PL226218B1 - Reduktor cisnienia - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest reduktor ciśnienia, przeznaczony do wykorzystywania energii rozprężanych gazów do założonego zmniejszanego ciśnienia, na energię mechaniczną, wykorzystywaną do napędu agregatów roboczych.

Powszechnie znane są silniki parowe, które wykorzystują energię ciśnienia pary, do napędu silników parowych, stosowanych w kolejnictwie. Sprężona para, napędzając silnik parowy, jest odprowadzania poza układ, jako bezwartościowy produkt uboczny.

Z opisu patentowego nr PL 204725 znany jest silnik cieplny, do badania przemiany energii wewnętrznej na pracę mechaniczną mający zastosowanie w pracowniach fizycznych. Silnik cieplny według znanego wynalazku składa się z koła łopatkowego osadzonego na poziomej stożkowo zakończonej osi, mogącej się obracać w łożyskach, umieszczonego w komorze górnej, cylindrycznego przezroczystego naczynia zamkniętego również przezroczystym kołpakiem. Komora dolna naczynia oddzielona jest od komory górnej korkiem, zaopatrzonym w otwór kapilarny i odgiętą przezroczystą niedotykającą dna dyszę, zaś w obu komorach znajduje się łatwo parująca, zabarwiona ciecz, korzystnie eter lub alkohol etylowy.

Działanie silnika cieplnego według wynalazku polega na tym, że po ogrzaniu komory dolnej, ciepłem dostarczonym z zewnątrz, wzrasta ciśnienie pary nad cieczą, co powoduje wypływ strumienia cieczy przez dyszę do komory górnej i strumień ten wprawia w ruch obrotowy koło łopatkowe, a następnie ciecz spływa na dno komory górnej, zaś po przepłynięciu całej objętości cieczy do komory górnej jest ona sprowadzana przez otwór kapilarny do komory dolnej w wyniku ogrzania komory górnej ciepłem dostarczonym z zewnątrz i wzrostu w niej ciśnienia par.

Z opisu wynalazku zgłoszonego do opatentowania, oznaczonego nr P.392264 znana jest wielostopniowa turbina dośrodkowo - osiowo - odśrodkowa wykorzystująca sposób odbioru energii przy rozprężaniu pary lub gazów.

Przedstawiony sposób odbioru energii przy rozprężaniu pary korzystnie o parametrach nadkrytycznych lub gazów w turbinie charakteryzuje się tym, że zastosowano odpowiednie akcyjno - reakcyjne układy wieńców łopatek stojana i wirnika, co wymusza przemieszczanie rozprężającej się pary po skomplikowanej trajektorii, a kierunek przepływu pary zmienia się płynnie, z tym, że w wersji osiowej, gdy rozprężona i przyspieszona para w kierownicy stojana przemieszcza się przez wieniec wirnika, zmienia kierunek z dośrodkowego - poprzez osiowy - na odśrodkowy, natomiast gdy para przemieszcza się przez wieniec łopatek stojana zmienia kierunek z odśrodkowego - poprzez osiowy - na dośrodkowy i tak wielokrotnie przez wszystkie stopnie turbiny wyzwalając duże siły oddziaływania, głównie siły akcyjno - reakcyjne i krętu, a w wersji promieniowej rozpręża się naprzemiennie osiowo odśrodkowo - osiowo. Wielostopniowa turbina dośrodkowo - osiowo - odśrodkowa w wersji osiowej charakteryzuje się tym, że posiada symetryczne zespoły wieńców łopatek przesuniętych względem siebie poosiowo o odległość korzystnie około 25 szerokości poprzedzającego wieńca, narastająco i wprost proporcjonalnie do zwiększającego się przekroju poprzecznego przepływu, wyfrezowanych na zewnętrznej powierzchni jednolitego wirnika oraz wewnętrznej powierzchni dwuczęściowego stojana, który po obróbce jest zespawany laserem w całość, z tym, że para doprowadzona jest króćcem w środkową część stojana turbiny, w którym wyfrezowane są rosnąco łopatki kierownic oraz łopatki dyfuzorów i na zewnętrznej części przyspawane są ślimakowe kanały wylotowe.

Celem wynalazku jest opracowanie jednolitej konstrukcji reduktora ciśnienia, mogącego stanowić urządzenie napędowe przeznaczone do wykorzystywania energii rozprężanych gazów do założonego zmniejszanego ciśnienia, na energię mechaniczną, wykorzystywaną do napędu agregatów roboczych.

W rozwiązaniu według wynalazku, reduktor ciśnienia, posiadający korpus zaopatrzony w wirujący tłok z uszczelniającymi łopatkami, osadcze zamykające boczne pokrywy, kanał dolotowy, oraz kanał wylotowy, odznacza się tym, że wirujący tłok osadzony w segmentowej roboczej bieżni korpusu poprzez boczne pokrywy, ma zabierająco uszczelniające łopatki zaopatrzone w wewnętrzne komory kompensacyjne wyznaczające segmentowe cykle rozprężania, zasilane sprężonym medium poprzez kanał wlotowy, oraz uwalniający rozprężane medium kanał wylotowy. Boczne pokrywy mają obwodowe prowadnice odwzorowujące wewnętrzny kształt segmentowej roboczej bieżni korpusu wymuszonego ruchu zabierająco uszczelniających łopatek poprzez sworznie prowadzące. Reduktor według wynalazku odznacza się tym, że segmentowa robocza bieżnia korpusu wirującego tłoka ma segment cyklu uszczelniania wyznaczony kanałem wylotowym i kanałem wlotowym w którym jest garb uszczelPL 226 218 B1 niający, oraz jedna z zabierająco uszczelniających łopatek, biernego ruchu obrotu. Reduktor według wynalazku odznacza się tym, że segmentowa robocza bieżnia korpusu wirującego tłoka ma segment cyklu uszczelniania wyznaczony kanałem wylotowym i kanałem wlotowym w którym jest garb uszczelniający, oraz jedna z zabierająco uszczelniających łopatek, biernego ruchu obrotu.

Zastosowanie rozwiązania według wynalazku umożliwia uzyskanie jednolitej konstrukcji reduktora ciśnienia, mogącego stanowić urządzenie napędowe przeznaczone do wykorzystywania energii rozprężanych gazów do założonego zmniejszanego ciśnienia, na energię mechaniczną, wykorzystywaną do napędu agregatów roboczych.

Rozwiązanie według wynalazku jest pokazane w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, na którym jest przedstawiona budowa reduktora ciśnienia w przekroju poprzecznym.

Reduktor ciśnienia ma wirujący tłok 1 osadzony w segmentowej roboczej bieżni 2 korpusu 3 poprzez boczne pokrywy 4, ma zabierająco uszczelniające łopatki 5 zaopatrzone w wewnętrzne komory kompensacyjne 6 wyznaczające segmentowe cykle rozprężania 7, zasilane sprężonym medium poprzez kanał wlotowy 8, oraz uwalniający rozprężane medium kanał wylotowy 9. Boczne pokrywy 4 mają obwodowe prowadnice 10 odwzorowujące wewnętrzny kształt segmentowej roboczej bieżni 2 korpusu 3 wymuszonego ruchu zabierająco uszczelniających łopatek 5 poprzez sworznie prowadzące 11. Segmentowa robocza bieżnia 2 korpusu 3 wirującego tłoka 1 ma segmentowe cykle rozprężania 7 utworzone pomiędzy kanałem wlotowym 8 i kanałem wylotowym 9, w którym jest jedna z zabierająco uszczelniających łopatek 5 wymuszania ruchu obrotu. Segmentowa robocza bieżnia 2 korpusu 3 wirującego tłoka 1, ma również segment cyklu uszczelniania 12 wyznaczony kanałem wylotowym 9 i kanałem wlotowym 8 w którym jest garb uszczelniający 13, oraz jedna z zabierająco uszczelniających łopatek 5, biernego ruchu obrotu. Segmentowe cykle rozprężania 7 utworzone pomiędzy kanałem wlotowym 8 i kanałem wylotowym 9, w którym jest jedna z zabierająco uszczelniających łopatek 5 wymuszania ruchu obrotu, powoduje obrót wału 14, który może być połączony z dowolnym agregatem roboczym, przykładowo prądnicą prądu zmiennego.

W przedstawionym przykładzie wykonania wynalazku, segmentowe cykle rozprężania 7 są utworzone przez segmentowy cykl napełniania 15, segmentowy cykl wstępnego rozprężania 16, oraz segmentowy cykl końcowego rozprężania 17, zakończony segmentowym cyklem wylotowym 18, realizowany kanałem wylotowym 9. Segmentowy cykl napełniania 15, jest zmienny, którego zakres wyznacza końcowy garb uszczelniający 19 i aktualne położenie jednej z zabierająco uszczelniających łopatek 5, zajmującej położenie odcinające 20, umiejscowione nad kanałem wlotowym 8. Wskazany segmentowy cykl napełniania 15, wyznaczony zakresem zawartym pomiędzy garbem uszczelniającym 19 i aktualnym położeniem jednej z zabierająco uszczelniających łopatek 5, ulega zakończeniu, w momencie, w którym ta, znajdzie się w położeniu odcinającym 20, umiejscowionym za krawędzią 21 kanału wlotowego 8. Dalszy obrót wirującego tłoka 1, a wraz z nim zabierająco uszczelniających łopatek 5, powoduje przejście w segmentowy cykl wstępnego rozprężania 16, oraz segmentowy cykl końcowego rozprężania 17, zakończony segmentowym cyklem wylotowym 18, realizowany kanałem wylotowym 9.

Zastosowanie rozwiązania, w którym obrót wirującego tłoka 1, a wraz z nim zabierająco uszczelniających łopatek 5, powoduje przejście w segmentowy cykl wstępnego rozprężania 16, a następnie w segmentowy cykl końcowego rozprężania 17, zakończony segmentowym cyklem wylotowym 18, realizowany kanałem wylotowym 9, umożliwia uzyskanie efektu polegającego na obniżeniu ciśnienia sprężonych gazów, do ciśnienia założonego, z równoczesnym wykorzystaniem energii rozprężającego się medium gazowego. Segmentowa robocza bieżnia 2 z wirującym tłokiem 1 jest osadzona w korpusie 3 poprzez zespalającą tuleję 22, tworząc jednolity wymienny blok.

Wykaz oznaczeń

1. wirujący tłok,

2. segmentowa robocza bieżnia,

3. korpus,

4. boczne pokrywy,

5. zabierająco uszczelniające łopatki,

6. wewnętrzne komory kompensacyjne,

7. segmentowe cykle rozprężania,

8. kanał wlotowy,

9. kanał wylotowy,

PL 226 218 B1

10. obwodowe prowadnice,

11. sworznie prowadzące,

12. segment cyklu uszczelniania,

13. garb uszczelniający,

14. wał,

15. segmentowy cykl napełniania,

16. segmentowy cykl wstępnego rozprężania,

17. segmentowy cykl końcowego rozprężania,

18. segmentowy cykl wylotowy,

19. końcowy garb uszczelniający,

20. położenie odcinające,

21. krawędź,

22. zespalająca tuleja.

Claims (3)

1. Reduktor ciśnienia, posiadający korpus zaopatrzony w wirujący tłok z uszczelniającymi łopatkami, osadcze zamykające boczne pokrywy, kanał dolotowy, oraz kanał wylotowy, znamienny tym, że wirujący tłok /1/ osadzony w segmentowej roboczej bieżni /2/ korpusu /3/ poprzez boczne pokrywy /4/, ma zabierająco uszczelniające łopatki /5/ zaopatrzone w wewnętrzne komory kompensacyjne /6/ wyznaczające segmentowe cykle rozprężania /7/, zasilane sprężonym medium poprzez kanał wlotowy /8/, oraz uwalniający rozprężane medium kanał wylotowy /13/, przy czym boczne pokrywy /4/ mają obwodowe prowadnice /10/ odwzorowujące wewnętrzny kształt segmentowej roboczej bieżni /2/ korpusu /3/ wymuszonego ruchu zabierająco uszczelniających łopatek /5/ poprzez sworznie prowadzące /11/.

2. Reduktor według zastrz. 1, znamienny tym, że segmentowa robocza bieżnia /2/ korpusu /3/ wirującego tłoka /1/ ma segmentowe cykle rozprężania /7/ utworzone pomiędzy kanałem wlotowym /8/ i kanałem wylotowym /9/, w którym jest jedna z zabierająco uszczelniających łopatek /5/ wymuszania ruchu obrotu.

3. Reduktor według zastrz. 1, znamienny tym, że segmentowa robocza bieżnia /2/ korpusu /3/ wirującego tłoka /1/ ma segment cyklu uszczelniania /12/ wyznaczony kanałem wylotowym /9/ i kanałem wlotowym /8/ w którym jest garb uszczelniający /13/, oraz jedna z zabierająco uszczelniających łopatek /5/, biernego ruchu obrotu.