(54) ПАРОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА(54) PAROSIL INSTALLATION
Изобретение относитс к энерго- и гидромашиностроению , а именно к паросиловым турбинным установкам, и может быть использовано в различных системах привода дл преобразова ни тепловой энергии в механическую при жестких ограничени х по габаритам и весу установки при сохранении высокой мощности. Н-аиболее близкой к изобретению вл етс паросилова установка, содержаща коаксиально установленные на основании в подшипниковых опорах парогенератор, турбину , конденсатор и конденсатный насос, последовательно соединенные в зам-кнутый герметичный контур, причем конденсатор и парогенератор выполнены в виде тел вращени , конденсатор прикреплен к парогенератору и смещен относительно него к оси вращени , а рабочее колесо насоса прикреплено к торцу парогенератора 1. Недостатками известной установки вл ютс сложность конструкции и пониженна герметичность контура, обусловленные раздельным выполнением парогенератора и рабочего колеса турбины, их соединением при помощи зубчатой передачи, а также наличием подвижных уплотнений между парогенератором и рабочим колесом и между рабочим колесом и конденсатором. Целью изобретени вл етс упрощение конструкции и повышение герметичности. Указанна цель достигаетс тем, что рабочее колесо турбины прикреплено к торцу парогенератора, противоположному по отношению к торцу, к которому прикреплено рабочее колесо насоса. В.варианте выполнени установка снабжена направл ющим аппаратом, установленным между выходом из рабочего колеса турбины и входом в конденсатор науплотненном валу, жестко соединенном с основанием. При таком выполнении устройства все элементы контура паросиловой установки жестко соединены в общем вращающемс корпусе, устранены зубчата передача и (при отсутствии неподвижного направл ющего аппарата) подвижные уплотнени по рабочему телу. Введение неподвижного направл ющего аппарата обеспечивает увеличение мощности установки за счет раскрутки потока отработавшего пара. На чертеже представлена предлагаема паросилова установка, осевой разрез.The invention relates to power and hydraulic engineering, in particular steam turbine power plants, and can be used in various drive systems for converting thermal energy into mechanical energy with strict limitations on the dimensions and weight of the plant while maintaining high power. H-most closely related to the invention is a steam-powered unit comprising a steam generator, a turbine, a condenser and a condensate pump coaxially mounted on a base in bearing supports, the condenser and the steam generator being made in the form of bodies of rotation, the condenser is attached to steam generator and is shifted relative to it to the axis of rotation, and the pump impeller is attached to the end of the steam generator 1. The disadvantages of the known installation are the complexity of the design and lower tightness of the circuit, due to the separate execution of the steam generator and the turbine impeller, their connection using a gear, as well as the presence of movable seals between the steam generator and the impeller and between the impeller and the condenser. The aim of the invention is to simplify the design and increase the tightness. This goal is achieved by the fact that the turbine impeller is attached to the end of the steam generator opposite to the end to which the pump impeller is attached. In the embodiment of the embodiment, the installation is equipped with a guide vane mounted between the exit from the turbine impeller and the input to the condenser to a sealed shaft rigidly connected to the base. With this design of the device, all elements of the contour of the steam-powered unit are rigidly connected in a common rotating housing, the gears of the gears and, in the absence of the fixed guide vanes, movable seals over the working fluid are eliminated. The introduction of a fixed guide vane provides an increase in the power of the plant due to the spinup of the exhaust steam flow. The drawing shows the proposed steam-powered installation, axial section.
Устройство содержит основание 1 и коаксиально установленные на нем в подшипниковых опорах 2 и 3 и осевой.опоре 4 парогенератор 5, турбину 6, конденсатор 7 и конденсатный насос 8, последовательно соединенные в замкнутый герметичный контур, полость которого частично заполнена рабочей жидкостью и ее паром. Конденсатор 7 и парогенератор 5 выполнены в виде тел вращени , конденсатор 7 прикреплен к парогенератору 5 и смещен относительно него к оси вращени . Рабочее колесо насоса 8 прикреплено к торцу парогенератора 5, а к его противоположному торцу прикреплено рабочее колесо турбины 6. Наружна теплопроводна стенка парогенератора 5 расположена между теплоподводами 9 гор чего теплового источника 10, например между соплами газовой горелки. Выход из рабочего колеса турбины 6 направлен на конус 11 конденсатора 7. Внутренн стенка конуса 11 примыкает к кольцевой полости 12, частично заполненной хладагентом, и на этой внутренней стенке размещены лопатки рабочего колеса 13 охладител , ведущие в полость 12 перед щнеком 14. С внещней стороны торца парогенератора 5, примыкающего к полости 12, расположено колесо вентил тора 15. Противоположный торец парогенератора 5 жестко соединен свалом 16 отбора мощности , который св зан с приводным элементом , например электрогенератором, и пусковым двигателем через обгонную муфту (не показаны). В пространстве .между лопатками рабочего колеса турбины6, рабочего колеса насоса 8, полостью парогенератора 5 и полостью конденсатора 7 размещено горообразное тело 17, заполненное термоизол ционным материалом. В варианте выполнени устройства между выходом из рабочего колеса турбины 6 и входом в конденсатор 7 установлен направл ющий аппарат 18, жестко соединенный с основанием 1 через неподвижный вал19, уплотненный уплотнением 20.The device comprises a base 1 and a steam generator 5, a turbine 6, a condenser 7 and a condensate pump 8, connected in series in a closed hermetic circuit, the cavity of which is partially filled with working fluid and its steam, coaxially mounted on it in bearing supports 2 and 3 and axially supported 4. The condenser 7 and the steam generator 5 are made in the form of bodies of rotation, the condenser 7 is attached to the steam generator 5 and is shifted relative to it to the axis of rotation. The impeller of pump 8 is attached to the end of the steam generator 5, and the turbine impeller 6 is attached to its opposite end. The outer heat-conducting wall of the steam generator 5 is located between the heat inlets 9 of the hot heat source 10, for example, between the gas burner nozzles. The output from the impeller of the turbine 6 is directed to the cone 11 of the condenser 7. The inner wall of the cone 11 is adjacent to the annular cavity 12, partially filled with refrigerant, and on this inner wall are the blades of the impeller 13 of the cooler leading to the cavity 12 in front of the auger 14. On the outer side the end of the steam generator 5 adjacent to the cavity 12, the fan wheel 15 is located. The opposite end of the steam generator 5 is rigidly connected to the power take-off 16, which is connected to the drive element, for example an electric generator, and the starting element igatelem through an overrunning clutch (not shown). In the space between the blades of the turbine impeller 6, the impeller of the pump 8, the cavity of the steam generator 5 and the cavity of the capacitor 7 are placed a mountain-like body 17 filled with thermally insulating material. In an embodiment of the device, between the exit from the impeller of the turbine 6 and the inlet to the condenser 7, a guide device 18 is mounted, rigidly connected to the base 1 via a stationary shaft 19, sealed by a seal 20.
Установка работает следующим образом. При запуске парогенератор 5 вместе с рабочими колесами турбины 6 и насоса 8 и конденсатором 7 раскручиваетс пусковым двигателем, затем включаетс тепловой источник- газова многосоплова горелка 10. Пленка рабочей жидкости, примыкающа к нагреваемой стенке парогенератора 5, испар етс , и возникает перепад давлени между парогенератором 5 и конденсатором 7,The installation works as follows. When starting, the steam generator 5 together with the impellers of the turbine 6 and the pump 8 and the condenser 7 is unwound by the start-up engine, then the heat source-gas multi-burner 10 is turned on. The working fluid film adjacent to the heated wall of the steam generator 5 evaporates and a pressure differential occurs between the steam generator 5 and capacitor 7,
который срабатываетс на рабочем колесе турбины 6, затем отработавший пар при наличии направл ющего аппарата 18 раскручиваетс последним и конденсируетс на ко нусе 11 конденсатора 7. После этого конденсат попадает на вход рабочего колеса насоса 8 и подаетс им в парогенератор 5, описанный цикл работы повтор етс и двигатель выходит на нормальный режим с отдачей мощности через вал 16 приводимому элементу .which is triggered on the impeller of the turbine 6, then the exhaust steam, in the presence of the guiding apparatus 18, is unwound last and condenses on the cone 11 of the condenser 7. After that, the condensate enters the impeller inlet of the pump 8 and is supplied to the steam generator 5, the described work cycle is repeated and the engine goes to normal mode with the power output through the shaft 16 driven element.
В охладителе лопатки рабочего колеса 13 прокачивают хладагент, в результате чего осуществл етс охлаждение конденсатора 7, после чего тепло хладагента снимаетс потоком воздуха через вентил тор 15, и охлажденный хладагент возвращаетс щнеком 14 на вход в рабочее колесо 13.In the cooler, the blades of the impeller 13 pump over the refrigerant, cooling the condenser 7, cooling the heat of the refrigerant 7, and returning the coolant refrigerant 13 to the impeller 13.
Простота и высока надежность конструкции , компактность и высока удельна мощность предлагаемой паросиловой установки позвол ют использовать ее, например, в качестве привода транспортных средств, высокооборотных гидронасосов и т.п.The simplicity and high reliability of the design, compactness and high specific power of the proposed steam power plant make it possible to use it, for example, as a drive for vehicles, high-speed hydraulic pumps, etc.