подачей пара в турбинную часть турбоэлектрогенератора он обеспечит генерацию механической, электрической и тепловой энергии с использованием различных твердых органических видов топлива (дрова, уголь, пеллеты), что повышает универсальность при его использовании.In combination with a multi-fuel steam generator and steam supply to the turbine part of the turboelectric generator, it will provide the generation of mechanical, electrical and thermal energy using various solid organic fuels (firewood, coal, pellets), which increases the versatility of its use.
Максимально возможное использование в рабочем цикле теплоты для генерации давления, наиболее эффективное объемное расширение и рациональная кинематическая схема его преобразования в крутящий момент обеспечат минимальный удельный расход топлива и, соответственно, высокие показатели по эмиссии газов и тепла, превосходящие установленные стандартами Евро для современных тепловых двигателей.The maximum possible use of heat in the work cycle for pressure generation, the most effective volume expansion and the rational kinematic scheme for converting it into torque will provide the minimum specific fuel consumption and, accordingly, high rates of gas and heat emission, exceeding the Euro standards for modern heat engines.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012158178/06U RU133564U1 (en) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | ADIABATED GAS-STEAM TURBO ENGINE ROMANOVA |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012158178/06U RU133564U1 (en) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | ADIABATED GAS-STEAM TURBO ENGINE ROMANOVA |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU133564U1 true RU133564U1 (en) | 2013-10-20 |
Family
ID=49357497
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012158178/06U RU133564U1 (en) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | ADIABATED GAS-STEAM TURBO ENGINE ROMANOVA |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU133564U1 (en) |
-
2012
- 2012-12-28 RU RU2012158178/06U patent/RU133564U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10920662B2 (en) | Compound cycle engine | |
US11187146B2 (en) | Compound engine system with rotary engine | |
US11078834B2 (en) | Rotary valve continuous flow expansible chamber dynamic and positive displacement rotary devices | |
EP0236344A1 (en) | Shaft power generator | |
CA2108108A1 (en) | Rotary engine | |
EP2737183A2 (en) | Semi-isothermal compression engines with separate combustors and expanders, and associated system and methods | |
US8061327B2 (en) | Tangential combustion turbine | |
CN203892009U (en) | Rotor negative-pressure power equipment | |
CN106948936B (en) | A kind of rotor motor | |
RU133564U1 (en) | ADIABATED GAS-STEAM TURBO ENGINE ROMANOVA | |
CN109139234B (en) | Engine assembly with intercooler | |
RU125624U1 (en) | TURBINE ROMANOVA | |
MX2013007979A (en) | Inner combustion radial engine. | |
RU2699864C1 (en) | Volumetric type rotary machine | |
WO2016004746A1 (en) | Unequal-stroke working four-rotor internal combustion engine | |
CN113167172A (en) | Rotor type internal combustion engine and method of operating the same | |
RU2335636C2 (en) | Method of heat engine operation and romanov's gas-steam turbo-engine | |
US20120160209A1 (en) | Turbine having cooperating and counter-rotating rotors in a same plane | |
CN203891947U (en) | Rotor high-low-pressure power equipment | |
CN202531289U (en) | Steady-flow combustion rotor expansion type engine | |
CN201277093Y (en) | Isochoric kinetic energy engine | |
CN110344936B (en) | High-speed flywheel generator | |
Liu et al. | Performance Analysis and Modeling of the Two-Stage Wave Disk Engine | |
CN205638567U (en) | Sliding vane type steam -operating rotary engine | |
CN205445684U (en) | Sliding vane type steam -operating rotary engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20131113 |