Область техники. Изобретение относится к области машиностроения, а именно к турбинным установкам, и может быть использовано в двигателях различного назначения, в паровых, газовых турбоагрегатах, в насосах и в других энергетических системах.

Предшествующий уровень техники.

В известных турбинах энергия давления рабочего тела преобразуется вначале в кинетическую, а затем эта энергия преобразуется в механическую работу на лопатках турбины.

Такие силовые машины очень хорошо зарекомендовали себя в конструкционных схемах высокой и средней мощности, и больших и средних массогабаритных параметров. Но вот в малых по размеру схемах малой мощности от 800 - 600 кВт и ниже, турбины резко теряют свои преимущества, поскольку при уменьшении диаметра ротора резко падает плечо рычага приложения сил давления рабочих газов. Это значительно уменьшает значение крутящего момента на валу турбины. Кроме того, турбины имеют очень высокие обороты вала, что требует применения сложных планетарных редукторов. А температура выхлопных газов гораздо выше, чем у поршневых моторов, что обуславливает необходимость применения громоздких систем глушения выхлопа.

При этом турбины продолжают и в таком исполнении требовать в 6-8 раз больше воздуха, чем поршневые моторы, и поэтому на наземный транспорт приходится ставить очень громоздкие и требующие частой смены воздушные фильтры.

Указанных недостатков лишены турбины объёмного вытеснения и расширения. Они более экономичны, просты по конструкции и, соответственно, в связи с малым удельным расходом рабочего тела (газа или пара) более экологичны и менее шумны.

Известна «Многоцилиндровая турбина объемного расширения», описанная в патенте на изобретение Ν° 2362881, опубликованном 27.07.2009г. Турбина содержит два аксиальных цилиндра, между которыми установлена планшайба ротора и относительно каждого из которых выполнено, по меньшей мере, по одному

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) коаксиальному цилиндру, лопасти. Цилиндры, лежащие в одной диаметральной плоскости, последовательно соединены друг с другом перепускными каналами, сообщающими полости цилиндров в зоне уменьшения межлопастных объемов от максимальных до минимальных в одной и одновременного увеличения от минимальных до максимальных в другой, образуя, по меньшей мере, одну спиралеобразную проточную часть сжатия или расширения. Перепускные каналы проточной части в окружном направлении отделены друг от друга зонами, исключающими их сообщение друг с другом, длиной не менее шага лопастей. Впускные и выпускные окна выполнены в первой и последней полостях проточной части. Недостатком многоцилиндровой турбины объемного расширения является сложность конструкции и наличие множества пар трения.

По мнению заявителя, в теории и практике машиностроения нет технических решений аналогичных заявляемому, и соответственно ближайшего аналога и прототипа заявляемого изобретения нет.

Колеса известных турбин находятся под воздействием непрерывного потока рабочего тела с высокой кинетической энергией. Из-за незамкнутого рабочего объёма большая часть энергии выбрасывается во внешнюю среду. Для снижения нагрузок на роторы и повышения КПД разработчики используют последовательное включение нескольких роторов, перед которыми оборудуются сопловые агрегаты, что существенно усложняет и удорожает установки.

Раскрытие изобретения.

Новизна данного изобретения, применительно к турбинам, состоит в разбиении непрерывного потока рабочего тела на «порции» и отдельного последовательного (Fig. l), а если с перекрытием по времени, то последовательно-параллельного (Fig.2), преобразования потенциальной энергии каждой «порции» в механическую энергию общего выходного вала.

Целью изобретения является создание простой и надежной конструкции турбины и силовых установок (двигателей), обладающей повышенной экономичностью и экологичностью.

Техническим результатом является повышение коэффициента полезного действия (КПД) и экологичности турбины и силовых установок на ее основе. Так же повышается надёжность - отсутствие трущихся элементов, элементов, совершающих

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) возвратно-поступательные или сложные вращательные движения; отсутствие существенных знакопеременных нагрузок, щадящий тепловой режим для элементов конструкции. Обеспечивается простота конструкции - минимальное количество деталей, отсутствие сложных внутренних клапанных систем, максимальная унификация рабочих элементов, невысокие требования к точности обработки и к используемым материалам. Устройству присуща экономичность - повышенный уровень преобразования энергии рабочего тела во вращение выходного вала, в т.ч. отсутствие паразитных и излишних преобразований механической энергии, уменьшение потребления воздуха и снижение требований к качеству его очистки.

Обеспечение заявляемого технического результата обусловлено тем, что изобретение по всем вариантам содержит одну или более пар взаимодействующих между собой синхронизированных турбинных колес вращающихся однонаправлено с минимальными зазорами в неподвижно запираемых с одного торца кольцевых каналах корпуса, т.е. их лопасти работают ещё и как поршни. Это позволяет более полно использовать энергию рабочего тела. Каждое турбинное колесо с одной или более лопастью выполняет функцию поршня и/или клапана запирания. Минимальное количество движущихся элементов при отсутствии трущихся поверхностей обеспечивает высокий механический КПД и надёжную работу турбины.

За счет того, что турбина или силовая установка содержит одну или более пар взаимодействующих между собой турбинных колес с одной или более лопастью на каждом, синхронизировано вращающихся на параллельных осях однонаправлено с минимальными зазорами в кольцевых каналах корпуса, центры оси вращения турбин разнесены в каждой взаимодействующей паре на расстояние L=Rl+R2+b+z (Fig.3), где:

R1 и R2 - радиусы роторов соответствующих турбин;

b - высота лопастей (одинакова для обоих турбинных колес во взаимодействующей паре);

z - рабочий зазор,

а парное взаимодействие турбинных колес организовано таким образом, что на время рабочих циклов производится запирание рабочих объёмов и/или по второму работа осуществляется по циклу объемного расширения, и/или по третьему варианту в корпусе установлены элементы газогенератора, и/или по четвертому варианту содержит встроенные газогенераторы в виде камер сгорания с элементами подачи топлива и зажигания горючей смеси, и/или по пятому варианту содержит встроенные

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) газогенераторы, состоящие из системы впрыска жидкого рабочего тела и испарителей со встроенными в них нагревателями в виде камер сгорания с элементами подачи топлива и зажигания горючей смеси обеспечивается повьппение КПД, экономичности и экологичности турбины и силовых установок на ее основе.

Промышленная применимость.

Заявляемое изобретение может быть изготовлено на стандартном оборудовании промышленного предприятия и может найти широкое применение в двигателях, турбоагрегатах, насосах и т.д. различного назначения.

Краткое описание чертежей.

Изобретения поясняется чертежами, на которых представлено:

Fig.1 - Последовательное преобразование энергии;

Fig.2 - Последовательно-параллельное преобразование энергии;

Fig.3 - Схема расстановки размеров турбинных колес;

Fig.4 - Турбина по первому варианту (пример исполнения 1-1);

Fig.5 - Рабочий цикл турбины по первому варианту (пример исполнения 1-1) - А. Впуск рабочего тела в замкнутый рабочий объём, В. Рабочий ход, С. Открытие рабочего объёма и выпуск рабочего тела;

Fig.6 - Турбина по первому варианту (пример исполнения 1-2);

Fig.7 - Рабочий цикл турбины по первому варианту (пример исполнения 1-2) -

А. Впуск рабочего тела в замкнутый рабочий объём, В. Рабочий ход, С. Открытие рабочего объёма и выпуск рабочего тела;

Fig.8 - Турбина по второму варианту (пример исполнения 2-1);

Fig.9 - Рабочий цикл турбины по второму варианту (пример исполнения 2-1) -

А. Впуск рабочего тела в замкнутый рабочий объём, В. Отсечка подачи рабочего тела и начало его расширения, С. Открытие рабочего объёма и выпуск рабочего тела;

Fig.10 - Турбина по второму варианту (пример исполнения 2-2);

Fig.1 1 - Рабочий цикл турбины по второму варианту (пример исполнения 2-2) - А. Впуск рабочего тела в замкнутый рабочий объём, В. Отсечка подачи рабочего тела и начало его расширения, С. Открытие рабочего объёма и выпуск рабочего тела;

Fig.12 - Силовая установка по третьему варианту (пример исполнения 3-1);

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Fig.13 - Рабочий цикл силовой установки по третьему варианту (пример исполнения 3-1) -

А. Впрыск жидкого рабочего тела, В. Рабочий ход под действием паров рабочего тела, С. Открытие рабочего объёма и выпуск паров рабочего тела;

Fig.14 - Силовая установка по третьему варианту (пример исполнения 3-2);

Fig.15 - Рабочий цикл силовой установки по третьему варианту (пример исполнения 3-2) -

А. Впрыск жидкого рабочего тела, В. Рабочий ход под действием паров рабочего тела, С. Открытие рабочего объёма и выпуск паров рабочего тела;

Fig.16 - Силовая установка по четвертому варианту (пример исполнения 4-1);

Fig.17 - Рабочий цикл силовой установки по четвертому варианту (пример исполнения 4-1) - А. Нагнетание окислителя в камеру сгорания и его сжатие, В. Впрыск топлива и зажигание горючей смеси, С. Открытие камеры сгорания и впуск продуктов горения в рабочий объём, D. Выпуск отработанных газов;

Fig.18 - Силовая установка по четвертому варианту (пример исполнения 4-2);

Fig.19 - Рабочий цикл силовой установки по четвертому варианту (пример исполнения 4-2) - А. Нагнетание окислителя в камеру сгорания и его сжатие, В. Впрыск топлива и зажигание горючей смеси, С. Открытие камеры сгорания и впуск продуктов горения в рабочий объём, D. Выпуск отработанных газов;

Fig.20 - Силовая установка по пятому варианту (пример исполнения 5-1);

Fig.21 - Рабочий цикл силовой установки по пятому варианту (пример исполнения 5-1) - А. Продувка камеры сгорания, В. Нагнетание окислителя в камеру сгорания и его сжатие, С. Впрыск топлива и зажигание смеси, D. Горение смеси и впрыск жидкого рабочего тела, Е. Открытие камеры сгорания, F. Рабочий ход, G Открытие рабочего объёма и выпуск газов;

Fig.22 - Силовая установка по пятому варианту (пример исполнения 5-2);

Fig.23 - Рабочий цикл силовой установки по пятому варианту (пример исполнения 5-2) - А. Продувка камеры сгорания, В. Нагнетание окислителя в камеру сгорания и его сжатие, С. Впрыск топлива и зажигание смеси, D. Горение смеси и впрыск жидкого рабочего тела, Е. Открытие камеры сгорания, F. Открытие рабочего объёма и выпуск газов.

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Варианты осуществления изобретения.

Вариант 1 осуществления изобретения. Турбина по первому варианту в примере исполнения 1-1 (Fig.4) содержит корпус 1, в котором на параллельных валах 2 установлено четыре одинаковых турбинных колеса 3,4,5,6 с ротором 24 и одной лопастью 7 на каждом турбинном колесе 3,4,5,6. Колеса 3,4,5,6 вращаются однонаправлено, за счет того, что связаны синхронизатором, например шестеренчатым. В корпусе 1 или крышке корпуса (на фигуре на показана) выполнены подводящие 9 и отводящие 10 каналы для рабочей среды. Каждое турбинное колесо 3,4,5,6 выполнено фасонным, с пустотами 1 1, в районе лопасти 7, для обеспечения сбалансированного вращения, так же за лопастью 7 выполнен вырез. Центры осей вращения двух взаимодействующих турбинных колес разнесены на расстояние L= l+R2+b+z, где:

R1 и R2 - радиусы роторов турбинных колес 3,4,5,6;

b - высота лопастей 7 (одинакова для взаимодействующих турбинных колес

3,4,5,6);

z— рабочий зазор.

Турбина по первому варианту в примере исполнения 1-2 (Fig. 6) содержит корпус 1, закрытый крышкой 8 корпуса, в котором на параллельных валах 27, 2 установлены одно рабочее турбинное колесо 3 и три вспомогательных турбинных колеса 4,5,6. Рабочее турбинное колесо 3 состоит из полого ротора 25 с двумя лопастями 26, через которые проходят подводящие каналы 12 для рабочей среды. Рабочее турбинное колесо 3 выполнено несколько больше чем вспомогательные турбинные колеса 4,5,6. Каждое вспомогательное турбинное колесо 4,5,6 содержит одну лопасть 7 на роторе 24. Каждое вспомогательное турбинное колесо 4,5,6 выполнено фасонным, с пустотами 11, в области лопасти 7, для обеспечения сбалансированного вращения. Рабочее турбинное колесо 3 установлено на центральном валу 27 и торцевой частью закрывает кольцевую полость 13 образованную стаканом 14 корпуса. В стакане 14 корпуса имеется подводящий канал 9 и перепускные окна 15. В корпусе 1 или крышке 8 корпуса выполнены отводящие каналы 10 для рабочей среды. Центры осей вращения двух взаимодействующих турбинных колес разнесены на расстояние L=Rl+R2+b+z, где:

R1 и R2 - радиусы роторов соответствующих турбинных колес 3,4,5,6;

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) b - высота лопастей 7, 26 (одинакова для взаимодействующих турбинных колес);

z - рабочий зазор. Турбины объёмного вытеснения по первому варианту пригодны для использования с несжимаемыми (жидкости) и со сжимаемыми рабочими телами (пар, газы).

Вариант 2 осуществления изобретения. Турбина по второму варианту в примере исполнения 2-1 (Fig.8) работает по циклу объемного расширения. Подача рабочего тела производится в течение времени, существенно меньшего, чем время рабочего хода. Это достигается за счет уменьшения длин подводящих каналов для рабочего тела. Турбина в таком исполнении предназначена для использования сжимаемых рабочих тел (пар, газы).

Турбина по второму варианту в примере исполнения 2-2 (Fig.10) работает по циклу объемного расширения. Подача рабочего тела производится в течение времени, существенно меньшего, чем время рабочего хода. Это достигается за счет уменьшения длины перепускного окна в стакане корпуса. Турбина в таком исполнении предназначена для использования сжимаемых рабочих тел (пар, газы).

Вариант 3 осуществления изобретения. По третьему варианту, силовая установка в примере исполнения 3-1 (Fig.12), выполненная на базе турбины по второму варианту (исполнение 2-1) содержит корпус 1, в котором на параллельных валах 2 установлено четыре одинаковых турбинных колеса 3,4,5,6 с ротором 24 и одной лопастью 7 на каждом турбинном колесе 3,4,5,6. Колеса 3,4,5,6 вращаются однонаправлено, за счет того, что связаны синхронизатором, например шестеренчатым. В корпусе 1 или крышке корпуса (на фигуре не показана) выполнены подводящие каналы 9 для подачи жидкого рабочего тела и отводящие каналы 10 для рабочей среды. Каждое турбинное колесо 3,4,5,6 выполнено фасонным, с пустотами 1 1, в районе лопасти 7, для обеспечения сбалансированного вращения.

В корпусе установлены элементы газогенератора, а именно: четыре испарителя 16 с каналами 17 подачи теплоносителя от внешнего источника, система впрыска жидкого рабочего тела (ЖРТ), состоящая из подводящего канала 9 подачи ЖРТ и выреза в роторе у задней поверхности лопасти турбинного колеса. Испарители 16 изолированы от корпуса 1 с помощью теплоизоляционных прокладок 28.

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Силовая установка по третьему варианту, в примере исполнения 3-1 (Fig.12) работает по циклу объемного расширения. Впрыск жидкого рабочего тела производится в течение времени, существенно меньшего, чем время рабочего хода.

Вариант 3 осуществления изобретения, лучший вариант осуществления изобретения. По третьему варианту, силовая установка в примере исполнения 3-2 (Fig.14), выполненная на базе турбины по второму варианту (исполнение 2-2) содержит корпус 1, закрытый крышкой 8 корпуса, в котором на параллельных валах 27, 2 установлены одно рабочее турбинное колесо 3 и три вспомогательных турбинных колеса 4,5,6. Рабочее турбинное колесо 3 состоит из полого ротора 25 с двумя лопастями 26, через которые проходят подводящие каналы 12 для рабочей среды. Рабочее турбинное колесо 3 выполнено несколько больше чем вспомогательные турбинные колеса 4,5,6. Каждое вспомогательное турбинное колесо 4,5,6 содержит одну лопасть 7 на роторе 24. Каждое вспомогательное турбинное колесо 4,5,6 выполнено фасонным, с пустотами 1 1, в области лопасти 7, для обеспечения сбалансированного вращения. Рабочее турбинное колесо 3 установлено на центральном валу 27 и торцевой частью закрывает кольцевую полость 13 образованную стаканом 14 корпуса. В стакане 14 корпуса имеется подводящий канал 9 и перепускные окна 15. В корпусе или крышке корпуса выполнены отводящие каналы 10 для рабочей среды.

Центры осей вращения пар взаимодействующих турбинных колес разнесены на расстояние L=Rl+R2+b+z, где:

R1 и R2 - радиусы роторов соответствующих турбин;

b - высота лопастей (одинакова для взаимодействующих турбинных колес); z - рабочий зазор (рабочий зазор).

В корпусе установлены элементы газогенератора, а именно: силовая установка содержит четыре испарителя 16 с каналами 17 подачи теплоносителя от внешнего источника, система впрыска жидкого рабочего тела, состоящая из подводящего канала ЖРТ 9 и перепускных окон 15 стакана 14 корпуса и каналов 12 в лопастях 26 рабочего колеса. Испарители 16 изолированы от корпуса 1 с помощью теплоизоляционных прокладок 28.

Силовая установка по третьему варианту, в примере исполнения 3-2 (Fig.14) работает по циклу объемного расширения. Впрыск жидкого рабочего тела производится в течение времени, существенно меньшего, чем время рабочего хода.

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Вариант 4 осуществления изобретения. Силовая установка по четвертому варианту в примере исполнения 4-1 (Fig.16) основана на силовой установке по второму варианту (исполнение 2-1 (Fig.8)) содержит корпус 1, в котором на параллельных валах 2 установлено четыре одинаковых турбинных колеса 3,4,5,6 с ротором 24 одной лопастью 7 на каждом турбинном колесе 3,4,5,6. Колеса вращаются однонаправлено, за счет того, что связаны синхронизатором, например шестеренчатым. В корпусе 1 или крышке корпуса (на фигуре не показана) выполнены окна 30 подвода окислителя и отводящие 10 окна для отработанных газов. Каждое турбинное колесо 3,4,5,6 выполнено фасонным, с пустотами 11 , в районе лопасти 7, для обеспечения сбалансированного вращения. Установка содержит четыре встроенных газогенератора в виде камер сгорания 18, оборудованных каналами 19 нагнетания окислителя и каналами 20 выхода рабочих газов, элементами подачи топлива и зажигания горючей смеси: форсункой 21 подачи топлива и свечой 22 зажигания. Функцию нагнетателей окислителя поочерёдно выполняют турбинные колёса 3,4,5,6 установки. Камеры сгорания 18 закреплены на корпусе 1 силовой установки с помощью обоймы 29 и изолированы от корпуса 1 с помощью теплоизоляционных прокладок 28.

Силовая установка по четвертому варианту в примере исполнения 4-2 (Fig.18) основана на силовой установке по второму варианту (исполнение 2-2 (Fig.10)) содержит корпус 1 , закрытый крышкой 8 корпуса, в котором на параллельных валах 27, 2 установлены, одно рабочее турбинное колесо 3 и три нагнетающих турбинных колеса 4,5,6. Рабочее турбинное колесо 3 состоит из полого ротора 25 с одной лопастью 26. Рабочее турбинное колесо 3 выполнено несколько больше, чем нагнетающие турбинные колеса 4,5,6. Каждое нагнетающее турбинное колесо 4,5,6 содержит одну лопасть 7 на роторе 24. Каждое нагнетающее турбинное колесо 4,5,6 выполнено фасонным, с пустотами 11 , в области лопасти 7, для обеспечения сбалансированного вращения.

Центры осей вращения пар взаимодействующих турбинных колес разнесены на расстояние L=Rl+R2+b+z, где:

R1 и R2 - радиусы роторов соответствующих турбинных колес;

b - высота лопастей (одинакова для взаимодействующих турбинных колес); z - рабочий зазор (рабочий зазор).

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Установка содержит четыре встроенных газогенератора в виде камер сгорания 18, оборудованных входными каналами 19 для нагнетания окислителя и выходными каналами 20 для выхода рабочих газов, элементами подачи топлива и зажигания горючей смеси: форсункой 21 подачи топлива и свечой зажигания 22. Камеры сгорания 18 изолированы от корпуса 1 с помощью теплоизоляционных прокладок 28.

Вариант 5 осуществления изобретения. Силовая установка по пятому варианту в примере исполнения 5-1 (Fig.20) основана на силовой установке по третьему варианту (исполнение 3-1 (Fig.12)) содержит четыре испарителя 16, и отличается тем, что в каждый из испарителей 16 встроена, используемая, в основном, для нагрева, камера сгорания 18 с входными каналами 19 для нагнетания окислителя и выходными каналами 20 для выхода рабочих газов, элементами подачи топлива и зажигания горючей смеси: форсункой 21 подачи топлива и свечой 22 зажигания, и системой впрыска жидкого рабочего тела, состоящей из подводящего ЖРТ канала 9 и выреза в роторе у задней поверхности лопасти турбинного колеса. Функцию нагнетателей окислителя в камеры сгорания 18 поочерёдно выполняют турбинные колёса установки 3,4,5,6. Камеры сгорания 18 изолированы от корпуса 1 с помощью теплоизоляционных прокладок 28.

Регулирование температуры нагревателей производится путём управления подачей топлива в камеры сгорания с использованием датчика температуры 23.

Силовая установка по пятому варианту в примере исполнения 5-2 (Fig.22) основана на силовой установке по третьему варианту (исполнение 3-2 (Fig.14)), содержит четыре испарителя 16, и отличается тем, что в каждый из испарителей 16 встроена, используемая, в основном, для нагрева, камера сгорания 18 с входными каналами 19 для нагнетания окислителя и выходными каналами 20 для выхода рабочих газов, элементами подачи топлива и зажигания горючей смеси: форсункой 21 подачи топлива и свечой 22 зажигания, и системой впрыска жидкого рабочего тела, состоящей из подводящего канала 9 и перепускных окон 15 стакана 14 корпуса и канала 12 в лопасти 26 рабочего колеса 3. Функцию нагнетателей окислителя выполняют вспомогательные турбинные колёса 4,5,6 установки. Камеры сгорания 18 изолированы от корпуса 1 с помощью теплоизоляционных прокладок 28.

Регулирование температуры нагревателей производится путём управления подачей топлива в камеры сгорания 18 с использованием датчика температуры 23.

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) В любом из вариантов изобретения может варьироваться количество и размер турбинных колес, количество лопастей на них и соответственно количество установленных испарителей, камер сгорания и т.д.

Работа устройства по первому варианту (исполнение 1-1 (Fig.4)) осуществляется циклично следующим образом. При совмещении выреза в турбинном колесе 3 с подводящим каналом 9, устроенном в боковой поверхности корпуса 1 или крышке турбины, находящееся под давлением рабочее тело по подводящему каналу 9 поступает в замкнутый рабочий объём, образованный корпусом 1, крышкой (крышками) и поверхностями соответствующей пары турбинных колес 3,4. Рабочее тело воздействует на торец лопасти 7 одного из взаимодействующих колес 3, вращая его. Это турбинное колесо 3 на время становится ведущим. Через механизм синхронизации усилие передаётся на выходной вал и на валы 2 остальных турбинных колес. Рабочее тело воздействует на ведущее турбинное колесо 3 до тех пор, пока не происходит отсечка подачи рабочего тела, путем перекрытия подводящего канала 9 телом ротора 24 турбинного колеса 3. Одновременно или чуть позднее лопасть 7 ведущего турбинного колеса 3 открывает выпускной канал 10 и рабочее тело покидает корпус 1. Таким же образом работают и другие пары турбинных колес данной турбины.

Работа устройства по второму варианту (исполнение 2-1 (Fig.8)) осуществляется циклично следующим образом. При совмещении выреза в турбинном колесе 3 с подводящим каналом 9, устроенном в боковой поверхности корпуса 1 или крышке турбины, находящееся под давлением рабочее тело по подводящему каналу 9 поступает в замкнутый рабочий объём, образованный корпусом 1 , крышкой (крышками) и поверхностями соответствующей пары турбинных колес. Рабочее тело воздействует на торец лопасти одного из взаимодействующих колес 3, вращая его. Это турбинное колесо 3 на время становится ведущим. Через механизм синхронизации усилие передаётся на выходной вал и на валы остальных турбинных колес 4,5,6. В определённый момент происходит отсечка подачи рабочего тела, путем перекрытия подводящего канала 9 телом ротора 24 турбинного колеса 3. Рабочее тело, расширяясь, продолжает воздействовать на ведущее турбинное колесо 3 до тех пор, пока лопасть 7 ведущего турбинного колеса 3 не откроет выпускной канал 10, и

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) рабочее тело не покинет корпус 1. Таким же образом работают и другие пары турбинных колес данной турбины.

Работа устройства по третьему варианту (исполнение 3-1 (Fig.12) осуществляется циклично следующим образом. При совмещении выреза в турбинном колесе 3 с подводящим каналом 9, устроенном в боковой поверхности корпуса 1 (или его крышки), находящееся под давлением жидкое рабочее тело по подводящему каналу 9 поступает в замкнутый рабочий объём, образованный корпусом 1 , крышкой (крышками) корпуса, поверхностью испарителя 16 и поверхностями соответствующей пары турбинных колес. Жидкое рабочее тело, попадая на нагретый испаритель 16, испаряется и пар, расширяясь, воздействует на торец лопасти 7 одного из взаимодействующих колес, вращая его. Это турбинное колесо 3 на время становится рабочим (ведущим). Через механизм синхронизации усилие передаётся на выходной вал и на валы остальных турбинных колес. Газообразное рабочее тело воздействует на ведущее турбинное колесо 3 до тех пор, пока лопасть 7 ведущего турбинного колеса 3 не откроет выпускной канал 10, и рабочее тело не покинет корпус. Отсечка подачи рабочего тела осуществляется, путем перекрытия подводящего канала 9 телом ротора 24 турбинного колеса и/или с помощью внешнего клапана (не показан). Нагрев испарителя 16 осуществляется при прохождении теплоносителя от внешнего источника по каналу 17 внутри испарителя 16.

Таким же образом работают и другие пары турбинных колес данной турбины.

Работа устройства по четвёртому варианту (исполнение 4-1 (Fig.16)) осуществляется, циклично следующим образом. Когда турбинное колесо 3, являющееся на данном этапе цикла рабочим, внешней поверхностью лопасти 7 перекрьюает одновременно рабочий объём нагнетателя и выходной канал 20 камеры сгорания 18, турбинное колесо 4, выполняющее на данном этапе цикла функции турбинного колеса нагнетателя, осуществляет закачку окислителя в камеру сгорания 18 через канал 19 и его сжатие. После закрытия канала 19 поверхностью лопасти турбинного колеса 4 нагнетателя, через форсунку 21 подается топливо в камеру сгорания 18, там оно воспламеняется свечой зажигания 22 и сгорает. Сгорание горючей смеси происходит, полностью или частично, в постоянном объёме, когда входной канал 19 и выходной канал 20 камеры сгорания 18 перекрыты внешними поверхностями лопастей 7 турбинных колес 3,4, без преобразования в механическую

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) энергию вращения турбинных колес. Как только лопасть 7 рабочего турбинного колеса 3 освобождает выходной канал 20 камеры сгорания 18, продукты сгорания выходят в рабочий объём установки и воздействуют на лопасть 7 рабочего турбинного колеса 3, заставляя его вращаться. При достижении концом лопасти 7 выпускного окна 10 отработанные газы покидают установку.

Работа устройства по пятому варианту (исполнение 5-1 (Fig.20)) осуществляется, в основном, аналогично третьему варианту (исполнение 3-1). Нагрев испарителя 16 происходит за счет теплоты от сгорания топлива в камере сгорания 18. Этот процесс осуществляется аналогично процессу в установке по четвёртому варианту (исполнение 4-1).

Регулирование температуры нагревателей производится путём управления подачей топлива в камеры сгорания с использованием датчика температуры. Работа устройства по первому варианту (исполнение 1-2 (Fig.6)) осуществляется по циклу объемного вытеснения следующим образом. Находящееся под давлением рабочее тело через подводящее окно 9 поступает в кольцевую полость 13, образованную неподвижным стаканом 14 корпуса 1 и ротором 25. В определённый момент вспомогательное турбинное колесо 6 перекрывает кольцевой канал, образованный корпусом 1 , крышкой 8 и наружной поверхностью ротора 25 рабочего турбинного колеса 3, образуя замкнутую рабочую полость. Синхронно с этим происходит совмещение входного отверстия подводящего канала 12 в лопасти 26 рабочего колеса 3 с перепускным окном 15 стакана и рабочее тело, выходя из канала 12 в лопасти 26, заполняет рабочую полость, воздействует на лопасть 7 рабочего колеса 3, способствуя его дальнейшему вращательному движению. Через механизм синхронизации приводятся в однонаправленное с рабочим турбинным колесом 3 вращательное движение и вспомогательные турбинные колеса 4,5,6.

Подача рабочего тела осуществляется до момента прохода соответствующей лопастью 26 рабочего турбинного колеса 3 одного из выпускных каналов 10. В момент открытия выпускного канала 10 подача рабочего тела через перепускное окно 15 в соответствующую рабочую полость прекращается, что предотвращает прямое перетекание рабочего тела из подводящего окна 9 в выпускной канал 10.

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) Работа устройства по второму варианту (исполнение 2-2 (Fig.10)) осуществляется по циклу объемного расширения следующим образом. Находящееся под давлением рабочее тело через подводящее окно 9 поступает в кольцевую полость 13, образованную неподвижным стаканом 14 корпуса 1 и ротором 25. В определённый момент вспомогательное турбинное колесо 6 перекрывает кольцевой канал, образованный корпусом 1, крышкой 8 и наружной поверхностью ротора 25 рабочего турбинного колеса 3, образуя замкнутую рабочую полость. Синхронно с этим происходит совмещение входного отверстия подводящего канала 12 в лопасти 26 рабочего колеса 3 с перепускным окном 15 стакана 14 и рабочее тело, выходя из канала 12 в лопасти, заполняет рабочую полость, воздействует на лопасть 26 рабочего колеса 3, способствуя его дальнейшему вращательному движению. Через механизм синхронизации приводятся в однонаправленное с рабочим турбинным колесом 3 вращательное движение и вспомогательные турбинные колеса 4,5,6.

Подача рабочего тела осуществляется до момента, когда канал 12 лопасти покинет зону перепускного окна 15 в стакане 14 корпуса. Дальнейшее вращение рабочего колеса 3 происходит за счёт расширения рабочего тела. После достижения соответствующей лопастью 26 рабочего турбинного колеса 3 одного из выпускных каналов 10, отработанные газы покидают рабочий объём. Рабочее тело в данной конструкции подаётся в течение времени существенно меньшем, чем время рабочего хода.

Работа устройства по третьему варианту (исполнение 3-2 (Fig.14)) осуществляется схожим с работой по второму варианту (исполнение 2-2) образом, за некоторыми отличиями. Жидкое рабочее тело (ЖРТ) под давлением подаётся внутрь силовой установки через подводящее окно 9. При совмещении подводящего канала 12 в лопасти 26 с одним из перепускных окон 15 стакана 14 корпуса под действием давления и центробежной силы ЖРТ распыляется на нагретую выше температуры испарения (с учётом максимального рабочего давления) поверхность испарителя 16. Синхронно с этим вспомогательное колесо 6 запирает рабочий объём. Образующийся пар приводит рабочее турбинное колесо 3 силовой установки во вращение. Нагрев испарителя 16 осуществляется при прохождении теплоносителя от внешнего источника по каналу 17 внутри испарителя. Управление мощностью потока теплоносителя, а следовательно, температурой поверхности испарителя

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) осуществляется с помощью датчика температуры 23, размещаемого в корпусе испарителя 16.

Работа устройства по четвёртому варианту (исполнение 4-2 (Fig.18)) осуществляется, циклично следующим образом. Когда рабочее турбинное колесо 3 внешней поверхностью лопасти 26 перекрывает одновременно рабочий объём нагнетателя и выходной канал 20 камеры сгорания 18, турбинное колесо 6 (нагнетатель) осуществляет закачку окислителя в камеру сгорания 18 через входной канал 19 и его сжатие. После закрытия входного канала 19 поверхностью лопасти турбинного колеса 6 (нагнетателя), через форсунку 21 подается топливо в камеру сгорания, там оно воспламеняется свечой зажигания 22 и сгорает. Сгорание горючей смеси происходит, полностью или частично, в постоянном объёме, когда входной канал 19 и выходной канал 20 камеры сгорания 18 перекрыты внешними поверхностями лопастей 26, 7 турбинных колес 3,6, без преобразования в механическую энергию вращения турбинных колес. Как только лопасть рабочего турбинного колеса 3 освобождает выходной канал 20 камеры сгорания 18, продукты сгорания выходят в рабочий объём установки и воздействуют на лопасть рабочего турбинного колеса 3, заставляя его вращаться. При достижении концом лопасти выпускного окна 10 отработанные газы покидают установку.

Работа устройства по пятому варианту (исполнение 5-2 (Fig.22)) осуществляется, в основном, аналогично третьему варианту (исполнение 3-2). Нагрев испарителя 16 происходит за счет теплоты от сгорания топлива в камере сгорания 18. Этот процесс осуществляется аналогично процессу в установке по четвёртому варианту (исполнение 4-2).

Регулирование температуры нагревателей производится путём управления подачей топлива в камеры сгорания с использованием датчика температуры 23.

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)