RU2020107884A - Радиальная биротативная турбогенераторная установка - Google Patents

Claims (13)

1. Радиальная биротативная турбогенераторная установка, содержащая корпус, в котором установлены жестко и соосно навстречу друг другу трубопроводы подачи рабочего вещества, рабочие колеса роторов встречного вращения, магниты, расположенные на роторе, отличающаяся тем, что каждый трубопровод подачи рабочего вещества выполнен из двух концентрически и коаксиально расположенных отрезков наружной и внутренней трубы, соединенных между собой с одной стороны жестко фланцем, и, по меньшей мере, одной радиальной решеткой со сквозными отверстиями, при этом в отрезках внутренних труб установлены подшипниковые опоры, в которых закреплен, с возможностью вращения, вал рабочего колеса первого ротора, а на внешних поверхностях отрезков наружных труб выполнены проточки, в которые установлены токопроводящие катушки статоров, а также выполнены фланцы кольцеобразной формы, жестко соединенные со стойками корпуса, при этом в отрезках наружных труб выполнены решетчатые отверстия, в которые установлены жестко патрубки подвода рабочего вещества, а также выполнены внутренние каналы с патрубками подвода к ним и отвода от них охлаждающего вещества, а торцевая часть отрезков наружных труб выполнена с элементами лабиринтного уплотнения, соединенными подвижно с элементами лабиринтного уплотнения фланцев рабочего колеса первого ротора, выполненного в виде моноблока, содержащего двухпоточное закрытое центробежное колесо, обеспечивающее сжатие поступающего в него рабочего вещества, при этом двухпоточное закрытое центробежное колесо выполнено, или как одно целое с закрытыми центробежными каналами на каждой его стороне, причем центробежные каналы одной стороны выполнены зеркально по отношению к центробежным каналам другой стороны, или выполнено из двух однопоточных закрытых центробежных колес, выполненных зеркально по отношению друг к другу, плотно и жестко соединенных своими фланцами друг с другом, а также содержащего корпус коллектора торообразной формы, охватывающий концентрически и коаксиально двухпоточное закрытое центробежное колесо по его периферии, и соединенный с ним жестко, плотно и герметично, при этом корпус коллектора выполнен с внутренней полостью торообразной формы, имеющей отверстие по внутреннему периметру и разделенной на отдельные камеры жестко закрепленными поперечными перегородками, являющимися продолжением лопаток, выполненных по всей высоте двухпоточного закрытого центробежного колеса, причем закрепленными с образованием входных отверстий в отдельные камеры, при этом выходные отверстия центробежных каналов открыты в полости отдельных камер через их входные отверстия так, что, по меньшей мере, по одному выходному отверстию центробежных каналов открыто в полость каждой отдельной камеры, снабженной, по меньшей мере, одним тангенциально установленным соплом, выполненным сверхзвуковым, а между выходными отверстиями двухпоточного закрытого центробежного колеса и входными отверстиями отдельных камер установлено средство дросселирования, и оба конца вала рабочего колеса первого ротора соединены с полезной нагрузкой, а рабочее колесо второго ротора выполнено из двух одинаковых дисков с диаметром, большим диаметра описанной окружности рабочего колеса первого ротора, расположенных соосно с ним и с обеих его сторон и выполненных с тангенциально расположенными заборными устройствами, при этом диски соединены между собой по периферии жестко и герметично прочным кольцом желобообразной формы, в котором установлены тангенциально одинаково направленные сверхзвуковые сопла с удлиненной панелью их дозвуковой части, расположенной параллельно оси вращения рабочего колеса второго ротора, а своей внешней стороной диски соединены жестко и герметично каждый со своим валом, выполненным в виде полого, открытого с двух сторон цилиндра, при этом на внешней поверхности каждого вала выполнены тангенциально расположенные заборные устройства, а на внутренней поверхности каждого вала выполнены кольцеобразные проточки, в которых установлены жестко постоянные магниты роторов, и каждый из валов рабочего колеса второго ротора установлен подвижно, концентрически и коаксиально через подшипниковые опоры на соответствующий трубопровод подачи рабочего вещества так, что постоянные магниты роторов охватывают концентрически и коаксиально токопроводящие катушки статоров, при этом рабочее колесо второго ротора установлено концентрически и коаксиально вокруг рабочего колеса первого ротора, с возможностью независимого от рабочего колеса первого ротора вращения в противоположном направлении.

2. Радиальная биротативная турбогенераторная установка по п. 1, отличающаяся тем, что геометрия и размеры отрезков внутренних труб определяются размерами вала рабочего колеса первого ротора и размерами его подшипниковых опор, а также требованиями обеспечения их прочности.

3. Радиальная биротативная турбогенераторная установка по п. 1, отличающаяся тем, что геометрия и размеры отрезков наружных труб определяются требованиями обеспечения заданного расхода рабочего вещества и их прочности, а также размерами токопроводящих катушек статоров и размерами внутренних каналов охлаждающего вещества.

4. Радиальная биротативная турбогенераторная установка по пп. 1, 3, отличающаяся тем, что внутренние каналы охлаждающего вещества выполнены в виде закрытых сверху герметично желобов, направленных вдоль оси отрезков наружных труб.

5. Радиальная биротативная турбогенераторная установка по пп. 1, 3, отличающаяся тем, что внутренние каналы охлаждающего вещества выполнены в виде закрытых сверху герметично желобов, направленных с закруткой по спирали вокруг оси отрезков наружных труб.

6. Радиальная биротативная турбогенераторная установка п. 1, отличающаяся тем, что заборные устройства дисков рабочего колеса второго ротора представляют собой открытые в сторону вращения дисков выпуклые ниши со сквозными отверстиями в дисках в местах прилегания заборных устройств.

7. Радиальная биротативная турбогенераторная установка п. 1, отличающаяся тем, что заборные устройства валов рабочего колеса второго ротора представляют собой открытые в сторону вращения валов выпуклые ниши со сквозными отверстиями в валах в местах прилегания заборных устройств.

8. Радиальная биротативная турбогенераторная установка п. 1, отличающаяся тем, что лопатки закрытого центробежного колеса первого ротора выполнены профилированными и на выходе с углом наклона от радиального направления в сторону противоположную его вращения, при этом угол наклона определяется путем комплексного моделирования из условия безударного и безотрывного втекания рабочего вещества в отдельные камеры.

9. Радиальная биротативная турбогенераторная установка по п. 1, отличающаяся тем, что постоянные магниты выполнены в виде муфт, полумуфт, колец, полуколец, сегментов колец.

10. Радиальная биротативная турбогенераторная установка по п. 1, отличающаяся тем, что сверхзвуковые сопла рабочих колес первого и второго ротора выполнены плоскими.

11. Радиальная биротативная турбогенераторная установка по п. 10, отличающаяся тем, что удлиненная панель дозвуковой части плоских сверхзвуковых сопел рабочего колеса второго ротора выполнена профилированной в своем продольном сечении по логарифмической спирали, с изгибом ее концов к оси вращения.

12. Радиальная биротативная турбогенераторная установка по п. 1, отличающаяся тем, что подшипниковые опоры вала рабочего колеса первого ротора и валов рабочего колеса второго ротора выполнены из термопрочного и износостойкого материала.

13. Радиальная биротативная турбогенераторная установка по п. 1, отличающаяся тем, что подшипниковые опоры вала рабочего колеса первого ротора и валов рабочего колеса второго ротора выполнены лепестковыми газостатическими, или газодинамическими, или в виде электромагнитного подвеса.