RU2217600C1

RU2217600C1 - Turbogenerator

Info

Publication number: RU2217600C1
Application number: RU2002110752A
Authority: RU
Inventors: Р.Н. Воробьев; А.М. Зелинский
Original assignee: ООО "Мидера-К"
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2003-11-27
Also published as: UA75546C2; WO2003091548A1; EA200401246A1; AU2003231436A1; EA005936B1

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: proposed turbogenerator contains electric generator connected with turbine and second electric generator. Turbine includes Segner's wheel made in form of tube with closed end and installed for rotation. At least one pair of branch pipes with open ends and bent off to opposite sides is secured on tube radially from opposite sides. Axes of bent off ends of branch pipe are square to plane passing through axes of pair of branch pipes and axis of tube. Holes as made in tube wall to suit branch pipes. Cylindrical drum is fastened coaxially with shaft installed for rotation. Drum enclosed Segner's wheel. Cylindrical belt of drum adjoins, with clearance bent, off ends of Segner's wheel branch pipe. At least one pair of branch pipes with open ends is secured on cylindrical belt of drum radially at opposite sides. Said pipes are bent to opposite sides from their axis and opposite to sides of branch pipes of Segner's wheel. Axes of bent off open ends of drum branch pipes are square to plane passing through axes of pair of branch pipes of drum and axis of tube. Holes are made in belt wall to suit branch pipes. Connection of turbine with electric generator is made along drum shaft. Turbogenerator is provided with housing enclosing Segner's wheel and drum. Said housing is provided with working medium outlet hole and with mechanically connected gears, one of which is installed on tube and the other, one shaft of second electric generator. EFFECT: increased power output and efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к гидравлическим, пневматическим и паровым турбогенераторам, которые могут быть использованы в энергоустановках.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to hydraulic, pneumatic and steam turbogenerators, which can be used in power plants.

Известен гидроэлектрический агрегат, содержащий электрогенератор и соединенную с ним турбину. Турбина выполнена с водоводом, а водовод снабжен сливной задвижкой, кинематически соединенной с генератором (авт. свидетельство СССР № 1084483, F 03 B 13/00, 1984).Known hydroelectric unit containing an electric generator and a turbine connected to it. The turbine is made with a water conduit, and the water conduit is equipped with a drain valve, kinematically connected to the generator (USSR Authors Certificate No. 1084483, F 03 B 13/00, 1984).

Недостатком известного гидроэлектрического агрегата является невозможность обеспечения работы от одной турбины двух электрогенераторов для двух независимых потребителей электроэнергии, получаемой от электрогенераторов, вследствие больших потерь от использования одной турбины с водоводом.A disadvantage of the known hydroelectric unit is the impossibility of ensuring operation of two electric generators from one turbine for two independent consumers of electricity received from electric generators, due to large losses from the use of one turbine with a water conduit.

Известен турбогенератор, содержащий электрогенератор, соединенный с турбиной, и второй электрогенератор. Турбина имеет две втулки, закрепленные на роторах электрогенераторов, а лопатки расположены на втулках в чередующемся порядке с образованием камер сгорания переменного объема (Авт. свид. СССР № 1020592, F 01 D 15/10, 1983, ближайший аналог).Known turbo generator containing an electric generator connected to the turbine, and a second electric generator. The turbine has two bushings mounted on the rotors of the electric generators, and the blades are located on the bushings in alternating order with the formation of combustion chambers of variable volume (Auth. St. USSR No. 1020592, F 01 D 15/10, 1983, the closest analogue).

Топливная смесь поступает в камеры сгорания, где воспламеняется и сгорает. Продукты сгорания воздействуют на лопатки, приводя во вращательно-колебательное движение втулки и соответственно роторы электрогенераторов.The fuel mixture enters the combustion chamber, where it ignites and burns. The combustion products act on the blades, leading to rotational-vibrational motion of the sleeve and, accordingly, the rotors of the electric generators.

Недостатком известного турбогенератора являются большие потери тепла в стенке корпуса турбины, а также большие потери мощности из-за утечек рабочего газа через зазоры между лопатками и корпусом при высоких температурах и давлениях вспышки при сгорании топливной смеси, приводящие к снижению коэффициента полезного действия.A disadvantage of the known turbogenerator is the large heat loss in the wall of the turbine housing, as well as large power losses due to leakage of the working gas through the gaps between the blades and the housing at high temperatures and flash pressures during combustion of the fuel mixture, leading to a decrease in the efficiency.

Колебательные движения роторов приводят к нестационарному режиму работы электрогенераторов, что также понижает их коэффициент полезного действия. Также высокий износ вращающихся втулок приводит к снижению ресурса работы турбогенератора.The oscillatory movements of the rotors lead to an unsteady mode of operation of the electric generators, which also reduces their efficiency. Also, high wear of the rotating sleeves leads to a decrease in the service life of the turbogenerator.

Предлагаемым изобретением решается задача создания турбогенератора, в котором обеспечивается для двух электрогенераторов увеличение снимаемой электрической мощности и коэффициента полезного действия путем использования турбины, включающей сегнерово колесо и вращающийся вокруг него барабан, а также увеличение ресурса его работы.The present invention solves the problem of creating a turbogenerator, which provides for two electric generators an increase in the removed electric power and efficiency by using a turbine including a Segner wheel and a drum rotating around it, as well as an increase in the resource of its operation.

Задача создания турбогенератора решается тем, что в турбогенераторе, содержащем электрогенератор, соединенный с турбиной, и второй электрогенератор, согласно изобретению турбина включает сегнерово колесо, выполненное в виде трубы с закрытым концом, установленной с возможностью вращения, на трубе радиально закреплена с противоположных сторон по крайней мере одна пара патрубков с отогнутыми в противоположные стороны от их оси открытыми концами, причем оси отогнутых открытых концов патрубков перпендикулярны плоскости, проходящей через оси пары патрубков и ось трубы, а в стенке трубы соответственно патрубкам выполнены отверстия, цилиндрический барабан, скрепленный соосно с валом, установленным с возможностью вращения, барабан охватывает сегнерово колесо, цилиндрический поясок барабана примыкает к отогнутым концам патрубков сегнерова колеса с зазором, на цилиндрическом пояске барабана радиально закреплена с противоположных сторон по крайней мере одна пара патрубков с открытыми концами, отогнутыми в разные стороны от их оси, противоположные сторонам патрубков сегнерова колеса, причем оси отогнутых открытых концов патрубков барабана перпендикулярны плоскости, проходящей через оси пары патрубков барабана и ось трубы, в стенке пояска соответственно патрубкам выполнены отверстия, а соединение турбины с электрогенератором выполнено по валу барабана, он снабжен охватывающим сегнерово колесо и барабан корпусом со штуцером для выхода рабочего тела, кинематически связанными шестернями, одна из которых установлена на трубе, а другая установлена на валу второго электрогенератора.The task of creating a turbogenerator is solved in that in a turbogenerator containing an electric generator connected to the turbine and a second electric generator according to the invention, the turbine includes a Segner wheel made in the form of a pipe with a closed end mounted for rotation, radially mounted on the pipe from opposite sides at least at least one pair of nozzles with open ends bent in opposite directions from their axis, and the axes of the bent open ends of the nozzles are perpendicular to the plane passing through the axis of the pair of nozzles and the axis of the pipe, and the holes are made in the pipe wall, the cylindrical drum is fixed coaxially with the shaft mounted for rotation, the drum covers the segner wheel, the cylindrical belt of the drum adjoins the bent ends of the nozzles of the segner wheel with a gap on the cylindrical belt at least one pair of nozzles with open ends radially mounted on opposite sides of the drum, bent to opposite sides from their axis, opposite to the sides of the nozzle segner there are wheels, and the axes of the bent open ends of the drum nozzles are perpendicular to the plane passing through the axis of the pair of drum nozzles and the pipe axis, holes are made in the wall of the girdle, respectively, and the turbine is connected to the electric generator along the drum shaft, it is provided with a housing that encloses the sener wheel and drum with a fitting for the outlet of the working fluid, kinematically connected gears, one of which is mounted on the pipe, and the other is mounted on the shaft of the second generator.

Включение в турбину сегнерова колеса, выполненного в виде трубы с закрытым концом, установленной с возможностью вращения, закрепление на трубе радиально с противоположных сторон по крайней мере одной пары патрубков с отогнутыми в противоположные стороны от их оси открытыми концами, причем оси отогнутых открытых концов патрубков перпендикулярны плоскости, проходящей через оси пары патрубков и ось трубы, выполнение в стенке трубы соответственно патрубкам отверстий, скрепление цилиндрического барабана соосно с валом, установленным с возможностью вращения, охват барабаном сегнерова колеса, примыкание цилиндрического пояска барабана к отогнутым концам патрубков сегнерова колеса с зазором, радиальное закрепление с противоположных сторон на цилиндрическом пояске барабана по крайней мере одной пары патрубков с открытыми концами, отогнутыми в разные стороны от их оси, противоположные сторонам патрубков сегнерова колеса, причем оси отогнутых открытых концов патрубков барабана перпендикулярны плоскости, проходящей через оси пары патрубков барабана и ось трубы, выполнение в стенке пояска соответственно патрубкам отверстий, выполнение соединения турбины с электрогенератором по валу барабана и снабжение охватывающим сегнерово колесо и барабан корпусом со штуцером для выхода рабочего тела, кинематически связанными шестернями, одна из которых установлена на трубе, а другая установлена на валу второго электрогенератора, позволяет отработанному рабочему телу, выходящему из сегнерова колеса, взаимодействовать с цилиндрическим пояском барабана, установленным близко на расстоянии зазора от отогнутых концов патрубков сегнерова колеса, приводя его во вращение, и при истечении из открытых концов патрубков барабана усиливать вращение барабана и передавать вращение от валов сегнерова колеса и барабана к роторам обоих электрогенераторов, увеличивая количество снимаемой электрической мощности и коэффициента полезного действия.The inclusion in the turbine of a Segner wheel made in the form of a pipe with a closed end mounted for rotation, fixing on the pipe radially from opposite sides of at least one pair of nozzles with open ends bent to the opposite sides from their axis, the axes of the bent open ends of the nozzles being perpendicular the plane passing through the axis of the pair of nozzles and the axis of the pipe, the execution in the wall of the pipe according to the nozzle holes, fastening the cylindrical drum coaxially with the shaft mounted with the possibility of rotation, the drum covering the Segner wheel, the abutment of the cylindrical belt of the drum to the bent ends of the nozzles of the Segner wheel with a gap, radial fastening from opposite sides on the cylindrical belt of the drum of at least one pair of nozzles with open ends, bent to opposite sides from their axis, opposite to the sides segner wheel nozzles, the axes of the bent open ends of the drum nozzles perpendicular to the plane passing through the axis of the pair of drum nozzles and the pipe axis, in the wall of the girdle according to the nozzle of the holes, the connection of the turbine with the electric generator along the drum shaft and the supply of a housing covering the segner wheel and drum with a fitting for the outlet of the working fluid, kinematically connected gears, one of which is mounted on the pipe, and the other is mounted on the shaft of the second generator the spent working fluid coming out of the Segner wheel to interact with the cylindrical belt of the drum installed close at the distance of the gap from the bent ends segner wheel nozzles, bringing it into rotation, and upon expiration from the open ends of the drum nozzles, intensify the rotation of the drum and transmit rotation from the shafts of the segner wheel and drum to the rotors of both electric generators, increasing the amount of electric power removed and the efficiency.

Использование турбины, работающей на газе, паре и жидкости, позволяет снизить износ вращающихся частей и увеличить ресурс работы турбогенератора.The use of gas, steam and liquid turbines can reduce wear on rotating parts and increase the life of the turbogenerator.

Использование одной и более пар патрубков в сегнеровом колесе и барабане позволяет приводить во вращение сегнерово колесо и барабан.The use of one or more pairs of nozzles in the segner wheel and the drum allows the segner wheel and the drum to rotate.

На фиг. 1 изображен общий вид турбогенератора в разрезе; на фиг. 2 - вид на турбину сбоку.In FIG. 1 shows a perspective view of a turbogenerator; in FIG. 2 is a side view of the turbine.

Турбогенератор содержит электрогенератор 1 и соединенную с ним валом турбину. Турбина включает сегнерово колесо, выполненное в виде трубы 2 с закрытым концом, установленной с возможностью вращения на подшипниках, размещенных в одном из двух плоских днищ 17, скрепленных анкерными шпильками 18. К трубе 2 присоединен насадок 19 с лабиринтным уплотнением. На трубе 2 закреплена радиально с противоположных сторон по крайней мере одна пара патрубков 3 с отогнутыми в противоположные стороны открытыми концами 4, оси отогнутых открытых концов 4 патрубков 3 перпендикулярны плоскости, проходящей через оси пары патрубков 3 и ось трубы 2, а в стенке трубы 2 соответственно патрубкам 3 выполнены отверстия 5. Открытые концы 4 могут быть выполнены в виде сопел. Цилиндрический барабан 6, скрепленный соосно с валом 7, установлен с возможностью вращения на подшипниках и охватывает сегнерово колесо. Цилиндрический поясок 8 цилиндрического барабана 6 примыкает к отогнутым открытым концам патрубков 4 сегнерова колеса с зазором. На цилиндрическом пояске 8 цилиндрического барабана 6 радиально закреплена с противоположных сторон по крайней мере одна пара патрубков 9 с открытыми концами 10, отогнутыми в разные стороны от их оси, противоположные сторонам патрубков 3 сегнерова колеса. Оси отогнутых открытых концов 10 патрубков 9 цилиндрического барабана 6 перпендикулярны плоскости, проходящей через оси пары патрубков 9 цилиндрического барабана 6 и ось трубы 2. В стенке цилиндрического пояска 8 барабана 6 соответственно патрубкам 9 выполнены отверстия 11. Открытые концы 10 могут быть выполнены в виде сопел. Турбина соединена с электрогенератором 1 по валу 7 цилиндрического барабана 6. Корпус 12 охватывает сегнерово колесо и барабан 6 и имеет штуцер 13 для выхода рабочего тела. Во втором корпусе 14, скрепленном с плоским днищем 17, расположена труба 2 сегнерова колеса, на которой установлена зубчатая шестерня 15, кинематически связанная зацеплением со второй зубчатой шестерней 16, установленной на валу второго электрогенератора 20.The turbogenerator comprises an electric generator 1 and a turbine connected to it by a shaft. The turbine includes a Segner wheel, made in the form of a pipe 2 with a closed end mounted for rotation on bearings located in one of two flat bottoms 17, fastened by anchor pins 18. To the pipe 2 are attached nozzles 19 with a labyrinth seal. At least one pair of nozzles 3 with open ends 4 bent to the opposite sides bent radially from opposite sides is fixed on the pipe 2, the axes of the bent open ends 4 of the pipes 3 are perpendicular to the plane passing through the axis of the pair of pipes 3 and the pipe axis 2, and in the pipe wall 2 respectively, the nozzles 3 are made holes 5. The open ends 4 can be made in the form of nozzles. The cylindrical drum 6, mounted coaxially with the shaft 7, is mounted for rotation on bearings and covers the segner wheel. The cylindrical belt 8 of the cylindrical drum 6 is adjacent to the bent open ends of the nozzles 4 of the Segner wheels with a gap. At least one pair of nozzles 9 with open ends 10 bent in opposite directions from their axis, opposite to the sides of the nozzles 3 of the segner wheel, is radially fixed on opposite sides of the cylindrical belt 8 of the cylindrical drum 6. The axis of the bent open ends 10 of the nozzles 9 of the cylindrical drum 6 is perpendicular to the plane passing through the axis of the pair of nozzles 9 of the cylindrical drum 6 and the axis of the pipe 2. Holes 11 are made in the wall of the cylindrical girdle 8 of the drum 6, respectively, of the nozzles 9. The open ends 10 can be made in the form of nozzles . The turbine is connected to the electric generator 1 through the shaft 7 of the cylindrical drum 6. The housing 12 covers the segner wheel and the drum 6 and has a fitting 13 for the outlet of the working fluid. In the second housing 14, fastened to the flat bottom 17, is located a tube 2 of the Segner wheel, on which a gear gear 15 is mounted kinematically connected with a second gear gear 16 mounted on the shaft of the second generator 20.

Турбина работает следующим образом.The turbine works as follows.

Рабочее тело подают в трубу 2 сегнерова колеса и далее через отверстия 5 в каналы каждой пары патрубков 3. Рабочее тело истекает с высокой скоростью из противоположных открытых концов 4 патрубков 3, разгоняясь в одном направлении вдоль окружности с обеспечением его вращения за счет создания момента реактивных сил.The working fluid is fed into the tube 2 of the Segner wheel and then through the holes 5 into the channels of each pair of nozzles 3. The working fluid flows out at high speed from the opposite open ends 4 of the nozzles 3, accelerating in one direction along the circumference with the provision of its rotation by creating a torque of reactive forces .

Отработанный поток рабочего тела из открытых концов 4 патрубков 3 с высокой скоростью попадает в полость закрытого пространства вокруг сегнерова колеса, создаваемого цилиндрическим барабаном 6, и взаимодействует со стенкой цилиндрического барабана 6, приводя его во вращение. Далее рабочее тело попадает через отверстия 11 в каналы патрубков 9 цилиндрического барабана 6 и истекает через открытые концы 10 с высокой скоростью, разгоняясь и приводя во вращение цилиндрический барабан 6 за счет создания момента реактивных сил. Далее рабочее тело поступает в полость корпуса 12 и истекает через штуцер 13 для выхода рабочего тела. От вращающихся сегнерова колеса и цилиндрического барабана 6 вращения передаются соответственно трубе 2 и через шестерни 15 и 16 на второй электрогенератор 17 и валу 7 на электрогенератор 1.The spent flow of the working fluid from the open ends 4 of the nozzles 3 with high speed enters the cavity of the enclosed space around the segner wheel created by the cylindrical drum 6 and interacts with the wall of the cylindrical drum 6, bringing it into rotation. Next, the working fluid enters through the openings 11 into the channels of the nozzles 9 of the cylindrical drum 6 and expires through the open ends 10 at high speed, accelerating and driving the cylindrical drum 6 due to the creation of the moment of reactive forces. Next, the working fluid enters the cavity of the housing 12 and expires through the fitting 13 to exit the working fluid. From the rotating Segner wheels and the cylindrical drum 6, the rotations are transmitted respectively to the pipe 2 and through gears 15 and 16 to the second generator 17 and the shaft 7 to the generator 1.

В качестве рабочего тела в турбине могут использоваться жидкость, газ или пар.As a working fluid in a turbine, liquid, gas or steam can be used.

Предложенный турбогенератор прошел успешные испытания.The proposed turbogenerator has been successfully tested.

Claims

A turbine generator comprising an electric generator connected to the turbine and a second electric generator, characterized in that the turbine includes a Segner wheel made in the form of a pipe with a closed end mounted for rotation, at least one pair of nozzles radially mounted on the pipe from opposite sides with open ends bent to the opposite sides from their axis, the axes of the bent open ends of the pipes perpendicular to the plane passing through the axis of the pair of pipes and the pipe axis, and in the pipe wall Naturally, the nozzles are made holes, a cylindrical drum fixed coaxially with the shaft mounted for rotation, the drum covers the Segner wheel, the cylindrical belt of the drum adjoins the bent ends of the nozzles of the Segner wheel with a clearance, at least on the cylindrical belt of the drum is radially fixed from opposite sides one pair of nozzles with open ends bent to different sides from their axis, opposite to the sides of the nozzles of the segner wheel, and the axis of the bent open ends of the drum cuttings are perpendicular to the plane passing through the axis of the pair of drum nozzles and the pipe axis, holes are made in the wall of the girdle, respectively, and the turbine is connected to the electric generator along the drum shaft, it is provided with a housing covering the Segner wheel and drum with a fitting for kinematically connected gears, one of which is mounted on the pipe, and the other is mounted on the shaft of the second generator.