Водно-газовая электростанция кашеварова

Водно-газовая электростанция кашеварова

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: стационарные энергетические устройства. Сущность изобретения: электростанция содержит двигатель внутреннего сгорания, выполненный по свободно-поршневой схеме, который осуществляет циркуляцию воды в контуре, образованном бассейном и водоводами. Движение воды в контуре приводит во вращение гидротурбину, которая вращает электрический генератор. 3 з.п. ф-лы, 7 ил-.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4905805/06 (22) 28,01,91 (46) 07.05.93. Бюл, К 17 (75) Ю.Б.Кашеваров (56) Газотурбинные установки. / Под ред.

Л,А.Шубенко-Шубина, Атлас конструкций и схем. — М„Машиностроение, 1976, с. 4. (54) ВОДНО-ГАЗОВАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

КАШЕВАРОВА Ю.Б, Изобретение относится к электростанциям и ТЭЦ, работающим на дизельном топливе или на природном газе, а также к высоконапорным ГЭС и ГАЭС, Цель изобретения — повышение эффективности электростанции, Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 дана общая схема устройства электростанции, вид сверху; на фиг, 2 — разрез А — А на фиг, 1; на фиг. 3 — двухцилиндровый двигатель, продольный разрез; на фиг.

4 — разрез Б — Б на фиг, 3; на фиг, 5 — разрез

 — В на фиг. 3; на фиг. 6 — клапан, продольный разрез; на фиг. 7 — трехцилиндровый двигатель, поперечный разрез.

Ниже дается описание одного из блоков водно-газовой электростанции (сокращенно ВГЭС), KQTopk4x, в зависимости от конкретных условий потребления энергии, может быть до 10-20 в одной ВГЭС, расположенной компактно на одной территории с одйой вытяжной трубой, с одним транспортным узлом, одной трансформаторной станцией.

„„SLY ÄÄ 1813896 А1 (51)5 F 02 В 71/00, F 01 К 21/00

ЕТЕНИЯ j 1 (57) Использование: стационарные энергетические устройства, Сущность изобретения: электростанция содержит двигатель внутреннего сгорания, выполненный по свободно-поршневой схеме, который осуществляет циркуляцию воды в контуре, образованном бассейном и водоводами.

Движение воды в контуре приводит во вращение гидротурбину, которая вращает электрический генератор, 3 з.п. ф-лы, 7 ил-.

В блок ВГЭСвходятводно-газовыедвигатели 1, питающие через водоводы 2, центральный водовод 3 гидротурбины 4 с электрогенератором 5 на одном вертикальном валу 6. Водно-газовые двигатели 1 получают дизельное топливо по трубопроводу 7 из подземного хранилища 8 и воду через, трубы 9 из бассейна 10,в который поступает вода через гидротурбины 4. Выхлопные газы двигателей 1 поступают в выхлопной коллектор 11 и далее в теплообменник 12, в котором они отдают тепловую энергию для последующего использования в бытовых или технических целях, Из теплообменника

12 выхлопные газы поступают в вытяжную трубу 13. Двигатели 1 получают сжатый воздух от компрессора 14, снабженного индивидуальным электроприводом, через трубу

15, Компрессоры 14, электрогенератор 5, верхние части двигателей 1, трубы 7, 11 и 15 помещены в-здание 16 (на фиг.1 оно дано без крыши), установленное над бассейном

10, который соединен с бассейном 17 вытяжной трубы 13.

1813896

Двигатели 1 имеют оголовник 18 и два (три) цилиндра, жестко связанных между собой перемычкой 19, Оголовник 18 имеет куполообразную камеру 20 для сжатого воздуха, который поступает в нее по патрубкам 21 от дугообразной трубы 15, идущей от компрессора 14. В камере 20 размещены электроспирали 22, предназначенные для подогрева воздуха во время запуска двига теля l. Нижние концы спиралей 22 замкнуты на массу корпуса оголовника, а верхние подсоединены к изолированному злектропроводу 23, идущему к батарее аккумуляторов (на чертеже не показаны).

От камеры 20 к камере сгорания 24 идут трубки 25, перекрытые самооткрывающимися клапанами 26. Камера 24 имеет форсунки 27, к которым подается дизельное топливо по патрубкам 28 от дугообразной трубы 7. К. одной форсунке 27 по трубке 29 от шарового баллончика 30 подводится бензин для ускорения запуска холодного двигателя, С этой >ке целью под форсункой трубки

29 установлена электросвеча (не показана), создающая искру, воспламеняющую бензин, факел которого горит до полного выгорания бензина в баллончике 30, которого должно быть достаточно для разогрева камеры 24 до заданной температуры.

Баллончик 30 подсоединен через клапан (не показан) к шаровой емкости 31 со сжатым воздухом, имеющим давление на несколько атмосфер. больше, чем давление сжатого воздуха в камере 24, поступающего по трубкам 25, В горловину 32 камеры 24 вставлен цилиндрический клапан 33 с каналом, соединяющим с камерой 24 газоводы 34, либо левого, либо правого цилиндра 35. Из газоводов 34 газы поступают в цилиндр 35 по дугообразным зазорам 36 между стенками цилиндра 35 и краем головки 37 цилиндра

35, а также по трубкам 38, соединяющим газоводы 34 с цилиндром 35. В газоводы 34 входят патрубки 39, перекрытые клапанами

40 от кольцевой камеры 41, заполненной водой под давлением, большим давления газов в газоводе 34. Воду в кольцевую камеру 41 накачивает насос (не показан) из бассейна 10, Отвод выхлопных газов производится из газоводов 34 в трубу 11 через патрубки

42 с клапанами 43 во время движения плавающего поршня 44 вверх, Цилиндрический клапан 33 газораспределения (фиг.6) имеет наклонный канал 45, входное отверстие которого совпадает с горловиной 32 камеры сгорания 24, а выходное отверстие канала

45.может совпадать с одним из газоводов

34, в зависимости от поворота цилиндриче. ского вкладыша 46 с выступом 47 в цилиндрической выемке 48 головки 37, Поворот вкладыша 46 производится с помощью конической шестерни 49, находящейся в зацеплении с коническими шестернями 50 вкладыша 46 и сателлита 51, установленного на опорном подшипнике 52, воспринимающем давление газов в камере сгорания, оказываемое на вкладыш 46, Коническая шестерня 49 поворачивает вкладыш с помощью электродвигателя 53 в одно из трех положений, при котором он перекрывает выступом 47 один из газоводов 34 и соединяет каналом 45 другой газовод 34 с камерой 24 или перекрывает выступом 47, оба газовода 34.

Поверхности наклонного канала 45, камеры 24, газоводов 34, отверстий 38, головки 37, цилиндров 35 и поршня 44 имеют

20 термоизоляционный слой 54, обозначенный на черте>ках крестовидной штриховкой.

На дне цилиндра 35 имеется горловина

55, соединяющая цилиндр 35 с водоводом 2, и три (четыре, пять) отверстий, перекрытых

25 дверцами 56 и соединяющих цилиндр 35 водоводами 57 с водоводом 9. На поверхности цилиндра 35 в его нижней части на одном уровне установлены 2- 3 электродатчика

58, на дне цилиндра 35- два электродатчика

30 59, на нижней поверхности головки 37 цилиндра — еще два электродатчика 60, которые выдают электросигналы в компьютер при касании их поршнем 44, На фиг. 7 дано сечение горизонтальной

35 плоскостью трехцилиндрового двигателя 1 спятью водоводами 57, перекрытыми дверцами 56. Трехцилиндровый двигатель 1 имеет то преимущество, что в нем на заполнение цилиндра 35 водой отводится

40 больше времени, чем на вытеснение воды из цилиндра поршнем 44, тем самым исключаются перерывы в работе камеры сгорания, имеющие место при ее работе в двухцилиндровом двигателе, Большее число водоводов, перекрытых дверцами 56, позволяет сократить время, заполнения цилиндра 35 водой, Работа водно-газовой электростанции.

Предлагаемая электростанция может быть

50 включена в рабочий режим за время не более трех минут, которые потребуются для разогрева камеры сгорания 24 до температуры, достаточной для воспламенения топлива, впрыскиваемого форсунками 27, По-видимому, это время будет таким же, какое необходимо для запуска и прогрева дизельного двигателя при нормальной (положительной температуре), т,к. двигатель 1 находится в отапливаемом помещении 16.

1813896

Запуск двигателя 1 производится вклю- на поршень 44, который движется вниз, вычением электроспирали 22 в куполообраз- тесняя воду из цилиндра через горловину 55 ной камере 20 для подогрева воздуха до и водовод 2, Вода из водоводов 2 HGcKoëüзаданной температуры и одновременным кихдвигателей I поступаетвводоводЗидалее включением разогрева камеры 24 включе- 5 к турбине 4, вызывая ее вращение, а вместе с нием форсунки 27, создающей факел из бен- ней и вращение электрогенератора 5, зина, который подается из шарового С перемещением поршня 44 вниз давбаллончика 30 под давлением сжатого воз- ление в камере 24 падает, и как только оно духа, находящегося в шаровой емкости 31. станет меньше, чем в камере 20, клапаны 26

Воспламенение бензина производится с по- 10 откроются и в камеру 24 начнет поступать мощьюэлектросвечи(не показана),установ- сжатый воздух, освобождая ее от выхлопленной в камере сгорания. 3а десятые доли ных газов, Два или три клапана 26 являются секунды до воспламенения бензина откры- одновременно датчиками электросигналов вается клапан напатрубке21 ввода вкамеру и при их открытии электросигнал об этом

20 сжатого воздуха, и сжатый воздух под 15 поступает в компьютер, который выдает кодавлением в 40 кг на сантиметр квадратный манду на впрыск дизельного топлива через начинает поступать в камеру 24 сгорания, форсунки 27 в камеру сгорания, Начиная т.к, в ней давление меньше, чем в камере 20, рабочий цикл камеры сгорания 24, давление в которой оно поднимется до рабочего (40 в ней резко возрастает при воспламенении г кг/см ). Подъем давления воздуха в камере 20 топлива, клапаны 26 закрываются и порция

20 обусловлен тем, что пропускная способ- выхлопных газов поступает в правый циность всех трубок 25 меньше пропускной линдр 35. способности патрубка 21, а пропускная спо- Через несколько рабочих циклов камесобность канала 45 клапана 33 в 5 раз боль- ры сгорания 24 поршень 44 заденет датчик. ше, чем пропускная способность всех 25 58 и он выдаст в компьютер электроимтрубок 25. При горении факела бензина в пульс, по которому работа форсунок 27 прекамере 24 в камеру 34 и далее в верхнюю кращается, а клапан 33 с помощью часть цилиндра 35 начнут поступать продук- электродвигателя 53 поворачивается на 90О, ты горения бензина, создавая давление на открывается клапан 40 и струя дозированправый поршень 44(фиг.5), который начнет 30. ного количества воды (выбросив которую опускаться, преодолевая инерцию воды со клапан 30 закроется) с температурой близвсе возрастающей скоростью. Вода в водо- кой, к 100 С попадает в газовод 34 с темпеводах 2 и 3 придет в движение, раскручивая ратурой газов более 500 С, Происходит гидротурбину 4 и электрогенератор 5. испарение воды со скоростью, почти равной

По-видимому, уже через 1-2 мин двига- 35 скорости воспламенения топлива в камере тель 1 включением форсунок с дизельным 24. В результате этого в цилиндре 35 за счет топливом(в моментдогорания факела бен- образовавшегося пара поддерживается зина) выйдет на установившийся режим ра- . давление на поршень 44, достаточное для боты, гидротурбина 4 наберет расчетную его опускания до дна цилиндра с замедлескорость вращения и электростанция даст в 40 нием, вызванным плавным уменьшением электросеть ток заданных параметров. давления в цилиндре 35 до 2 атм. и уменьЗа минуту до запуска двигателя запу- шением температуры выхлопных газов и па- . скается компрессор 14, устойчивая работа ра над поршнем44до 120-100 С. которого необходима для запуска двигателя

1. Вся работа по запуску электростанции 45 На дне поршня находится электродатпроизводится компьютером по программе чик 55, который при нажиме на него поршня

Н II

i уск ° 44 выдаст в компьютер электросигнал. По

В установившемся режиме в камере этому сигналу откроется клапан 43 выхлопсгорания 24 Во время воспламенения ди- ной трубы и выхлопные газы с паром устрезельного топлива давление увеличивается в 50 мятся в выхлопную трубу 11 через патрубок

6-8 раз по отношению к первоначальному в 42, Давление в цилиндре 35 понизится до

40 кг/см, которое создается компрессором нормального, Для ускорения этого процесса

14, поставляющим сжатый воздух через пат-, к трубе 11 подключен дымосос (вентилятор), рубок 21 в камеру 20, а из камеры 20 по который может понизить давление в цилинтрубам 25 в камеру 24, Под воздействием 55 дре 35 до 0,6 кг/см . Дверцы 56 под давлевозросшего давления продуктов горения кием воды откроются и поршень 44 левого клапаны 26 трубок 25 закрываются, газы цилиндра 35 пойдет вверх. Это движение через горловину 32 (фиг.6), канал 45 клапана вверх поршня 44 может быть ускорено такЗЗустремляютсявправыйгазовод34{фиг.5) же созданием большой разности уровней и через трубки 38 и зазор 36 воздействуют бассейна и цилиндра и большого суммарно1813896 го поперечного сечения труб 57, что, например,, показано на фиг, 7, Подьем поршня 44 должен продолжаться до его касания электродатчика 60, по сигналу которого компьютер выдаст команду на закрытие клапанов 43 выхлопных патрубков 42 и на поворот клапана 33 еще на

90 до совмещения его канала 45 с входным отверстием левого газовода 34, после чего включаются форсунки 27 и начинается рабочая фаза левого цилиндра 35.

При работе трехцилиндрового двигателя можно получить такое соотношение времени работы камеры сгорания 24 на каждый цилиндр 35, что перерыва в работе камеры сгорания не будет, в результате чего возрастет средняя мощность работы двигателя и . на 2-3 возрастет его КПД. По этой характеристике трехцилиндровый цвигатель имеет преимущество перед двухцилиндровым.

Предлагаемая электростанция может работать не только на дизельном топливе, но и на природном газе, В этом случае в камере сгорания должны быть установлены свечи зажигания, а вместо дизельного топлива по трубкам 28 подаваться порции природного газа, формируемые с помощью клапанов, управляемых компьютером во взаимодействии с работой электросвечей. В остальном устройство и работа предлагае мой электростанции остается такой же, как и в данной заявке.

Формула изобретения

1, Водно-- азовая электростанция, содержащая электрогенератор, компрессор с приводом, камеру сгорания с горловиной, трубками подачи дизельного топлива и фор. сунками, расширительную машину, теплообменник, устройство запуска, газоводы и выхлопной коллектор, отличающаяся тем; что, с целью повышения эффективности, расширительная машина выполнена в виде водо-газового двигателя-насоса, к которому при помощи водоводов и бассейна подключена гидротурбина для привода электрогенератора, а выхлопной коллектор снабжен вытяжной трубой, 2. Электростанция по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что водо-газовый двигатель-насос содержит два-три цилиндра, каждый из которых снабжен плавающим поршнем, отделяющим газ от воды, головку цилиндров с трубами, соединяющими газовод с цилиндром, сферическую камеру сгорания, соединенную с куполообразной камерой сжатого воздуха радиальными трубками и самооткрывающимися клапанами, цилиндрический клапан газораспределения с приводом от

5 вала электродвигателя., кольцевую камеру, заполненную водой, от которой отходят патрубки с отверстиями в газоводы, перекрытые клапанами, электродатчики положения поршней, установленные на головке цилин10 дра, на дне цилиндра и на его цилиндрической поверхности, клапаны, установленные в выхлопном коллекторе, горловину на дне цилиндра, соединяющую цилиндр с водоводом, ведущим к гидротурбине, дверцы, рас15 положенные вокруг горловины и перекрывающие патрубки, соединяющие цилиндр с бассейном через водовод, при этом все поверхности деталей двигателя, соприкасающиеся с горячими газами, име20 ют термоизоляционное покрытие.

3. Электростанция по п.1, о тл и ч а ющ а я с я тем, что устройство запуска содержит электроспираль для подогрева сжатого воздуха в куполообразной камере, свечу эа25 жигания, установленную в камере сгорания, и устройство для подачи бензина в камеру сгорания, включающее форсунку. шаровую емкость для бензина, шаровую емкость для сжатого воздуха, трубку для подачи бензина

30 из шаровой емкости к форсунке и трубкудля подачи сжатого воздуха из воздушной шаровой емкости к шаровой емкости для бензина, при этом последняя снабжена клапаном, управляемым от компьютера, а

35 объемы шаровых емкостей рассчитаны на .. один запуск двигателя.

4, Электростанция по п.2, о т л и ч а ю

: щ а я с я тем, что цилиндрический клапан газораспределения размещен в цилиндри40 ческой выемке головки цилиндра против горловины камеры сгорания и снабжен цилиндрическим вкладышем с газовпускным каналом в его верхнем торце, сообщающим горловину камеры сгорания с одним из газо45 водов цилиндров,и конической шестерней вала нижнем торце вкладыша, находящейся в зацеплении с конической шестерней вала электродвигателя, при этом коническая шестерня вала электродвигателя одновремен50 но находится в зацеплении с конической шестерней цилиндрического сателлита, установленного соосно с вкладышем и опирающимся на подшипник, воспринимающий давление газов на вкладыш, 1813896

1813896 гв

1813896

1813896

7g

4Ьг

Составитель Ю,Кашеваров

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор А.Козориз

Редактор Н.Рожкова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101

Заказ 1818 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5