RU2287695C2 - Reaction turbine - Google Patents

Reaction turbine Download PDF

Info

Publication number
RU2287695C2
RU2287695C2 RU2004137423/06A RU2004137423A RU2287695C2 RU 2287695 C2 RU2287695 C2 RU 2287695C2 RU 2004137423/06 A RU2004137423/06 A RU 2004137423/06A RU 2004137423 A RU2004137423 A RU 2004137423A RU 2287695 C2 RU2287695 C2 RU 2287695C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
fluid medium
turbine
nozzles
inlet
Prior art date
Application number
RU2004137423/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004137423A (en
Inventor
Александр Петрович Соловьев (RU)
Александр Петрович Соловьев
Борис Иванович Турышев (RU)
Борис Иванович Турышев
кин Юрий Иванович Куз (RU)
Юрий Иванович Кузякин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова
Priority to RU2004137423/06A priority Critical patent/RU2287695C2/en
Publication of RU2004137423A publication Critical patent/RU2004137423A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2287695C2 publication Critical patent/RU2287695C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: invention relates to turbine plants and it can be used in ship and other power systems. Proposed reaction turbine contains rotor, devices to supply fluid medium with inlet and exit reaction nozzles, axis of exit nozzle is square to turbine radius. Rotor of turbine contains at least four devices to supply fluid medium to exit reaction nozzles and at least one fluid medium ionization device. Each device to supply fluid medium to reaction nozzle consists of at least two nozzles on one axle, at least one nozzle being rigidly or with possibility of axial displacement, engaged coaxially into nozzle following in direction of fluid medium flow forming space between nozzles. At least one space communicates with devices to feed and suck out fluid medium. Ionization devices are arranged in space of one of fluid medium supply device. Pressure sensors are installed in all space, and jet velocity sensors are installed in inlet and exit reaction nozzles. Jet of fluid medium from exit reaction nozzle of fluid medium supply device is directed to inlet nozzle of preceding fluid medium supply device. Rotor has cylindrical housing provided with slots near inlet nozzle of each fluid medium supply device.
EFFECT: simplified design of turbine, reduced specific mass, dimensional and cost characteristics.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергомашиностроения, а именно к стационарным и транспортным турбинным установкам. Может быть использовано в судовых и в других энергетических системах, а также в качестве силовой установки транспортных средств.The invention relates to the field of power engineering, namely to stationary and transport turbine installations. It can be used in ship and other energy systems, as well as the power plant of vehicles.

Известны реактивные турбины, содержащие ротор, направляющий аппарат и рабочие лопатки [1].Known jet turbines containing a rotor, a guide apparatus and rotor blades [1].

Недостатки этих турбин - сложное конструктивное оформление проточной части, имеющей два вида облопачивания, и сравнительно низкая эффективность.The disadvantages of these turbines are the complex design of the flow part, which has two types of blading, and the relatively low efficiency.

Известна реактивная турбина, содержащая ротор, устройства подвода текучей среды, входное сопло и выходное реактивное сопло, расположенное в плоскости вращения турбины, при этом его ось перпендикулярна радиусу турбины [2]. Эта турбина принята за прототип.Known jet turbine containing a rotor, a device for supplying a fluid, an inlet nozzle and an outlet jet nozzle located in the plane of rotation of the turbine, while its axis is perpendicular to the radius of the turbine [2]. This turbine is taken as a prototype.

Недостатки прототипа - большие гидравлические потери в каналах подвода рабочего тела, сравнительно низкая эффективность.The disadvantages of the prototype are large hydraulic losses in the supply channels of the working fluid, relatively low efficiency.

Технический результат изобретения - повышение эффективности реактивной турбины за счет использования энергии текучей среды, в том числе упрощение конструкции, снижение массы и габаритов турбины, расхода и необходимых для транспортных средств запасов топлива.The technical result of the invention is to increase the efficiency of a jet turbine through the use of fluid energy, including simplifying the design, reducing the mass and dimensions of the turbine, fuel consumption and fuel reserves necessary for vehicles.

Технический результат достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из ротора, устройств подвода текучей среды, снабженных входным соплом и выходным реактивным соплом, расположенным в плоскости вращения турбины, с осью, перпендикулярной ее радиусу, ротор турбины содержит не менее четырех устройств подвода текучей среды к выходным реактивным соплам и, по меньшей мере, одно средство ионизации текучей среды. Каждое устройство подвода текучей среды к реактивному соплу имеет не менее двух сопел на одной оси. При этом, по меньшей мере, одно сопло жестко или с возможностью осевого перемещения соосно введено в следующее по ходу движения текучей среды сопло с образованием между соплами полости. Причем не менее чем одна полость сообщена с устройствами подачи и отсоса текучей среды. Средства ионизации размещены, по меньшей мере, в одной полости одного из устройств подвода текучей среды. Во всех полостях установлены датчики давления, а во входном и выходном реактивных соплах - датчики скорости. Струя текучей среды из выходного реактивного сопла устройства подвода текучей среды направлена на входное сопло предыдущего устройства подвода текучей среды, при этом ротор снабжен цилиндрическим корпусом, в котором вблизи входного сопла каждого устройства подвода текучей среды размещены щели.The technical result is achieved by the fact that in the known device consisting of a rotor, fluid supply devices equipped with an inlet nozzle and an output jet nozzle located in the plane of rotation of the turbine, with an axis perpendicular to its radius, the turbine rotor contains at least four fluid supply devices to the outlet reactive nozzles and at least one means of ionizing the fluid. Each device for supplying fluid to the jet nozzle has at least two nozzles on the same axis. In this case, at least one nozzle is rigidly or axially displaceable axially moved coaxially into the next nozzle in the direction of the fluid with the formation of a cavity between the nozzles. Moreover, at least one cavity is in communication with the fluid supply and suction devices. The ionization means are located in at least one cavity of one of the fluid supply devices. Pressure gauges are installed in all cavities, and velocity sensors are installed in the inlet and outlet jet nozzles. A jet of fluid from the outlet of the jet nozzle of the fluid supply device is directed to the inlet nozzle of the previous fluid supply device, the rotor having a cylindrical body in which slits are placed near the inlet nozzle of each fluid supply device.

Реактивная турбина представлена на фиг.1. (сечение перпендикулярно валу). На фиг.2 дана схема устройства подвода текучей среды к реактивному соплу.A jet turbine is shown in FIG. (cross section perpendicular to the shaft). Figure 2 shows a diagram of a device for supplying a fluid to a jet nozzle.

Предлагаемая турбина (фиг.1) содержит ротор 1 на валу 2, устройство подвода текучей среды 3 в плоскости вращения ротора, 4 - спицы, 5 - входное сопло со срезом, выходное (реактивное) сопло 6 со срезом, цилиндрический корпус ротора 7 (для снижения сопротивления трения при его вращении), щели 8 на цилиндрическом корпусе ротора 7 вблизи входного сопла 5, несущую пластину ротора 9. Устройство подвода текучей среды 3 устанавливается на спицах 4 или крепится на несущей пластине 9, в том числе с обеих ее сторон. Устройство подвода текучей среды 3 (фиг.2) содержит размещенные соосно сужающееся сопло 10 с входным сечением 11 и критическим сечением 12, сужающееся сопло 13 с критическим сечением 14 и полость 15 между этими соплами. В полости 15 помещены средства ионизации текучей среды 16 и клапаны 17 на стенке полости. Далее по ходу движения воздуха вдоль центральной оси блока следуют сопло 18 с критическим сечением 19 и сопло 20 с критическим сечением 21, выходным сечением 22 и выходным соплом со срезом 23. Между соплами 13 и 18 имеется полость 24, а между соплами 18 и 20 - полость 25. При этом сопла 10 и 13, а также 13 и 18, 18 и 20 в местах соединения между собой герметичны. К полостям 15, 24 и 25 подсоединены устройства отсоса и подачи текучей среды (газа, например, воздуха) 26 внутрь этих полостей.The proposed turbine (Fig. 1) contains a rotor 1 on a shaft 2, a fluid supply device 3 in the plane of rotation of the rotor, 4 spokes, 5 - an input nozzle with a cut, an output (reactive) nozzle 6 with a cut, a cylindrical rotor case 7 (for reducing friction resistance during its rotation), slots 8 on the cylindrical body of the rotor 7 near the inlet nozzle 5, the carrier plate of the rotor 9. The fluid supply device 3 is mounted on the spokes 4 or mounted on the carrier plate 9, including on both sides thereof. The fluid supply device 3 (FIG. 2) comprises a coaxially tapering nozzle 10 with an inlet section 11 and a critical section 12, a tapering nozzle 13 with a critical section 14, and a cavity 15 between these nozzles. In the cavity 15 is placed the means of ionization of the fluid 16 and the valves 17 on the wall of the cavity. Next, along the air flow along the central axis of the block, there follows a nozzle 18 with a critical section 19 and a nozzle 20 with a critical section 21, an output section 22 and an output nozzle with a slice 23. There is a cavity 24 between the nozzles 13 and 18, and between the nozzles 18 and 20 - cavity 25. In this case, the nozzles 10 and 13, as well as 13 and 18, 18 and 20 at the junctions between each other are tight. To the cavities 15, 24 and 25 are connected a device for suction and supply of a fluid medium (gas, for example, air) 26 inside these cavities.

Устройство работает следующим образом. Рассмотрим вариант воздушной турбины. Пусть в одной паре устройств подвода текучей среды, например в паре (I и III, фиг.1), в каждом устройстве подвода текучей среды 3 имеется по одной полости со средствами ионизации воздуха. Производят ионизацию воздуха в полости 15, например, одновременно в обоих устройствах подвода текучей среды, с использованием одного или нескольких средств ионизации 16, размещенных в полости. При этом впускные клапаны 17 закрыты. Такими средствами ионизации могут быть нанесенные на внутренние поверхности стенки полости электроды, соединенные с полюсами источника напряжения электротока, или магнитные полосы. Средствами ионизации могут быть также источник искусственного потока элементарных частиц с энергией в интервале от 10 эВ до 1,25·1045 эВ или нанесенные на стенки полости покрытия, содержащие радиоактивные элементы. Ионизацию осуществляют, например, возбуждением в воздухе в полости электрического разряда переменным электрическим и/или магнитным полем. Или путем ввода в полость катализатора процесса ионизации (инертный газ (например, аргон), элементы четвертой группы периодической таблицы химических элементов (например, углерод)) и др. В результате такого воздействия молекулы воздуха (азота и кислорода) частично разрушаются с выделением большого количества тепла и кинетической энергии [3]. Поток расширенного в полости 15 газа вылетает к центральной оси устройства, увлекая (эжектируя) при этом воздух из внешней среды через входное сечение 11. Далее клапаны 17 открываются и в полость 15 поступает (впрыскивается) воздух из внешней среды или из источника сжатого воздуха. Частота выполнения таких операций (пульсаций) регулируется и может быть достаточно высокой, чтобы обеспечить квазинепрерывный характер работы. Эта частота пульсаций должна быть достаточной, чтобы крутящий момент начал раскручивать турбину. Возникающий при этом поток воздуха выходит из реактивных сопел 6 первой пары устройств подвода текучей среды турбины и направляется во входные сопла со срезом следующего устройства подвода текучей среды. Срез каждого сопла обеспечивает необходимую направленность потока. В нем нет средств ионизации воздуха, он состоит из 2-3 сужающихся сопел с входным и выходным соплом со срезом и с одной или двумя полостями. Поступающий в эти устройства подачи текучей среды воздух вакуумирует полости, за счет чего скорость потока в этих устройствах растет, в устройства подвода текучей среды засасывается также дополнительно воздух через сопло 10 и щели 8 из внешней среды. Полученная потоком дополнительная энергия в устройствах подвода текучей среды II и IV покрывает все потери энергии потока (на трение в устройствах 3 и другие). Турбина наберет заданное число оборотов, как только скорость потока текучей среды во всех устройствах подвода текучей среды будет одинаковой и соответствовать заданной величине вакуума во всех полостях устройств 3. В дальнейшем турбина будет работать без затрат энергии (топлива) за счет энергии вакуума.The device operates as follows. Consider the option of an air turbine. Suppose that in one pair of fluid supply devices, for example in a pair (I and III, FIG. 1), in each fluid supply device 3 there is one cavity with air ionization means. Air is ionized in the cavity 15, for example, simultaneously in both fluid supply devices, using one or more ionization means 16 located in the cavity. In this case, the intake valves 17 are closed. Such means of ionization can be electrodes deposited on the inner surface of the cavity wall, connected to the poles of an electric current voltage source, or magnetic strips. The ionization means can also be a source of artificial flux of elementary particles with energies in the range from 10 eV to 1.25 · 10 45 eV or deposited on the walls of the coating cavity containing radioactive elements. Ionization is carried out, for example, by excitation in air in an electric discharge cavity by an alternating electric and / or magnetic field. Or by introducing into the catalyst cavity an ionization process (inert gas (for example, argon), elements of the fourth group of the periodic table of chemical elements (for example, carbon)), etc. As a result of this action, the air molecules (nitrogen and oxygen) are partially destroyed with the release of a large amount heat and kinetic energy [3]. The flow of gas expanded in the cavity 15 flies out to the central axis of the device, entraining (ejecting) air from the external medium through the inlet section 11. Next, the valves 17 open and air is supplied (injected) into the cavity 15 from the external medium or from a source of compressed air. The frequency of such operations (pulsations) is regulated and can be high enough to provide a quasi-continuous nature of the work. This ripple frequency must be sufficient so that the torque starts to spin the turbine. The resulting air flow leaves the jet nozzles 6 of the first pair of turbine fluid supply devices and is directed to the inlet nozzles with a cut of the next fluid supply device. The cut of each nozzle provides the necessary flow direction. It has no means of ionizing air, it consists of 2-3 tapering nozzles with an inlet and outlet nozzle with a cut and with one or two cavities. The air entering these fluid supply devices evacuates the cavities, due to which the flow rate in these devices increases, and additional air is also sucked into the fluid supply devices through the nozzle 10 and slots 8 from the external medium. The additional energy received by the flow in the fluid supply devices II and IV covers all losses of the flow energy (due to friction in devices 3 and others). The turbine will gain a predetermined number of revolutions as soon as the fluid flow rate in all fluid supply devices is the same and corresponds to a predetermined vacuum value in all cavities of devices 3. In the future, the turbine will operate without energy (fuel) consumption due to vacuum energy.

Рассмотренный режим работы турбины не единственный. Возможен вариант работы, при котором впрыскивание и ионизация воздуха в полости 15 производятся непрерывно. Тогда энергия, выделяемая при разложении атомов воздуха в полости 15, будет дополнять, усиливать энергетический эффект движения воздуха в устройствах подвода текучей среды турбины, полученных от самовакуумирования полостей 24 и 25.The turbine operation mode considered is not the only one. A variant of the work is possible in which the injection and ionization of air in the cavity 15 are carried out continuously. Then the energy released during the decomposition of air atoms in the cavity 15 will complement, enhance the energy effect of air movement in the turbine fluid supply devices obtained from self-vacuuming of the cavities 24 and 25.

Регулировка скорости потока на выходе из турбины в реальном времени производится путем управления величиной вакуума в полостях 15, 24 и 25. Для этого предусмотрены устройства 26 для отсоса воздуха при необходимости увеличения скорости и подачи воздуха для уменьшения скорости потока. При этом используются показания датчиков давления, установленных во всех полостях, и датчиков скорости на входных и выходных соплах обоих устройств подвода текучей среды. Для регулировки скорости вакуумирования полости можно использовать осевое перемещение сопла.Adjusting the flow rate at the outlet of the turbine in real time is done by controlling the amount of vacuum in the cavities 15, 24 and 25. For this, devices 26 are provided for suctioning air if necessary, increasing the speed and air supply to reduce the flow rate. In this case, the readings of pressure sensors installed in all cavities and speed sensors at the inlet and outlet nozzles of both fluid supply devices are used. To adjust the rate of evacuation of the cavity, you can use the axial movement of the nozzle.

Мощность турбины может быть значительно увеличена при использовании на одном валу нескольких предлагаемых конструкций, при этом их реактивные сопла целесообразно размещать в шахматном порядке.The power of the turbine can be significantly increased when using several proposed designs on the same shaft, while their jet nozzles should be staggered.

Таким образом, использование изобретения позволит упростить конструкцию турбины, уменьшить удельные массо-габаритные и стоимостные характеристики, в частности за счет существенного снижения расхода топлива, запасов топлива (на транспортных средствах).Thus, the use of the invention will simplify the design of the turbine, reduce the specific mass-dimensional and cost characteristics, in particular by significantly reducing fuel consumption, fuel reserves (on vehicles).

Использованные источникиUsed sources

1. А.В.Щегляев. Паровые турбины. Теория теплового процесса и конструкции турбин. М.-Л.: ГЭИ. 1955, с.136, 199-224.1. A.V. Shcheglyaev. Steam turbines. Theory of the thermal process and turbine design. M.-L.: SEI. 1955, p.136, 199-224.

2. Патент RU 2193669, кл. 7 F 01 D 1/32, публ. 2002.11.27.2. Patent RU 2193669, cl. 7 F 01 D 1/32, publ. 2002.11.27.

3. Е.И.Андреев, О.А.Ключарев, А.П.Смирнов, Р.А.Давыденко. Естественная энергетика. - СПб: Нестор, 2000. - 122 с.3. E.I. Andreev, O.A. Klyucharev, A.P. Smirnov, R.A. Davydenko. Natural energy. - St. Petersburg: Nestor, 2000 .-- 122 s.

4. Патент WO 03/25379, кл. 7 F 02 К 7/00, публ. 2003.03.27.4. Patent WO 03/25379, cl. 7 F 02 K 7/00, publ. 2003.03.27.

Claims (1)

Реактивная турбина, состоящая из ротора, устройств подвода текучей среды, снабженных входным соплом и выходным реактивным соплом, расположенным в плоскости вращения турбины, причем его ось перпендикулярна радиусу турбины, отличающаяся тем, что ротор турбины содержит не менее четырех устройств подвода текучей среды к выходным реактивным соплам и, по меньшей мере, одно средство ионизации текучей среды, каждое устройство подвода текучей среды к реактивному соплу имеет не менее двух сопел на одной оси, при этом, по меньшей мере, одно сопло жестко или с возможностью осевого перемещения соосно введено в следующее по ходу движения текучей среды сопло с образованием между соплами полости, причем не менее чем одна полость сообщена с устройствами подачи и отсоса текучей среды, средства ионизации размещены, по меньшей мере, в одной полости одного из устройств подвода текучей среды, во всех полостях установлены датчики давления, а во входном и выходном реактивном соплах - датчики скорости, струя текучей среды из выходного реактивного сопла устройства подвода текучей среды направлена на входное сопло предыдущего устройства подвода текучей среды, при этом ротор снабжен цилиндрическим корпусом, в котором вблизи входного сопла каждого устройства подвода текучей среды размещены щели.A jet turbine consisting of a rotor, fluid supply devices equipped with an inlet nozzle and an output jet nozzle located in the plane of rotation of the turbine, the axis being perpendicular to the radius of the turbine, characterized in that the turbine rotor contains at least four fluid supply devices to the output reactive nozzles and at least one means of ionizing the fluid, each device for supplying fluid to the jet nozzle has at least two nozzles on one axis, with at least one nozzle just or with the possibility of axial movement, it is coaxially inserted into the nozzle next to the flow of the fluid with the formation of a cavity between the nozzles, with at least one cavity communicating with the fluid supply and suction devices, ionization means are placed in at least one cavity of one of fluid supply devices, pressure sensors are installed in all cavities, and velocity sensors are installed in the inlet and outlet jet nozzles, the jet of fluid from the outlet jet nozzle of the fluid supply device is directed to the inlet nozzle of the previous fluid supply device, wherein the rotor is provided with a cylindrical body in which slits are placed near the inlet nozzle of each fluid supply device.
RU2004137423/06A 2004-12-22 2004-12-22 Reaction turbine RU2287695C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004137423/06A RU2287695C2 (en) 2004-12-22 2004-12-22 Reaction turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004137423/06A RU2287695C2 (en) 2004-12-22 2004-12-22 Reaction turbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004137423A RU2004137423A (en) 2006-06-10
RU2287695C2 true RU2287695C2 (en) 2006-11-20

Family

ID=36712091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004137423/06A RU2287695C2 (en) 2004-12-22 2004-12-22 Reaction turbine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2287695C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2614946C2 (en) * 2015-06-23 2017-03-31 Сергей Константинович Королев Jet-reactive turbine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2614946C2 (en) * 2015-06-23 2017-03-31 Сергей Константинович Королев Jet-reactive turbine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004137423A (en) 2006-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6973792B2 (en) Method of and apparatus for a multi-stage boundary layer engine and process cell
US7509795B2 (en) Systems and methods for plasma propulsion
CN102014567B (en) Dynamical pressure type high-energy synthetic jet actuator
AU2019331941B2 (en) Wind power generator set, electromagnetic device, and heat exchange or drying device for iron core
US9708924B2 (en) Combined pump and energy recovery turbine
US7866937B2 (en) Method of pumping gaseous matter via a supersonic centrifugal pump
US9083213B1 (en) Microgenerator for hydrocarbon producing systems
CN110635588B (en) Iron-core medium transporting and heat exchanging device in electromagnetic device and eddy current separator
GB9702796D0 (en) Media communication apparatus
RU2287695C2 (en) Reaction turbine
WO2007102641A1 (en) Synergic hybrid jet turbine power generation system for increasing thermal efficiency
CN201671659U (en) Steam-jet type turbine
RU2287696C2 (en) Reaction air turbine
RU2752390C1 (en) Pneumatic apparatus
US3748054A (en) Reaction turbine
JP2007016608A (en) Pulse-detonation rotary driving unit
DE59803526D1 (en) GAS RELAXATION TURBINE FOR SMALL PERFORMANCES
CN108350743B (en) Device for obtaining mechanical work from a non-thermal energy source
US4251992A (en) Pneumatic propulsion system
JP2016176478A (en) Power generation system having compressor creating excess air flow and eductor for process air consuming site
RU2281877C1 (en) Active wing
RU2282047C1 (en) Air-jet propulsion plant
US20220325627A1 (en) Rotor having a plurality of spiral pathways to pass liquid or gas therethrough to increase power thereof
CN203022832U (en) Steam engine as well as steam generator and steam air compressor
CN219220746U (en) Centripetal turbine driven centrifugal working medium pump and organic Rankine cycle system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091223