RU2726443C1

RU2726443C1 - Power complex

Info

Publication number: RU2726443C1
Application number: RU2020107661A
Authority: RU
Inventors: Алексей Васильевич Корнеенко
Original assignee: Алексей Васильевич Корнеенко
Priority date: 2020-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2020-07-14

Abstract

FIELD: power engineering.SUBSTANCE: power complex can be used in various spheres of human activity, including in military industry, transport, aviation, nuclear power engineering and other branches of national economy. Power complex for generation of electric, mechanical and heat energy includes housing made in the form of drum with a cavity for exhaust of exhaust gases, equipped with winding installed on the inner side of the housing to form a stator. Rotor is made repeating the shape of the stator and is provided with generators excitation windings installed on the outside of the rotor. Rotor-turbine power units are located inside the rotor. Central shaft is made together with the main fuel tank. Shaft, rotor and power units are connected to each other by means of planetary reduction gear, and turbo-compressors are installed on rotor and central shaft. It controls operation of power complex ECU – electronic control unit with different sensors. Heat accumulator is made in the form of a spherical capsule in a ceramic shell, an inner cavity under vacuum, with graphite rods connected in the center of the inner sphere of the capsule, and a silencer is installed on the exhaust cavity of exhaust gases.EFFECT: broader functional capabilities, higher efficiency and reduced noise during operation.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может найти свое применение в различных сферах человеческой деятельности, в т.ч. в военной промышленности, на транспорте, в маломерных надводных и подводных кораблях и в других отраслях народного хозяйства, предназначен для получения электрической механической и тепловой энергии.The invention relates to the field of energy and can find its application in various fields of human activity, incl. in the military industry, in transport, in small-sized surface and submarine ships and in other sectors of the national economy, it is intended to obtain electrical mechanical and thermal energy.

Известен энергетический комплекс, выбранный в качестве аналога, содержащий корпус, размещенные в нем шаровые роторно-турбинные силовые агрегаты, установленные между обоймами центральный вал, ротор и связанный с ними планетарный редуктор (RU патент №2005903 с 1, МПК 02 к 11/00, опубликован 15.01.1994 г.Known power complex, selected as an analogue, containing a housing, placed in it ball rotor-turbine power units, installed between the clips of the central shaft, the rotor and the associated planetary gearbox (RU patent No. 2005903 with 1, IPC 02 to 11/00, published on January 15, 1994

Недостатками данного комплекса являются относительно невысокий КПД и мощность, недостаточно расширенные возможности, ограниченное использование при высоких резких нагрузках.The disadvantages of this complex are relatively low efficiency and power, insufficiently expanded capabilities, limited use at high sharp loads.

Энергетический комплекс, который содержит корпус, выполненный в виде барабана с полостью для выхода отработанных газов, снабженный обмоткой, установленной с внутренней стороны корпуса с образованием статора, ротор выполнен повторяющим форму статора и снабжен обмотками возбуждения, установленными с наружной стороны ротора, роторно-турбинные силовые агрегаты, размещены внутри ротора, центральный вал выполнен совместно с основным топливным баком, при этом вал ротор и силовые агрегаты связаны между собой посредством планетарного редуктора, а турбокомпрессоры установлены на роторе и центральном валу.The power complex, which contains a housing made in the form of a drum with a cavity for exhaust gases outlet, equipped with a winding installed on the inside of the housing to form a stator, the rotor is made repeating the shape of the stator and is equipped with field windings installed on the outside of the rotor, rotary-turbine power the units are located inside the rotor, the central shaft is made together with the main fuel tank, while the rotor shaft and power units are interconnected by means of a planetary gearbox, and the turbochargers are installed on the rotor and the central shaft.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа является энергетический комплекс, в котором корпус выполнен в виде барабана с полостью для выхода отработанных газов и снабжен обмоткой, установленной с внутренней стороны корпуса с образованием статора, ротор выполнен повторяющим форму статора и снабжен обмотками возбуждения генераторов, установленными с наружной стороны ротора. Роторно-турбинные силовые агрегаты расположены внутри ротора, центральный вал выполнен совместно с основным топливным баком, причем вал, ротор и роторно-турбинные силовые агрегаты связаны между собой посредством планетарного редуктора, а турбокомпрессоры установлены на роторе и центральном валу и подключены к силовым агрегатам (RU патент №2188957 с 1, МПК F01Д 15/00). Недостатками данного комплекса являются относительно невысокий КПД и, недостаточно расширенные функциональные возможности, повышенный шум при работе.The closest technical solution chosen as a prototype is an energy complex in which the body is made in the form of a drum with a cavity for exhaust gases and is equipped with a winding installed on the inside of the body to form a stator, the rotor is made to repeat the shape of the stator and is equipped with excitation windings of generators, installed on the outside of the rotor. Rotary-turbine power units are located inside the rotor, the central shaft is made together with the main fuel tank, and the shaft, rotor and rotary-turbine power units are interconnected by means of a planetary gearbox, and the turbochargers are installed on the rotor and the central shaft and connected to power units (RU patent No. 2188957 with 1, IPC F01D 15/00). The disadvantages of this complex are relatively low efficiency and insufficiently expanded functionality, increased noise during operation.

Технической проблемой изобретения являются создание энергетического комплекса универсальной конструкции с расширенными функциональными возможностями, повышенным КПД и сниженным шумом при работе. Указанная техническая проблема решается тем, что управляет работой энергетического комплекса ЭБУ - электронный блок управления, с различными датчиками, теплонакопитель выполнен в виде сферической капсулы в керамической оболочке, внутренняя полость под вакуумом, с графитовыми стержнями, соединяющимися по центру внутренней сферы капсулы, а на полость выхода отработанных газов установлен глушитель.The technical problem of the invention is the creation of an energy complex of a universal design with enhanced functionality, increased efficiency and reduced noise during operation. The specified technical problem is solved by the fact that it controls the operation of the ECU energy complex - an electronic control unit, with various sensors, the heat accumulator is made in the form of a spherical capsule in a ceramic shell, the inner cavity is under vacuum, with graphite rods connected in the center of the inner sphere of the capsule, and on the cavity a silencer is installed for the exhaust gas outlet.

ЭБУ - электронный блок управления с различными датчиками, обеспечивает надежную, бесперебойную работу энергетического комплекса, датчик температуры теплонакопителя, контролирует температуру и при определенном высоком уровне через ЭБУ отключает подачу топлива в камеру сгорания. Датчик теплообменника контролирует температуру теплоносителя и другие различные датчики с высокой точностью управляет и контролирует работу. Теплонакопитель с внутренним подвакуумным электрическим разогревом, при прекращении подачи топлива в камеру сгорания, под посредством аккумуляторной батареи вступает в работу, чем значительно экономится топливо, что способствует повышению КПД. Установленный глушитель обеспечивает снижение шума при работе, что расширяет функциональные возможности энергетического комплекса.ECU - an electronic control unit with various sensors, ensures reliable, uninterrupted operation of the energy complex, a heat accumulator temperature sensor, controls the temperature and, at a certain high level through the ECU, turns off the fuel supply to the combustion chamber. The heat exchanger sensor monitors the temperature of the heating medium and various other sensors control and monitor the operation with high precision. A heat accumulator with an internal sub-vacuum electric heating, when the fuel supply to the combustion chamber is interrupted, it comes into operation by means of a storage battery, which significantly saves fuel, which contributes to an increase in efficiency. The installed muffler provides noise reduction during operation, which expands the functionality of the energy complex.

На фиг. 1 представлена схема энергетического комплекса, в которой шкивы отбора мощности турбины связаны с электродвигателем, КПП и генератором. На фиг. 2 поперечная схема рабочей полости с возможной винтовой конфигурацией лопастей камеры сгорания и лопаток турбины. На фиг. 3 схема теплонакопителя в сферической подвакуумной капсуле с керамической оболочкой, с графитовыми стержнями, соединяющимися по центру внутренней сферической капсулы.In FIG. 1 shows a diagram of the power complex, in which the turbine power take-off pulleys are connected to the electric motor, gearbox and generator. In FIG. 2 is a transverse diagram of the working cavity with a possible helical configuration of the combustion chamber blades and turbine blades. In FIG. 3 schematic diagram of a heat accumulator in a spherical subvacuum capsule with a ceramic shell, with graphite rods connected in the center of the inner spherical capsule.

Энергетический комплекс содержит корпус 1, выполненный с полостью 6 выхода реактивных тепловых потоков, в которой установлен теплообменник 5. Турбина 2 расположена внутри корпуса 1, имеет форму двух реактивных двигателей установленных соплами встречной направленности тепловых потоков с венцом лопаток 7 соединяющими сопла, установлена турбина на подшипниках 11 на центральном валу 15, со шкивами отбора мощности 8, которые соединены ременной передачей с электродвигателем 18, КПП - коробка перемены передач 19 и генератором 16. Камера сгорания 3 установлена внутри турбины на центральном валу, по которому подается топливо газ пропан и кислород или другие виды, выполнена камера сгорания овальной формы с винтовыми лопастями 12, свечей зажигания 13, окнами выхода тепловых потоков 14, теплонакопителем 4, выполнен в виде сферической капсулы 25, в керамической оболочке 24, внутренняя полость под вакуумом, с графитовыми стержнями 26, соединяющимися по центру внутренней сферы капсулы, внутренний подвакуумный электрический разогрев обеспечивает медленное остывание теплонакопителя, при работе энергетического комплекса, без участия энергии горения топлива, тем самым значительно экономится топливо, увеличивая КПД комплекса. Вентиляторы 9 и турбокомпрессоры 10, лопасти которых установлены на турбине. Рабочая полость 20, в которой встречные реактивные тепловые потоки отдают свою кинетическую энергию лопаткам турбины. ЭБУ - электронный блок управления 21 с различными датчиками обеспечивает надежную бесперебойную работу энергетического комплекса. Глушитель 22 выполнен в виде трубы согнутой кольцом, снижает шум при работе. Аккумуляторная батарея 17, находится в постоянном циклическом режиме зарядки и разрядки до определенного уровня, заряжается батарея от генератора. Датчики температуры 23, теплонакопителя и теплообменника.The power complex contains a housing 1, made with a cavity 6 of the outlet of reactive heat flows, in which a heat exchanger 5 is installed. Turbine 2 is located inside the housing 1, has the form of two jet engines installed by nozzles of counter direction of heat flows with a crown of blades 7 connecting nozzles, a turbine is installed on bearings 11 on the central shaft 15, with power take-off pulleys 8, which are connected by a belt drive with an electric motor 18, a gearbox - a gearbox 19 and a generator 16. The combustion chamber 3 is installed inside the turbine on the central shaft, through which propane gas and oxygen or others are supplied views, an oval-shaped combustion chamber is made with helical blades 12, spark plugs 13, heat flow windows 14, heat accumulator 4, is made in the form of a spherical capsule 25, in a ceramic shell 24, an internal cavity under vacuum, with graphite rods 26 connected in the center inner sphere of the capsule, inner under electric vacuum heating provides a slow cooling of the heat accumulator, during the operation of the power complex, without the participation of fuel combustion energy, thereby significantly saving fuel, increasing the efficiency of the complex. Fans 9 and turbochargers 10, the blades of which are mounted on the turbine. Working cavity 20, in which counter reactive heat fluxes give their kinetic energy to the turbine blades. ECU - electronic control unit 21 with various sensors ensures reliable uninterrupted operation of the energy complex. The muffler 22 is made in the form of a pipe bent by a ring, reduces noise during operation. The storage battery 17 is in a constant cyclic mode of charging and discharging to a certain level, the battery is charged from the generator. Temperature sensors 23, heat storage and heat exchanger.

Управляет работой энергетического комплекса ЭБУ - электронный блок управления с различными датчиками. Теплонакопитель выполнен в виде сферической капсулы в керамической оболочке внутренняя полость под вакуумом, с графитовыми стержнями, соединяющимися по центру внутренней сферы капсулы, в работу вступает под посредством аккумуляторной батареи, при достижении определенной высокой температуры по команде датчика температуры через ЭБУ, подача топлива в камеру сгорания прекращается, в работу вступает электрический внутренний разогрев теплонакопителя, замедляя остывание, увеличивая продолжительность работы комплекса без участия сгорания топлива, чем значительно экономится топлива, а КПД энергетического комплекса увеличивается. На полость выхода тепловых потоков установлен глушитель для снижения шума при работе. Все признаки расширяют функциональные возможности и увеличивают КПД энергетического комплекса.The ECU controls the operation of the energy complex - an electronic control unit with various sensors. The heat accumulator is made in the form of a spherical capsule in a ceramic shell, the inner cavity under vacuum, with graphite rods connected in the center of the inner sphere of the capsule, it comes into operation under the battery, when a certain high temperature is reached at the command of the temperature sensor through the ECU, fuel is supplied to the combustion chamber stops, the electric internal heating of the heat accumulator comes into operation, slowing down the cooling, increasing the duration of the complex operation without the participation of fuel combustion, which significantly saves fuel, and the efficiency of the energy complex increases. A muffler is installed on the cavity of the outlet of heat fluxes to reduce noise during operation. All features expand the functionality and increase the efficiency of the energy complex.

Энергетический комплекс работает следующим образом: управляет работой ЭБУ - электронный блок управления с различными датчиками, топливо, газ пропан и кислород поступают через центральный вал 15 в камеру сгорания 3 под посредством аккумуляторной батареи 17, через свечи зажигания 13, происходит зажигание газовой смеси в камере сгорания 3, высокая температура горения передается в рабочую полость 20, через окна выхода тепловых потоков 14 на винтовые лопасти 12 камеры сгорания, а также происходит нагрев теплонакопителя 4, и при достижении определенной высокой температуры по команде датчика температуры 23, через ЭБУ 21 подача топлив в камеру сгорания прекращается, в работу вступает электрический внутренний разогрев теплонакопителя 4, под посредством аккумуляторной батареи 17 чрез графитовые стержни 26, происходит нагрев капсулы 25, высокая температура которой передается на керамическую оболочку 24. Энергетический комплекс работает на электрическом внутреннем разогреве теплонакопителя до определенной уровня разряда аккумуляторной батареи, без участия горения топлива. Пуск в работу энергетического комплекса осуществляется под посредством аккумуляторной батареи 17, через электродвигатель 18, вентиляторы 9 подают воздух на турбокомпрессоры 10, встречные реактивные тепловые потоки, проходя винтовые лопасти камеры сгорания с направлением на венец лопаток 7 турбины 2 отдавая свою кинетическую энергию, вращают турбину и далее в теплообменник, крутящие моменты которой через шкивы отбора мощности 8 передаются на электродвигатель 18, КПП 19 и генератор 16.The power complex operates as follows: it controls the operation of the ECU - an electronic control unit with various sensors, fuel, propane gas and oxygen are fed through the central shaft 15 into the combustion chamber 3 under the battery 17, through the spark plugs 13, the gas mixture is ignited in the combustion chamber 3, the high combustion temperature is transmitted to the working cavity 20, through the exit windows of heat fluxes 14 to the screw blades 12 of the combustion chamber, and the heat accumulator 4 also heats up, and when a certain high temperature is reached at the command of the temperature sensor 23, the fuel is supplied to the chamber through the ECU 21 combustion stops, the electric internal heating of the heat accumulator 4 starts to work, under the battery 17 through the graphite rods 26, the capsule 25 is heated, the high temperature of which is transferred to the ceramic shell 24. The energy complex operates on the electric internal heating of the heat accumulator until divided discharge level of the storage battery, without the participation of fuel combustion. The start-up of the energy complex is carried out under the battery 17, through the electric motor 18, fans 9 supply air to the turbochargers 10, counter-reactive heat flows, passing the screw blades of the combustion chamber towards the crown of the blades 7 of the turbine 2, giving their kinetic energy, rotate the turbine and further into the heat exchanger, the torques of which are transmitted through the power take-off pulleys 8 to the electric motor 18, the gearbox 19 and the generator 16.

Таким образом, управляет работой энергетического комплекса ЭБУ -электронный блок управления, с различными датчиками, теплонакопитель выполнен в виде сферическом капсулы в керамической оболочке, внутренняя полость под вакуумом, с графитовыми стержнями, соединяющимися по центру внутренней сферы капсулы, а на полость выхода отработанных газов установлен глушитель. Все признаки обеспечивают высокий КПД и расширенные функциональные возможности энергетического комплекса.Thus, the ECU controls the operation of the energy complex - an electronic control unit, with various sensors, the heat accumulator is made in the form of a spherical capsule in a ceramic shell, the inner cavity is under vacuum, with graphite rods connected in the center of the inner sphere of the capsule, and is installed on the exhaust gas outlet cavity. muffler. All features provide high efficiency and extended functionality of the energy complex.

Claims

An energy complex for the generation of electrical, mechanical and thermal energy, containing a housing made in the form of a drum with a cavity for exhaust gases outlet, equipped with a winding installed on the inner side of the housing to form a stator, the rotor is made repeating the shape of the stator and is equipped with excitation windings of generators installed with the outer side of the rotor, rotary-turbine power units located inside the rotor, the central shaft is made together with the main fuel tank, while the shaft, rotor and power units are interconnected by means of a planetary gearbox, and the turbochargers are installed on the rotor and the central shaft, characterized in that what controls the operation of the ECU energy complex - an electronic control unit, with various sensors, the heat accumulator is made in the form of a spherical capsule in a ceramic shell, the inner cavity is under vacuum, with graphite rods connected in the center of the inner sphere of the capsule, and on the cavity in The exhaust gas outlet is equipped with a muffler.