13.11.2019
219.017.e12a

ТЕПЛОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА НА ГОРЯЧЕМ ВОЗДУХЕ И СПОСОБ ЕЁ РАБОТЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002705687
Дата охранного документа
11.11.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к альтернативным схемам тепловых двигателей с внешним подводом тепла. Теплосиловая установка на горячем воздухе включает турбокомпрессор, обратный клапан, ресивер, кран, двигатель, теплообменник, нагреватель, при этом элементы теплосиловой установки соединены последовательно: компрессор турбокомпрессора, обратный клапан, ресивер, кран, двигатель, камера для нагреваемой среды, турбина турбокомпрессора, нагреватель и/или камера для нагревающей среды теплообменника. Перед подачей рабочего тела в двигатель, для совершения в нем механической работы, его сжимают в компрессоре турбокомпрессора, отработанное в двигателе рабочее тело нагревают в камере для нагреваемой среды теплообменника и подают на турбину турбокомпрессора, где оно также совершает механическую работу, отработанное на турбине рабочее тело направляют в нагреватель и/или камеру для нагревающей среды теплообменника. Достигается обеспечение работы двигателя при невысоких температурах рабочего тела, осуществление быстрой остановки и быстрого пуска. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Заявленное решение относится к области теплоэнергетики, в частности к альтернативным схемам тепловых двигателей с внешним подводом тепла.

Известны различные решения теплосиловых установок на основе двигателя Стирлинга. Практически все они основаны на толкании поршня непосредственно разогретым, расширенным рабочим телом, в частности воздухом, и, как следствие, в некоторых из них наличие в системе элемента охлаждения двигателя, а в некоторых существенное увеличение массогабаритных показателей силовой установки за счет увеличенных радиаторов. Кроме того, известные решения, основанные на двигателе Стирлинга, требуют разогрева для пуска двигателя, после его остановки, что замедляет скорость пуска после остановки.

Ближайших аналогов заявленное решение не имеет.

Раскрытие изобретения

Задачами заявленного решения являются разработка конструкции и способа работы теплосиловой установки, которая позволяет осуществлять работу двигателя при невысоких температурах рабочего тела, и, как следствие, исключает элемент охлаждения двигателя и/или изменения габаритных размеров двигателя, а также позволяет снизить износ деталей двигателя. Кроме того, заявленное решение предусматривает возможность быстрой остановки и пуска.

Поставленные задачи достигаются за счет конструкции теплосиловой установки и способа ее работы.

Заявленная теплосиловая установка включает в себя следующие элементы нагреватель (топочная камера) (1), теплообменник (2), турбокомпрессор (3), обратный клапан (6), ресивер (4), кран (7), двигатель(5).

Элементы теплосиловой установки соединены при помощи труб (9) последовательно (фиг. 1): компрессор (3.2) турбокомпрессора (3), обратный клапан (6), ресивер (4), кран (7), двигатель (5), камера для нагреваемой среды теплообменника (2), турбина (3.1) турбокомпрессора (3), нагреватель (топочная камера) (1) и/или камера для нагревающей среды теплообменника (2).

Цикл последовательного прохождения рабочего тела в виде воздуха можно представить следующим образом (фиг.1): сжатый компрессором (3.2) воздух, проходит через обратный клапан (6), ресивер (4), кран (7) и под давлением подается в двигатель (5), отдает мощность и под остаточным давлением через вход (2.1) поступает в камеру для нагреваемой среды теплообменника (2), где нагревается, расширяется и через выход (2.2) поступает в турбину (3.1) турбокомпрессора (3), вращает ее, и подается через вход (1.1) в нагреватель(1) и/или подается в камеру для нагревающей среды теплообменника (2) и нагреваются нагревателем (1). Газы, нагревающие рабочее тело в камере для нагреваемой среды теплообменника (2), удаляются через выхлопную трубу (8).

Таким образом, за один цикл воздух, сжатый в компрессоре (3.2), подается на двигатель (5), совершает работу, затем поступает в теплообменник (2), где нагревается, расширяется и подается в турбину (3.1) турбокомпрессора (3), компрессор (3.2) «забирает» «новую порцию» воздуха, и цикл повторяется.

Способ работы заявленной теплосиловой установки позволяет достичь заявленный результат. Нагретый и расширенный воздух не напрямую оказывает влияние на работу двигателя, а используется для работы турбокомпрессора (3), компрессор (3.2) которого забирает и сжимает воздух. Затем воздух через обратный клапан (6), ресивер (4), кран (7) подается в двигатель (5), где совершает работу. После чего отработанный воздух с остаточным давлением нагревается, расширяется в теплообменнике (2) и подается в турбину (3.1) турбокомпрессора (3).

Теплосиловая установка имеет возможность остановки и нового пуска, без предварительного нагрева рабочего тела (воздуха). Это возможно за счет ресивера (4). При помощи закрытия/открытия крана (7), установленного между ресивером (4) и двигателем (5), может быть осуществлена остановка/пуск двигателя. При этом работа нагревателя (1) не останавливается. В любой момент пуска установка готова к работе.

В качестве нагревателя (1) фиг. 1, 2 в заявленном решении может выступать любое известное решение, используемое для нагрева, например, горелки разного типа, электронагреватель и т.д., но предпочтительно использовать горелку (жидкотопливную) ГБЖ (1) фиг. 2. Следует заметить, что рабочее тело после нагрева в теплообменнике (2) поступает в турбину (3.1) турбокомпрессора (3) нагретое в среднем до температуры 700°С.

В качестве теплообменника (2) может быть использован любой двухкамерный теплообменник, имеющий камеру для нагреваемой среды и камеру для нагревающей среды. Предпочтительно использовать трубный теплообменник (2) фиг. 2, где в качестве камеры для нагреваемой среды используется, как минимум одна трубка, а в качестве камеры для нагревающей среды вокруг трубное (если одна трубка) и/или межтрубное пространство (в случае если трубок больше одной).

Ресивер (4) фиг. 1, 2 направлен на сглаживание пульсаций давления забранного воздуха после турбокомпрессора и создания резерва сжатого воздуха, освобождения от капель масла и влаги. Предпочтительно использовать ресивер (4) выдерживающий давление 3 атм.

В качестве двигателя (5) фиг. 1, 2 может быть использован любой поршневой двигатель, например, ЯМ3-238 (5) фиг. 2.

В качестве элемента отбора мощности может быть использован генератор (5.1) фиг. 2.

В результате заявленная теплосиловая установка на горячем воздухе имеет простую конструкцию, позволяет осуществлять работу двигателя при невысоких температурах рабочего тела, позволяет осуществлять быструю остановку и быстрый пуск после остановки без совершения прогрева рабочего тела, за счет ресивера и крана. Не требует изменения габаритных размеров двигателя, увеличения его радиаторов, не требует дополнительных специальных элементов охлаждения двигателя, за счет работы при невысоких температурах рабочего тела снижается износ деталей двигателя.

Следует заметить, что для понимания сущности работы в описании заявленного решения и на фигурах приведен принцип работы на примере отдельно взятой входящей порции рабочего тела.

Следует заметить, что все изображения, приведенные на фигурах в приложении, схематичны и носят поясняющий характер, в реальном исполнении заявленная теплосиловая установка и ее элементы, как в размерном, так и внешнем исполнении, а так же их наличие и отсутствие, могут отличаться от приведенных на фигурах.

Краткое описание чертежей:

фиг. 1 - схема теплосиловой установки;

фиг. 2 - общий вид теплосиловой установки в аксонометрии;

Краткое описание конструктивных элементов:

1 - нагреватель (топочная камера):

1.1 - вход в нагреватель;

2 - теплообменник:

2.1 - вход в теплообменник;

2.2 - выход из теплообменника;

3 - турбокомпрессор;

3.1 - турбина;

3.2 - компрессор;

4 - ресивер;

5 - двигатель;

5.1 - генератор;

6 - обратный клапан;

7 - кран;

8 - дымовая труба;

9 - труба.

Принцип работы.

Заявленная теплосиловая установка на горячем воздухе включает соединенные последовательно (фиг. 1, 2) компрессор (3.2) обратный клапан (6), ресивер (4), кран (7), двигатель (5), с камерой для нагреваемой среды теплообменника (2), турбину (3.1) турбокомпрессора (3), топочную камеру (1) и/или камеру для нагревающей среды теплообменника (2).

Теплосиловая установка работает следующим образом.

Работа начинается с пуска нагревателя (1) фиг. 1, 2. Накопленный в ресивере (4) сжатый воздух через кран (7) поступает в двигатель (5). Двигатель (5) совершает механическую работу, которая передается на генератор (5.1) фиг. 2 для выработки электроэнергии. Затем через вход (2.1) отработанный в двигателе (5) воздух поступает в камеру для нагреваемой среды теплообменника (2). Там воздух нагревается и через выход (2.2) поступает в турбину (3.1). Компрессор (3.2) засасывает и сжимает воздух. Далее сжатый воздух через обратный клапан (6) подается в ресивер (4). Воздух, отработанный в турбине (3.1), поступает в нагреватель (топочную камеру) (1) через вход (1.1) и/или поступает в камеру для нагревающей среды теплообменника (2), где нагревается. Газы, нагревающие рабочее тело в камере для нагреваемой среды теплообменника (2), удаляются через выхлопную трубу (8). Далее цикл повторяется.

При необходимости остановка и повторный пуск двигателя (5) осуществляется закрытием или открытием крана (7) между ресивером (4) и двигателем (5). При этом работа нагревателя (1) не останавливается.

Для полной остановки теплосиловой остановки останавливают работу нагревателя (1).


ТЕПЛОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА НА ГОРЯЧЕМ ВОЗДУХЕ И СПОСОБ ЕЁ РАБОТЫ
ТЕПЛОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА НА ГОРЯЧЕМ ВОЗДУХЕ И СПОСОБ ЕЁ РАБОТЫ
ТЕПЛОСИЛОВАЯ УСТАНОВКА НА ГОРЯЧЕМ ВОЗДУХЕ И СПОСОБ ЕЁ РАБОТЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 23 items.
29.05.2018
№218.016.5364

Способ работы радиальной турбины и радиальная турбина для осуществления этого способа

Изобретение относится к турбостроению, в частности к радиальным турбинам, и может быть использовано в механических транспортных средствах и в установках для выработки механической и электрической энергии. Изобретение относится к способу работы радиальной турбины, который осуществляется при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653709
Дата охранного документа: 14.05.2018
19.08.2018
№218.016.7d91

Персональное рабочее место пользователя, ограниченного в движениях (варианты)

Изобретение относится к медицине, в частности к устройствам, обеспечивающим пользователя, ограниченного в движении, персональным рабочим местом с возможностью доступа к средствам массовой информации, и направлено на повышение функциональности и универсальности рабочего места. Персональное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664225
Дата охранного документа: 15.08.2018
11.10.2018
№218.016.8fdc

Поршневой пневмодвигатель

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве силовой установки для транспортных средств, а также для силового привода машин и механизмов. Пневмодвигатель содержит рабочие цилиндры с впускными и выпускными клапанами, шатунно-поршневую группу, связанную с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669080
Дата охранного документа: 08.10.2018
14.11.2018
№218.016.9d4a

Регулируемый эжектор (варианты)

Эжектор предназначен для перекачивания различных жидкостей или газов, а также их смесей. Эжектор включает активное сопло с регулирующей иглой, установленной с возможностью осевого перемещения, камеру смешения, диффузор, выполненный из эластичного материала, патрубок подвода активной среды....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672200
Дата охранного документа: 12.11.2018
29.03.2019
№219.016.f190

Кожухотрубный теплообменник

Изобретение относится к теплотехнике и преимущественно предназначено для подогрева воздуха в газотурбинных установках (ГТУ) или для нагревания воды в потоке горячих газов ГТУ или ДВС. Изобретение содержит кожух из двух концентрично расположенных цилиндров, между которыми расположены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002395774
Дата охранного документа: 27.07.2010
29.03.2019
№219.016.f896

Тренажер для пловцов

Изобретение относится к спорту, а именно к спортивным сооружениям, предназначенным для индивидуальных тренировок пловцов, а также в качестве оздоровительного средства. Предложенный тренажер для пловцов содержит заполненный водой бассейн с замкнутыми проточными рабочим и вспомогательным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02198708
Дата охранного документа: 20.02.2003
19.04.2019
№219.017.2e9e

Экранолет

Изобретение относится к воздушному транспорту и может быть использовано для создания транспортных средств на динамической воздушной подушке. Экранолет содержит корпус с хвостовым оперением, один или несколько двигателей, установленных в корпусе, воздушный винт и крыло малого удлинения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002317221
Дата охранного документа: 20.02.2008
22.08.2019
№219.017.c229

Матрас ортопедический

Изобретение относится к средствам удовлетворения жизненных потребностей человека, в частности к ортопедическим матрасам, и предназначено для удобного размещения на нем пользователя во время лежания в продольном направлении, и направлено на обеспечение оптимального положения тела пользователя во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697792
Дата охранного документа: 19.08.2019
03.09.2019
№219.017.c6a0

Ветровая электростанция

Заявленное изобретение относится к ветровым электростанциям. Ветровая электростанция содержит ветродвигатель с горизонтальной осью вращения, имеющий геликоидальную форму с изменяемым шагом, опоры ветродвигателя, электромотор, редуктор. Ветродвигатель состоит из двух винтов на двух валах,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698941
Дата охранного документа: 02.09.2019
06.10.2019
№219.017.d2d2

Крепление для установки дополнительных приспособлений к офисному креслу (варианты)

Изобретение относится к мебельному производству, в частности к устройствам, обеспечивающим пользователя возможностью установки на офисном кресле, и направлено на повышение равномерности распределения нагрузки на кресло от дополнительного оборудования. Крепление для установки дополнительных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702150
Дата охранного документа: 04.10.2019
Showing 1-10 of 22 items.
29.05.2018
№218.016.5364

Способ работы радиальной турбины и радиальная турбина для осуществления этого способа

Изобретение относится к турбостроению, в частности к радиальным турбинам, и может быть использовано в механических транспортных средствах и в установках для выработки механической и электрической энергии. Изобретение относится к способу работы радиальной турбины, который осуществляется при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002653709
Дата охранного документа: 14.05.2018
19.08.2018
№218.016.7d91

Персональное рабочее место пользователя, ограниченного в движениях (варианты)

Изобретение относится к медицине, в частности к устройствам, обеспечивающим пользователя, ограниченного в движении, персональным рабочим местом с возможностью доступа к средствам массовой информации, и направлено на повышение функциональности и универсальности рабочего места. Персональное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002664225
Дата охранного документа: 15.08.2018
11.10.2018
№218.016.8fdc

Поршневой пневмодвигатель

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве силовой установки для транспортных средств, а также для силового привода машин и механизмов. Пневмодвигатель содержит рабочие цилиндры с впускными и выпускными клапанами, шатунно-поршневую группу, связанную с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002669080
Дата охранного документа: 08.10.2018
14.11.2018
№218.016.9d4a

Регулируемый эжектор (варианты)

Эжектор предназначен для перекачивания различных жидкостей или газов, а также их смесей. Эжектор включает активное сопло с регулирующей иглой, установленной с возможностью осевого перемещения, камеру смешения, диффузор, выполненный из эластичного материала, патрубок подвода активной среды....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002672200
Дата охранного документа: 12.11.2018
29.03.2019
№219.016.f190

Кожухотрубный теплообменник

Изобретение относится к теплотехнике и преимущественно предназначено для подогрева воздуха в газотурбинных установках (ГТУ) или для нагревания воды в потоке горячих газов ГТУ или ДВС. Изобретение содержит кожух из двух концентрично расположенных цилиндров, между которыми расположены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002395774
Дата охранного документа: 27.07.2010
19.04.2019
№219.017.2e9e

Экранолет

Изобретение относится к воздушному транспорту и может быть использовано для создания транспортных средств на динамической воздушной подушке. Экранолет содержит корпус с хвостовым оперением, один или несколько двигателей, установленных в корпусе, воздушный винт и крыло малого удлинения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002317221
Дата охранного документа: 20.02.2008
22.08.2019
№219.017.c229

Матрас ортопедический

Изобретение относится к средствам удовлетворения жизненных потребностей человека, в частности к ортопедическим матрасам, и предназначено для удобного размещения на нем пользователя во время лежания в продольном направлении, и направлено на обеспечение оптимального положения тела пользователя во...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697792
Дата охранного документа: 19.08.2019
03.09.2019
№219.017.c6a0

Ветровая электростанция

Заявленное изобретение относится к ветровым электростанциям. Ветровая электростанция содержит ветродвигатель с горизонтальной осью вращения, имеющий геликоидальную форму с изменяемым шагом, опоры ветродвигателя, электромотор, редуктор. Ветродвигатель состоит из двух винтов на двух валах,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698941
Дата охранного документа: 02.09.2019
06.10.2019
№219.017.d2d2

Крепление для установки дополнительных приспособлений к офисному креслу (варианты)

Изобретение относится к мебельному производству, в частности к устройствам, обеспечивающим пользователя возможностью установки на офисном кресле, и направлено на повышение равномерности распределения нагрузки на кресло от дополнительного оборудования. Крепление для установки дополнительных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702150
Дата охранного документа: 04.10.2019
06.10.2019
№219.017.d328

Крепкий алкогольный напиток и способ его получения

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Крепкий алкогольный напиток в качестве исходных ингредиентов для его получения содержит спирт из пасоки крепостью 60% об. и пасоку. Способ включает концентрирование пасоки, добавление к концентрату дрожжей, сбраживание, снятие с осадка, после...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702192
Дата охранного документа: 04.10.2019

Похожие РИД в системе