RU179510U1 - DEVICE FOR TRANSFORMING ENERGY OF STEAM-GAS MIXTURE FROM UNDERGROUND SOURCES TO ELECTRIC ENERGY - Google Patents
DEVICE FOR TRANSFORMING ENERGY OF STEAM-GAS MIXTURE FROM UNDERGROUND SOURCES TO ELECTRIC ENERGY Download PDFInfo
- Publication number
- RU179510U1 RU179510U1 RU2016111515U RU2016111515U RU179510U1 RU 179510 U1 RU179510 U1 RU 179510U1 RU 2016111515 U RU2016111515 U RU 2016111515U RU 2016111515 U RU2016111515 U RU 2016111515U RU 179510 U1 RU179510 U1 RU 179510U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- gas
- base
- steam
- energy
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F01K25/06—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 mixtures of different fluids
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к энергетическим установкам по преобразованию энергии парогазовой смеси из геотермальных источников или энергии попутного газа из нефтяных и газовых скважин в электрическую энергию и может быть использована в местах, где требуются автономные источники электроэнергии.The utility model relates to power plants for converting gas-vapor mixture energy from geothermal sources or associated gas energy from oil and gas wells into electric energy and can be used in places where autonomous sources of electricity are required.
Предлагаемая полезная модель представляет компактную энергетическую установку модульной конструкции переносного типа.The proposed utility model represents a compact power plant of a modular design of a portable type.
Устройство содержит в комплексе: неподвижное основание, неподвижный статор с обмотками возбуждения, соединенный с основанием, и ротор с постоянными магнитами на верхней поверхности, вращающийся между неподвижным статором и углублением в основании под воздействием пара или газа на парогазовой подушке. Ротор совмещает в себе функции турбины и ротора, имея на боковой поверхности изогнутые лопатки, обеспечивающие его вращение при воздействии на них пара или газа. В устройстве отсутствует ось вращения на подшипниках, а две конические поверхности, входящие друг в друга: одна - на роторе, другая - в основании устройства, создают центрирующее вращение ротора на парогазовой подушке в процессе работы устройства.The device comprises in a complex: a fixed base, a fixed stator with field windings connected to the base, and a rotor with permanent magnets on the upper surface, rotating between the fixed stator and the recess in the base under the influence of steam or gas on a gas-vapor pad. The rotor combines the functions of a turbine and a rotor, having curved blades on its lateral surface, which ensure its rotation when exposed to steam or gas. The device does not have an axis of rotation on the bearings, and two conical surfaces that enter into each other: one on the rotor and the other on the base of the device create a centering rotation of the rotor on the steam-gas cushion during operation of the device.
Пар или газ из подземного источника, очищенные от механических примесей и прошедшие через фильтры и сепараторы, подаются через трубу к основанию устройства. В месте подвода трубы к основанию находится регулятор расхода подаваемого пара или газа. При подаче под давлением пара или газа ротор приподнимается над опорными соприкасающимися поверхностями основания и ротора, открывая зазор, через который пар или газ поступает на изогнутые лопатки ротора, обеспечивающие его вращение на парогазовой подушке. Скорость вращения ротора может регулироваться количеством подаваемого пара или газа.Steam or gas from an underground source, purified from mechanical impurities and passed through filters and separators, is fed through a pipe to the base of the device. In the place of supply of the pipe to the base, there is a flow regulator for the supplied steam or gas. When steam or gas is supplied under pressure, the rotor rises above the contacting contacting surfaces of the base and rotor, opening a gap through which steam or gas enters the curved blades of the rotor, ensuring its rotation on a gas-vapor pad. The rotor speed can be controlled by the amount of steam or gas supplied.
Работоспособность устройства была подтверждена испытаниями на созданной модели устройства с имитацией выхода пара из геотермального источника. В процессе работы конические поверхности основания и ротора не соприкасаются друг с другом, что уменьшает износ деталей основания и ротора. Вращения ротора с постоянными магнитами на его верхней поверхности между неподвижных обмоток возбуждения на статоре приводит к возникновению электрического тока с последующей передачей его потребителю.The operability of the device was confirmed by tests on the created model of the device with imitation of steam output from a geothermal source. During operation, the conical surfaces of the base and rotor do not touch each other, which reduces wear on the parts of the base and rotor. The rotation of the rotor with permanent magnets on its upper surface between the stationary field windings on the stator leads to the appearance of an electric current with subsequent transmission to the consumer.
Технический результат от использования устройства для преобразования геотермальной энергии или энергии попутного газа из подземных источников в электрическую энергию - это получение электроэнергии в местах выхода геотермальных вод или при выделении попутного газа из нефтяных или газовых скважин и последующей ее передачей потребителю. Компактность устройства, возможность легкой транспортировки, экологическая чистота конструкции позволит использовать данное устройство в различных районах и областях. The technical result from the use of a device for converting geothermal energy or associated gas energy from underground sources to electrical energy is the generation of electricity at the geothermal water outlet or during the evolution of associated gas from oil or gas wells and its subsequent transmission to the consumer. The compactness of the device, the possibility of easy transportation, environmental friendliness of the design will allow the use of this device in various areas and areas.
Description
Одним из способов получения электрической энергии является использование попутного газа из скважин или парогазовой смеси из геотермальных источников, воздействующих на предлагаемое устройство для получения электроэнергии.One of the ways to obtain electrical energy is to use associated gas from wells or a gas mixture from geothermal sources acting on the proposed device for generating electricity.
Полезная модель относится к энергетическим установкам по преобразованию энергии вытекающей парогазовой смеси из геотермальных источников или при выделении попутного газа из нефтяных и газовых скважин в электрическую энергию в местах, где требуются автономные источники электроэнергии.The utility model relates to power plants for converting the energy of an exhausted vapor-gas mixture from geothermal sources or when associated gas is extracted from oil and gas wells into electrical energy in places where autonomous sources of electricity are required.
Предлагаемое устройство представляет компактный переносной электрогенератор, имеющий простую и надежную конструкцию.The proposed device is a compact portable electric generator having a simple and reliable design.
Использование тепловой энергии подземных источников или выбросов попутного газа для выработки электроэнергии происходит на геотермальных электростанциях, таких как, Паужетская ГеоТЭС, Мутновская ГеоТЭС и другие, расположенные в районах геотермальных месторождений или при выходе попутного газа в различных районах земного шара.The use of thermal energy from underground sources or associated gas emissions to generate electricity occurs at geothermal power plants, such as Pauzhetskaya GeoTES, Mutnovskaya GeoTES and others, located in areas of geothermal deposits or when associated gas is released in different parts of the globe.
Известны геотермальные паровые электростанции, работающие на паре, или геотермальные электростанции с бинарным циклом, использующие воду и жидкость с более низкой температурой кипения, когда пар, воздействуя на турбину, приводит в действие электрогенератор с последующей передачей электроэнергии в сеть потребителю. [Алхасов А.Б. Геотермальная энергетика: проблемы, ресурсы, технологии. М. Физматлит; 2008 г.; 376 с.].Known geothermal steam power plants operating on steam, or geothermal power plants with a binary cycle, using water and liquid with a lower boiling point, when the steam, acting on the turbine, drives an electric generator, followed by transmission of electricity to the network to the consumer. [Alkhasov A.B. Geothermal energy: problems, resources, technologies. M. Fizmatlit; 2008; 376 p.].
Известны геотермальные электростанции, работающие на геотермальной текучей среде высокого давления (патент RU 2126098) или использующие разность давлений или температур, возникающих в природе, и составленные из блоков модульного типа (патент RU 2493431), обеспечивающие изменение масштаба и адаптирующиеся к местным условиям. На всех типах электростанций турбина и электрогенератор расположены отдельно друг от друга и соединены с помощью различных приводных устройств.Known geothermal power plants operating on high pressure geothermal fluid (patent RU 2126098) or using the difference in pressure or temperature that occurs in nature, and composed of blocks of a modular type (patent RU 2493431), providing a change in scale and adapt to local conditions. At all types of power plants, the turbine and the generator are located separately from each other and are connected using various drive devices.
Известны электрогенераторы, в которых ротор и статор представляют из себя коаксиальные соосные цилиндры с внутренним ротором на постоянных магнитах и статором с обмотками возбуждения (Попов B.C., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. М. «Энергия», 1976.).Electric generators are known in which the rotor and stator are coaxial coaxial cylinders with an internal rotor with permanent magnets and a stator with field windings (Popov B.C., Nikolaev S. A. General electrical engineering with the basics of electronics. M. "Energy", 1976.).
Известны аппараты на воздушной подушке - экранопланы, когда воздушная подушка создается за счет скоростного напора во время движения (патент РФ 2466888; патент РФ 2471660) или аппараты с дополнительной аэродинамической поддержкой корпуса (патент РФ 2456185), позволяющие увеличить подъемную силу и грузоподъемность аппарата. Все они несут на себе двигатели, создающие подъем аппарата над поверхностью и регулирующие скорость движения аппарата.Air-cushion devices are known - ekranoplanes, when an air cushion is created due to high-speed pressure during movement (RF patent 2466888; RF patent 2471660) or devices with additional aerodynamic support for the body (RF patent 2456185), which allow to increase the lifting force and carrying capacity of the apparatus. All of them carry engines that create the rise of the apparatus above the surface and regulate the speed of the apparatus.
В конструкции турбина-генератор (полезная модель, патент РФ 105376), которая представляет установленное в русле реки под водой сооружение на бетонной плите с электрогенератором, редуктором, лопастями, меняющими угол наклона, укрепленными на вертикальной оси вращения. Данная установка может быть использована при любых погодных условиях, в любое время года, но в местах с достаточной глубиной текущей реки. Недостатком данной конструкции, по сравнению с предлагаемым устройством, является наличие редуктора и вертикальной оси вращения.The turbine-generator (utility model, RF patent 105376) is designed, which is a structure installed in a river bed under water on a concrete slab with an electric generator, gearbox, blades that change the angle of inclination, mounted on the vertical axis of rotation. This installation can be used in any weather conditions, at any time of the year, but in places with sufficient depth of the current river. The disadvantage of this design, compared with the proposed device, is the presence of a gearbox and a vertical axis of rotation.
Наиболее близким аналогом-прототипом (патент RU 2168062) является ветрогенератор, предназначенный для зарядки аккумуляторов и электропитания различных потребителей. Данное устройство содержит ветроколесо и плоский магнитоэлектрический генератор, дискообразный ротор которого имеет постоянные магниты и связан с ветроколесом постоянной осью, вращающейся на подшипниках. Основным недостатком данной установки по сравнению с предлагаемым устройством является наличие комбинированной оси вращения на подшипниках.The closest analogue prototype (patent RU 2168062) is a wind generator designed to charge batteries and power various consumers. This device contains a wind wheel and a flat magnetoelectric generator, the disk-shaped rotor of which has permanent magnets and is connected with the wind wheel by a constant axis rotating on bearings. The main disadvantage of this installation compared with the proposed device is the presence of a combined axis of rotation on the bearings.
Задача предлагаемой полезной модели состоит в разработке конструкции устройства для преобразования энергии, вытекающей парогазовой смеси из геотермальных источников или энергии выделяемого попутного газа из нефтяных и газовых скважин, в электрическую энергию там, где требуются автономные источники электроэнергии.The objective of the proposed utility model is to develop a device design for converting energy resulting from a gas-vapor mixture from geothermal sources or the energy of associated gas from oil and gas wells into electrical energy where autonomous sources of electricity are required.
Предлагаемая полезная модель представляет компактную энергетическую установку модульной конструкции переносного типа, где отсутствует ось вращения на подшипниках, а ее заменяют две конические поверхности: одна - на роторе, другая - в основании установки, имеющие между собой минимальный зазор. В устройстве - турбина и ротор совмещены друг с другом и не имеют цилиндрической оси вращения на подшипниках. На роторе установлены постоянные магниты и изогнутые лопатки, создающие момент вращения при воздействии на них парогазовой смеси. Ротор расположен внутри кольцевого статора. Статор неподвижный, соединен с основанием и имеет элементы с обмотками возбуждения для получения электрического тока с последующей передачей его потребителю. Соприкасающиеся поверхности ротора и основания имеют открывающийся зазор, через который поступает парогазовая смесь на лопатки ротора. Пар или газ, поступающий в зазор, создают подъем ротора и позволяют ему удерживаться на парогазовой подушке, а изогнутые лопатки, типа турбинных, расположенные на боковой стороне ротора, обеспечивают его вращение в обойме статора от поступающей энергии пара геотермальных источников или попутного газа из подземных скважин.The proposed utility model is a compact power plant of a modular design of a portable type, where there is no axis of rotation on the bearings, and it is replaced by two conical surfaces: one on the rotor and the other at the base of the installation, which have a minimum clearance between them. In the device, the turbine and rotor are combined with each other and do not have a cylindrical axis of rotation on the bearings. Permanent magnets and curved blades are installed on the rotor, creating a torque when exposed to a vapor-gas mixture. The rotor is located inside the annular stator. The stator is fixed, connected to the base and has elements with field windings for receiving electric current with subsequent transmission to the consumer. The contacting surfaces of the rotor and the base have an opening gap through which the vapor-gas mixture enters the rotor blades. The steam or gas entering the gap creates a rotor lift and allows it to be held on a steam-gas cushion, and curved blades, such as turbine ones, located on the side of the rotor, ensure its rotation in the stator holder from the incoming energy of a pair of geothermal sources or associated gas from underground wells .
Сущность полезной модели состоит в том, что устройство по преобразованию геотермальной энергии или энергии попутного газа из подземных источников в электрическую энергию, представляет собой компактный блок, содержащий в комплексе: неподвижное основание, соединенное с неподвижным статором, и ротор, вращающийся внутри статора без опорных подшипников и оси вращения под воздействием парогазовой смеси на парогазовой подушке.The essence of the utility model consists in the fact that the device for converting geothermal energy or associated gas energy from underground sources to electrical energy is a compact unit containing in the complex: a fixed base connected to a fixed stator and a rotor rotating inside the stator without support bearings and the axis of rotation under the influence of the vapor-gas mixture on the vapor-gas cushion.
При этом в верхней части опоры неподвижного статора из электроизолирующего материала вставлены элементы с обмотками возбуждения самого статора, а в верхней части ротора находятся постоянные магниты. Вращение ротора внутри неподвижного статора приводит к возникновению электрического тока.At the same time, elements with excitation windings of the stator itself are inserted in the upper part of the fixed stator support from electrically insulating material, and permanent magnets are located in the upper part of the rotor. The rotation of the rotor inside the fixed stator leads to the appearance of an electric current.
Кроме того, ротор имеет многослойную конструкцию, состоящую из электроизолирующей платформы с постоянными магнитами на верхней поверхности, и перевернутым центрирующим конусом на нижней поверхности с углом при вершине 160-150°, изготовленным из металла или металлокерамического материала с износостойким покрытием. При этом наличие изогнутых лопаток, типа турбинных, или краевых лопастей на боковой поверхности ротора, в количестве не менее 10-12 штук, обеспечивает его вращение в приподнятом состоянии на парогазовой подушке за счет напора пара или газа, истекающих из подземных источников и поступающих к основанию устройства.In addition, the rotor has a multilayer structure, consisting of an electrically insulating platform with permanent magnets on the upper surface, and an inverted centering cone on the lower surface with an apex angle of 160-150 °, made of metal or a ceramic-metal material with a wear-resistant coating. In this case, the presence of curved blades, such as turbine, or edge blades on the side surface of the rotor, in an amount of at least 10-12 pieces, ensures its rotation in an elevated state on a gas-vapor pad due to the pressure of steam or gas flowing from underground sources and coming to the base devices.
Кроме того, в основании устройства, изготовленного из материала типа металлокерамики, в верхней его части, находится коническое углубление под углом 160-150° к вертикальной оси, имеющее на поверхности износостойкое покрытие. В это углубление основания вставляется центрирующий конус ротора с зазором по коническим поверхностям ~ 0,2 мм и открывающимся зазором в процессе работы по опорным поверхностям.In addition, at the top of the device, made of a material such as cermet, there is a conical recess at an angle of 160-150 ° to the vertical axis, which has a wear-resistant coating on the surface. A centering cone of the rotor is inserted into this recess of the base with a gap on the conical surfaces of ~ 0.2 mm and an opening gap during operation on the supporting surfaces.
При этом ротор имеет дополнительные изогнутые отверстия от нижней поверхности к наружной боковой поверхности ротора, тангенциального типа, в количестве 6-12 штук, служащие для создания дополнительного момента вращения и дополнительного охлаждения элементов статора и ротора.In this case, the rotor has additional curved holes from the lower surface to the outer side surface of the rotor, of a tangential type, in the amount of 6-12 pieces, which serve to create additional torque and additional cooling of the stator and rotor elements.
Парогазовая смесь или газ из подземного источника, очищенные от механических примесей и прошедшие через фильтры и сепараторы, подаются через трубу к основанию устройства. В месте подвода трубы к основанию находится регулятор расхода подаваемой парогазовой смеси.The gas-vapor mixture or gas from an underground source, purified from mechanical impurities and passed through filters and separators, is fed through a pipe to the base of the device. In the place where the pipe is supplied to the base, there is a flow regulator for the supplied gas-vapor mixture.
При подаче под давлением газа или пара в зазор между коническими поверхностями основания и ротора ротор приподнимается над опорными поверхностями основания и ротора, открывая зазор, через который пар или газ поступает на изогнутые лопатки ротора. При этом происходит вращение ротора на парогазовой подушке. Скорость вращения ротора может регулироваться количеством подаваемого пара или газа. В процессе работы конические поверхности основания и ротора не соприкасаются друг с другом, что уменьшает износ деталей основания и ротора.When gas or steam is supplied under pressure into the gap between the conical surfaces of the base and rotor, the rotor rises above the supporting surfaces of the base and rotor, opening a gap through which steam or gas enters the curved rotor blades. In this case, the rotor rotates on a gas-vapor pillow. The rotor speed can be controlled by the amount of steam or gas supplied. During operation, the conical surfaces of the base and rotor do not touch each other, which reduces wear on the parts of the base and rotor.
Технический результат от использования устройства для преобразования геотермальной энергии или энергии попутного газа из подземных источников в электрическую энергию позволит получать электроэнергию для последующей ее передачи потребителю в местах выхода геотермальных вод или выделения попутного газа из нефтяных или газовых скважин. Компактность устройства, возможность легкой транспортировки, экологическая чистота конструкции позволит использовать данное устройство в труднодоступных регионах.The technical result from the use of a device for converting geothermal energy or associated gas energy from underground sources to electric energy will allow to receive electricity for subsequent transmission to the consumer at the geothermal water outlet or associated gas from oil or gas wells. The compactness of the device, the possibility of easy transportation, the environmental cleanliness of the design will allow the use of this device in remote areas.
В природе выработка электроэнергии может составлять до 30% от энергии выбрасываемого пара (И.С. Сагадеев. “Развитие геотермальной энергетики в России”. г. Уфа; А. Барановский. “Вспомним о ГеоТЭС - природа великий гений”. 2015 г.).In nature, electricity generation can account for up to 30% of the energy of steam emitted (I. Sagadeev. “Development of geothermal energy in Russia.” Ufa; A. Baranovsky. “Recall GeoTES - nature is a great genius.” 2015) .
Описание устройства: На фиг. 1 представлено устройство для преобразования геотермальной энергии парогазовой смеси или энергии попутного газа из подземных скважин - в электрическую энергию, при расположении тепло - энергоносителя вблизи подземного источника. Устройство состоит - из неподвижного основания 1, с подведенной к нему трубой 2, через которую подается пар или газ; - неподвижной кольцевой опоры статора 4 с элементами обмоток возбуждения самого статора 5;Description of the device: FIG. 1 shows a device for converting geothermal energy of a gas-vapor mixture or associated gas energy from underground wells into electrical energy, when the heat and energy carrier is located near an underground source. The device consists of a
- и вращающегося над основанием и внутри статора безопорного дискообразного ротора 6, имеющего на верхней поверхности постоянные магниты. Неподвижная опора статора 4 жестко соединена с неподвижным основанием 1. У основания 1, в его верхней части, имеется коническое углубление 3 с углом при вершине 160-150° к вертикальной оси.- and rotating above the base and inside the stator of an unsupported disk-
Основание 1 изготовлено из металлокерамического материала, а имеет на поверхности конического углубления 3 износостойкое покрытие, например на основе карбида кремния или карбида вольфрама, или карбида хрома.The
В углубление 3 основания 1 вставляется центрирующий конус ротора 9.The centering cone of the
Парогазовая смесь или газ из подземного источника, очищенные от механических примесей и прошедшие через фильтры и сепараторы, подаются через трубу 2. В месте подвода трубы к основанию находится регулятор расхода 7 подаваемой парогазовой смеси.The gas-vapor mixture or gas from an underground source, purified from mechanical impurities and passed through filters and separators, is fed through
В верхней части кольцевой опоры неподвижного статора 4, изготовленного из электроизоляционного материала, равномерно вставлены “N” элементов с обмотками возбуждения 5 самого статора. При вращении ротора (6, 8, 9) внутри неподвижного статора 4 в обмотках возбуждения 5 возникает ток, который через токовыводящие элементы подается к потребителю 19. Поверхность 15 опоры статора служит ограничителем подъема ротора над поверхностью основания.In the upper part of the annular support of the fixed stator 4, made of electrical insulating material, “N” elements with
Ротор устройства представляет собой комбинированную многослойную конструкцию дискообразного типа. В верхней части ротора, в виде кольцевого диска из электроизоляционного материала, равномерно расположены “N” постоянных магнитов 6. Центральная часть ротора - основная платформа 8, в виде кольцевого диска из электроизоляционного материала, имеет на боковой поверхности равномерно расположенные изогнутые лопатки 10, типа турбинных, в количестве - не менее 10 штук, создающие вращение ротора при натекании на них парогазовой смеси. Материалом электроизоляционной платформы 8 может быть стеклопластик или стеклотекстолит. В электроизоляционной платформе 8 могут быть сделаны дополнительно изогнутые отверстия 11 тангенциального типа, усиливающие момент вращения ротора и обеспечивающие дополнительное охлаждение элементов статора и ротора. Нижняя часть ротора выполнена в виде перевернутого центрирующего конуса 9 с углом при вершине 160-150°, равным углу конического углубления 3 в основании устройства 1. Центрирующий конус 9 может быть выполнен из титана, стали, алюминия или металлокерамического материала с нанесенным на его наружную поверхность износостойким покрытием или быть полым внутри. Расположение центрирующего конуса 9 в углублении 3 основания 1 по коническим поверхностям и наличие зазора 13, постоянного в сечении ≈0,2 мм или имеющего в сечении форму конфузора, уменьшающегося при приближении к лопаткам ротора (снизу вверх), обеспечивает центрирующее положение ротора и его свободное вращение в процессе работы на парогазовой подушке без центральной оси и опорных подшипников.The rotor of the device is a combined multilayer design of a disk-shaped type. In the upper part of the rotor, in the form of an annular disk of electrical insulating material, “N” of permanent magnets are arranged uniformly 6. The central part of the rotor is the
В нерабочем состоянии ротор 6 соприкасается плоским участком поверхности 16 с плоским участком поверхности 17 основания 1. В процессе работы ротор 6 приподнимается над поверхностью 17 основания 1, а через открывающийся зазор 18 происходит натекание пара или газа на лопатки 10 ротора. Зазор 13 между коническим углублением основания 3 и наружной поверхностью центрирующего конуса ротора 9, имеющий форму конфузора, уменьшающегося в сечении к соприкасающимся поверхностям 16 и 17, и открывающийся зазор 18, могут увеличить скорость натекания газа или пара на лопатки 10 ротора.In the idle state, the
Зазор 12 между неподвижным статором 5 и ротором 6 обеспечивает свободное вращение ротора внутри статора в процессе его работы на парогазовой подушке. Для сбора и отвода возникшего конденсата в процессе работы установки снизу устанавливается поддон 14.The
Устройство для преобразования геотермальной энергии или энергии попутного газа из подземных источников в электрическую энергию работает следующим образом.A device for converting geothermal energy or associated gas energy from underground sources into electrical energy works as follows.
Паровая или газовая смесь из подземного источника, очищенные от механических примесей и прошедшие через фильтры и сепараторы, подаются через трубу 2 к основанию 1 устройства. В месте подвода трубы 2 к основанию 1 находится регулятор расхода 7 подаваемой парогазовой смеси. Пар или газ под давлением ≈10-20 атмосфер через зазор 13 направляется к конической части ротора 9.Steam or gas mixture from an underground source, purified from mechanical impurities and passed through filters and separators, is fed through a
Ротор 6 под давлением приподнимается над коническим углублением 3 основания 1. При этом вес ротора плюс атмосферное давление на его наружную поверхность становится меньше силы воздействия парогазовой струи и ее давления на нижнюю коническую 9 и плоскую 16 поверхности ротора - согласно уравнению Бернулли. Происходит открытие зазора 18 между поверхностями 16 и 17 ротора 6 и основания 1 соответственно.The
Ротор 6 как бы повисает (парит) в воздухе на парогазовой подушке над основанием 1. Происходит истечение парогазовой смеси через открывшийся зазор 18 и ее воздействие на изогнутые лопатки 10 ротора. Это приводит к вращению приподнятого ротора 6 в зазоре 12 внутри неподвижной обоймы статора 4 без опорных подшипников и оси вращения.The
Центровка ротора 6 в процессе его вращения осуществляется с помощью центрирующего конуса 9 внутри конического углубления 3 основания 1. Отсутствие в системе вращающихся подшипников и осей вращения снижает сопротивление вращению ротора внутри статора 4 и уменьшает износ работающих деталей. Возникший в процессе работы устройства конденсат удаляется из поддона 14 и может быть использован повторно.The centering of the
Вращение ротора с постоянными магнитами 6 внутри неподвижного статора с обмотками возбуждения 5 приводит к возникновению электрического тока с последующей передачей его потребителю 19.The rotation of the rotor with
Для подтверждения принципа работы предлагаемого устройства были разработаны и изготовлены: - модель устройства и - модель установки, имитирующей работу гейзера. Общая схема работы моделирующей установки приведена на фиг. 2.To confirm the principle of operation of the proposed device, the following were developed and manufactured: - model of the device and - model of the installation simulating the operation of a geyser. The general operation scheme of the simulator is shown in FIG. 2.
Установка состояла из основания 21, совмещенного со статором 22, и ротора 23 с укрепленными на его боковой стороне 11 изогнутыми лопатками 32. В центре основания 21, совмещенного со статором 22, имелось коническое углубление с углом при вершине 160° к вертикальной оси. В центре конического углубления основания 21, совмещенного со статором 22, было сделано сквозное отверстие диаметром 8 мм. В это отверстие снизу была вставлена трубка 24 с наружным диаметром 8 мм и внутренним диаметром 6 мм из нержавеющей стали. На конце трубки 24 имелось сужающееся сопло 25. Ротор 23 представлял собой перевернутый конус с углом при вершине 160° к вертикальной оси. На боковой стороне ротора были укреплены изогнутые лопатки 32 в количестве 11 штук. Статор и ротор были изготовлены из стали и имели диаметр 150 мм и толщину соответственно 50 мм и 30 мм.The installation consisted of a
Трубка 24 устанавливалась внутри трубки 28 с внутренним диаметром 16 мм и длиной 1,2 м. К концам трубки 28, изготовленной из карбида кремния, подводилось напряжение ≈220 В. Другой конец трубки 24 через вентиль 34 был подсоединен к ресиверу 26 с водой.The
В начале работы трубка 28 нагревалась до температуры 1320 K. После чего открывались вентили 29 и 34, и в металлическую трубку 24 из ресивера 26 поступала вода 30, вытесняемая воздухом из баллона 27. На выходе из трубки 24 образовывался перегретый пар 31, который поступал в сопло 25 и зазор 33 между статором и ротором. Струя пара, выходящая из сопла под давлением, приподнимала ротор 23, воздействовала на его изогнутые лопатки 32 и вращала ротор 23 без опорных подшипников и оси вращения. Ротор, как бы, парил над коническим углублением основания 21, совмещенного со статором 22, на парогазовой подушке. Его центровка осуществлялась коническим выступом с углом при вершине 160° к вертикальной оси на роторе 23, вставленным в коническое углубление с углом при вершине 160° к вертикальной оси в основание 21, соединенным со статором 22.At the beginning of operation, the
Работа устройства была зафиксирована на кинофотопленке. Такое же вращение происходило, если вместо пара подавался сжатый воздух или газ.The operation of the device was recorded on film. The same rotation occurred if, instead of steam, compressed air or gas was supplied.
На фиг. 3 представлена модель основания со статором, имеющая коническое углубление с углом при вершине 160° к вертикальной оси. В отверстие в центре углубления вставлена металлическая трубка с соплом.In FIG. 3 shows a model of a base with a stator having a conical recess with an angle at an apex of 160 ° to the vertical axis. A metal tube with a nozzle is inserted into the hole in the center of the recess.
На фиг. 4 представлена модель ротора с укрепленными на его боковой стороне изогнутыми лопатками. Поверхность ротора, сопрягаемая с поверхностью статора, имела коническую форму с углом при вершине 160° к вертикальной оси.In FIG. 4 shows a rotor model with curved blades mounted on its side. The rotor surface mating with the stator surface had a conical shape with an angle at the apex of 160 ° to the vertical axis.
При размещении на статоре обмоток возбуждения с токовыводящими элементами, а на роторе - постоянных магнитов, при работе установки вырабатывался электрический ток.When excitation windings with current-carrying elements were placed on the stator, and permanent magnets were placed on the rotor, an electric current was generated during the operation of the installation.
Список, просмотренных патентов по классам МПК, к заявке:List of patents scanned by IPC classes to the application:
“УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ ИЛИ ЭНЕРГИИ ПОПУТНОГО ГАЗА ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ”.“DEVICE FOR TRANSFORMING GEOTHERMAL ENERGY OR ASSOCIATED GAS ENERGY FROM UNDERGROUND SOURCES TO ELECTRIC ENERGY”.
1. МПК 7: F03B 13/10 патент RU №105376 - турбина - генератор.1. IPC 7: F03B 13/10 patent RU No. 105376 - turbine - generator.
2. МПК 7: F03B 13/10 патент RU №57385 - роторная турбина ГЭС.2. IPC 7: F03B 13/10 patent RU No. 57385 - rotary turbine hydroelectric power station.
3. МПК 7: F03D 9 патент RU №2168062 - ветрогенератор.3. IPC 7: F03D 9 patent RU No. 2168062 - a wind generator.
4. МПК 7: F03D 1/06; F03D 3/06; Н02К 21/22 патент RU №2331792 - ветрогенератор обращенный.4. IPC 7:
5. МПК 7: F03D 1/06 патент RU №2477811 - роторно-лопастное колесо электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса.5. IPC 7:
6. МПК 7: F03D 1/06 патент RU №2454563 - ротор ветрогенератора сегментного типа.6. IPC 7:
7. МПК 7: F03D 1/06 патент RU №2425249 - роторная ветроэлектростанция.7. IPC 7:
8. МПК: F03D 3/06 патент РФ №2517007 - ротор с вертикальным валом.8. IPC:
9. МПК: F03D 3/06 патент РФ №2516085 - роторный вертикальный ветродвигатель.9. IPC:
10. МПК: F03D 3/06 патент РФ №2511985 - вертикальный ветровой электрогенератор.10. IPC:
11. МПК: F03D 3/06 патент РФ №2502890 - турбинная установка и электростанция.11. IPC:
12. МПК: F03G 7/04 патент РФ №2493431 - геотермальная электростанция.12. IPC:
13. МПК: F24J 3/08 патент РФ №2110019 - паротурбинная установка для геотермальной электростанции.13. IPC:
14. МПК 8: B60V 1/06 патент РФ №2456185 - аппарат на воздушной подушке с дополнительной аэродинамической поддержкой корпуса.14. IPC 8:
15. МПК 8: B60V 1/08 патент РФ №2508997 - аэроглиссер амфибия.15. IPC 8:
16. МПК 8: B60V 1/08 патент РФ №246688 - экраноплан.16. IPC 8:
17. МПК 8: В60V 1/06 патент РФ №2442709 - мягкий поплавок.17. IPC 8:
18. МПК: H02K 21/22 патент РФ №2528378 - магнитоэлектрическая машина со вспомогательным двигателем.18. IPC:
19. МПК: Н02К 21/22 патент РФ №2467454 - высокоскоростная магнитоэлектрическая машина с вертикальным валом.19. IPC:
20. МПК: H02H 21/22 патент РФ №2453698 - скважинный генератор.20. IPC:
21. МПК: H02K 21/22 патент РФ №2374743 - бесконтактная синхронная машина, имеющая гладкий якорь с беспазовой активной зоной и постоянные магниты на роторе.21. IPC:
22. МПК: H02K 21/18; H02K 21/14 патент РФ №2303849 - бесколлекторный генератор с постоянными магнитами.22. IPC:
23. Патент WO 2013060340 A1 - устройство и способ преобразования геотермальной энергии в электрическую.23. Patent WO 2013060340 A1 - a device and method for converting geothermal energy into electrical energy.
24. МПК: F03D 1/06 патент РФ №2477811 - роторно-лопастное колесо электрогенерирующего агрегата на основе эффекта Магнуса.24. IPC:
25. МПК:F24J 3/08 патент РФ №2288413 C1 - способ извлечения геотермального тепла.25. IPC:
26. МПК: F03G 4/06 патент РФ №2126098 - геотермальная электростанция, работающая на геотермальной текучей среде высокого давления.26. IPC: F03G 4/06 RF patent No. 2126098 - geothermal power plant operating on a geothermal fluid medium of high pressure.
27. МПК: H02K 26/00; H02K 27/02 патент РФ №2137280 - моментный двигатель с постоянными магнитами.27. IPC:
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111515U RU179510U1 (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | DEVICE FOR TRANSFORMING ENERGY OF STEAM-GAS MIXTURE FROM UNDERGROUND SOURCES TO ELECTRIC ENERGY |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016111515U RU179510U1 (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | DEVICE FOR TRANSFORMING ENERGY OF STEAM-GAS MIXTURE FROM UNDERGROUND SOURCES TO ELECTRIC ENERGY |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU179510U1 true RU179510U1 (en) | 2018-05-17 |
Family
ID=62151853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016111515U RU179510U1 (en) | 2016-03-29 | 2016-03-29 | DEVICE FOR TRANSFORMING ENERGY OF STEAM-GAS MIXTURE FROM UNDERGROUND SOURCES TO ELECTRIC ENERGY |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU179510U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2745153C1 (en) * | 2020-09-07 | 2021-03-22 | Сергей Федорович Степанов | Steam rotor power generating plant |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4089175A (en) * | 1975-06-23 | 1978-05-16 | Occidental Petroleum Corporation | Process and system for recovery of energy from geothermal brines and other water containing sources by direct contact with a working fluid below the critical pressure |
RU2168062C1 (en) * | 1999-12-07 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева" | Windmill generator |
RU2472946C2 (en) * | 2006-09-12 | 2013-01-20 | Криостар Сас | Device to extract energy from compressed gas flow |
RU134239U1 (en) * | 2012-09-21 | 2013-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии" | CENTRAL WET-WET STEAM TURBINE |
-
2016
- 2016-03-29 RU RU2016111515U patent/RU179510U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4089175A (en) * | 1975-06-23 | 1978-05-16 | Occidental Petroleum Corporation | Process and system for recovery of energy from geothermal brines and other water containing sources by direct contact with a working fluid below the critical pressure |
RU2168062C1 (en) * | 1999-12-07 | 2001-05-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е. Веденеева" | Windmill generator |
RU2472946C2 (en) * | 2006-09-12 | 2013-01-20 | Криостар Сас | Device to extract energy from compressed gas flow |
RU134239U1 (en) * | 2012-09-21 | 2013-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии" | CENTRAL WET-WET STEAM TURBINE |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2745153C1 (en) * | 2020-09-07 | 2021-03-22 | Сергей Федорович Степанов | Steam rotor power generating plant |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6310406B1 (en) | Magneto hydro dynamical tidal and ocean current converter | |
US8080913B2 (en) | Hollow turbine | |
Fortaleza et al. | IoT-based pico-hydro power generation system using Pelton turbine | |
US8324748B2 (en) | Generator with falling stator | |
US20120207588A1 (en) | Portable Hydro Electric Generator | |
RU179510U1 (en) | DEVICE FOR TRANSFORMING ENERGY OF STEAM-GAS MIXTURE FROM UNDERGROUND SOURCES TO ELECTRIC ENERGY | |
KR20110026069A (en) | Electric power plant use wind and water | |
KR200445087Y1 (en) | Wave activied power device | |
KR101098239B1 (en) | Hydro generator | |
CN206477943U (en) | Magnetic levitation hydro-generator group | |
JP2000110701A (en) | Gravitational power-generating apparatus utilizing leverage | |
CN106762345A (en) | A kind of generator driven water wheel construction | |
CN102410129A (en) | Flat double-rotation self-supplying magnetic hydraulic generator | |
Rahman et al. | Design and implementation of axial hydro turbine | |
KR100955083B1 (en) | A power generator using a fluid pipe | |
JP6204691B2 (en) | Water current energy conversion generator | |
KR101970886B1 (en) | Hydraulic turbines using hydraulic power | |
CN217354579U (en) | High-efficiency rotating disc type hydroelectric generator set | |
US20050127678A1 (en) | System for generating power through the capture of gas bubbles and method therefor | |
Ali et al. | Mini Hydel Power Generation From Over Head Tanks Using Pelton Turbine | |
Pandey et al. | Generation of Electricity by Oceanic Waves Using Rotatory Generators: Performance Analysis and Comparison | |
Michailidis et al. | Conceptual design of a DOT farm generator station | |
CA3182385A1 (en) | Portable wheel weight transfer horsepower generating system | |
KR101165794B1 (en) | Aerogenerator | |
CN86205281U (en) | Submersible electric generating device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200330 |