Спосіб перетворення кінетичної і потенціальної енергії робочого тіла у вигляді пари або газу в кінетичну енергію обертання ротора турбіни з використанням двох робочих тіл, які перебувають у різних фазах

Реферат: UA 85413 U UA 85413 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до енергомашинобудування, а саме до способів перетворення кінетичної і потенціальної енергії робочого тіла у вигляді пари або газу в кінетичну енергію обертання ротора турбіни з використанням двох робочих тіл що перебувають в різних фазах. Відомий спосіб перетворення кінетичної й потенціальної енергії робочого тіла у вигляді пари або газу в кінетичну енергію обертання ротора турбіни у якому основне робоче тіло у вигляді пари або газу й допоміжне рідке робоче тіло змішують і отриману суміш уводять у взаємодію із закріпленими на роторі елементами для перетворення кінетичної й потенціальної енергії суміші двох робочих тіл, що перебувають в різних фазах, у кінетичну енергію обертання ротора, відпрацьовану пару або газ відводять із корпуса турбіни. (Авторське посвідчення (СРCP №46583 кл. F 01 K 25/06. 1936: Патент РФ №2079728 кл. F 01 K 25.06. 1997). У відомому способі перетворення кінетичної й потенціальної енергії робочого тіла у вигляді пари або газу в кінетичну енергію обертання ротора турбіни реалізований у відомих паро- або газогідравлічних турбінах змішування основного робочого тіла у вигляді пари або газу з допоміжним рідким робочим тілом здійснюють поза ротором турбіни за допомогою інжекторних струминних апаратів, а вже отриману суміш уводять у взаємодію з елементами для перетворення кінетичної й потенціальної енергії суміші двох робочих тіл, що перебувають в різних фазах у кінетичну енергію обертання ротора. Це призводить до значних втрат енергії на удар внаслідок великої різниці між швидкістю основного робочого тіла у вигляді пари або газу й швидкістю допоміжного рідкого робочого тіла в зоні змішування інжекторного струминного апарата, крім того, весь обсяг допоміжного рідкого робочого тіла в процесі роботи турбіни виходить із контакту з елементами, які перетворюють кінетичну енергію суміші двох робочих тіл що перебувають в різних фазах у кінетичну енергію обертання ротора й скидається в ємність для допоміжного рідкого робочого тіла звідки воно знову всмоктується за допомогою інжекторного струминного апарата й знову подається на перетворюючі елементи, при цьому потрібні додаткові витрати енергії для підйому допоміжного рідкого робочого тіла з ємності до сопла. Все це спричиняє відносно низьку ефективність процесу перетворення кінетичної й потенціальної енергії пари або газу в кінетичну енергію обертання ротора. В основу корисної моделі поставлено задачу створити такий спосіб перетворення кінетичної й потенціальної енергії робочого тіла у вигляді пари або газу в кінетичну енергію обертання ротора турбіни з використанням двох робочих тіл, що перебувають в різних фазах, у якому щонайменше одну кільцеву порожнину, обмежену із двох торцевих сторін і однієї периферійної сторони щонайменше тільки стінками, утвореними щонайменше тільки елементами ротора й принаймні елементами ротора, щонайменше одним напрямним елементом щонайменше одного напрямного апарата й елементами корпуса турбіни, частково заповнюють допоміжним рідким робочим тілом, основне робоче тіло у вигляді пари або газу дезаксіально направляють за допомогою щонайменше одного напрямного елемента щонайменше одного напрямного апарата й подають щонайменше в одну кільцеву порожнину, змішують із допоміжним рідким робочим тілом в обсязі щонайменш, однієї кільцевої порожнини з розташованими в ній щонайменше частково й принаймні повністю елементами ротора для перетворення кінетичної й потенціальної енергії суміші двох робочих тіл, що перебувають в різних фазах у кінетичну енергію обертання ротора, виконаними у вигляді елементів тертя й (або) гідравлічного опору, утворюючи структуру, проникну для обох робочих тіл, одночасно допоміжне рідке робоче тіло потоком пари або газу обертають навколо осі обертання ротора щонайменше в одній кільцевій порожнині й утримують у периферійній області поля відцентрових сил щонайменше тільки стінками щонайменше однієї кільцевої порожнини, при цьому пару або газ подають за допомогою щонайменше одного напрямного елемента щонайменше одного напрямного апарата турбіни щонайменше в одну кільцеву порожнину щонайменше через одну кільцеву щілину, виконану в стінках щонайменше однієї кільцевої порожнини з боку осі обертання ротора щонайменше на одній ділянці площі щонайменш, однієї кільцевої щілини, причому відвід відпрацьованої пари або газу здійснюють через ту ж щонайменше одну кільцеву щілину на ділянках, вільних щонайменше від одного напрямного елемента щонайменше одного напрямного апарата й принаймні потоком пари або газу, подаваного щонайменше на частину, і принаймні на всю периферійну поверхню стінок щонайменше однієї кільцевої порожнини в периферійній області поля відцентрових сил, надалі, у міру викиду частини обсягу допоміжного рідкого робочого тіла щонайменше з однієї кільцевої порожнини, поповнюють відсутній обсяг допоміжного рідкого робочого тіла в обсязі щонайменше однієї кільцевої порожнини, що дозволило б зменшити втрати енергії на удар за рахунок зменшення різниці швидкостей основного й допоміжного робочого тіл у процесі змішування й за рахунок цього забезпечити 1 UA 85413 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 більш високу ефективність процесу перетворення кінетичної й потенціальної енергії пари або газу в кінетичну енергію обертання ротора. Поставлена задача вирішується в способі перетворення кінетичної й потенціальної енергії робочого тіла у вигляді пари або газу в кінетичну енергію обертання ротора турбіни з використанням двох робочих тіл, що перебувають в різних фазах, що полягає в тому, що основне робоче тіло у вигляді пари або газу й допоміжне рідке робоче тіло змішують і отриману суміш уводять у взаємодію із закріпленими на роторі елементами для перетворення кінетичної й потенціальної енергії суміші двох робочих тіл, що перебувають в різних фазах у кінетичну енергію обертання ротора, відпрацьовану пару або газ підводять із корпуса турбіни, причому щонайменше одну кільцеву порожнину, обмежену з двох торцевих сторін і однієї периферійної сторони щонайменше тільки стінками, утвореними щонайменше тільки елементами ротора й принаймні елементами ротора, щонайменше одним напрямним елементом щонайменше одного напрямного апарата й елементами корпуса турбіни, частково заповнюють допоміжним рідким робочим тілом, основне робоче тіло у вигляді пари або газу дезаксіально направляють за допомогою щонайменше одного напрямного елемента щонайменше одного напрямного апарата й подають щонайменше в одну кільцеву порожнину, змішують із допоміжним рідким робочим тілом в обсязі щонайменше однієї кільцевої порожнини з розташованими в ній щонайменше частково й принаймні повністю елементами ротора для перетворення кінетичної й потенціальної енергії суміші двох робочих тіл, що перебувають в різних фазах, у кінетичну енергію обертання ротора, виконаними у вигляді елементів тертя її (або) елементів гідравлічного опору утворюючи структуру, проникну для обох робочих тіл, одночасно допоміжне рідке робоче тіло потоком пари або газу обертають навколо осі обертання ротора щонайменше в одній кільцевій порожнині й утримують у периферійній області поля відцентрових сил щонайменше тільки стінками щонайменше однієї кільцевої порожнини, при цьому пару або газ подають щонайменше в одну кільцеву порожнину за допомогою щонайменше одного напрямного елемента щонайменше одного напрямного апарата турбіни щонайменше через одну кільцеву щілину, виконану в стінках щонайменше однієї кільцевої порожнини з боку осі обертання ротора щонайменше на одній ділянці площі кільцевої щілини, причому відвід відпрацьованої пари або газу здійснюють через ту ж щонайменше одну кільцеву щілину на ділянках вільних щонайменше від одного напрямного елемента щонайменше одного напрямного апарата й принаймні потоком пари або газу, подаваного щонайменше на частині, і принаймні на всій периферійній поверхні стінок щонайменше однієї кільцевої порожнини в периферійній області поля відцентрових сил, надалі, у міру викиду частини обсягу допоміжного рідкого робочого тіла щонайменше з однієї кільцевої порожнини, поповнюють відсутній обсяг допоміжного рідкого робочого тіла в обсязі щонайменше однієї кільцевої порожнини. На фіг. 1-4 схематично пояснюється пропонований спосіб перетворення кінетичної й потенціальної енергії пари або газу в кінетичну енергію обертання ротора турбіни з використанням двох робочих тіл, що перебувають в різних фазах. Пропонований спосіб перетворення кінетичної й потенціальної енергії пари або газу в кінетичну енергію обертання ротора турбіни з використанням двох робочих тіл, що перебувають в різних фазах, здійснюють у такий спосіб. Кільцеву порожнину 1 ротора 2 (див. фіг. 1 і 2) турбіни заповнюють допоміжним рідким робочим тілом 3, наприклад мазутом, основне робоче тіло 4 у вигляді пари або газу, наприклад вуглекислого газу з певним вихідним тиском і температурою дезаксіально направляють за допомогою напрямних елементів 5 напрямного апарата 6 і через кільцеву щілину 7 подають у кільцеву порожнину 1 ротора 2 турбіни, змішують із допоміжним рідким робочим тілом 3 в обсязі кільцевої порожнини ротора з розташованими в ній елементами тертя й (або) гідравлічного опору 8, утворюючи структуру, проникну для обох робочих тіл, наприклад, плоских дисків і (або) циліндричних стрижнів, закріплених у периферійній частині ротора із зазорами між собою, одночасно допоміжне рідке робоче тіло 3 потоком основного робочого тіла 4 у вигляді вуглекислого газу обертають у кільцевій порожнині 1 ротора 2 і втримують у периферійній області 9 поля відцентрових сил двома торцевими 10, 11 і однієї периферійної 12 стінками кільцевої порожнини ротора, при цьому газ подають дезаксіально за допомогою напрямних елементів 5 напрямного апарата 6 турбіни в кільцеву порожнину 1 через кільцеву щілину 7 між торцевими стінками 10 і 11 кільцевої порожнини 1 з боку осі 13 обертання ротора, щонайменше, на одній ділянці 14 площі 15 кільцевої щілини 7, причому відвід відпрацьованого газу здійснюють через ту ж кільцеву щілину 7 на ділянках 16, вільних від напрямних елементів 5 напрямного апарата 6, надалі, у міру викиду частини обсягу допоміжного рідкого робочого тіла з кільцевої порожнини ротора, поповнюють відсутній обсяг допоміжного рідкого робочого тіла в обсязі порожнини ротора за допомогою ежекторного струминного апарата 17. 2 UA 85413 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Як варіант, допоміжне рідке робоче тіло, що обертається в кільцевій порожнині ротора, втримують у периферійній області 9 поля відцентрових сил двома торцевими стінками 18 і 19 кільцевої порожнини ротора й потоком пари або газу, подаваного дезаксіально за допомогою напрямних елементів 20 напрямного апарата 21, рівномірно розташованих по всій площі 22 щонайменше однієї кільцевої щілини 23 у роторі, виконаної в периферійній області 9 поля відцентрових сил. Пропонований спосіб припускає можливість використання різних сполучень основних і допоміжних робочих тіл, прийнятних по температурних умовах, хімічних і фізичних властивостям. Зменшення втрат енергії на удар за рахунок зменшення різниці швидкостей основного робочого тіла у вигляді пари або газу й допоміжного рідкого робочого тіла в зоні змішування забезпечує більш високу ефективність процесу перетворення кінетичної й потенціальної енергії пари або газу в кінетичну енергію обертання ротора турбіни. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб перетворення кінетичної й потенціальної енергії робочого тіла у вигляді пари або газу в кінетичну енергію обертання ротора турбіни з використанням двох робочих тіл, що перебувають в різних фазах, що полягає в тому, що основне робоче тіло у вигляді пари або газу й допоміжне рідке робоче тіло змішують, і отриману суміш уводять у взаємодію із закріпленими на роторі елементами для перетворення кінетичної й потенціальної енергії суміші двох робочих тіл, що перебувають в різних фазах, у кінетичну енергію обертання ротора, відпрацьовану пару або газ відводять із корпуса турбіни, який відрізняється тим, що щонайменше одну кільцеву порожнину, обмежену з двох торцевих сторін і однієї периферійної сторони щонайменше тільки стінками, утвореними щонайменше тільки елементами ротора й принаймні елементами ротора, щонайменше одним напрямним елементом щонайменше одного напрямного апарата й елементами корпуса турбіни частково заповнюють допоміжним рідким робочим тілом, основне робоче тіло у вигляді пари або газу дезаксіально направляють за допомогою щонайменше одного напрямного елемента щонайменше одного напрямного апарата й подають щонайменше в одну кільцеву порожнину, змішують із допоміжним рідким робочим тілом в обсязі щонайменше однієї кільцевої порожнини з розташованими в ній щонайменше частково й принаймні повністю елементами ротора для перетворення кінетичної й потенціальної енергії суміші двох робочих тіл, що перебувають в різних фазах, у кінетичну енергію обертання ротора, виконаними у вигляді елементів тертя й (або) елементів гідравлічного опору, що утворюють структуру, проникну для обох робочих тіл, одночасно допоміжне рідке робоче тіло потоком пари або газу обертають навколо осі обертання ротора щонайменше в одній кільцевій порожнині й утримують у периферійній області поля відцентрових сил щонайменше тільки стінками щонайменше однієї кільцевої порожнини, при цьому пару або газ подають щонайменше в одну кільцеву порожнину за допомогою щонайменше одного напрямного елемента щонайменше одного напрямного апарата турбіни щонайменше через одну кільцеву щілину, виконану в стінках щонайменше однієї кільцевої порожнини з боку осі обертання ротора щонайменше на одній ділянці площі кільцевої щілини, причому відвід відпрацьованої пари або газу здійснюють через ту ж щонайменше одну кільцеву щілину на ділянках, вільних щонайменше від одного напрямного елемента щонайменше одного напрямного апарата й принаймні потоком пари або газу, подаваного щонайменше на частині і принаймні на всій периферійній поверхні стінок щонайменше однієї кільцевої порожнини в периферійній області поля відцентрових сил, надалі, у міру викиду частини обсягу допоміжного рідкого робочого тіла щонайменше з однієї кільцевої порожнини, поповнюють відсутній обсяг допоміжного рідкого робочого тіла в обсязі щонайменше однієї кільцевої порожнини. 3 UA 85413 U 4 UA 85413 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5