RU2396447C2 - Electric arc turbo-installation - Google Patents
Electric arc turbo-installation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396447C2 RU2396447C2 RU2008126573/06A RU2008126573A RU2396447C2 RU 2396447 C2 RU2396447 C2 RU 2396447C2 RU 2008126573/06 A RU2008126573/06 A RU 2008126573/06A RU 2008126573 A RU2008126573 A RU 2008126573A RU 2396447 C2 RU2396447 C2 RU 2396447C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric
- nozzle
- discharge chamber
- chamber
- electric arc
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Abstract
Description
Изобретение относится к турбинным установкам и может найти применение в различных отраслях, в частности, в качестве двигателей для летающих аппаратов.The invention relates to turbine plants and can find application in various industries, in particular, as engines for flying vehicles.
Известен газотурбинный двигатель, содержащий компрессор с каналом для подвода рабочего вещества, а именно атмосферного воздуха, соединенный каналами с камерой сгорания, снабженной форсункой для подачи топлива и заключенной в корпусе. Посредством вала компрессор связан с рабочим колесом газовой турбины, имеющим сопловые лопатки и соединенным с камерой сгорания через сопловой аппарат. Сопловой аппарат подключен к выходному патрубку, связанному с приводимым агрегатом. Сжатый компрессором атмосферный воздух поступает по каналам в камеру сгорания, туда же подается и топливо. Сгорание топлива в камере сгорания приводит к значительному увеличению энергии газообразных продуктов сгорания, которая через рабочее колесо газовой турбины преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Большая часть работы расходуется на сжатие воздуха в компрессоре, а меньшая часть работы передается на приводимый агрегат (Большой энциклопедический словарь: Политехнический / Гл.ред. А.Ю.Ишлинский. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. - С.107-108).Known gas turbine engine containing a compressor with a channel for supplying a working substance, namely atmospheric air, connected by channels to a combustion chamber equipped with a nozzle for supplying fuel and enclosed in a housing. By means of a shaft, the compressor is connected to the impeller of a gas turbine having nozzle blades and connected to the combustion chamber through a nozzle apparatus. The nozzle apparatus is connected to an outlet pipe connected to the driven unit. The atmospheric air compressed by the compressor enters the combustion chamber through the channels, and fuel is also supplied there. The combustion of fuel in the combustion chamber leads to a significant increase in the energy of the gaseous products of combustion, which through the impeller of the gas turbine is converted into mechanical work on the shaft of the gas turbine. Most of the work is spent on compressing the air in the compressor, and a smaller part of the work is transferred to the driven unit (Big Encyclopedic Dictionary: Polytechnic / Gl.red. A.Yu. Ishlinsky. - M.: Big Russian Encyclopedia, 1998. - P.107- 108).
В качестве недостатков этого газотурбинного двигателя, являющихся следствием использования топлива для его работы, можно привести выброс в атмосферу в процессе выхлопа экологически вредных веществ - продуктов неполного сгорания топлива в камере сгорания, огнеопасность и взрывоопасность используемого топлива.The disadvantages of this gas turbine engine, resulting from the use of fuel for its operation, are the emission into the atmosphere during the exhaust process of environmentally harmful substances - products of incomplete combustion of fuel in the combustion chamber, flammability and explosiveness of the fuel used.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности (прототипом) является электродуговая аэродинамическая труба, содержащая электроразрядную камеру с каналом подвода рабочего вещества, а именно атмосферного воздуха, и охлаждаемыми водой стенками, переходящими в сопло. В электроразрядной камере расположен охлаждаемый водой центральный грибообразный электрод с контактами для подведения электрического тока дугового разряда. На стенке электроразрядной камеры размещена индукционная катушка с контактами для подведения электрического тока, предназначенная для создания магнитного поля, вращающего с большой частотой в электроразрядной камере электрический дуговой разряд, нагревающий протекающий через электрический дуговой разряд воздух до высокой температуры. Сопло соединено с рабочей камерой, связанной с диффузором (Большая советская энциклопедия / Гл.ред. A.M.Прохоров. - М.: Советская энциклопедия, 1970. - Т.2. - С.481, рис.6).Closest to the proposed invention by technical nature (prototype) is an electric arc wind tunnel containing an electric discharge chamber with a channel for supplying a working substance, namely atmospheric air, and walls cooled by water passing into the nozzle. A central mushroom-shaped electrode with contacts for supplying an electric current of an arc discharge is located in an electric discharge chamber, cooled by water. An induction coil with contacts for supplying an electric current is placed on the wall of the electric discharge chamber, designed to create a magnetic field that rotates with an high frequency in the electric discharge chamber an electric arc discharge, heating the air flowing through the electric arc discharge to a high temperature. The nozzle is connected to the working chamber associated with the diffuser (Big Soviet Encyclopedia / Gl.red. A.M. Prokhorov. - M .: Soviet Encyclopedia, 1970. - T. 2. - P. 481, Fig. 6).
Недостатком известной электродуговой аэродинамической трубы является отсутствие возможности преобразования кинетической энергии потока высокотемпературных частиц рабочего вещества в механическую работу.A disadvantage of the known electric arc wind tunnel is the inability to convert the kinetic energy of the flow of high-temperature particles of the working substance into mechanical work.
Задачей изобретения является обеспечение возможности преобразования подводимой от источника питания электрической энергии в кинетическую энергию потока высокотемпературных частиц рабочего вещества и получение за счет этого движущейся силы (силы тяги), а также преобразование энергии потока в механическую работу.The objective of the invention is to provide the possibility of converting the electric energy supplied from the power source into the kinetic energy of the flow of high-temperature particles of the working substance and thereby obtaining a moving force (traction force), as well as the conversion of the flow energy into mechanical work.
Поставленная задача решается тем, что в электродуговой турбоустановке, содержащей источники питания, электроразрядную камеру с каналом подвода рабочего вещества и стенками, переходящими в сопло, расположенный в электроразрядной камере центральный охлаждаемый электрод, контакты для подведения электрического тока дугового разряда, расположенную на стенке электроразрядной камеры индукционную катушку с контактами для подведения электрического тока, предназначенную для создания магнитного поля, вращающего с большой частотой в электроразрядной камере электрический дуговой разряд, нагревающий протекающее через электрический дуговой разряд рабочее вещество до высокой температуры, причем сопло соединено с рабочей камерой, согласно изобретению одинаковые электроразрядные камеры, не менее двух, объединены и укреплены по окружности через стенки, переходящие в сопло, кольцевой рабочей камерой, в которой на валу закреплено рабочее колесо турбины с сопловыми лопатками. При этом установка снабжена расположенным в каждой электроразрядной камере цилиндрическим перфорированным соплами охлаждаемым электродом, внутри которого по оси симметрии установлен центральный полый электрод с насадкой, содержащей сопло и запальный наконечник для поддержания непрерывного электрического дугового разряда в электроразрядной камере. Канал подвода под давлением рабочего вещества связан с полостями и соплами электродов.The problem is solved in that in an electric arc turbine installation containing power sources, an electric discharge chamber with a supply channel for the working substance and walls passing into the nozzle located in the electric discharge chamber, a central cooled electrode, contacts for supplying an electric current to the arc discharge located on the wall of the electric discharge chamber are induction a coil with contacts for supplying electric current, designed to create a magnetic field that rotates with high frequency in the electric In the discharge chamber, an electric arc discharge heating the working substance flowing through the electric arc discharge to a high temperature, the nozzle being connected to the working chamber, according to the invention, the same electric discharge chambers, at least two, are joined and strengthened around the circumference through the walls passing into the nozzle with an annular working chamber in which the impeller of the turbine with nozzle blades is fixed on the shaft. At the same time, the installation is equipped with a cooled electrode located in each electric-discharge chamber with a cylindrical perforated nozzle, inside of which a central hollow electrode with a nozzle containing a nozzle and an ignition tip is installed along the axis of symmetry to maintain a continuous electric arc discharge in the electric-discharge chamber. The supply channel under the pressure of the working substance is connected with the cavities and nozzles of the electrodes.
Обеспечивается возможность преобразования подводимой от источника питания электрической энергии в кинетическую энергию потока высокотемпературных частиц рабочего вещества и получение за счет этого движущейся силы (силы тяги), а также преобразование энергии потока в механическую работу.It is possible to convert the electric energy supplied from the power source into the kinetic energy of the flow of high-temperature particles of the working substance and thereby obtain a moving force (traction force), as well as the conversion of the flow energy into mechanical work.
Преобразование подводимой электрической энергии от источника питания в кинетическую энергию потока высокотемпературных частиц рабочего вещества и в механическую работу достигается укреплением по окружности не менее двух одинаковых электроразрядных камер, стенки которых, переходящие в сопло, объединены кольцевой рабочей камерой, в которой на валу закреплено рабочее колесо турбины с сопловыми лопатками, взаимодействующими с потоком высокотемпературных частиц рабочего вещества. При этом рабочее вещество нагревается при протекании по системе сопл, направляющих рабочее вещество через электрический дуговой разряд для нагрева до высокой температуры, и, соответственно, происходит тепловое расширение рабочего вещества, обусловленное увеличением кинетической энергии его частиц, которые, протекая через сопло, увеличивают скорость в направлении течения и взаимодействуют с сопловыми лопатками рабочего колеса турбины и истекают через сопло из турбоустановки, а получающаяся за счет этого сила реакции непосредственно является движущей силой (силой тяги).The conversion of the supplied electric energy from the power source into the kinetic energy of the flow of high-temperature particles of the working substance and into mechanical work is achieved by strengthening at least two identical electric discharge chambers, the walls of which passing into the nozzle are joined by an annular working chamber in which the turbine impeller is mounted on the shaft with nozzle blades interacting with the flow of high-temperature particles of the working substance. In this case, the working substance is heated during the flow through the system of nozzles directing the working substance through an electric arc discharge to heat up to high temperature, and, accordingly, the thermal expansion of the working substance occurs due to an increase in the kinetic energy of its particles, which, flowing through the nozzle, increase the speed flow direction and interact with the nozzle vanes of the turbine impeller and flow through the nozzle from the turbine, and the reaction force resulting from this S THE driving force (traction force).
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена предложенная электродуговая турбоустановка, продольный разрез; на фиг.2 - предложенная электродуговая турбоустановка, снабженная компрессором, продольный разрез.The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows the proposed electric arc turbine, longitudinal section; figure 2 - the proposed electric arc turbine equipped with a compressor, a longitudinal section.
Электродуговая турбоустановка содержит одинаковые электроразрядные камеры 1, не менее двух, объединенные и укрепленные по окружности через стенки 2, переходящие в сопло 3, кольцевой рабочей камерой 4, соединенной с соплом 3. Сопло 3 предназначено для разгона потока высокотемпературных частиц рабочего вещества до заданной скорости и придания потоку заданного направления. В кольцевой рабочей камере 4 на валу 5 закреплено рабочее колесо 6 турбины с сопловыми лопатками 7.An electric arc turbine installation contains the same electric discharge chambers 1, at least two, combined and strengthened around the circumference through the
В каждой электроразрядной камере 1 расположен цилиндрический перфорированный соплами 8 охлаждаемый рабочим веществом электрод 9, внутри которого по оси симметрии установлен в диэлектрической вставке 10 центральный полый охлаждаемый рабочим веществом электрод 11 с насадкой 12. Насадка 12 имеет сопло 13 и запальный наконечник 14 для поддержания непрерывного электрического дугового разряда 15 в электроразрядной камере 1.In each electric discharge chamber 1 there is a cylindrical perforated by
Снаружи на стенке 2 каждой электроразрядной камеры 1 укреплена индукционная катушка 16, предназначенная для создания магнитного поля, вращающего с большой частотой в электроразрядной камере 1 электрический дуговой разряд 15, нагревающий протекающее через электрический дуговой разряд 15 рабочее вещество, поступающее по каналу 17 подвода под давлением рабочего вещества, до высокой температуры. Канал 17 подвода под давлением рабочего вещества соединен с наполненным рабочим веществом аккумулятором 18 давления, подключен через редуктор 19 давления к баллону 20 со сжатым рабочим веществом и далее через пускорегулирующий клапан 21 - к каждой электроразрядной камере 1. Канал 17 подвода рабочего вещества таким образом связан с полостями и соплами 8, 13 электродов 9, 11 соответственно.Outside, on the
Вал 5 подсоединен через редуктор 22, связанный с валом 23, к генератору 24 электрического тока (фиг.1).The shaft 5 is connected through a
Электроды 9, 11 через контакты для подведения электрического тока дугового разряда 15, образующегося в кольцевом канале 25 электроразрядной камеры 1, подключены к источнику питания 26, связанному с бортовым аккумулятором (на чертеже не показан). Кольцевой канал 25 образован между цилиндрическим перфорированным соплами 8 в электроде 9 и центральным полым электродом 11 с насадкой 12, имеющей сопла 13 и запальный наконечник 14.The
Индукционная катушка 16 подключена через контакты для подведения электрического тока к источнику питания 27, что необходимо для уменьшения эрозии электрода 9 и запального наконечника 14 и обеспечивается вращением электрического дугового разряда 15 с большой частотой магнитным полем, создаваемым индукционной катушкой 16.The
На валу 5 вместо генератора 24 электрического тока (фиг.1) может быть закреплен компрессор 28, связанный каналом 17 подвода под давлением рабочего вещества через клапан 29 с аккумулятором 18 давления (фиг.2).On the shaft 5, instead of an electric current generator 24 (FIG. 1), a
В качестве рабочего вещества можно использовать атмосферный воздух, азот, инертные и сжиженные газы, воздушно-водяную и другие смеси. Рабочее вещество в аккумуляторе 18 давления пополняется заменой отработанного пустого аккумулятора 18 давления на полный заряженный или накачивается в аккумулятор 18 давления компрессором 28 по каналу 17 через клапан 29.As a working substance, you can use atmospheric air, nitrogen, inert and liquefied gases, air-water and other mixtures. The working substance in the
Электродуговая турбоустановка работает следующим образом. Из наполненного рабочим веществом аккумулятора 18 давления, в котором рабочее вещество находится под высоким давлением, по каналу 17 рабочее вещество поступает через редуктор 19 давления в баллон 20, где давление поддерживается постоянным редуктором 19 давления. Из-за того что давление рабочего вещества в баллоне 20 больше, чем давление в электроразрядной камере 1, рабочее вещество подается по каналу 17 подвода под давлением рабочего вещества через пускорегулирующий клапан 21 из баллона 20 в электроразрядную камеру 1. В электроразрядной камере 1 индукционной катушкой 16 создается магнитное поле, вращающее с большой частотой электрический дуговой разряд 15, образующийся в кольцевом канале 25 между электродами 9 и 11 и нагревающий рабочее вещество. Рабочее вещество нагревается при протекании по системе сопел 8, 13 электродов 9,11, направляющих рабочее вещество через электрический дуговой разряд 15 для нагрева до высокой температуры, и, соответственно, происходит его тепловое расширение, обусловленное увеличением кинетической энергии высокотемпературных частиц рабочего вещества. Скорость высокотемпературных частиц рабочего вещества увеличивается в направлении течения через сопло 3, и при взаимодействии этих частиц с сопловыми лопатками 7 рабочего колеса 6 турбины, установленного на валу 5 в кольцевой рабочей камере 4, осуществляется преобразование энергии потока высокотемпературных частиц рабочего вещества в механическую работу на валу 5 турбины, соединенном через редуктор 22 с помощью вала 23 с генератором 24 электрического тока. Затем, истекая через сопло 3, поток высокотемпературных частиц рабочего вещества создает реактивную тягу.Electric arc turbine works as follows. From the pressure accumulator filled with a working
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает преобразование подводимой от источника питания электрической энергии в кинетическую энергию потока высокотемпературных частиц рабочего вещества и получение за счет этого движущей силы (силы тяги), а также преобразование энергии потока в механическую работу на валу турбины без использования топлива в качестве рабочего вещества при отсутствии в процессе выхлопа выброса в атмосферу экологически вредных веществ, огне- и взрывобезопасность.Thus, the present invention provides the conversion of electrical energy supplied from a power source into kinetic energy of a stream of high-temperature particles of a working substance and, due to this, obtaining a driving force (traction force), as well as converting the flow energy into mechanical work on a turbine shaft without using fuel as a working substances in the absence of environmentally harmful substances in the process of exhausting into the atmosphere, fire and explosion safety.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008126573/06A RU2396447C2 (en) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Electric arc turbo-installation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008126573/06A RU2396447C2 (en) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Electric arc turbo-installation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008126573A RU2008126573A (en) | 2010-01-10 |
RU2396447C2 true RU2396447C2 (en) | 2010-08-10 |
Family
ID=41643684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008126573/06A RU2396447C2 (en) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Electric arc turbo-installation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2396447C2 (en) |
-
2008
- 2008-06-30 RU RU2008126573/06A patent/RU2396447C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БОЛЬШАЯ СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, т.2, 1975, с.481. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008126573A (en) | 2010-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10544735B2 (en) | Rotating pulse detonation engine, power generation system including the same, and methods of making and using the same | |
RU164690U1 (en) | PENDULUM-SLIDER DEVICE FOR REACTIVE DETONATION BURNING | |
RU2014113153A (en) | ROTARY ASSEMBLY WITH A CONCENTRIC LOCATION OF A TURBINE SECTION, A COOLING CHANNEL AND A REINFORCING WALL | |
RU2396447C2 (en) | Electric arc turbo-installation | |
RU2387582C2 (en) | Complex for reactive flight | |
CN111502940B (en) | Microwave air plasma water vapor injection pushing device | |
RU2280183C1 (en) | Gas-turbine engine | |
RU2594828C1 (en) | Propulsion engine of supersonic aircraft | |
JP2007016608A (en) | Pulse-detonation rotary driving unit | |
US8272221B2 (en) | Hydrogen gas generator for jet engines | |
RU2490173C1 (en) | Vtol aircraft | |
RU2591361C1 (en) | Engine of hypersonic aircraft | |
RU70965U1 (en) | KNOCK POWER INSTALLATION | |
RU2406865C2 (en) | Intermittent-cycle jet engine in mode of detonation fuel combustion with additional acceleration of gas volume charges with electromagnetic induction force | |
RU2296876C2 (en) | Method and device for producing thrust | |
RU2679582C1 (en) | Energy complex | |
RU70348U1 (en) | ENERGY INSTALLATION OF DETONATION TYPE | |
CN111396276B (en) | Supersonic electric heating type stamping aerospace engine | |
RU2777154C1 (en) | Energy complex | |
RU2713785C1 (en) | Gas-turbine unit for processing associated oil and various low-pressure gases into electric energy | |
RU70349U1 (en) | KNOCK POWER INSTALLATION | |
RU2151310C1 (en) | Method of and device for increasing temperature difference in heat engine | |
RU2726443C1 (en) | Power complex | |
RU2553052C1 (en) | Hydrogen air-jet engine | |
CN214031728U (en) | Magnetic rotation non-equilibrium sliding arc reforming natural gas hydrogen production device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160701 |