De-a lungul istoriei sale, motorul cu abur a avut multe variații de realizare în metal. Una dintre astfel de încarnări a fost motorul rotativ cu abur al inginerului mecanic N.N. Tverskoi. Acest motor rotativ cu abur (motor cu abur) a fost folosit activ în diverse domenii ale tehnologiei și transportului. În tradiția tehnică rusă a secolului al XIX-lea, un astfel de motor rotativ era numit mașină rotativă. Motorul s-a remarcat prin durabilitate, eficiență și cuplu mare. Dar odată cu apariția turbinelor cu abur, a fost uitat. Mai jos sunt materiale de arhivă ridicate de autorul acestui site. Materialele sunt destul de extinse, prin urmare, până acum doar o parte dintre ele este prezentată aici.
Testați derularea cu aer comprimat (3,5 atm) a unui motor rotativ cu abur.
Modelul este proiectat pentru o putere de 10 kW la 1500 rpm la o presiune a aburului de 28-30 atm.
La sfârșitul secolului al XIX-lea, motoarele cu abur - „locomotivele rotative ale lui N. Tverskoy” au fost uitate, deoarece motoarele cu abur cu piston s-au dovedit a fi mai simple și mai avansate tehnologic în producție (pentru industriile din acea vreme), iar turbinele cu abur dădeau mai multă putere.
Dar observația referitoare la turbinele cu abur este valabilă doar în masa și dimensiunile lor mari. Într-adevăr, cu o putere de peste 1,5-2 mii kW, turbinele cu abur cu mai mulți cilindri depășesc motoarele cu abur rotative în toate privințele, chiar și cu costul ridicat al turbinelor. Și la începutul secolului al XX-lea, când centralele de navă și unitățile de putere ale centralelor au început să aibă o capacitate de multe zeci de mii de kilowați, atunci numai turbinele puteau oferi astfel de oportunități.
DAR - turbinele cu abur au un alt dezavantaj. La scalarea în jos a parametrilor lor dimensionali de masă, caracteristicile de performanță ale turbinelor cu abur se deteriorează brusc. Puterea specifică scade semnificativ, eficiența scade, în timp ce costul ridicat de fabricație și viteza mare a arborelui principal (nevoia de cutie de viteze) rămân. De aceea - în zona capacităților mai mici de 1,5 mii kW (1,5 MW), este aproape imposibil să găsești o turbină cu abur eficientă în toți parametrii, chiar și pentru mulți bani ...
De aceea, în această gamă de putere au apărut o grămadă de modele exotice și puțin cunoscute. Dar mai des sunt și scumpe și ineficiente... Turbine cu șurub, turbine Tesla, turbine axiale etc.
Dar dintr-un anumit motiv toată lumea a uitat de „mașinile cu rotor” cu abur - motoarele cu abur rotative. Și între timp - aceste mașini cu abur sunt de multe ori mai ieftine decât orice mecanism cu lamă și șurub (spun asta cu cunoștință de cauză, ca persoană care a făcut deja mai mult de o duzină de astfel de mașini cu banii săi). În același timp, mașinile cu rotor cu abur ale lui N. Tverskoy au un cuplu puternic de la cele mai mici rotații, au o viteză medie a arborelui principal la turație maximă de la 1000 la 3000 rpm. Acestea. astfel de mașini, chiar și pentru un generator electric, chiar și pentru o mașină cu abur (o mașină - un camion, un tractor, un tractor) - nu vor necesita o cutie de viteze, cuplare etc., ci se vor conecta direct cu arborele lor la un dinam, roțile unei mașini cu abur etc.
Deci - sub forma unui motor rotativ cu abur - sistemul „mașinii rotative a lui N. Tverskoy”, avem un motor cu abur universal care va genera perfect electricitate dintr-un cazan cu combustibil solid într-un sat forestier îndepărtat sau taiga, într-o moară de câmp. sau genera energie electrică într-o cazană dintr-o aşezare rurală sau „învârtire” pe risipa de căldură de proces (aer cald) la o fabrică de cărămidă sau ciment, într-o turnătorie etc.
Toate aceste surse de căldură au o putere mai mică de 1 MW, prin urmare, turbinele convenționale sunt de puțin folos aici. Iar practica tehnică generală nu cunoaște încă alte mașini pentru recuperarea căldurii prin conversia presiunii aburului obținut în funcțiune. Deci, această căldură nu este utilizată în niciun fel - pur și simplu se pierde prostește și iremediabil.
Am creat deja o „mașină cu rotor cu abur” pentru a conduce un generator electric de 3,5 - 5 kW (în funcție de presiunea din abur), dacă totul decurge conform planului, atunci în curând va exista o mașină de 25 și 40 kW. Exact ceea ce aveți nevoie pentru a furniza energie electrică ieftină de la un cazan cu combustibil solid sau de la procesarea deșeurilor de căldură la o proprietate rurală, o fermă mică, o tabără de câmp etc., etc.
În principiu, motoarele rotative sunt bine scalate în sus, prin urmare, prin montarea mai multor secțiuni de rotor pe un singur arbore, este ușor să multiplicați puterea unor astfel de mașini prin simpla creștere a numărului de module standard de rotor. Adică, este foarte posibil să se creeze mașini rotative cu abur cu o capacitate de 80-160-240-320 și mai mult kW ...
Dar, pe lângă centralele cu abur medii și relativ mari, schemele de energie cu abur cu motoare rotative cu abur mici vor fi solicitate în centralele mici.
De exemplu, una dintre invențiile mele - „Generator electric de camping și turistic pe combustibil solid local”.
Mai jos este un videoclip în care este testat un prototip simplificat al unui astfel de dispozitiv.
Dar un mic motor cu abur își învârte deja vesel și energic generatorul electric și, folosind lemn și alți combustibili fosili, produce electricitate.
Principala direcție de aplicare comercială și tehnică a motoarelor rotative cu abur (motoare rotative cu abur) este generarea de energie electrică ieftină din combustibili solizi ieftini și deșeuri combustibile. Acestea. energie mică - generare de energie distribuită pe motoarele rotative cu abur. Imaginați-vă cum o mașină rotativă cu abur se va potrivi perfect în funcționarea unei fabrici de cherestea, undeva în nordul Rusiei sau în Siberia (Orientul Îndepărtat), unde nu există o sursă centrală de alimentare cu energie electrică, electricitatea este furnizată scump de un generator diesel folosind motorină importată. de departe. Dar gaterul în sine produce cel puțin o jumătate de tonă de așchii pe zi - rumeguș - plăci, care nu au unde să meargă ...
Astfel de deșeuri de lemn sunt un drum direct către cuptorul cazanului, cazanul produce abur de înaltă presiune, aburul antrenează motorul rotativ cu abur și pornește generatorul electric.
În același mod, puteți arde milioane de tone de deșeuri din agricultură și așa mai departe, nelimitat ca volum. Și există și turbă ieftină, cărbune termic ieftin și așa mai departe. Autorul site-ului a calculat că costul combustibilului la generarea energiei electrice printr-o centrală mică cu abur (motor cu abur) cu un motor rotativ cu abur cu o capacitate de 500 kW va fi de la 0,8 la 1,
2 ruble pe kilowatt.
O altă aplicație interesantă a unui motor rotativ cu abur este instalarea unui astfel de motor cu abur pe un vehicul cu abur. Camionul este un vehicul tractor cu abur cu cuplu puternic și combustibil solid ieftin - un motor cu abur foarte util în agricultură și silvicultură. Odată cu utilizarea tehnologiilor și materialelor moderne, precum și a „ciclului organic Rankine” în ciclul termodinamic, eficiența efectivă poate fi crescută la 26-28% folosind combustibil solid ieftin (sau combustibil lichid ieftin, cum ar fi „ ulei de încălzire” sau ulei de motor uzat). Acestea. camion - tractor cu motor cu abur
iar un motor rotativ cu abur cu o capacitate de aproximativ 100 kW, va consuma aproximativ 25-28 kg de cărbune termic la 100 km (cost 5-6 ruble pe kg) sau aproximativ 40-45 kg de așchii de lemn (al cărui preț este liber în nord)...
Există multe mai multe domenii de aplicare interesante și promițătoare ale motorului rotativ cu abur, dar dimensiunea acestei pagini nu permite să le analizăm pe toate în detaliu. Drept urmare, mașina cu abur poate ocupa încă un loc foarte proeminent în multe domenii ale tehnologiei moderne și în multe sectoare ale economiei naționale.
PORNIRE A UNUI GENERATOR DE PUTERE DE ABUR CU MOTOR DE ABUR
mai -2018 După îndelungi experimente și prototipuri, a fost realizat un mic cazan de înaltă presiune. Cazanul este presurizat la 80 atm de presiune, deci va mentine fara dificultate presiunea de functionare de 40-60 atm. Lansat în funcțiune cu un prototip al unui motor cu piston axial cu abur, proiectat de mine. Funcționează grozav - urmăriți videoclipul. Timp de 12-14 minute de la aprindere pe lemn, este gata să dea abur de înaltă presiune.
Acum încep să mă pregătesc pentru producția pe bucată a unor astfel de instalații - un cazan de înaltă presiune, un motor cu abur (piston rotativ sau axial), un condensator. Unitățile vor funcționa într-un circuit închis cu o rotație apă-abur-condens.
Cererea pentru astfel de generatoare este foarte mare, deoarece 60% din teritoriul Rusiei nu are o sursă centrală de alimentare cu energie electrică și este alimentată cu generarea diesel. Și prețul motorinei crește tot timpul și a ajuns deja la 41-42 de ruble pe litru. Și chiar și acolo unde există electricitate, companiile energetice ridică tarifele și au nevoie de mulți bani pentru a conecta noi capacități.
Invenția se referă la construcția motoarelor și poate fi utilizată în industria energetică, construcția de locomotive diesel, construcții navale, aviație, tractoare și industria auto. Motorul conține un corp gol staționar 1, un rotor 3 cu patru fante radiale 4, patru lame 5, elemente de alimentare cu abur 6, duze Laval 7, elemente de evacuare a aburului 8, precum și un condensator de abur conectat în serie 9, un rezervor de apă. 10, un generator de abur de înaltă presiune 11, receptor 12 şi distribuitor de abur 13, controlate de controlerul 14. Suprafaţa interioară 2 a carcasei 1 este cilindrică. Rotorul 3 este realizat sub forma unui cilindru circular drept. Lamele 5 sunt instalate în canelurile 4 cu capacitatea de a se deplasa în aceste caneluri și de a glisa marginile lor de lucru de-a lungul suprafeței interioare 2 a carcasei 1. Elementele de alimentare cu abur 6 sunt instalate în carcasă astfel încât aburul furnizat prin ele să facă nu creează un efect de turbină. Duzele Laval 7 sunt instalate în carcasă oblic pe raza rotorului, astfel încât axa fiecărei duze Laval să fie orientată în direcția corespunzătoare tangentei la suprafața cilindrică a rotorului. Intrările condensatorului 9 sunt conectate la ieșirile elementelor 8 pentru eliminarea aburului. Ieșirile distribuitorului de abur 13 sunt conectate la intrările elementelor de alimentare cu abur 6 și intrările duzelor Laval 7. Invenția vizează creșterea puterii motorului la turații mari ale rotorului. 6 p.p. f-ly, 6 dwg
Desene ale brevetului RF 2491425
Domeniul tehnic la care se referă invenția
Invenția se referă la domeniul construcției de motoare, și anume la motoarele cu palete rotative, și poate fi utilizată în industria energetică, construcția de locomotive diesel, construcții navale, aviație și tractoare și industria auto.
De ultimă oră
Este cunoscut un motor cu ardere internă cu palete rotative care conține o carcasă, a cărei suprafață interioară de lucru este realizată sub forma unui cilindru circular drept cu două capace de capăt, un rotor montat excentric în carcasă și având caneluri radiale în care sunt instalate paletele. cu capacitatea de a se mișca în aceste caneluri și de a aluneca cu propriile fețe de lucru de-a lungul suprafeței de lucru interioare a corpului în timpul rotației rotorului, precum și a sistemelor de alimentare cu combustibil și de schimb de gaz, în timp ce rotorul și corpul sunt realizate din compozit solid carbon-carbon sau ceramică rezistentă la căldură, paletele sunt sub forma unui pachet de plăci din compoziție carbon-grafit, iar în corpul rotorului dintre caneluri, camerele de ardere sunt realizate sub formă cilindrice sau sferică. adâncituri (Brevet RU Nr. 2011866 C1, M.cl. F02B 53/00, publicat în 30.04.1990).
Caracteristicile comune soluțiilor cunoscute și revendicate sunt prezența unui corp cilindric, a unui rotor cu fante radiale instalate în corp cu posibilitatea de rotație și a paletelor instalate în fantele radiale ale rotorului cu capacitatea de a se deplasa în aceste fante și glisați marginile de lucru de-a lungul suprafeței interioare de lucru a carcasei în procesul de rotație a rotorului, precum și în prezența elementelor de alimentare cu fluid de lucru și a elementelor de schimb de gaze situate în peretele carcasei.
Motivul care împiedică obținerea rezultatului tehnic dorit în soluția tehnică cunoscută este că suprafața interioară de lucru a corpului este realizată sub forma unui cilindru circular drept, iar rotorul este instalat cu excentricitate față de axa de simetrie a suprafața interioară de lucru a corpului, care este motivul unui dezechilibru semnificativ al forțelor interne ale motorului.
Cel mai apropiat analog (prototip) este un motor cu abur cu palete rotative, care conține un corp gol staționar, a cărui suprafață interioară de lucru este cilindrică, un rotor cu caneluri radiale instalat în corp coaxial cu suprafața interioară de lucru a corpului, în timp ce rotorul are caneluri care sunt situate uniform în jurul circumferinței rotorului, lamele instalate în fantele radiale ale rotorului cu capacitatea de a se deplasa în aceste fante și de a-și glisa marginile de lucru de-a lungul suprafeței de lucru interioare a corpului în timpul rotației rotorului , precum și elementele de alimentare cu abur și de evacuare a aburului situate în peretele caroseriei (Descrierea invenției conform brevetului RU Nr. 2361089 C1, M. clasa F01C 1/32, F02B 53/02, F02B 55/08, F02B 55/16 , publicat la 10.07.2009).
Caracteristicile comune soluțiilor cunoscute și revendicate sunt prezența unei carcase, a cărei suprafață interioară de lucru este cilindrică, instalată în carcasa rotorului, în care sunt realizate caneluri radiale, amplasate uniform în jurul circumferinței rotorului, palete instalate în canelurile cu capacitatea de a se deplasa în aceste caneluri și de alunecare cu marginile sale de lucru de-a lungul suprafeței de lucru interioare a carcasei în timpul rotației rotorului, sursa de abur, precum și elementele de alimentare cu abur situate în peretele carcasei, conectate la sursa de abur și elementele de îndepărtare a aburului situate în carcasă.
Motivul care împiedică obținerea rezultatului tehnic dorit în soluția tehnică cunoscută este că elementele de alimentare cu abur sunt instalate radial, drept urmare aburul furnizat prin acestea nu creează efect de turbină.
Esența invenției
Problema care trebuie rezolvată prin invenție este creșterea puterii motorului la turații mari ale rotorului.
Rezultatul tehnic, care mediază rezolvarea problemei specificate, constă în furnizarea de abur suplimentar cu un debit mare în direcția tangentei la suprafața cilindrica a rotorului.
Rezultatul tehnic este atins prin aceea că motorul cu lame rotative conține un corp gol staționar, a cărui suprafață interioară de lucru este cilindrică, un rotor care este instalat în corp și în care sunt realizate caneluri radiale, situate uniform în jurul circumferinței rotor, palete instalate în aceste caneluri cu capacitatea de a se deplasa în aceste caneluri și alunecând cu marginile lor de lucru de-a lungul suprafeței de lucru interioare a carcasei în timpul rotației rotorului, o sursă de abur, elemente de alimentare cu abur situate în peretele carcasei și conectate la sursa de abur, elemente de îndepărtare a aburului situate în carcasă, precum și cel puțin o duză Laval, care este conectată la o sursă de abur și instalată în peretele carcasei oblic pe raza rotorului cu posibilitatea de a crea un efect de turbină.
Rezultatul tehnic se obține și prin faptul că sursa de abur este realizată sub forma unui condensator conectat în serie, un rezervor de apă, un generator de abur de înaltă presiune, un receptor și o supapă de control controlată de controler, în timp ce alimentarea cu abur. elementele și duzele Laval sunt conectate la ieșirile supapei de control, iar intrările condensatorului sunt conectate elemente de îndepărtare a aburului.
Rezultatul tehnic se realizează și prin aceea că generatorul de abur de înaltă presiune cuprinde o carcasă cu cel puțin o cameră de ardere, cel puțin un încălzitor de apă situat în camera de ardere și cel puțin un dispozitiv de arzător instalat cu posibilitatea de încălzire a apei în camera de ardere. încălzitor de apă, în timp ce arzătorul este o duză Laval alimentată cu apă.
Rezultatul tehnic se realizează și prin aceea că la intrarea arzătorului este instalată o duză pentru alimentarea cu apă sau abur și electrozi pentru crearea unui arc electric menita să disocieze această apă.
Rezultatul tehnic se realizează și prin aceea că dispozitivul de arzător conține cel puțin o duză Laval suplimentară, formând cu duza menționată, care este principala, un lanț liniar de duze Laval, în care duza principală este prima și în care ieșirea. a duzei anterioare a lanțului este conectată la intrarea unui lanț de duze următoare, astfel încât dimensiunile geometrice ale duzei de lanț ulterioare sunt mai mari decât dimensiunile geometrice ale duzei de lanț anterioare.
Rezultatul tehnic se realizează și prin aceea că dispozitivul de arzător conține cel puțin două duze Laval suplimentare, formând cu duza menționată, care este principala, un lanț ramificat de duze Laval, în care duza principală este prima și în care ieșirea duza anterioară a lanțului este conectată la intrările a două lanțuri de duze ulterioare.
Caracteristicile noi ale soluției tehnice revendicate sunt că motorul conține cel puțin o duză Laval, care este conectată la sursa de abur și instalată în peretele carcasei oblic pe raza rotorului cu posibilitatea de a crea un efect de turbină.
Caracteristicile noi constau și în faptul că respectiva sursă de abur conține un condensator conectat în serie, un rezervor de apă, un generator de abur de înaltă presiune, un receptor și o supapă de control controlată de controler, la ale căror ieșiri alimentare cu abur și Laval. duzele sunt conectate, iar elementele de evacuare a aburului sunt conectate la orificiile de admisie a condensatorului ...
Caracteristicile noi constau și în faptul că generatorul de abur de înaltă presiune conține o carcasă cu cel puțin o cameră de ardere, cel puțin un încălzitor de apă situat în camera de ardere și cel puțin un arzător instalat cu posibilitatea de încălzire a apei în apă. încălzitor, atunci când În acest caz, dispozitivul arzător este o duză Laval care funcționează cu combustibil apă și conține o duză instalată la intrare pentru alimentarea cu apă sau abur și electrozi pentru crearea unui arc electric menita să disocieze această apă.
Caracteristicile noi constau și în faptul că dispozitivul de arzător conține cel puțin o duză Laval suplimentară, formând, duza menționată fiind cea principală, un lanț liniar de duze Laval, în care duza principală este prima și în care ieșirea duza anterioară a lanțului este conectată la intrarea unei duze de lanț ulterioare, astfel încât dimensiunile geometrice ale duzei de lanț ulterioare sunt mai mari decât dimensiunile geometrice ale duzei de lanț anterioare.
Caracteristicile noi constau și în faptul că dispozitivul de arzător conține cel puțin două duze suplimentare Laval, formând cu duza menționată, care este principala, un lanț ramificat de duze Laval, în care duza principală este prima și în care ieșirea duza anterioară a lanțului este conectată la intrările a două duze de lanț ulterioare.
Lista figurilor desenate
Figura 1 prezintă schematic motorul cu palete rotative cu abur revendicat; figura 2, 3 - opțiuni pentru realizarea unui generator de abur de înaltă presiune; Figurile 4, 5, 6 prezintă exemple de realizare ale unui arzător utilizat într-un generator de abur.
Informații care confirmă posibilitatea realizării invenției
Motorul conține: un corp gol, staționar 1, a cărui suprafață interioară 2 este cilindrică (de la capetele corpului este închisă cu acoperișuri); rotorul 3, care este realizat sub forma unui cilindru circular drept cu patru caneluri radiale 4; patru lame 5 instalate în respectivele caneluri 4 cu capacitatea de a se deplasa în aceste caneluri şi de a glisa marginile lor de lucru de-a lungul suprafeţei interioare 2 a carcasei 1; două elemente 6 de alimentare cu abur, instalate în carcasă astfel încât aburul furnizat prin acestea să nu creeze efect de turbină (instalat radial); două duze Laval 7 instalate în carcasă oblic pe raza rotorului, astfel încât axa fiecărei duze Laval să fie orientată în direcția corespunzătoare tangentei la suprafața cilindrică a rotorului; elementele 8 pentru eliminarea aburului. În plus, motorul conține un condensator de abur 9, un rezervor de apă 10, un generator de abur de înaltă presiune 11, un receptor 12 și un distribuitor de abur 13 controlat de un controler 14, conectat în serie, conectat la intrările aburului. elementele de alimentare 6 și intrările duzelor Laval 7.
În exemplul prezentat în figura atașată, rotorul 3 este instalat în carcasa 1 coaxial cu suprafața sa cilindrică interioară 2. Fantele 4 și, în consecință, paletele 5 sunt distanțate uniform în jurul circumferinței secțiunii transversale a rotorului. 3. Numărul minim de lame este de patru. În acest caz, unghiul dintre oricare două lame adiacente este de 90 °, iar unghiul dintre lamele opuse este de 180 °. Elementele de alimentare cu abur 6 sunt instalate în carcasa 1 la vârfurile axei minore a elipsei suprafeței de lucru 2. Duzele Laval 7 sunt instalate în carcasa 1 cu un decalaj față de elementele 6 cu un unghi care nu depășește 45 ° în sensul de rotație al rotorului 3. Elementele de îndepărtare a aburului 8 sunt instalate în carcasa 1 cu un decalaj față de elementele 6 cu un unghi care nu depășește 45 ° în direcția opusă rotației rotorului 3 (direcția de rotație a rotorului 3). rotaţia este prezentată în Fig. printr-o săgeată arcuită). În plus, elementele de alimentare cu abur 6 sunt instalate radial, adică. cu posibilitatea de alimentare radială cu abur, astfel încât aburul furnizat să nu creeze un efect dinamic (turbină), iar duzele Laval 7 sunt instalate cu axele lor oblic pe razele rotorului, astfel încât axa fiecărei duze Laval să fie orientată în direcția corespunzătoare suprafeței cilindrice a rotorului 3 pentru a crea un efect dinamic (turbină). Numărul de lame 5 poate fi mai mare de patru, dar trebuie să fie par. Lamele 5 trebuie să fie uniform distanțate în jurul circumferinței secțiunii transversale a rotorului 3. În acest caz, lamele 5 sunt instalate în canelurile 4 cu încărcare cu arc în direcția de la axa rotorului. Acest arc este asigurat prin instalarea în canelurile 4 a arcurilor corespunzătoare (nefigurate) și/sau alimentarea cu gaz sub presiune în canelurile 4.
Exemplul de mai sus al unui motor cu abur cu palete rotative este caracterizat prin a face suprafața interioară de lucru a corpului cilindrică cu o generatrică în formă de elipsă. În acest caz, rotorul este instalat coaxial cu carcasa, ceea ce asigură un echilibru de forțe. Cu toate acestea, această opțiune de motor nu este singura posibilă în domeniul de aplicare al formulei menționate. Este posibilă, de exemplu, o variantă în care suprafața interioară de lucru a carcasei (statorului) este realizată sub forma unui cilindru circular, iar rotorul este montat cu un decalaj al axei sale față de axa carcasei. De asemenea, este posibil să se realizeze suprafața interioară de lucru a carcasei cu un ghidaj complex, așa cum este prezentat în descrierea invenției conform brevetului RU 2361089 menționat mai sus.
Motorul folosește un generator de abur de înaltă presiune 11, care conține o carcasă 15 și două camere de ardere 16 și 17 (figura 2). În camera de ardere 16 există un încălzitor de apă 18 realizat sub forma unei bobine, un dispozitiv de arzător 19 și o supapă de siguranță 20. În camera de ardere 17, un încălzitor de apă 21 realizat sub forma unui rezervor și a unui dispozitiv de arzător Sunt instalate 22. 18, concepute pentru a genera vapori de apă de înaltă presiune.
Generatorul prezentat în fig. 3 diferă de generatorul din fig. 2 prin faptul că conţine un canal 23 care conectează camerele de ardere 16 şi 17 între ele; în timp ce generatorul conține un singur dispozitiv de arzător 19.
Fiecare dispozitiv de arzător (19 și 22) este disponibil în trei versiuni.
în prima variantă de realizare (fig. 4), arzătorul este o duză Laval 24 (duză principală) care funcționează cu apă combustibil. În acest caz, la intrarea (la capătul de intrare) a duzei 24 este instalată o duză 25 pentru alimentarea cu apă sau vapori de apă și sunt instalați electrozii 26 (catod, anod), destinati conectării lor la o sursă de curent de înaltă tensiune. (sursa curentă nu este afișată).
în al doilea exemplu de realizare (fig. 5), dispozitivul de arzător cuprinde duza principală 24 menționată mai sus și cel puțin o duză Laval suplimentară 27, formând cu duza principală 24 un lanț liniar de duze Laval. În acest circuit, duza principală 24 este prima, iar ieșirea duzei anterioare (în acest caz, duza 24) este conectată la intrarea unei duze ulterioare (în acest caz, duza 27), astfel încât dimensiunile geometrice ale duzei ulterioare depășesc dimensiunile geometrice ale duzei anterioare. În acest caz, duza suplimentară 27 conţine o duză 28 pentru alimentarea cu apă sau abur suplimentară.
În a treia variantă de realizare (Fig. 6), dispozitivul de arzător conține o duză principală 24 cu un separator 29 pentru împărțirea orificiului de evacuare a acestei duze în două canale de evacuare și cel puțin două duze suplimentare Laval 27 (1) și 27 (2), formând cu duza principală 24 un lanț ramificat de duze Laval, în care duza principală 24 este prima și în care canalele de evacuare ale duzei anterioare (în acest caz, duza 24) sunt conectate la orificiile de intrare a două duze ulterioare. (în acest caz, duzele 27 (1) și 27 (2)). În acest caz, duzele suplimentare 27 (1) și 27 (2) conțin duzele corespunzătoare 28 (1) și 28 (2) pentru alimentarea suplimentară cu apă sau abur la duzele suplimentare.
Funcționarea motorului este după cum urmează.
În poziția inițială a rotorului 3 (așa cum se arată în fig.), paletele sale direcționate opus ar trebui să fie amplasate între elementele corespunzătoare 6 pentru furnizarea aburului și elementele corespunzătoare 8 pentru îndepărtarea aburului, astfel încât elementele 6 să fie între elementele adiacente corespunzătoare. lamele 5, iar elementele pentru îndepărtarea aburului 8 nu trebuie să fie între aceleași lame adiacente corespunzătoare. În acest caz, spațiul dintre lamele adiacente 5 formează o cameră de lucru (să o numim prima), iar spațiul dintre celelalte lame adiacente 5 formează o altă cameră de lucru. Dacă condiția specificată a locației inițiale a palelor în momentul pornirii motorului nu este îndeplinită, atunci demarorul (nefigurat) asigură o rotație forțată a rotorului 3 pentru a asigura locația menționată a palelor. În această poziţie a rotorului 3, prin intermediul elementelor 6, aburul este furnizat radial în cavitatea interioară a carcasei 1 de pe ambele părţi ale acestei carcase în două spaţii de lucru.
Aburul sub presiune ridicată în prima și a doua cameră de lucru exercită o presiune diferită asupra palelor adiacente ale fiecărei camere de lucru datorită formei eliptice a suprafeței 2 în secțiunea sa transversală și, din acest motiv, proeminenței diferite a palelor adiacente. Diferențele de presiune rezultate fac rotorul să se rotească în sensul acelor de ceasornic. Când rotorul 3 se rotește printr-un unghi de 90 °, prima lamă a fiecărei camere de lucru în direcția de rotație trece de punctul de locație al ieșirii de abur corespunzătoare 8, drept urmare aburul din fiecare cameră de lucru iese liber. ieșirea 8 și intră în condensator 9. Apoi ciclul se repetă. În acest caz, aburul este condensat în condensator, iar apa astfel formată intră în rezervorul de apă 10, în care se acumulează. Din rezervorul 10, apa intră în generatorul de abur de înaltă presiune 11, din care aburul format acolo intră în recipientul 12, unde se acumulează sub presiune mare. Din receptor, aburul intră în distribuitorul de abur 13 controlat de controlerul 14, ale cărui ieșiri sunt conectate la elementele de alimentare corespunzătoare 6 și duzele Laval 7. În funcție de modul de funcționare necesar al motorului, controlerul 14 furnizează abur fie numai la elementele de alimentare 6 (asigurarea puterii necesare a motorului în timpul funcționării la turații mici), sau numai în duza Laval 7 (asigurarea puterii necesare a motorului la funcționarea la turații mari din cauza efectului de turbină), sau simultan în elementele de alimentare ale duza Laval 7 pentru a crește și mai mult puterea motorului.
Funcționarea generatorului de abur este după cum urmează.
Apa (condensul) intră continuu în încălzitorul de apă (rezervor) 21, unde este încălzită folosind arzătorul 22. Apoi, apa prin conducta internă a generatorului de abur intră în serpentina 18, unde este încălzită de arzătorul 19, prin urmare transformându-se în abur (Fig. .2). În versiunea generatorului de abur prezentat în Fig. 3, încălzirea apei în rezervorul 21 și în serpentina 18 se realizează folosind un arzător 19.
Fiecare dispozitiv de arzător (19 și 22) este proiectat ca o duză Laval. În acest caz, fiecare duză 24 este alimentată cu apă sau abur folosind o duză 25 (Fig. 4). Electrozii 26 sunt conectaţi la o sursă de curent de înaltă tensiune (nefigurată). Ca urmare a trecerii curentului în duza 24, apa se descompune în hidrogen și oxigen și arderea ulterioară a hidrogenului cu formarea de plasmă, a cărei temperatură atinge 6000 ° C. Plasma generată în duza 24 intră în camera de ardere corespunzătoare 16 și 17, unde încălzitorul de apă (rezervorul) 21 și, de asemenea, încălzitorul de apă (bobina) 18 sunt încălzite de această plasmă. Ca rezultat, la ieșire sunt generați vapori de apă. a bobinei 18. Supapa 20 eliberează excesul de presiune din camerele de ardere.
Pentru a crește puterea, dispozitivul arzător (pozițiile 19, 22 din Fig. 2 și 3) poate fi realizat sub forma unui lanț liniar (Fig. 5) sau ramificat (Fig. 6) de duze Laval.
Funcționarea dispozitivului de arzător în variantele prezentate în figurile 5 și 6 este după cum urmează.
Plasma generată în duza Laval 24 intră în următoarea duză 27 a lanțului de duze (Fig. 5) sau, fiind împărțită în două fluxuri de separatorul 29 (Fig. 6), simultan în următoarele două duze 27 (1) și 27. (2).
În această duză următoare (sau două duze) prin duza 28 (sau duzele 28 (1) și 28 (2)) este furnizată apă suplimentară (sau vapori de apă), care se descompune în hidrogen și oxigen sub acțiunea plasmei din duza 24; în acest caz, se arde și hidrogenul nou format. Ca rezultat, în a doua duză se formează plasmă suplimentară, crescând volumul total de plasmă generată. Astfel, cu dimensiuni reduse, dispozitivul arzator face posibila generarea unei puteri termice semnificative pe baza de apa.
REVENDICARE
1. Un motor cu abur cu palete rotative care conține o carcasă goală staționară, a cărei suprafață interioară de lucru este cilindrică, un rotor care este instalat în carcasă și în care sunt realizate fante radiale, situate uniform în jurul circumferinței rotorului, palete instalate în aceste fante cu capacitatea de a se deplasa în aceste caneluri și de alunecare cu marginile lor de lucru de-a lungul suprafeței de lucru interioare a carcasei în timpul rotației rotorului, o sursă de abur, elemente de alimentare cu abur situate în peretele carcasei și conectate la sursa de abur, și elemente de evacuare a aburului situate în carcasă, caracterizate prin aceea că conține cel puțin o duză Laval, care este conectată la sursa de abur și instalată în peretele carcasei oblic pe raza rotorului, cu posibilitatea de a crea un efect de turbină și sursa de abur este realizată sub forma unui condensator conectat în serie, un rezervor de apă, un generator de abur de înaltă presiune, un receptor și o supapă de control controlată de controler, NS și în acest caz, elementele de alimentare cu abur și duzele Laval sunt conectate la ieșirile supapei de control, iar elementele de ieșire sunt conectate la orificiile de admisie a condensatorului.
2. Motor cu abur cu palete rotative conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că generatorul de abur de înaltă presiune cuprinde o carcasă cu cel puţin o cameră de ardere, cel puţin un încălzitor de apă situat în camera de ardere şi cel puţin un arzător instalat cu posibilitate. de încălzire a apei într-un încălzitor de apă, în timp ce dispozitivul arzător este o duză Laval care funcționează pe combustibil cu apă.
3. Motor cu abur cu palete rotative conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că la intrarea arzătorului este instalată o duză pentru alimentarea acestuia cu apă sau abur şi electrozi pentru crearea unui arc electric menita să disocieze această apă.
4. Motor cu abur cu palete rotative conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că dispozitivul de arzător cuprinde cel puţin o duză Laval suplimentară, formând, cu duza principală menţionată, un lanţ liniar de duze Laval, în care duza principală este prima şi în care ieșirea duzei anterioare cu lanț este conectată la intrarea unei duze cu lanț ulterioare, astfel încât dimensiunile geometrice ale duzei cu lanț ulterioare depășesc dimensiunile geometrice ale duzei cu lanț anterioare.
5. Motor cu abur cu palete rotative conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că la intrarea în duza principală a circuitului de alimentare cu apă sau abur este instalată o duză şi electrozi pentru crearea unui arc electric menita să disocieze această apă, şi fiecare duză suplimentară a circuitului conține duză pentru alimentarea cu apă sau abur suplimentară.
6. Motor cu abur cu palete rotative conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că dispozitivul de arzător conţine cel puţin două duze Laval suplimentare care formează, cu duza principală menţionată, un lanţ ramificat de duze Laval, în care duza principală este prima şi în care. ieșirea duza anterioară a lanțului este conectată la intrările celor două duze ulterioare ale lanțului.
7. Motor cu abur cu palete rotative conform revendicării 6, caracterizat prin aceea că la intrarea în duza principală a circuitului de alimentare cu apă sau abur este instalată o duză şi electrozi pentru crearea unui arc electric menita să disocieze această apă, şi fiecare duză suplimentară a circuitului conține duză pentru alimentarea cu apă sau abur suplimentară.
MOTOR ROTATOR CU ABUR și MOTOR CU PISTONE AXIAL CU ABUR
Motorul rotativ cu abur (motor rotativ cu abur) este o mașină de putere unică, a cărei dezvoltare a producției nu a primit încă o dezvoltare adecvată.
Pe de o parte, diferite modele de motoare rotative au existat în ultima treime a secolului al XIX-lea și chiar au funcționat bine, inclusiv pentru acționarea mașinilor dinam pentru a genera energie electrică și a furniza energie oricăror obiecte. Dar calitatea și acuratețea fabricării unor astfel de motoare cu abur (motoare cu abur) a fost foarte primitivă, astfel încât aveau eficiență scăzută și putere redusă. De atunci, motoarele cu abur mici au devenit un lucru din trecut, dar împreună cu motoarele cu abur cu piston cu adevărat ineficiente și nepromițătoare, motoarele cu abur rotative, care au perspective bune, au trecut și ele în trecut.
Motivul principal este că, la nivelul tehnologiei de la sfârșitul secolului al XIX-lea, nu a fost posibil să se realizeze un motor rotativ cu adevărat de înaltă calitate, puternic și durabil.
Prin urmare, din întreaga varietate de motoare cu abur și motoare cu abur, doar turbinele cu abur de o putere enormă (de la 20 MW și peste) au supraviețuit în siguranță și în mod activ până la vremea noastră, care reprezintă astăzi aproximativ 75% din producția de energie electrică din țara noastră. Turbinele cu abur de mare putere furnizează, de asemenea, energie de la reactoare nucleare în submarinele de luptă purtătoare de rachete și pe marile spărgătoare de gheață arctice. Dar toate acestea sunt mașini uriașe. Turbinele cu abur își pierd rapid toată eficiența atunci când dimensiunea lor este redusă.
…. De aceea nu există motoare cu abur de putere și motoare cu abur cu putere sub 2000 - 1500 kW (2 - 1,5 MW), care să funcționeze eficient cu abur obținut din arderea combustibilului solid ieftin și a diverselor deșeuri combustibile gratuite, acum în lume. .
Este în acest domeniu acum gol al tehnologiei (și absolut gol, dar foarte nevoie de o ofertă de produse într-o nișă comercială), în această nișă de piață a mașinilor de putere redusă, motoarele rotative cu abur pot și ar trebui să-și ia locul foarte demn. . Și nevoia lor numai în țara noastră - pentru zeci și zeci de mii ... În special astfel de mașini de putere mici și mijlocii pentru generarea autonomă de energie și alimentarea independentă sunt necesare întreprinderilor mici și mijlocii din zonele îndepărtate de marile. orașe și centrale electrice mari: - la gatere mici, mine îndepărtate, în tabere de câmp și terenuri forestiere etc., etc.
…..
..
Să ne uităm la indicatorii care fac motoarele cu abur rotative mai bune decât verii lor cei mai apropiați - motoarele cu abur sub formă de motoare cu abur alternative și turbine cu abur.
…
— 1)
— 2) Motoarele cu abur rotative au un braț de aplicare a forțelor de gaz care acționează (brațul cuplului) semnificativ (de câteva ori) mai mult decât motoarele cu abur cu piston. Prin urmare, puterea pe care o dezvoltă este mult mai mare decât cea a motoarelor cu piston cu abur.
— 3) Motoarele cu abur rotative au o cursă mult mai mare decât motoarele cu abur cu piston, adică. au capacitatea de a converti cea mai mare parte a energiei interne a aburului în muncă utilă.
— 4) Motoarele rotative cu abur pot funcționa eficient pe abur saturat (umed), permițând fără dificultate condensarea unei părți semnificative a aburului cu trecerea acestuia în apă direct în secțiunile de lucru ale motorului rotativ cu abur. Acest lucru crește, de asemenea, eficiența centralei cu abur folosind un motor rotativ cu abur.
— 5 ) Motoarele rotative cu abur funcționează la turații de 2-3 mii rpm, care este turația optimă pentru generarea de energie electrică, spre deosebire de motoarele cu piston cu turație prea mică (200-600 rpm) ale motoarelor tradiționale cu abur de tip locomotivă cu abur, sau de la turbine de viteză prea mare (10-20 mii rpm).
În același timp, din punct de vedere tehnologic, motoarele rotative cu abur sunt relativ ușor de fabricat, ceea ce face ca costurile lor de fabricație să fie relativ scăzute. Spre deosebire de turbinele cu abur, care sunt extrem de scumpe de fabricat.
DECI, SCURT REZUMAT AL ACESTUI ARTICOL - Un motor rotativ cu abur este o mașină cu abur foarte eficientă pentru transformarea presiunii aburului din căldura arderii combustibilului solid și a deșeurilor combustibile în putere mecanică și energie electrică.
Autorul acestui site a primit deja mai mult de 5 brevete pentru invenții pe diverse aspecte ale proiectării motoarelor rotative cu abur. Și, de asemenea, a produs o serie de motoare rotative mici cu putere de la 3 la 7 kW. Acum proiectarea motoarelor rotative cu abur cu putere de la 100 la 200 kW este în curs de desfășurare.
Dar motoarele rotative au un „dezavantaj generic” - un sistem complex de etanșări, care pentru motoarele mici se dovedește a fi prea complex, miniatural și scump de fabricat.
În același timp, autorul site-ului dezvoltă motoare cu pistoane axiale cu abur cu mișcare opusă a pistoanelor. Acest aranjament este cel mai eficient din punct de vedere energetic în ceea ce privește variația puterii dintre toate schemele posibile pentru utilizarea unui sistem cu piston.
Aceste motoare de dimensiuni mici sunt ceva mai ieftine și mai simple decât motoarele rotative și sunt folosite în ele cele mai tradiționale și simple garnituri.
Mai jos este un videoclip cu utilizarea unui mic motor boxer cu piston axial opus.
În prezent, se fabrică un astfel de motor boxer cu piston axial de 30 kW. Resursa motorului este de așteptat să fie de câteva sute de mii de ore de funcționare deoarece turațiile motorului cu abur sunt de 3-4 ori mai mici decât turațiile motorului cu ardere internă, în perechea de frecare „piston-cilindru” - supusă ionilor-. nitrurarea cu plasmă într-un mediu de vid și duritatea suprafețelor de frecare este de 62-64 unități per HRC. Pentru detalii despre procesul de întărire a suprafeței prin nitrurare, vezi.
Iată o animație a principiului de funcționare a unui astfel de motor boxer cu pistoane axiale cu o contra-mișcare a pistoanelor, similară ca aspect.
foto, video, multe scrisori:
Schema de funcționare a unui motor rotativ cu abur N. Tverskoy:
Testați derularea cu aer comprimat (3,5 atm) a unui motor rotativ cu abur.
Modelul este proiectat pentru o putere de 10 kW la 1500 rpm la o presiune a aburului de 28-30 atm.
La sfârșitul secolului al XIX-lea, „locomotivele rotative ale lui N. Tverskoy” au fost uitate, deoarece motoarele cu abur cu piston s-au dovedit a fi mai simple și mai avansate tehnologic în producție (pentru industriile de atunci), iar turbinele cu abur dădeau mai multă putere.
Dar observația referitoare la turbine este valabilă doar în masa și dimensiunile lor mari. Într-adevăr, cu o putere de peste 1,5-2 mii kW, turbinele cu abur cu mai mulți cilindri depășesc motoarele cu abur rotative în toate privințele, chiar și cu costul ridicat al turbinelor. Și la începutul secolului al XX-lea, când centralele de navă și unitățile de putere ale centralelor au început să aibă o capacitate de multe zeci de mii de kilowați, atunci numai turbinele puteau oferi astfel de oportunități.
DAR - turbinele au un alt dezavantaj. La scalarea în jos a parametrilor lor dimensionali de masă, caracteristicile de performanță ale turbinelor cu abur se deteriorează brusc. Puterea specifică scade semnificativ, eficiența scade, în timp ce costul ridicat de fabricație și viteza mare a arborelui principal (nevoia de cutie de viteze) rămân. De aceea - în zona capacităților mai mici de 1 mie kW (1 MW), este aproape imposibil să găsești o turbină cu abur eficientă în toți parametrii, chiar și pentru mulți bani ...
De aceea, în această gamă de putere au apărut o grămadă de modele exotice și puțin cunoscute. Dar mai des sunt și scumpe și ineficiente... Turbine cu șurub, turbine Tesla, turbine axiale etc.
Dar din anumite motive toată lumea a uitat de „mașinile cu rotor” cu abur. Și între timp - aceste mașini sunt de multe ori mai ieftine decât orice mecanism cu lamă și șurub (spun asta cu cunoștință de cauză, ca persoană care a făcut deja mai mult de o duzină de aceste mașini cu banii săi). În același timp, „locomotivele rotative” cu abur ale lui N. Tverskoy au un cuplu puternic la cea mai mică viteză, au o viteză mică a arborelui principal la viteză maximă de la 800 la 1500 rpm. Acestea. astfel de mașini, chiar și pentru un generator electric, chiar și pentru o mașină cu abur (tractor, tractor), nu vor necesita o cutie de viteze, ambreiaj etc., ci vor fi arborele lor conectat direct la un dinam, roți de mașină etc.
Deci - sub forma unui motor rotativ cu abur - sistemul „mașinii rotative a lui N. Tverskoy”, avem un motor cu abur universal care va genera perfect electricitate dintr-un cazan cu combustibil solid într-un sat forestier îndepărtat sau taiga, într-o moară de câmp. sau să genereze energie electrică într-o cazană dintr-o așezare rurală sau „învârtire” cu risipa de căldură de proces (aer cald) la o fabrică de cărămidă sau ciment, turnătorie etc., etc. Toate aceste surse de căldură au doar o putere mai mică de 1 Prin urmare, turbinele convenționale sunt de puțin folos aici. Iar practica tehnică generală nu cunoaște încă alte mașini pentru recuperarea căldurii prin conversia presiunii aburului obținut în funcțiune. Deci, această căldură nu este utilizată în niciun fel - se pierde pur și simplu în mod stupid și irevocabil.
Am creat deja o „mașină cu rotor cu abur” pentru a antrena un generator electric de 10 kW, dacă totul decurge conform planului, în curând va exista o mașină de 25 și 40 kW. Exact ceea ce aveți nevoie pentru a furniza energie electrică ieftină de la un cazan cu combustibil solid sau de la procesarea deșeurilor de căldură la o proprietate rurală, o fermă mică, o tabără de câmp etc., etc.
În principiu, motoarele rotative sunt bine scalate în sus, prin urmare, prin montarea mai multor secțiuni de rotor pe un singur arbore, este ușor să multiplicați puterea unor astfel de mașini, pur și simplu prin creșterea numărului de module standard de rotor, de exemplu. este foarte posibil să se creeze mașini rotative cu abur cu o capacitate de 80-160-240-320 kW și mai mult ...
Am dat peste un articol interesant pe internet.
"Inventatorul american Robert Green a dezvoltat o tehnologie complet nouă care generează energie cinetică prin conversia energiei reziduale (ca și alți combustibili). Motoarele cu abur Green sunt alimentate cu piston și proiectate pentru o mare varietate de aplicații."
Asta e, nici mai mult, nici mai puțin: o tehnologie complet nouă. Ei bine, bineînțeles că am început să mă uit, am încercat să înțeleg. Este scris peste tot unul dintre cele mai unice avantaje ale acestui motor este capacitatea de a genera energie din energia reziduală a motoarelor. Mai precis, energia reziduală de evacuare a motorului poate fi convertită în energie care merge către pompele și sistemele de răcire ale unității. Ce se întâmplă cu asta, după cum înțeleg că gazele de evacuare aduc apa la fierbere și apoi transformă aburul în mișcare. Cât de necesar și de rentabil, pentru că... chiar dacă acest motor, după cum se spune, este special conceput dintr-un număr minim de piese, dar totuși costă atât de mult și are rost să îngrădim o grădină, cu atât mai fundamental nou în această invenție, nu văd... Și o mulțime de mecanisme pentru transformarea mișcării alternative în mișcare de rotație au fost deja inventate. Pe site-ul autorului, modelul cu doi cilindri se vinde, în principiu, nu scump 
doar 46 USD.
Pe site-ul autorului există un videoclip care folosește energia solară, există și o fotografie cu cineva pe o barcă folosind acest motor. 
Dar, în ambele cazuri, aceasta nu este în mod clar căldură reziduală. Pe scurt, mă îndoiesc de fiabilitatea unui astfel de motor: „Rotulele sunt în același timp canale goale prin care se furnizează abur către cilindri.” Ce părere aveți, dragi utilizatori ai site-ului?
Articole în limba rusă