RU2321756C1

RU2321756C1 - Turbine generator

Info

Publication number: RU2321756C1
Application number: RU2006127196/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Борисович Болотин (RU); Николай Борисович Болотин
Original assignee: Николай Борисович Болотин
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-04-10

Abstract

FIELD: gas turbine engine engineering.

SUBSTANCE: turbine generator comprises at least one electric machine that is built in the turbine and has a rotor mounted within the stator provided with at least one wheel having bandage shelves. The wheels are mounted in the magnetic bearings mounted inside the stator above the bandage shelves. The shelves receive magnets, and the stator receives magnets of the bearings and stator windings.

EFFECT: enhanced efficiency and reliability.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению, в том числе к авиационным и стационарным двигателям ГТД.The invention relates to engine building, including aircraft and stationary engines of gas turbine engines.

Известна силовая установка по патенту РФ №2189477, которая содержит газотурбинный двигатель - ГТД, газовый тракт, соединяющий этот газотурбинный двигатель со свободной турбиной, и нагрузку в виде электрогенератора, вал которого подсоединен к валу свободной турбины через муфту.A known power plant according to the patent of the Russian Federation No. 2189477, which contains a gas turbine engine - gas turbine engine, a gas path connecting this gas turbine engine with a free turbine, and a load in the form of an electric generator, the shaft of which is connected to the shaft of the free turbine through a coupling.

Недостатком этой силовой установки является то, что она имеет низкий КПД около 20%, что почти в 2 раза меньше, чем у современных дизельных установок.The disadvantage of this power plant is that it has a low efficiency of about 20%, which is almost 2 times less than that of modern diesel plants.

Известна силовая установка газотурбовоза по патенту РФ №2272916, которая содержит газотурбинный двигатель с турбиной и свободную турбину, за которой установлен регенеративный теплообменник, выход из которого соединен с газотурбинным двигателем, конкретно - с системой охлаждения турбины.A gas turbine locomotive power plant is known according to RF patent No. 2272916, which contains a gas turbine engine with a turbine and a free turbine, behind which a regenerative heat exchanger is installed, the outlet of which is connected to a gas turbine engine, specifically, to a turbine cooling system.

Недостатком этого двигателя является низкий КПД силовой установки.The disadvantage of this engine is the low efficiency of the power plant.

Известен газотурбинный двигатель по патенту РФ №2252316 (прототип), который содержит турбокомпрессор, состоящий из компрессора, камеры сгорания и турбины, и не менее двух электрических машин (электрогенератор и электродвигатель) встроенных в турбокомпрессор. Система постоянных магнитов установлена на внутренней поверхности ротора турбокомпрессора, а статор электрической машины установлен на корпусе подшипниковой опоры, т.е. на малом диаметре.Known gas turbine engine according to the patent of Russian Federation №2252316 (prototype), which contains a turbocompressor consisting of a compressor, a combustion chamber and a turbine, and at least two electric machines (electric generator and electric motor) built into the turbocompressor. The system of permanent magnets is installed on the inner surface of the rotor of the turbocompressor, and the stator of the electric machine is installed on the housing of the bearing support, i.e. on a small diameter.

Недостатки этого двигателя: очень маленькая мощность электрических машин, связанная с тем, что они размещены на малом диаметре и имеют по одной ступени. Кроме того, возникают проблемы с охлаждением обмоток статора, размещенных внутри двигателя. Эта конструкция применима для использования электрической машины в качестве стартера или в качестве вспомогательного электрогенератора для питания агрегатов газотурбинного двигателя и самолета.The disadvantages of this engine: the very small power of electric machines, due to the fact that they are placed on a small diameter and have one step. In addition, there are problems with cooling the stator windings located inside the motor. This design is applicable for using an electric machine as a starter or as an auxiliary electric generator to power the units of a gas turbine engine and aircraft.

Задачи создания изобретения: повышение КПД и мощности турбогенератора и машин, созданных на его базе, в том числе двигателей и силовых установок.Objectives of the invention: improving the efficiency and power of a turbogenerator and machines created on its basis, including engines and power plants.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что турбогенератор, содержащий не менее одной электрической машины, встроенной в турбину, содержащую ротор, установленный внутри статора, имеющий не менее одного рабочего колеса с бандажными полками, отличается тем, что все рабочие колеса установлены в магнитных подшипниках, размещенных внутри статора над бандажными полками, в которые вставлены рабочие магниты, а в статор вставлены магниты подшипников и статорные обмотки. Для каждого рабочего колеса выполнено по два магнитных подшипника. Статорные обмотки выполнены охлаждаемыми.The solution to these problems was achieved due to the fact that the turbogenerator, containing at least one electric machine built into the turbine, containing a rotor installed inside the stator, having at least one impeller with retaining shelves, is characterized in that all the impellers are installed in magnetic bearings placed inside the stator above the retaining shelves in which the working magnets are inserted, and the bearing magnets and stator windings are inserted into the stator. Two impellers are made for each impeller. Stator windings are made cooled.

Предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.The proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1-3, гдеThe invention is illustrated in figures 1-3, where

на фиг.1 приведена схема турбогенератора,figure 1 shows a diagram of a turbogenerator,

на фиг.2 - схема расположения обмоток и магнитов,figure 2 - arrangement of windings and magnets,

на фиг.3 приведен вид А.figure 3 shows a view of A.

Предложенное техническое решение (фиг.1) содержит статор турбогенератора 1, внутри которого размещен ротор турбогенератора 2, имеющий не менее одного рабочего колеса турбины 3 с бандажными полками 4, в которые встроены рабочие магниты 5. В статор 2 встроены магниты подшипников 6 и статорные обмотки 7. Система охлаждения статорных обмоток содержит корпуса 8 и трубопроводы 9 подвода воздуха. В статор встроены сопловые аппараты турбины 10. Статорные обмотки 7 кабелями 11, имеющими коммутаторы 12, соединены с потребителями электроэнергии.The proposed technical solution (Fig. 1) contains a stator of a turbogenerator 1, inside of which a rotor of a turbogenerator 2 is located, having at least one impeller of a turbine 3 with retaining shelves 4, in which working magnets 5 are integrated. In the stator 2 are built bearing magnets 6 and stator windings 7. The cooling system of the stator windings includes housing 8 and pipelines 9 for supplying air. Nozzle devices of the turbine 10 are built into the stator. Stator windings 7 with cables 11 having switches 12 are connected to consumers of electricity.

При работе рабочее тело: продукты сгорания или сжатый воздух или пар через сопловой аппарат турбины 10 поступает на рабочее колесо (рабочие колеса 3), приводит ротор турбины 2 в движение, в статорных обмотках 7 возбуждается ЭДС и ток по кабелям 11 поступает к потребителям.During operation, the working fluid: combustion products or compressed air or steam through the nozzle apparatus of the turbine 10 enters the impeller (impellers 3), drives the rotor of the turbine 2, the emf is excited in the stator windings 7, and the current flows through the cables 11 to consumers.

Для охлаждения воздух или вода подаются по трубопроводу 9 в корпуса 8 и далее на сброс или циркуляцию.For cooling, air or water is supplied through a pipe 9 to the housing 8 and then to the discharge or circulation.

Применение изобретения позволилоThe use of the invention allowed

1. Упростить конструкцию турбогенератора, отказавшись от дисков, вала, опор, маслосистемы и т.д.1. To simplify the design of the turbogenerator, abandoning the disks, shaft, bearings, oil systems, etc.

2. Повысить КПД турбогенератора.2. Increase the efficiency of the turbogenerator.

3. Уменьшить вес и габариты в несколько раз.3. Reduce weight and dimensions several times.

4. Значительно повысить надежность и ресурс за счет отсутствия ненадежных деталей, узлов и систем.4. Significantly increase the reliability and resource due to the lack of unreliable parts, components and systems.

Claims

1. A turbogenerator comprising at least one electric machine integrated in a turbine containing a rotor installed inside the stator, having at least one impeller with retaining shelves, characterized in that all impellers are mounted in magnetic bearings located inside the stator above the retaining shelves into which working magnets are inserted, and bearing magnets and stator windings are inserted into the stator.

2. The turbogenerator according to claim 1, characterized in that for each impeller there are two magnetic bearings.

3. The turbogenerator according to claim 1 or 2, characterized in that the stator windings are made cooled.