RU185105U1

RU185105U1 - TURBINE

Info

Publication number: RU185105U1
Application number: RU2017139289U
Authority: RU
Inventors: Борис Андреевич Шахов
Original assignee: Борис Андреевич Шахов
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2018-11-21

Abstract

Полезная модель относится к двигателестроению и может быть использована в теплоэнергетике как газотурбинная генерирующая установка, как компрессор с генератором электричества на реактивных двигателях, как движитель с электроприводом для летательных аппаратов, в том числе беспилотных, вспомогательных силовых установок, в нагнетающих и вентилирующих системах как нагнетатели рабочей среды.The utility model relates to engine building and can be used in the power industry as a gas turbine generating unit, as a compressor with an electric generator on jet engines, as an electric propulsion engine for aircraft, including unmanned, auxiliary power units, in the discharge and ventilation systems, as the working blowers Wednesday.

Размещение в турбине вала и обечайки с возможностью противоположного вращения и электрогенератора, построенных по концепции противоположного вращения цилиндров роторов, закрепленных за вал и обечайку относительно неподвижного цилиндра статора. Данная концепция устройства турбины позволяет разноименным полям роторов пересекать разноименные поля статора в два раза чаще за единицу времени воздействия давления газовой среды на лопатки турбины, что повышает количество вырабатываемой электроэнергии за единицу времени действия рабочей среды на лопатки, не увеличивая угловую скорость вращения частей и габариты турбины. Кинетическая энергия массы роторов и профилированного вала и обечайки турбины поддерживает устойчивое равномерное вращение и повышает крутящий момент турбины.Placement in the turbine of the shaft and the shell with the possibility of opposite rotation of the generator, built according to the concept of the opposite rotation of the cylinders of the rotors, mounted on the shaft and the shell relative to the fixed cylinder of the stator. This concept of the turbine device allows the opposite fields of the rotors to cross the opposite fields of the stator twice as often per unit time of the pressure of the gas medium on the blades of the turbine, which increases the amount of electricity generated per unit time of the working medium on the blades, without increasing the angular speed of rotation of the parts and dimensions of the turbine . The kinetic energy of the mass of the rotors and the profiled shaft and the turbine shell maintains stable uniform rotation and increases the torque of the turbine.

Description

Полезная модель относится к двигателестроению и может быть использована в теплоэнергетике как газотурбинный электрогенератор, как компрессор с генератором электричества на реактивных двигателях, как движитель с электроприводом для летательных аппаратов, в том числе беспилотных, вспомогательных силовых установок, в нагнетающих и вентилирующих системах как нагнетатели газовой среды.The utility model relates to engine building and can be used in the power industry as a gas turbine electric generator, as a compressor with an electric generator on jet engines, as an electric propulsion engine for aircraft, including unmanned, auxiliary power units, in the discharge and ventilation systems, as the gas medium blowers .

Известна турбина, содержащая диски компрессора и вал, соосно установленные с возможностью вращения в канале с внутренней профилированной обечайкой по ходу от входного направляющего аппарата, диски и вал снабжены лопатками, установленными с углом атаки, диски компрессора и вал снабжены пустотелыми взаимно сопрягающимися цилиндрами, снабженными электромагнитами как статора и роторов электродвигателя, причем статор расположен в роторах, концентрически и эквидистантно, электромагниты размещены на образующих статора и роторов, которые установлены с возможностью противоположного друг другу вращения, при этом один из дисков компрессора скреплен с валом, другой - с обечайкой канала, которая также установлена с возможностью вращения и дополнительно снабжена лопатками на профилированной поверхности обечайки, причем лопатки обечайки размещены между лопатками вала поочередно с углом атаки, противоположным углу атаки лопаток вала (Патент №109233 от 23.03.2011 г.)A known turbine containing compressor disks and a shaft coaxially mounted for rotation in a channel with an internal profiled shell along the inlet of the guide vanes, disks and a shaft are provided with vanes installed with an angle of attack, compressor disks and a shaft are equipped with hollow mutually mating cylinders equipped with electromagnets as a stator and rotors of an electric motor, and the stator is located in the rotors, concentrically and equidistantly, the electromagnets are placed on the generators of the stator and rotors, which mounted with the possibility of rotation opposite to each other, while one of the compressor disks is fastened to the shaft, the other to the channel shell, which is also mounted for rotation and is additionally equipped with blades on the profiled surface of the shell, the shell blades being placed between the shaft blades alternately with the angle of attack opposite to the angle of attack of the shaft blades (Patent No. 109233 of 03/23/2011)

Недостатком такого технического решения является ограниченная эффективность передачи электроэнергии от электрогенератора турбины к потребителю электроэнергии, неэффективное использование разноименной полярности электромагнитов статора, ограничена скорость вращения профилированного вала и обечайки, обусловленная ограничениями конструкции размещения электродвигателя, действием центробежных сил на электродвигатель турбины.The disadvantage of this technical solution is the limited efficiency of electric power transmission from the turbine generator to the electricity consumer, the inefficient use of the opposite polarity of the stator electromagnets, the rotational speed of the profiled shaft and the shell is limited due to limitations in the design of the electric motor placement, the action of centrifugal forces on the turbine electric motor.

Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение эффективности работы электромагнитов статора в турбине, передачи электроэнергии с генератора электричества турбины к потребителю и повышение угловой скорости вращения профилированного вала и обечайки.The problem solved by the utility model is to increase the efficiency of the stator electromagnets in the turbine, to transfer electricity from the turbine's electricity generator to the consumer, and to increase the angular velocity of rotation of the profiled shaft and shell.

Поставленная задача достигается тем, что турбина, содержащая вал, соосно установленный с внутренней профилированной обечайкой по ходу от входного направляющего аппарата в канале с возможностью противоположного вращения, лопатки, установленные с углом атаки, электромагниты, размещенные на образующих статора и роторов, пустотелый цилиндр статора, расположенный в цилиндрах роторов, концентрически скрепленных с валом и обечайкой, дополнительно снабженной лопатками на профилированной поверхности, размещенными между лопатками вала поочередно, с углом атаки, противоположным углу атаки лопаток вала, отличается тем, что турбина содержит корпус, пустотелую ось, закрепленную за корпус, закрепленные на оси соосные валы с возможностью противоположного вращения, размещенные на соосных валах цилиндры роторов электрогенератора, профилированный вал и обечайку с лопатками, причем обечайка соединена через один из соосных валов с одним из роторов электрогенератора, а профилированный вал соединен через другой соосный вал с другим ротором, а цилиндр статора, размещенный концентрически между двумя цилиндрами роторов, закреплен за ось, при этом индуктивный контур электромагнитов цилиндра статора соединен с потребителем через прямое контактное соединение.The task is achieved in that the turbine containing the shaft, coaxially mounted with an internal profiled shell along the inlet from the input guide apparatus in the channel with the possibility of opposite rotation, vanes mounted with an angle of attack, electromagnets placed on the stator and rotor generators, a hollow stator cylinder, located in the cylinders of the rotors, concentrically fastened to the shaft and the rim, additionally equipped with blades on a profiled surface, located between the blades of the shaft at it is common, with the angle of attack opposite to the angle of attack of the shaft blades, characterized in that the turbine comprises a housing, a hollow axis, fixed to the housing, axially mounted coaxial shafts rotatably mounted on coaxial shafts, electric generator rotor cylinders, a profiled shaft and a shell with blades, and the shell is connected through one of the coaxial shafts to one of the rotors of the electric generator, and the profiled shaft is connected through another coaxial shaft to the other rotor, and the stator cylinder placed concentrically and between two rotor cylinders, fixed to the axis, while the inductive circuit of the electromagnets of the stator cylinder is connected to the consumer through a direct contact connection.

Размещение лопаток обечайки между лопатками вала поочередно с противоположным углом атаки лопаток вала позволяет рабочей среде, взаимно отталкиваясь от лопаток вала и обечайки, снизить потери рабочей среды, увеличить общую слагаемую угловую скорость вращения лопаток турбины за единицу времени воздействия рабочей среды, сохранить общую направленность действия рабочей среды, что создает условия для значительного повышения в преобразования энергетики нагнетаемой рабочей среды в механическую энергию.Placing the shell blades between the shaft blades alternately with the opposite angle of attack of the shaft blades allows the working medium, mutually repelling from the shaft blades and the shell, to reduce the loss of the working medium, to increase the total component of the angular velocity of rotation of the turbine blades per unit time of exposure of the working medium, to preserve the general direction of the working environment, which creates the conditions for a significant increase in the conversion of the energy of the injected working medium into mechanical energy.

Размещение в турбине электрогенератора построенным по концепции противоположного вращения цилиндров роторов относительно неподвижного цилиндра статора, позволяет разноименным полям роторов пересекать разноименные поля статора в два раза чаще за единицу времени воздействия давления рабочей среды на лопатки дисков турбины. Данная концепция устройства роторов относительно статора повышает количество вырабатываемой электроэнергии за единицу времени, не увеличивая угловую скорость вращения частей и габариты турбины, при этом кинетическая энергия массы роторов и профилированного вала и обечайки поддерживает устойчивое равномерное вращение и повышает крутящий момент турбины.The placement of an electric generator in the turbine, constructed according to the concept of the opposite rotation of the rotor cylinders relative to the fixed stator cylinder, allows the opposite rotor fields to cross the opposite stator fields twice as often per unit time of the pressure of the working medium on the blades of the turbine disks. This concept of the arrangement of rotors relative to the stator increases the amount of electricity generated per unit time without increasing the angular speed of rotation of the parts and dimensions of the turbine, while the kinetic energy of the mass of the rotors and the profiled shaft and shell maintains stable uniform rotation and increases the torque of the turbine.

Размещение цилиндра с электромагнитами статора в цилиндрах роторов с возможностью взаимодействия разноименных электромагнитных полей одного цилиндра статора с двумя разноименными полями двух цилиндров роторов позволяет создать в одном генераторе турбины две генерирующие системы.Placing a cylinder with stator electromagnets in rotor cylinders with the possibility of interaction of opposite electromagnetic fields of one stator cylinder with two opposite fields of two rotor cylinders allows creating two generating systems in one turbine generator.

Размещение в турбине цилиндра статора в неподвижном положении позволяет соединить индуктивный контур электромагнитов статора с потребителем через прямое контактное соединение.Placing the stator cylinder in the turbine in a fixed position allows the inductive circuit of the stator electromagnets to be connected to the consumer through a direct contact connection.

Размещение цилиндра статора и роторов электрогенератора концентрически ближе к центру вращения турбины снизит действие центробежных сил на цилиндры роторов, соединения, вращающихся деталей турбины, что позволит повысить угловую скорость противоположного вращения роторов электродвигателя, профилированного вала и обечайки.Placing the stator cylinder and electric generator rotors concentrically closer to the center of rotation of the turbine will reduce the action of centrifugal forces on the cylinders of the rotors, joints, rotating parts of the turbine, which will increase the angular velocity of the opposite rotation of the rotors of the electric motor, shaped shaft and shell.

Размещение цилиндра статора и роторов концентрически ближе к центру вращения относительно лопаток размещенных на валу и обечайки турбины, позволит увеличить рычаг действующей силы на вращение роторов генератора электричества.The placement of the stator cylinder and rotors concentrically closer to the center of rotation relative to the blades placed on the shaft and the turbine shell will increase the lever of the acting force on the rotation of the rotors of the electricity generator.

Указанные преимущества турбины усиливают друг друга, повышая к.п.д., что позволяет квалифицировать предложенное техническое решение, как решение, дающее сверх суммарный эффект.The indicated advantages of the turbine reinforce each other, increasing efficiency, which allows us to qualify the proposed technical solution as a solution that gives an overall effect in excess.

Полезная модель поясняется чертежом: где показана схема турбины, продольный разрез.A utility model is illustrated by a drawing: where a diagram of a turbine is shown, a longitudinal section.

Турбина содержит корпус 1, пустотелую ось 2 закрепленную за корпус 1, закрепленные на оси 2 соосные валы 3 с возможностью противоположного вращения размещенные на соосных валах 3 цилиндры роторов 4 электрогенератора 5, профилированный вал 6 и обечайку 7 содержащие лопатки 8, причем обечайка 7 соединена через один из соосных валов 3 с одним из роторов 4 электрогенератора 5, а профилированный вал 6 соединен через другой соосный вал 3 с другим ротором 4, а цилиндр статора 9 размещенный концентрически между двумя цилиндрами роторов 4 закреплен за ось 2, при этом индуктивный контур электромагнитов цилиндра статора соединен с потребителем через прямое контактное соединение.The turbine comprises a housing 1, a hollow axis 2 fixed to the housing 1, coaxial shafts 3 mounted on the axis 2 and rotatably mounted on the coaxial shafts 3 of the rotor cylinders 4 of the electric generator 5, a profiled shaft 6 and a shell 7 containing blades 8, the shell 7 being connected through one of the coaxial shafts 3 with one of the rotors 4 of the electric generator 5, and the profiled shaft 6 is connected through another coaxial shaft 3 with the other rotor 4, and the cylinder of the stator 9 placed concentrically between the two cylinders of the rotors 4 is fixed to the axis 2, p and this induction loop cylinder electromagnets of the stator is connected with the consumer through a direct contact connection.

Турбина работает следующим образом.The turbine operates as follows.

При нагнетании рабочей среды и создания давления на лопатки профилированного вала и обечайки, размещенные с противоположным углом атаки, создается противоположное вращение профилированного вала и обечайки. Размещенные на профилированном валу и обечайке цилиндры роторов начнут противоположное вращение. Достигнув определенных оборотов противоположного вращения цилиндров роторов, подается электроэнергия с внешнего источника электричества для возбуждения электромагнитного контура электромагнитных катушек электрогенератора, возникает электромагнитное поле контуров статора и роторов. Разноименные электромагнитные поля роторов, при противоположном вращении пересекаясь с разноименными электромагнитными полями статора создают электрический ток. Созданный электрический ток с индуктивного контура электромагнитов цилиндра статора подается потребителю через прямое контактное соединение..When pumping the working medium and creating pressure on the blades of the profiled shaft and the shell, placed with the opposite angle of attack, creates the opposite rotation of the profiled shaft and the shell. The rotor cylinders placed on the profiled shaft and the shell will begin the opposite rotation. Having reached certain revolutions of the opposite rotation of the rotor cylinders, electricity is supplied from an external source of electricity to excite the electromagnetic circuit of the electromagnetic coils of the generator, an electromagnetic field of the stator and rotor circuits arises. Opposite electromagnetic fields of rotors, with opposite rotation, intersecting with opposite electromagnetic fields of the stator create an electric current. The created electric current from the inductive circuit of the electromagnets of the stator cylinder is supplied to the consumer through a direct contact connection ..

Промышленная применимость обеспечивается современными технологиями производства реактивных двигателей и электромашин.Industrial applicability is provided by modern technologies for the production of jet engines and electric machines.

Claims

A turbine containing a shaft coaxially mounted with an internal profiled shell along the path from the input guide vane in the channel with the possibility of opposite rotation, vanes mounted with an angle of attack, electromagnets placed on the stator and rotor generators, a hollow stator cylinder located in the rotor cylinders, concentrically fastened with a shaft and a shell, additionally equipped with blades on a profiled surface, placed alternately between the shaft blades, with the angle of attack opposite to the angle attack of the shaft blades, characterized in that the turbine comprises a housing, a hollow axis, fixed to the housing, axially opposite coaxial shafts mounted on the axis, cylinders of electric generator rotors placed on coaxial shafts, a profiled shaft and a casing with blades, the casing being connected through one of coaxial shafts with one of the rotors of the electric generator, and the profiled shaft is connected through another coaxial shaft with another rotor, and the stator cylinder placed concentrically between the two cylinders of the rotors is closed captured by the axis, while the inductive circuit of the electromagnets of the stator cylinder is connected to the consumer through a direct contact connection.