Роторно-поршнева гідротурбіна для геотермальної свердловини

1 Роторно-поршнева гідротурбіна для геотермальної свердловини, яка включає синхронізовані ротори - силовий з зубом-поршнем і допоміжний з гніздом, які розташовані у корпусі на валах, що взаємно перетинаються, мають взаємоконтактуючі шарові поверхні, розташовані еквідистантно з щілиною до 0,5 мм і утворені з одного і того ж центра обертання, має нагнітальний та зливний патрубки, Винахід відноситься до гідротурбін, які використовуються для геотермальних свердловин Відомий роторно-поршневий компресор або двигун [патент № 47671 А кл F02B53/00], обраний за прототип, в якому на взаємоперетинаючих валах консольне розташовані силовий ротор з зубом-поршнем, та замикаючий ротор з гніздом, узгодженим з зубом-поршнем Взаємоконтактуючі поверхні роторів та деяких ділянок корпуса мають сферичну поверхню, утворену з одного й того ж центра обертання, тому вони розташовані еквідистантно і утворюють подовжену щілину, яка є надійним ущільненням Усі рухомі частини двигуна обертаються і не мають зворотно-поступального руху Роторно-поршневі гідротурбіни мають принципові переваги перед лопастними гідротурбінами (типа турбін Каплана), за умов, коли геотермальна вода, насичена газами, подається під тиском і має температуру вище 100°С Вони забезпечують потрібне число обертів турбіни за хвилину, регулювання потужності та використання енергії газів та пари В основу винаходу поставлена задача вдосконалення роторно-поршневої гідротурбіни для геотермальної свердловини шляхом встановлення яка відрізняється тим, що на нагнітальному патрубку встановлений ВІДСІЧНИЙ золотник, синхронізований з роторами, та ресивер-кол о кол 2 Роторно-поршнева гідротурбіна за п 1, яка відрізняється тим, що одна або обидві взаємоконтактуючі поверхні плаковані гумою або пластмасою 3 Гідротурбіна за п 1, яка відрізняється тим, що форма отвору золотника забезпечує плавне розширення та звуження проходу газів у міру повороту золотника у ГНІЗДІ 4 Гідротурбіна за п 1, яка відрізняється тим, що вона підключена до багатополюсного електрогенератора з системою переключення полюсів 5 Гідротурбіна за п 1, яка відрізняється тим, що ресивер-колокол розміщений коаксіально навколо нагнітального патрубка та має концентричні ПІДВІДНІ сопла у вигляді щілин у нижній його частині синхронізованого золотника та ресивер-колокола, що дозволить збільшити ККД гідротурбіни і видобуток електроенергії Поставлена задача вирішується тим, що гідротурбіна для геотермальної свердловини, яка включає синхронізовані ротори - силовий з зубомпоршнем і допоміжний - замикаючий з гніздом, які розташовані у корпусі на взаємоперетинаючих валах, мають взаємоконтактуючі шарові поверхні, розташовані еквідистантно з щілиною до 0,5 мм і утворені з одного і того ж центра обертання, має на нагнітальний та зливний патрубки згідно з винаходом На нагнітальному патрубку встановлений ВІДСІЧНИЙ золотник, синхронізований з роторами, та ресивер-кол о кол Крім того одна або обидві взаємоконтактуючі поверхні плаковані гумою або пластиком Крім того форма отвору золотника забезпечує плавне розширення та звуження проходу газів по мірі повороту золотника у ГНІЗДІ Крім того гідротурбіна підключена до багатополюсного електрогенератора з системою переключення полюсів Крім того ресивер-колокол розміщений коаксіально навколо нагнітального патрубка та має концентричні ПІДВІДНІ сопла у вигляді щілин у нижній його частині Запропонована конструкція забезпечує вико (О (О 62642 ристання розчинених газів та виділяємої пари для видобутку енергії завдяки встановленому на нагнітальному патрубку золотника та ресиверколокола Відсічка подачі емульсії дозволяє газам та пару розширюватись та додатково тиснути на зубпоршень, що збільшує ККД Впровадження ресивер-кол о кол а дозволяє вирівнювати коливання тиску емульсії та зменшує гідравлічні витрати Винахід, що заявляється, може бути використаний і для видобутку електроенергії на "рукавних" гідростанціях невеликої потужності в гірських місцевостях - тобто, коли з гори трубопроводом забирають воду і подають и на гідротурбіну, яка розташована на 50-100 м нижче Роторно-поршнева гідротурбіна пояснюється кресленням де на фіг 1 показано схематично поперечний розріз гідротурбіни, на фіг 2 її вигляд по стрільці А, на фіг 3 - схематично показаний золотник Згідно З фіг 1 та 2 у корпусі 1 розміщений силовий ротор 2 з зубом-поршнем 3, та допоміжний - замикаючий ротор 4, який має гніздо 5 Корпус 1 має кільцевий канал 6, який узгоджений з зубом-поршнем 3 Ротори 2 та 4 розташовані на взаємоперетинаючих валах 7, які обертаються в гільзах 8 Ротори та зуб-поршень мають шарові поверхні утворені з одного центра обертання Ротори синхронізовані передачею 9 На впускному патрубку 11 розташований золотник 10 та коаксіально рес і вер- колокол 12 з щілинами 13 та 14 Для стікання води та вилучених газів застосований патрубок 15 На фіг 3 показаний золотник 10 з отвором Роторно-поршнева гідротурбіна працює таким чином Розташований в корпусі 1 силовий ротор 2, який має зуб-поршень 3, обертається й утворює невелику еквідистантну щілину, яка є надійним ущільненням До силового ротора примикає допоміжний (замикаючий) ротор 4 і також утворює еквідистантний зазор Це стало можливим тому, що застосовані взаємоконтактуючі шарові поверхні, утворені з єдиного центра обертання Допоміжний ротор має гніздо 5, яке взаємодіє з зубом-поршнем З й пропускає його, зберігаючи ущільнення Ця взаємодія можлива при евольвентному, гелікоїдальному або іншому закону зчеплення Зубпоршень рухається у кільцевій порожнині 6 під тиском емульсії, яка подається патрубком 11 Коли канал 6 частково заповнює емульсія, її подача плавно зупиняється - золотник 10 перекриває канал 11 Оскільки відокремлений об'єм каналу 6 поступово збільшується, то і гази, які містяться в емульсії, розширюються продовжуючи тиснути на зуб-поршень і обертати силовий ротор 2 При перекритті каналу 11 золотником 10 будуть утворюватись місцеві коливання тиску Для зниження цих коливань тиску застосований ресивер 12, який розташований коаксіальне навколо патрубка 11, у якому утворені щілини 13 та 14 Щілини мають крильця, які направляють потік емульсії У верхній частині ресивера зберігається стислий газ, який виконує роль пружини Шар гуми, яким плаковані взаємоконтактуючі поверхні, захищає їх від твердих часток Роторно-поршнева гідротурбіна має ряд переваг в порівнянні з турбінами, які мають лопаті при перепадах тиску понад 0,5 МПа та невеликих потужностях - до 5 кВт й дозволяє регулювати швидкість обертання у великих межах По А Комп'ютерна верстка М Клюкш Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119