Расширительная турбина, работающая на основе криогенной жидкости

Изобретение относится к расширительным турбинам, работающим на основе криогенной жидкости. Турбина содержит рабочее колесо (6) турбины, смонтированное на вращающемся валу (8), по меньшей мере один радиальный впуск (12) для криогенной жидкости, подлежащей расширению в расширительной турбине, и сухое газовое уплотняющее средство (30) в месте вдоль вращающегося вала (8) между рабочим колесом (6) турбины и подшипниками (20 и 22). Также имеется термический барьерный элемент (70) между рабочим колесом (6) турбины и сухим газовым уплотняющим средством (30), газовая камера (76) на стороне сухого газового уплотняющего средства (30) термического барьерного элемента (70) и впуск (78) для криогенного газа в указанную газовую камеру (76). Использование изобретения направлено на повышение надежности работы газовой турбины. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к расширительной турбине, работающей на основе криогенной жидкости.

Турбина, работающая на основе криогенной жидкости, является общеизвестной в данной области криогенной техники, в качестве, при определенных обстоятельствах, альтернативы или дополнительно к клапану Джоуля-Томсона.

Даже если турбина работает при криогенной температуре, машина типично имеет расположенные в осевом направлении составные части, которые работают при или выше температур окружающей среды, в частности подшипник или подшипники для поддерживания вращающегося вала, на котором смонтировано рабочее колесо турбины. В теории, бόльшая часть термодинамически эффективных расширительных турбин, работающих на основе криогенной жидкости, представляют собой такие, которые используют радиальный впуск текучей среды. На практике, однако, имеется тенденция для таких эффектов, как нежелательные потоки тепла или образование второй парообразной фазы в результате вскипания, или невозможность легкого достижения адекватного уплотнения на подшипнике между частями при криогенных температурах и частями при более высоких температурах, получения альтернативных форм расширительной турбины или клапана Джоуля-Томсона, подлежащих выбору вместо расширительной турбины, работающей на жидкости, с радиальным впуском.

В соответствии с настоящим изобретением, обеспечена расширительная турбина, работающая на основе криогенной жидкости, имеющая рабочее колесо турбины, смонтированное на вращающемся валу, по меньшей мере один радиальный впуск для криогенной жидкости, подлежащей расширению в расширительной турбине, по меньшей мере один подшипник для вращающегося вала и сухое газовое уплотняющее средство в месте вдоль вращающегося вала между рабочим колесом турбины и указанным подшипником, отличающаяся тем, что имеется термический барьерный элемент между рабочим колесом турбины и сухим газовым уплотняющим средством, газовая камера на стороне сухого газового уплотняющего средства термического барьерного элемента, и впуск для криогенного газа в указанную газовую камеру.

Сухое газовое уплотняющее средство типично имеет впуск для сухого некриогенного газа дополнительно к указанному впуску для криогенного газа.

Рабочее колесо турбины может быть приспособлено для обеспечения возможности вскипания криогенной жидкости во время ее расширения.

В турбине, работающей на основе вскипающей криогенной жидкости, в соответствии с изобретением, передняя грань рабочего колеса турбины типично является зубчатой. Предполагается, что такая конфигурация рабочего колеса турбины уменьшает жидкостное трение на рабочем колесе.

Газовая камера типично имеет первый выход для криогенного газа к рабочему колесу турбины.

Указанный первый выход типично проходит через первое лабиринтное уплотнение, таким образом, чтобы ограничить поток газа через него.

Газовая камера типично также имеет второй выход для криогенного газа, сообщающийся с сухим газовым уплотняющим средством посредством второго лабиринтного уплотнения.

Сухое газовое уплотняющее средство типично представляет собой сухое газовое уплотнение, например, одинарное сухое газовое уплотнение или сдвоенное сухое газовое уплотнение.

Типично, имеется первое вентиляционное отверстие из сухого газового уплотняющего средства, сообщающееся с горелкой. В качестве альтернативы, первое вентиляционное отверстие может сообщаться с внешней атмосферой или со средством восстановления газа. Кроме того, может иметься второе вентиляционное отверстие из сухого газового уплотняющего средства, сообщающееся с внешней атмосферой.

В одном предпочтительном варианте осуществления, подшипник представляет собой масляный подшипник, а сухое газовое уплотняющее средство предохранено от паров масла посредством дополнительного уплотняющего средства вала, содержащего множество разнесенных в осевом направлении графитовых колец. Пространство между указанными графитовыми кольцами типично сообщается с источником сухого некриогенного газа. В других вариантах осуществления, подшипник представляет собой газовый подшипник или магнитный подшипник.

Турбина, работающая на основе криогенной жидкости, в соответствии с изобретением может быть соединена с электрическим генератором или механическим тормозом. Механический тормоз может иметь любую подходящую форму, например, колеса компрессора или масляного тормоза.

Изобретение также обеспечивает способ работы указанной турбины, работающей на основе криогенной жидкости, в котором часть криогенной жидкости испаряется таким образом, чтобы образовать указанный криогенный газ.

Давление типично в диапазоне от 5 до 10 поддерживается в газовой камере.

Криогенная жидкость типично представляет собой природный газ, но, в качестве альтернативы, может представлять собой другую криогенную жидкость, например жидкий азот или жидкий воздух.

Температура в диапазоне от минус 100°С до минус 150°С типично поддерживается в газовой камере, если криогенная жидкость представляет собой природный газ. Температура может регулироваться таким образом, чтобы быть минимальной, или немного выше минимальной, при которой текучая среда в камере полностью является газообразной при рабочем давлении камеры.

Типично, по меньшей мере 90% указанного криогенного газа выходит из газовой камеры на рабочее колесо турбины.

Расширительная турбина, работающая на основе криогенной жидкости, в соответствии с изобретением теперь будет описываться в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 представляет собой схематичный вид сбоку, частично в разрезе, расширительной турбины, работающей на основе вскипающей криогенной жидкости, в соответствии с изобретением;

Фиг. 2 представляет собой более подробный вид конструкций уплотнений в турбине, показанной на Фиг. 1; и

Фиг. 3 представляет собой схематичный перспективный вид рабочего колеса турбины, показанной на Фиг. 1 и 2.

Чертежи выполнены не в масштабе.

Ссылаясь на Фиг. 1, показана расширительная турбина, работающая на основе криогенной жидкости, которая работает с частью жидкости, вскипающей в пар. Турбина имеет впускной фланец 2, который соединен с трубой (не показана), сообщающейся с источником (не показан) криогенной жидкости, подлежащей расширению. Турбина также имеет выпускной фланец 4, который соединен с выпускной трубой (не показана) таким образом, чтобы отводить из турбины расширенную криогенную текучую среду.

Расширительная турбина имеет рабочее колесо 6 турбины, смонтированное на одном конце вращающегося вала 8. На другом конце вала 8 смонтировано соединение 10, посредством которого турбина может, например, соединяться с, например, электрическим генератором (не показан). Расширяющаяся криогенная жидкость заставляет рабочее колесо турбины вращать вал с высокой скоростью вращения и может выполнять работу посредством, например, генерирования электричества. Расширительная турбина имеет последовательность радиальных впусков 12, заданных посредством впускных направляющих лопаток образом, известным в данной области техники, для ускорения потока криогенной жидкости, подлежащей расширению. При работе, поток жидкости из впусков 12 распространяется по передней вращающейся грани 14 рабочего колеса 6 турбины и проходит через каналы, заданные между гранью 14 и неподвижным бандажом 16, к неподвижному диффузору 18, сообщающемуся с выпускным фланцем 4. Впускные направляющие лопатки могут работать традиционным образом посредством пневматического исполнительного механизма (не показан) через рычажную систему (не показана).

При работе криогенная жидкость, протекающая через переднюю грань 14 рабочего колеса 6 турбины, побуждается вскипать. (Передняя грань представляет собой грань, которая располагается на стороне выпуска турбины). Жидкость вскипает, так как она быстро расширяется до давления, ниже давления пограничной кривой насыщенной жидкости. Турбина, работающая на основе вскипающей жидкости, предлагает преимущество, заключающееся в способности расширять жидкость до низкого давления и/или требовать меньшего предварительного охлаждения криогенной жидкости на впуске, чем расширители гидравлических турбин без вскипания. Извлекаемая работа из текучей среды для машины значительно увеличивается, когда вскипание возникает внутри турбины. Температура газа на выходе ниже, и большее восстановление энергии возможно осуществить. Например, генератор (не показан) может быть установлен, и энергия восстанавливается на зажимах генератора.

Типичное рабочее колесо 6 турбины показано на Фиг. 3. Рабочее колесо турбины типично имеет шестнадцать неподвижных лопастей традиционной формы. Грань 14 рабочего колеса 6 турбины имеет канавки 302 между каждой парой лопастей 300. Канавки 302 придают рабочему колесу 6 турбины зубчатый внешний вид. Образование зубцов может уменьшить риск резонанса и усталостного отказа рабочего колеса 6 турбины при использовании. Образование зубцов также улучшает механические свойства рабочего колеса 6 турбины, когда имеют место две фазы и также, на этапе проектирования, делает предсказуемым величину осевого усилия.

Снова ссылаясь на Фиг. 1, область, где располагаются масляные подшипники, показана на фиг. 1 посредством ссылки 23. Эта область размещается в промежуточном месте между рабочим колесом 6 турбины и соединением 10. Вал 8 обеспечен в области 23 с парой масляных подшипников (не показано). Один масляный подшипник представляет собой масляный подшипник с самоустанавливающимся сегментным вкладышем. Масляные подшипники с самоустанавливающимися сегментными вкладышами предлагают преимущество наличия долгого срока службы. Другой масляный подшипник представляет собой конический упорный масляный подшипник. Масляный подшипник с самоустанавливающимся сегментным вкладышем представляет собой радиальный подшипник, а конический упорный масляный подшипник представляет собой осевой подшипник. Масло (или другой смазочный материал) подается на подшипники через инжекторный проход 24 из резервуара (не показан) снаружи расширительной турбины. Инжекторный проход 24 для масла образован в опоре 26 подшипника, которая образует часть корпуса 28 для турбины.

Область, где располагаются газовые уплотнения, обозначена на Фиг. 1 посредством ссылки 21. Газовые уплотнения показаны на Фиг. 2. Ссылаясь на Фиг. 2, сдвоенное сухое газовое уплотнение 30 располагается вокруг вала 8 и изолирует рабочее колесо 6 турбины от масла или другого смазочного материала, наносящегося на подшипники. Соответственно, пары масла или альтернативный смазочный материал не имеют возможности проходить вдоль вала 8 от подшипников к передней грани 14 рабочего колеса 6 турбины. Таким образом, сдвоенное сухое газовое уплотнение отделяет криогенную часть машины (где криогенная жидкость расширяется и вскипает) от теплой части, где масло смазывает подшипники. (Не является необходимым использовать смазываемые маслом подшипники. Они могут, в качестве альтернативы, представлять собой газовые подшипники или магнитные подшипники).

Сухие газовые уплотнения представляют собой бесконтактные, работающие всухую, механические торцевые уплотнения, содержащие сопрягаемое вращающееся кольцо и первичное неподвижное кольцо. При работ, канавки во вращающемся кольце генерируют гидродинамическое усилие, побуждающее неподвижное кольцо (или втулку) отделяться от вращающегося кольца, тем самым создавая зазор между вращающимся и неподвижным кольцами. Этот зазор может заполняться подходящим газом, который является нереактивным, например азотом. Давление в уплотнении предотвращает перемещение паров масла на рабочее колесо турбины. Канавки во вращающемся кольце направляют газ внутрь к не имеющему канавки участку. На Фиг. 2 отдельные уплотнения 36 и 38, по существу, являются идентичными друг другу. Вращающиеся кольца (в которых канавки не показаны) обозначены ссылочными позициями 40 и 42, соответственно, при этом неподвижные кольца обозначены ссылками 32 и 34, соответственно. Уплотнительный газ поступает из двух разных источников. Во-первых, сухой газообразный азот подается около с температурой окружающей среды (например, 20°С) из источника (не показан) снаружи расширительной турбины вдоль внутреннего прохода 33 в поддерживающем узле 46 уплотнения. Этот газ обеспечивает уплотняющий газ для сухого газового уплотнения 38. Некоторый газ выпускается из уплотнения через посредство дополнительного прохода 48 в поддерживающем узле 46 уплотнения. В отличие от уплотнения 38, сухое газовое уплотнение 36 использует криогенный газ. Газ также выпускается из уплотнения 36 через еще один дополнительный внутренний проход 50 в поддерживающем узле 46 уплотнения. Проход 50 сообщается с внешней горелкой (не показана), которая обеспечивает возможность утилизации выпускаемого природного газа безопасным образом. Ближе по ходу относительно прохода 50 природный газ разбавляется некоторым количеством азотного уплотнительного газа из сухого газового уплотнения 38, который просачивается через лабиринтное уплотнение 52, расположенное между двумя уплотнениями 36 и 38.

Другие части сдвоенного сухого газового уплотнения 30 не описываются здесь, имея, по существу, традиционные конфигурацию и функцию.

Вал 8 расширительной турбины обеспечен дополнительным газовым уплотнением 54 в положении между сдвоенным сухим газовым уплотнением 30 и масляными подшипниками. Дополнительное газовое уплотнение 54 предназначено для поддержания минимальной утечки паров масла на части турбины, работающие при криогенных температурах, в случае отказа сухого газового уплотнения 30. Дополнительное газовое уплотнение содержит пару расположенных в осевом направлении графитовых колец 56 и 58. Радиальное пространство между кольцами 56 и 58 заполняется через проход 60 в поддерживающем узле уплотнения в сообщении с внешним источником (не показан) азота, типично, около с температурой окружающей среды (например, 20°С). По меньшей мере, некоторое количество азота может выпускаться из газового уплотнения 54 через проход 48.

Типично, масляные подшипники работают при температуре порядка 60°С. Посредством подачи криогенного газа на сдвоенное сухое газовое уплотнение 30, криогенная турбина термически изолируется от относительно высокотемпературных подшипников, тем самым способствуя эффективной работе криогенной турбины. Термическое отделение криогенных и некриогенных частей машины улучшено посредством наличия, в соответствии с изобретением, радиального, термического барьерного элемента 70 в форме кольцевого тела из материала низкой теплопроводимости. Термический барьерный элемент 70 прикреплен посредством болтов 72 или аналогичных элементов к части корпуса 74 для криогенного сухого газового уплотнения 36. Термический барьерный элемент 70 образует стенку камеры 76, через которую проходит криогенный газ для сухого газового уплотнения 36, при этом криогенный газ подается из внешнего источника (не показан) через дополнительный внутренний проход 78 в поддерживающем узле 46 уплотнения. Внутренняя грань термического барьерного элемента 70 сцепляется с соответствующей поверхностью втулки 80 на валу 8 посредством дополнительного лабиринтного уплотнения (не показано). Конструкция является такой, что имеют место два выходных пути для криогенного газа, подаваемого в камеру 76. Один проходит через лабиринтное уплотнение, которое обеспечено между термическим барьерным элементом 70 и втулкой 80, и ведет к задней части рабочего колеса 6 турбины. Любой газ, выбирающий этот выходной путь, проходит по внешней периферии рабочего колеса 6 турбины и соединяется с расширяющейся криогенной жидкостью, в одно целое, посредством работы турбины. Другой выходной путь проходит через лабиринтное уплотнение 82 к криогенному сухому газовому уплотнению 36. При работе давление в газовом уплотнении 36 поддерживается достаточно высоким для прохождения большей части (типично около 95%) криогенного газа, пропущенного в камеру 76, к рабочему колесу 6 турбины через лабиринтное уплотнение, которое обеспечено между термическим барьерным элементом 70 и втулкой 80. Если этот газ образуется посредством испарения технологической жидкости, подлежащей расширению, в турбине потери пара технологической жидкости через сдвоенное сухое газовое уплотнение 30 сдерживаются. Типично, технологическая жидкость представляет собой сжиженный природный газ, и температура в камере 76 может поддерживаться при работе в пределах от минус 100°С до минус 150°С. В типичном примере, пар природного газа подается в камеру 76 с температурой порядка минус 145°С. Некоторое количество газа из камеры 76 просачивается через лабиринтное уплотнение 82 в криогенное сухое газовое уплотнение 36. Давление и температура технологического газа, подаваемого под давлением в камеру 76, управляются и поддерживаются (немного) выше точки конденсации для избежания какого-либо повреждения граней 36 сухого газового уплотнения.

Наличие термического барьерного элемента уменьшает скорость, с которой тепло теряется из криогенного сухого газового уплотнения 36, и, таким образом, исключает какую-либо повторную конденсацию криогенного газа между гранями криогенного сухого газового уплотнения 36. Термический барьерный элемент 70 также помогает ограничить холодные температурные удары во время охлаждения машины при запуске.

Рабочее колесо 6 турбины типично отливается из подходящего алюминиевого сплава (т.е. сплава на основе алюминия), но также может выполняться из титана или сплава титана, в частности, если имеется риск эрозии, или если турбина подлежит работе с передачей высокого крутящего момента или высоким уровнем вскипания.

Рабочее колесо 6 турбины может соединяться с валом 8 посредством соединения Хирта. Сам вал 8 может быть выполнен из мартенситной нержавеющей стали, приспособленной для выдерживания таких низких температур, как минус 196°С. Другие составные части, например опора 26 подшипника, поддерживающий узел 46 уплотнения и корпус 74 могут быть выполнены из материалов, которые имеют необходимую техническую прочность и которые являются способными выдерживать диапазон температур, которым они подвергаются во время использования. Нержавеющая сталь или титан является типичным выбором материала для изготовления этих составных частей.

Термический барьерный элемент 70 типично выполнен из материала с чрезвычайно низкой теплопроводностью (например, порядка 0,5 Вт/м/°С), например, эпоксидного ламината с подходящими механическими и термическими свойствами. Альтернативные материалы включают в себя насыщенные графитом полимеры низкой теплопроводности.

Расширительная турбина, работающая на основе криогенной жидкости, в соответствии с изобретением является способной использовать одну стадию расширения и является предпочтительной по сравнению с известными расширителями с множеством стадий по ряду причин. Во-первых, тепло от подшипника и других фрикционных потерь не передается на технологическую текучую среду. Исключение этого источника тепла может привести к более низкой температуре выхлопных газов из турбины и, в общем смысле, к улучшенной производительности. Во-вторых, рабочее колесо турбины может вращаться с постоянной или заданной скоростью. В-третьих, впускные направляющие лопатки могут быть выполнены образом, известным в данной области техники, чтобы обеспечивать возможность большого изменения потока через расширительную турбину, при этом поддерживая умеренно высокую эффективность. В-четвертых, расширительная турбина может использовать некоторое количество стандартных составных частей высокой надежности функционирования. В-пятых, рабочее колесо турбины может работать с широким диапазоном разных коэффициентов расширения. В-шестых, криогенная турбина с одной стадией имеет фундаментально лучшие эффективности работы, чем криогенная турбина с множеством стадий, так как в первой имеют место меньшие функциональные потери в результате более короткого пути протекания через машину.

Расширительная турбина, работающая на основе криогенной жидкости, в соответствии с изобретением, также имеет преимущества по сравнению с клапаном Джоуля-Томсона, заключающиеся в том, что работа может восстанавливаться из первой, но не легко из последнего, и в том, что расширительная турбина, работающая на основе криогенной жидкости, будет достигать более низкой температуры на выпуске для заданной температуры на впуске.

Если требуется, расширительная турбина, работающая на основе криогенной жидкости, в соответствии с изобретением может работать наряду с клапаном Джоуля-Томсона, например, на заводе по сжижению природного газа, приводя к возможности достижения повышенной эффективности процесса и к дополнительному восстановлению электрической энергии, когда турбина соединена с электрическим генератором.

В типичной работе криогенная жидкость может подаваться под давлением, выбираемым из широкого диапазона, например от 10 до 80 бар. Давление на выпуске может составлять от 1 до 10 бар в зависимости от давления на впуске. Эти диапазоны являются типичными и могут быть расширены.

1. Расширительная турбина, работающая на основе криогенной жидкости, имеющая рабочее колесо турбины, смонтированное на вращающемся валу, по меньшей мере один радиальный впуск для криогенной жидкости, подлежащей расширению в расширительной турбине, по меньшей мере один подшипник для вращающегося вала и сухое газовое уплотняющее средство, установленное в месте вдоль вращающегося вала между рабочим колесом турбины и указанным подшипником, отличающаяся тем, что имеется термический барьерный элемент между рабочим колесом турбины и сухим газовым уплотняющим средством, газовая камера на стороне сухого газового уплотняющего средства термического барьерного элемента и впуск для криогенного газа в указанную газовую камеру.

2. Турбина по п. 1, в которой сухое газовое уплотняющее средство имеет впуск для сухого некриогенного газа дополнительно к указанному впуску для криогенного газа.

3. Турбина по п. 1 или 2, в которой рабочее колесо турбины приспособлено таким образом, чтобы обеспечивать возможность вскипания криогенной жидкости во время ее расширения.

4. Турбина по п. 3, в которой рабочее колесо турбины является зубчатым.

5. Турбина по п. 1, в которой газовая камера имеет первый выход для криогенного газа к рабочему колесу турбины.

6. Турбина по п. 5, в которой указанный первый выход проходит через первое лабиринтное уплотнение.

7. Турбина по п. 1, в которой газовая камера имеет второй выход для криогенного газа, сообщающийся с сухим газовым уплотняющим средством через посредство второго лабиринтного уплотнения.

8. Турбина по п. 1, в которой сухое газовое уплотняющее средство представляет собой сухое газовое уплотнение.

9. Турбина по п. 8, в которой сухое газовое уплотняющее средство представляет собой сдвоенное сухое газовое уплотнение.

10. Турбина по п. 8, в которой сухое газовое уплотняющее средство представляет собой одинарное сухое газовое уплотнение.

11. Турбина по п. 1, в которой имеется первое вентиляционное отверстие из сухого газового уплотняющего средства, сообщающееся с горелкой, внешней атмосферой или средством восстановления газа.

12. Турбина по п. 11, в которой имеется второе вентиляционное отверстие из сухого газового уплотняющего средства, сообщающееся с внешней атмосферой.

13. Турбина по п. 1, в которой подшипник представляет собой масляный подшипник, а сухое газовое уплотняющее средство предохранено от паров масла посредством дополнительного уплотняющего средства вала, содержащего множество разнесенных в осевом направлении графитовых колец.

14. Турбина по п. 1, в которой подшипник представляет собой масляный подшипник или газовый подшипник.

15. Турбина по п. 13, в которой пространство между указанными графитовыми кольцами сообщается с источником сухого некриогенного газа.

16. Турбина по п. 1, которая соединена с электрическим генератором или тормозным средством.

17. Способ работы турбины, работающей на основе криогенной жидкости, при этом турбина, работающая на основе криогенной жидкости, представляет собой турбину по любому из пп. 1-16, в котором часть криогенной жидкости испаряют таким образом, чтобы образовать указанный криогенный газ.

18. Способ по п. 17, в котором в газовой камере поддерживают давление в диапазоне от 5 до 10 бар.

19. Способ по п. 18, в котором температуру криогенного газа регулируют таким образом, чтобы поддерживать одну газообразную фазу в газовой камере.

20. Способ по п. 17, в котором криогенная жидкость представляет собой природный газ, жидкий азот или жидкий воздух.

21. Способ по п. 17, в котором по меньшей мере 90% указанного криогенного газа выходит из газовой камеры на рабочее колесо турбины.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к области ветроэнергетики и гидроэнергетики и могут быть использованы для привода различных устройств, а также для производства электроэнергии.

Изобретение относится к малой гидроэнергетике. Осевая гидротурбина содержит направляющий аппарат с внутренним корпусом 2, установленным на валу 11, рабочее колесо 5, размещенное в камере 6, с лопастями 7 криволинейной формы, закрепленными на корпусе 8, струевыравнивающую часть, выполненную из соосно расположенных внешнего корпуса 18 и внутреннего корпуса в виде втулки 19 и лопаток 20 изогнутой формы, одними концами закрепленных на втулке 19, а другими соединенных с внешним корпусом 18 резьбовыми соединениями 21.

Изобретение относится к гидроэнергетике, а именно к конструкции свободнопоточных микрогидроэлектростанций, преобразующих кинетическую энергию свободного потока воды в электрическую.

Изобретение относится к способу и системе для извлечения энергии из перемещающихся текучих сред. В способе извлечения механической энергии из перемещающихся масс текучей среды, текучая среда входит в инкапсулирующее средство.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для преобразования механической энергии движения водной среды в электрическую энергию. Устройство для преобразования энергии движения водной среды 3 в электрическую энергию содержит опору 4, герметизированное гибкое полотнище 1, прикрепленное к опоре 4, вмонтированные в ткань гибкого полотнища 1 элементы-преобразователи механических воздействий на полотнище 1 в электрические сигналы, вмонтированные в ткань гибкого полотнища 1 элементы-преобразователи этих электрических сигналов в однополярный электрический ток, который подается потребителю.

Изобретение относится к энергетике. Магнитомеханический бойлер содержит герметичный корпус теплогенератора, заполненный магнитной жидкостью, в которую погружен его ферромагнитный ротор со сквозными каналами циркуляции магнитной жидкости внутри корпуса, который размещен в теплоизолированном баке, заполненном теплоносителем и снабженным патрубками теплогидравлической связи с потребителями тепловой энергии, на наружной поверхности ферромагнитного ротора выполнена дополнительная короткозамкнутая обмотка в виде омедненной цилиндрической поверхности, а на его нижнем торце выполнены лопасти, вал ротора гидроизолирован от соосной пропеллерной мешалки бака, на дне которого расположены теплоаккумулирующие емкости с легкоплавким веществом; в ферромагнитном статоре дополнительно выполнены сквозные продольные пазы циркуляции магнитной жидкости вдоль рабочего зазора между ротором и статором с обмотками.

Изобретение относится к способу генерации энергии. Способ генерации и аккумулирования энергии включает преобразование энергии потока воды с использованием явления гидравлического удара в напорном водоводе, накопление и хранение преобразованной энергии в герметичных воздушных емкостях под давлением.

Изобретение относится к гидроэнергетике. Гидроэлектростанция содержит водовод 1 с входным конфузором 3 и выходным диффузором 4, разделенный вертикальными стенками 13 на рабочую и аварийную магистрали 14 и 15.

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при строительстве гидравлических и гидроаккумулирующих электростанций (ГЭС и ГАЭС).

Изобретение касается установки по производству электроэнергии. Установка (1) содержит, по меньшей мере, частично погруженные в воду устройства (14, 16, 18, 20) производства электроэнергии.

Группа изобретений относится к области гидроэнергетики и может быть использована для получения электрической энергии от использования гидравлических потоков, в том числе с малой скоростью движения воды. В варианте единичного агрегата устройство содержит накопительную емкость воды, заполняемую потоком, разгонное устройство, турбину, установленную в емкости и соединенную через редуктор с генератором. В качестве разгонного устройства использован поворотный лопастной прерыватель потока, соединенный тягой с поплавковым регулятором уровня воды в емкости. При достижении поступающей воды до заданного уровня регулятор посредством тяги, соединенной с подпружиненным упором, освобождает для движения лопасть прерывателя и порция воды в виде гидравлического импульса поступает на турбину. Уровень воды падает, регулятор освобождает от натяжения упор, который под действием пружины возвращается в исходное положение, останавливая для создания запаса воды очередную лопасть повернувшегося прерывателя потока. В варианте нескольких агрегатированных устройств, устанавливаемых в потоке, их турбины объединены общим валом и подключены через мультипликатор к электрическому генератору, а их поплавковые регуляторы уровня воды в емкостях устанавливаются на разных уровнях, что обеспечивает их последовательное включение. Повышается эффективность бесплотинной ГЭС. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к конструкциям для получения электроэнергии из возобновляемых источников. Альтернативная гидроэлектростанция содержит водохранилище верхнего бьефа 2, конструкцию для его размещения на необходимой высоте, в которую включено здание с машинным залом, гидротурбину, устройство подвода воды к гидротурбине, ветродвигатель 7 с вертикальной осью вращения, водохранилище нижнего бьефа 1. Напор воды создают сбалансированные ленточные водоподъемные установки, приводимые в движение энергией ветра, начиная с ветра малой скорости. Для размещения водохранилища верхнего бьефа 2 на необходимой высоте, обеспечивающей напор воды, использует стальную, железобетонную каркасную или иную конструкцию. Изобретение направлено на создание альтернативной гидроэлектростанции, которая использует сбалансированные ленточные водоподъемные установки, приводимые в движение энергией ветра, начиная с ветра малой скорости, обеспечивающие подъем воды на необходимую высоту для создания напора, необходимого для работы гидротурбин. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике, в частности к конструкциям устройств для выработки электроэнергии за счет энергии гидравлического потока реки, покрытой льдом. Речная подледная гидроэнергетическая установка содержит лопастное колесо 1 и генератор 4. Колесо 1 погружено в поток воды под ледяным покровом реки. Лопасти колеса 1 выполнены с возможностью преобразования энергии потока воды в механическую энергию вращательного движения колеса 1. Колесо 1 посредством вала 10, установленного в цилиндрическом корпусе 2 на подшипниках, кинематически связано с генератором 4. Корпус 2 вертикально зафиксирован в ледяном покрове таким образом, что его верхняя часть вместе с генератором 4 размещена над поверхностью ледяного покрова. Верхняя часть корпуса 2 выполнена с образованием установочного диска 5. К диску 5 сверху жестко присоединен генератор 4, а снизу - три установочные лапки 3, лежащие в горизонтальной плоскости и размещенные друг относительно друга под углом 120 градусов. Свободные концы лапок 3 выступают за окружность диска 5 и выполнены с образованием отверстий под винты, которые также входят в состав установки. Изобретение направлено на создание простой гидроэнергетической установки для ее использования на реке, покрытой льдом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для выработки электроэнергии без строительства плотин. Гидроэлектростанция содержит идентичные блоки. Каждый из блоков состоит из электрощитка, поплавков, между которыми закреплен каркас с сужающимся коробом рабочего канала и установленными подливными водяными колесами с активными лопастями на параллельных горизонтальных валах, связанными с электрогенератором. Колеса выполнены в виде набора катушек с взаимно перпендикулярными направляющими для лопастей, демпферов, ограничителей и балансировочных грузов. Введена система бесступенчатого регулирования, содержащая закрепленные на каркасе промежуточные и первичные отбойники, пандус, оси с раскрывающимися створками, кронштейны с пружинами, обеспечивающими натяжку тросов в блочках механизма регулирования угла раскрытия створок посредством серводвигателя, установленного в корыте кессона, закрепленного на каркасе. Поплавки выполнены в виде секционных емкостей с кингстонами. Дополнительно введен компрессор, соединенный с корытом кессона и поплавками. Изобретение направлено на создание экологически чистой простой технологичной конструкции, позволяющей увеличить объемы выработки энергии. 7 ил.

Изобретение относится к области энергомашиностроения, в частности к гидротурбинным установкам. Реактивная гидротурбина состоит из нижнего корпуса, который соединен с верхним корпусом, трубовала, закрепленного на нижнем корпусе, гидравлического коллектора, выполненного в виде герметичной камеры с лопатками первой турбины. Внутри трубовала запрессована медная труба с геликоидной нарезкой, развальцованная по его торцам. В верхней части трубовала неподвижно закреплена щелевая форсунка, выполненная в форме цилиндра с прямоугольными щелями в верхней части боковой поверхности цилиндра. Форсунки и лопатки турбины ротора образуют вторую турбину. Гидравлический коллектор с валом отбора мощности, вал, конусная поверхность ротора, трубы, питающие форсунки, вторая турбина образуют ротор турбины. Трубы, предназначенные для подвода жидкости, выполнены с геликоидной нарезкой и закреплены на конусную поверхность ротора по ходу вращения ротора турбины. Форсунки второй турбины закреплены с возможностью вращения вместе с ротором турбины. Изобретение направлено на повышение энергетической эффективности реактивной гидротурбины. 1 ил.

Изобретение относится к гидравлическим системам. Гидроаккумулирующая система включает в себя рабочие механизмы, преобразующие движения различной природы в работу индивидуальных насосов высокого давления, закачивающих по водоводам воду из природного водоема в водохранилище, размещенное на уровне выше уровня расположения природного водоема, а также устройство преобразования давления потока воды, поступающей по водоводу из водохранилища, в энергию потребления для производства полезной работы. Система снабжена емкостями, размещенными на дне водоема и сообщенными с насосами, которые выполнены с возможностью закачивания воды под высоким давлением в эти емкости и которые оснащены аккумуляторами давления для нормализации давления в них, и буферной емкостью в нижней части водовода, размещенной ниже водохранилища и выше уровня расположения водоема и оснащенной аккумуляторами давления для защиты водовода и рабочих механизмов отбора давления от гидроудара. Изобретение направлено на повышение эксплуатационной надежности и энергетической эффективности. 2 ил.

Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для преобразования энергии потока воды в электрическую энергию. Гидросиловая установка содержит корпус 1 в виде двух камер 17, 18 с впускными и выпускными отверстиями 19-22 с затворами 23-26, поплавки 30, 31, установленные в камерах 17, 18, накопительный резервуар 8, рабочую магистраль 4, коленчатый вал 37 с шатунами, связанными с поплавками 30, 31. Установка расположена параллельно руслу реки или канала, разделенного продольной перегородкой 3 на рабочую и аварийную магистрали 4, 6 с заслонками 5, 7. Резервуар 8 образован в магистрали 4. Магистраль 6 сообщена с обводной магистралью 9. Отверстия 19-22 расположены друг против друга с возможностью сообщения с магистралями 4 и 9. Установка снабжена электродвигателями 41-44, установленными над отверстиями 19-22, вал каждого из которых снабжен барабаном 45, соединенным тросом 46 с соответствующим затвором, и поплавковыми выключателями и включателями 48, 49 электродвигателей 41-44 и штанговыми вилочными переключателями. Электродвигатели 41-44 соединены с генератором, связанным передачей с валом 37. Изобретение направлено на повышение эффективности работы установки, надежность ее работы и упрощение конструкции привода подъема и опускания затворов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению и, в частности, к роторным машинам, работающим в режиме гидродвигателя. Роторная машина включает в себя статор 1, цилиндрический ротор 2, установленный в нем и заполняемый жидкостью с возможностью вращения ее с одинаковой с ротором 2 угловой скоростью. В нижней части ротора 2 на цилиндрической поверхности выполнено сквозное реактивное окно 6 с возможностью вращения ротора за счет энергии жидкости, вытекающей из окна 6. В верхней торцовой стенке 8 ротора расположено всасывающее окно 9, сообщенное последовательно при помощи коллектора 10 и регулируемого вентиля 11 с источником питания жидкостью 13, расположенным выше. В нижней части статора 1 установлен так же регулируемый сливной вентиль 16. Изобретение направлено на обеспечение работоспособности роторной машины и расширение её технических возможностей. 3 ил.

Мини-электростанция относится к машиностроению, в части массовой электрификации сельского хозяйства и быта сельского населения, проживающего у берегов горных рек с большими уклонами и небольшими расходами воды. Мини-электростанция содержит цистерну, водоподводящий канал, внутреннюю полость, вертикальный вал, муфтой соединенный с приводом электрического генератора, отводящие каналы с регуляторами изменения выходного отверстия. Цистерна состоит из обечайки днища и крышки, имеющих болтовое соединение с обечайкой, внутренней полостью служит пространство между неподвижно соединенными между собой трубой и валом в виде архимедова винта, полость ограничена дном, плоскость которого перпендикулярна продольной оси винта и соединена с днищем цистерны вращательной кинематической парой, внизу обечайка цистерны имеет окна, а из полости, касательно ее внешней поверхности, горизонтально выходят отводящие каналы в форме гротов, основанием которых служат продолжения дна внутренней полости, между обечайкой цистерны и поверхностью полости есть зазор, достаточный для свободного вращения полости с отводящими каналами относительно цистерны. Технический результат - повышение КПД и упрощение конструкции мини-электростанции. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области гидроэнергетики и конкретно к гидроэлектростанциям. Предлагаемое техническое решение заключается в искусственном сужении грунтовой перемычкой русла реки и создании концентрации кинетической энергии потока воды и дальнейшем использовании в работе вертикальной ярусной ковшевой гидротурбины. Гидроэлектростанция состоит из гидротурбинного, генераторного, трансформаторного, вспомогательного и другого оборудования. Искусственное сужение русла реки достигается грунтовой перемычкой и водоприемником (1) в форме очертаний усеченного конуса или призмы. К водоприемнику (1) присоединяется турбинный трубопровод с промежуточными концентраторами (2) в форме очертаний усеченного конуса. Поток воды, пройдя через турбинный трубопровод с концентраторами (2), поступает в распределители и далее в сопла гидротурбины через отводы и имеет скорость и кинетическую энергию, необходимую для обеспечения работы вертикальной ковшевой ярусной гидротурбины установленной мощности. Для предотвращения попадания в турбинный трубопровод плывучего мусора, древесных и других отходов, перед водоприемником турбинного трубопровода устанавливаются защитные ограждения (3) в виде решеток, сетки и т.п., препятствующие проникновению мусора в турбинный трубопровод. Для обеспечения прохода рыбы на нерест параллельно турбинному трубопроводу устанавливается обвод (4) с началом перемычки, по которому рыба во время нереста минует ГЭС. На обводе может размещаться и рыбразвод. Входное отверстие обвода перекрывается щитами или другими устройствами, нормальное положение которых закрытое и открываются они только на период прохода рыбы во время нереста. Увеличение скорости потока воды обеспечивает работу ГЭС круглогодично. Кроме того, не будет отрицательного воздействия на экологию. 2 ил.

Изобретение относится к расширительным турбинам, работающим на основе криогенной жидкости. Турбина содержит рабочее колесо турбины, смонтированное на вращающемся валу, по меньшей мере один радиальный впуск для криогенной жидкости, подлежащей расширению в расширительной турбине, и сухое газовое уплотняющее средство в месте вдоль вращающегося вала между рабочим колесом турбины и подшипниками. Также имеется термический барьерный элемент между рабочим колесом турбины и сухим газовым уплотняющим средством, газовая камера на стороне сухого газового уплотняющего средства термического барьерного элемента и впуск для криогенного газа в указанную газовую камеру. Использование изобретения направлено на повышение надежности работы газовой турбины. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх