Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_13735
.pdf
На рисунке 3 цифры 61, 62 и 63 обозначают три компрессора, соединенных последовательно. Рабочая среда,
состоящая из газа, например, воздуха, подается через впускной трубопровод 59 к компрессору низкого
давления 61, а затем от него по трубопроводу 65 к компрессору среднего давления 62. Трубопровод 66
подает воздух от компрессора среднего давления 62 к компрессору высокого давления 63. Трубопровод 67
подает окончательно сжатый воздух от компрессора высокого давления 63 к нагревательному устройству 64,
в котором рабочая среда нагревается за счет внутреннего сгорания топлива, подаваемого по трубопроводу
65.
Сгорание происходит без значительного избытка воздуха и может привести к более высоким температурам
рабочей среды, чем рассчитанные для турбины. Однако рабочая среда будет охлаждаться до расчетной
температуры путем подачи воды через трубопровод 669. Таким образом, получается рабочая среда,
содержащая как продукты сгорания, так и пар, а также, возможно, небольшой избыток воздуха. Таким
образом, рабочая среда содержит энергию как за счет своего давления и температуры, до которой она
нагревается, так и за счет теплоты, выделяемой составом газов. В этом случае добавленная вода содержит,
за счет своего давления и температуры, также количество энергии, которое используется в турбинах.
Трубопровод 67 подает нагретую и обработанную таким образом рабочую среду к турбине 68. Эта турбина
установлена на том же валу, что и компрессор высокого давления 63 и еще одна турбина 69, которая
получает свою рабочую среду от турбины 68 через трубопровод 70. В этом трубопроводе 70 предусмотрено
устройство повторного нагрева 71iO. В этом устройстве происходит сгорание подаваемого топлива. Через
трубопровод 72. Для обеспечения горения свежий воздух подается через трубопровод 73 из места в
компрессоре высокого давления 63, которое соответствует условиям давления в аппарате 71. В этом случае
подается не больше воздуха, чем необходимо для горения. Горение в этом аппарате 20 происходит без
большого избытка воздуха таким же образом, как и в аппарате 64 и в других нагревательных аппаратах,
которые будут описаны позже. От турбины 69 рабочая среда подается через трубопровод 60 к турбине 74.
Повторный нагрев рабочей среды происходит в аппарате 75, расположенном в трубопроводе 60. В этом
случае также подается свежий воздух, необходимый для горения, через входное отверстие турбины 43.
В трубопроводе 44 предусмотрено устройство для повторного нагрева. Трубопровод 46 подает рабочую среду
от турбины 43 к турбине 47. 48 обозначает устройство для повторного нагрева рабочей среды перед ее
подачей в лопаточную систему 47. Выходной трубопровод 49 турбины 47 разветвляется на два трубопровода
50 и 51, которые ведут к двум турбинам 52 и 53, которые, таким образом, в отношении подачи рабочей среды
соединены параллельно. До поступления в эти две части газотурбинного агрегата низкого давления рабочая
среда не подвергается повторному нагреву. Турбина 52 приводит в движение компрессор низкого давления
21.
Турбина 53 установлена на том же валу, что и турбина 47, и используется в качестве электрогенератора 30,
приводимого в движение этими турбинами.
Выходы турбин 52 и 53 соединены через трубопроводы 54 и 53 соответственно с предварительным
подогревателем 28, в котором часть тепла, возможно, еще оставшегося в рабочей среде, передается сжатому
воздуху, поступающему через трубопровод 27. В этом случае агрегат газовой турбины состоит из семи
лопаточных систем, расположенных в отдельных корпусах турбин, которые можно рассматривать как
отдельные турбины. Входные патрубки или трубопроводы, ведущие к корпусам турбин таких частей турбины,
за исключением тех, которые относятся к частям турбины низкого давления, сообщаются с нагревательными
устройствами для рабочей среды. Таким образом, все турбины, за исключением частей турбины низкого
давления, могут работать с рабочей средой 4-0 с одинаковой начальной температурой. Нагрев рабочей
среды, а также ее повторный нагрев происходит с большим избытком воздуха, так что количество кислорода в
воздухе, подаваемом в первый нагревательный аппарат, достаточно для поддержания горения в аппарате
повторного нагрева. Количество воздуха должно быть рассчитано относительно количества топлива таким
образом, чтобы кислород воздуха был полностью израсходован после того, как рабочая среда получит его
повторный нагрев в последнем нагревательном аппарате 48. Вероятно, однако, нагрев рабочей среды в
последнем нагревательном аппарате также происходит с некоторым избытком воздуха.
В данном варианте осуществления турбины 52, 43 и 34 вместе с компрессорами 21, 22 и 23 относятся к той
части газотурбинного агрегата, которая образует компрессорный агрегат W, в то время как турбины 36, 40, 47
и 53 относятся к той части агрегата, которая обеспечивает эффективную мощность.
На рисунке 3 показана модификация варианта осуществления согласно рисунку 2, в которой процесс сгорания
в турбине 76 осуществляется через трубопровод 76. Турбина 74 установлена на том же валу, что и
трубопровод 76, так что свежий воздух примерно одинакового давления, при котором происходит сгорание,
подается как от турбины 74, так и от генератора 78. Трубопровод 79 обеспечивает подачу рабочей среды от
турбины 74 и 77.
к турбине 77. Газотурбинный агрегат, согласно рис. 3, состоит из двух частей, турбин 96, 93, 87, 83, 69 и 10. В
трубопроводе 79 предусмотрено устройство подогрева воздуха, которое подается свежим воздухом через
трубопровод 81. Трубопровод 82 68 вместе с компрессорами 61, 62 7 и 63, образующими компрессорную
часть турбины 77, подает рабочую среду от турбины 83. 84 обозначает газотурбинный агрегат и турбины 74,
устройство подогрева воздуха для приводной рабочей среды, расположенной в трубопроводе 82 с
генераторами 78 и 97, образуя агрегатную часть газовой турбины 80. Свежий воздух для сгорания в
устройстве подогрева воздуха подается через трубопровод 85. Агрегат обеспечивает эффективную
мощность. Трубопровод 86 подает Приводя в движение десять различных частей системы лопаток,
работающих с рабочей средой, от турбины 83 к турбине, агрегат газовой турбины может быть обозначен как
87. 88 обозначает устройство повторного нагрева, рассматриваемое как отдельные турбины, соединенные 20-
для рабочей среды, расположенные частично последовательно и частично параллельно 85 трубопроводом 86
перед турбиной 87. Однако они также могут подавать воздух для сгорания через части двух или более турбин.
Например, турбины 68 и 69 могут образовывать турбину 87, которая разветвляется на две части, в то время
как турбины 83 и 87 не образуют вторую турбину среднего давления. Выходной трубопровод 90, турбина 87
может разветвляться на две части, в то время как турбины 83 и 87 не образуют трубопроводов, через которые
подается рабочая среда.
Подогрев, подаваемый к турбинам 93 и 96, с одной стороны, так же как и к турбинам 94 и 98, с другой стороны,
без установки устройства подогрева, образует две турбины низкого давления, соединенные параллельно
трубопроводом 95, и состоит из двух турбин 95 и 96. Турбины 93 и 96 являются частями.
Установленный на том же валу, что и компрессор низкого давления 61, который, таким образом, приводится в
движение в соответствии с изобретением, сжимается двумя турбинами. Турбина 94 и газы или воздух,
находящиеся в распоряжении, могут быть использованы дополнительной турбиной 98, установленной на том
же валу, что и генератор 97, который, таким образом, обеспечивает получение высокой степени нагрева для
турбины. Также повторный нагрев не происходит до температуры, используемой для турбины. Тепло,
подаваемое на рабочую среду, может быть использовано в предварительном нагревателе, аналогично тому,
как это используется в описанных выше системах лопаток турбин.
В соответствии с вариантом осуществления, повторный нагрев рабочей среды, показанным на рисунке 2,
происходит при таких условиях, что поток газа к лопаточной системе может быть выполнен в любой желаемой
конструкции, но должен быть тщательно перемешан, чтобы различные части рабочей среды находились при
равномерной температуре. Все вышеупомянутые турбины могут иметь радиальный поток в соответствии с
принципом реакции.
Также в газотурбинных агрегатах, в которых газ или воздух сжимаются компрессором 1 и 5, газовый
компрессор разделен на десять лопаток компрессоров, относящихся к системам турбинных агрегатов, причем
каждая лопаточная система размещена в отдельном корпусе турбины. Все входные отверстия, ведущие к
этим корпусам турбин, за исключением тех, что предназначены для низкого давления газов, неэкономично
использовать в качестве движущей силы весь агрегат. Нагрев движущей силы происходит без избытка
воздуха. Таким образом, изобретение предоставляет возможность использовать энергию, содержащуюся в
сжатом воздухе, частично в качестве движущей силы, а частично в качестве движущей силы. Все входные
отверстия, ведущие к этим корпусам турбин, с учетом того, что для частей низкого давления предусмотрено
нагревательное оборудование для обработки сжатого воздуха. Нагрев движущей силы оказывает большое
влияние на эффективность всего агрегата. Таким образом, изобретение обеспечивает возможность
использования в наиболее передовом варианте в качестве движущей силы и частично в качестве движущей
силы. Вода, поступающая в воздух. Различные газы или вещества, находящиеся в воздухе.
Нагревательные устройства соединены с... Теперь, подробно описав и определив природу нашего
изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что то, что мы...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_368319.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=368319&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB368319A
[]
I, т. 7 А
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Мы, компания Ai TIEBOLAGET MILO, акционерное общество, должным образом организованное и
действующее в соответствии с законодательством Швеции, расположенное по адресу: Vastra Tradgardsgatan
17, Стокгольм, Швеция, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о том, каким образом оно
должно быть реализовано, что подробно описано и установлено в следующем заявлении:
Газотурбинные агрегаты, приводимые в движение сжатым нагретым воздухом, уже известны, и ранее
предлагалось нагревать сжатый воздух в аппарате, в котором топливо, подаваемое по отдельному
трубопроводу, сжигается с получением кислорода, необходимого для сгорания, из воздуха. В вариантах таких
агрегатов, предложенных до настоящего времени, сгорание происходит при значительном избытке воздуха,
чтобы обеспечить идеальное сгорание подаваемого топлива. Когда топливо не сгорает идеально, рабочая
среда смешивается с частицами сажи, которые затем оседают в различных трубопроводах или в системе
лопаток газовой турбины. Поскольку энергетическая ценность рабочей среды частично зависит от количества
и температуры воздуха, а частично от теплоемкости газов, энергетическая ценность может быть увеличена за
счет повышенного нагрева газов. Однако газ не может быть нагрет до температуры выше той, для которой
сконструирована турбина, с учетом ее теплостойкости. иметь возможность передавать турбинам большие
объемы энергии.
Поэтому необходимо сжать требуемое количество воздуха до очень высокого давления и, если сочтет это
необходимым, также повысить удельную теплоемкость воздуха путем впрыскивания воды в рабочую среду.
Однако это зависит от способа использования турбинного агрегата, а именно: экономичнее ли подавать
энергию в рабочую среду путем подачи большего количества топлива или же воздух следует сжимать до
более высокого давления. В большинстве газовых турбинных агрегатов сам агрегат используется для
производства сжатого воздуха, и размер части агрегата, производящей сжатый воздух, и, следовательно,
размер всего газового турбинного агрегата зависит от количества воздуха, а также от давления, до которого
его необходимо сжать.
В газовых турбинах, которые предназначены для работы только в прерывистом режиме, фиксированные
ежегодные платежи электростанции играют заметную роль в расчете стоимости вырабатываемой
электроэнергии.
В частности, в газовых турбинах для таких целей может быть более выгодно получать энергетическое
содержание в рабочей среде за счет увеличения количества топлива. Этот вопрос более подробно
обсуждается в нашей спецификации № 65.
33 i,15/30 от той же даты (серийный номер 70 308, 702).
Теперь известно, что теоретически для идеального сгорания определенного количества топлива необходимо
определенное количество воздуха, обеспечивающее достаточное количество кислорода; такая горючая смесь
может быть названа «химически правильной» смесью. Однако на практике было установлено, что для
идеального сгорания необходим избыток воздуха в 30 процентов, то есть смесь должна быть на 300
процентов «слабой».
Поэтому до настоящего времени не удавалось полностью использовать сжатый воздух, нагревая его до такой
высокой температуры, которая могла бы быть достигнута путем сжигания всего или почти всего количества
кислорода в воздухе.
Настоящее изобретение относится к газовым агрегатам, указанным в пункте 90 выше, и имеет своей целью
наилучшее использование имеющегося в распоряжении сжатого газа с помощью соответствующих устройств.
Согласно изобретению, нагревательный аппарат, через который сжатая рабочая среда проходит к турбинам,
снабжен средствами для нагрева рабочей среды путем сгорания топлива в нем в такой пропорции, что
избыток воздуха над химически правильной пропорцией производства составляет менее 250 г по весу, при
этом вода впрыскивается в нагревательный аппарат таким образом, что при сгорании топлива не образуется
никаких сажи. Сгорание сажи в присутствии воды происходит быстро. Дата Конвенции (Германия): 24 марта
1930 г.
Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): 4 ноября 1930 г., № 33158/30, Заявка принята: 4 марта
1932 г.
Полная спецификация COM 3.
Izmprove ments i in oir relating to ''l Eii S.
r REGERVE 368,8 i 9 место согласно известному уравнению:
C + HO = CO + H 12.
Некоторые виды топлива содержат воду, которая высвобождается в процессе сгорания и обладает теми же
свойствами, что и вода, впрыскиваемая при сжигании, и, таким образом, предотвращает образование
свободного углерода. Поэтому можно предположить, что, например, спирт не образует сажу по этой причине.
Топлива, которые сгорают в таких условиях без образования сажи, можно назвать «несауничествующими»
топливами.
Изобретение также включает в себя обеспечение средств в нагревательном аппарате, относящемся к
газотурбинному агрегату, для произвольного сжигания в камере сгорания либо топлива, склонного к сгоранию
с образованием сажи, либо «не образующего сажу» топлива, при этом также предусмотрены средства,
позволяющие подавать воду в камеру сгорания.
В соответствии с настоящим изобретением также предполагается, что сгорание может происходить без
избытка воздуха, то есть в «химически правильных» пропорциях. В действительности в таких условиях
сгорание не будет идеальным, а углерод будет сгорать до оксида углерода, что, конечно, проявится в
меньшей эффективности.
Однако в данном случае это не играет существенной роли в расчете экономической эффективности
газотурбинного агрегата, поскольку для покрытия только самых высоких пиковых нагрузок такое сжигание
может стать экономически целесообразным. Поскольку, как уже указывалось выше, в первую очередь важно
учитывать экономически эффективное использование сжатого воздуха, затраты на топливо имеют
второстепенное значение.
Дополнительные характеристики изобретения будут более подробно описаны далее со ссылкой на
прилагаемый чертеж. На чертеже:
На рисунке 1 показана газотурбинная установка, включающая несколько газовых турбин и несколько
отопительных приборов. В некоторых отношениях эта установка аналогична установкам, описанным в нашей
спецификации №.
33,1571/30 с той же даты (серийный номер).
368,318).
На рисунке 2 показан разрез нагревательного прибора.
На рисунке 1, 1, 2, 3 и 4 обозначены четыре турбины, установленные на одном валу; 5 обозначает
компрессор, установленный на валу турбины; 6 обозначает электрогенератор, который также установлен на
том же валу, что и турбины и компрессор. Эффективная мощность, которую может обеспечить агрегат
газовых турбин.
берётся от электрогенератора l:
в форме электрической энергии.
В компрессоре 5 необходимое количество воздуха сжимается до необходимого давления. Воздух поступает
через впускной трубопровод 7 в компрессор и через трубопровод 8 поступает в нагревательный прибор 9.
Через трубопроводы и 11 в прибор 9 подается топливо, как будет объяснено далее, которое сгорает в
приборе, соединяясь с кислородом из воздуха, поступающего через трубопровод 8.
12 На рисунке показан подающий трубопровод для воды.
Нагретая таким образом рабочая среда проходит дальнейшую передачу по трубопроводу 13 и по
ответвлению 80 трубопровода 14 подается к турбине высокого давления 1.
Рабочая среда отдает часть своей энергии в турбине высокого давления 1, а затем по трубопроводу 15
поступает в турбину среднего давления 2. Из турбины среднего давления 2 рабочая среда по трубопроводу
16 поступает в другую турбину среднего давления 3. По трубопроводу 17 рабочая среда поступает из турбины
среднего давления 3 в турбину низкого давления 4, чтобы, наконец, быть сброшенной по трубопроводу 18.
Представленный на рисунке 1 вариант осуществления может использоваться в агрегатах, работающих при
различных нагрузках. Газотурбинные агрегаты могут использоваться для покрытия базовой и пиковой
нагрузок электростанции, или только для покрытия пиковой нагрузки, причем в последнем случае для базовой
нагрузки будет предусмотрен другой агрегат. Поскольку пиковые нагрузки также могут изменяться, агрегат
пиковой нагрузки, если он должен работать экономично, должен быть способен выдавать различное
количество энергии. Таким образом, вполне возможно, что газотурбинный агрегат, изображенный на рисунке
1, может потребоваться для обеспечения энергией пиковой нагрузки, которая в действительности составляет
110 мкс до пиковой нагрузки и находится выше базовой нагрузки. При более низкой нагрузке газотурбинного
агрегата топливо подается только через топливопровод 10.
В этом случае сгорание происходит при значительном избытке воздуха, а рабочая среда протекает через
турбины, отдавая энергию описанным выше способом.
Топливо, подаваемое через топливопровод 10, не обязательно должно быть «несакопляющимся» топливом.
При несколько большей нагрузке агрегат может быть отрегулирован для обеспечения необходимого
увеличения мощности путем подачи большего количества топлива через топливопровод 11 и 12. Когда
нагрузка на агрегат становится настолько большой, что избытка воздуха недостаточно для надлежащего
сгорания топлива, через топливопровод 11 подается «несакопляющееся» топливо. Таким образом,
имеющаяся рабочая среда содержит повышенное содержание энергии за счет подачи большего количества
топлива. Часть рабочей среды может быть подана, путем открытия клапана 20, через топливопровод 19 в
качестве дополнительной подачи рабочей среды к турбине. При еще большей нагрузке на агрегат рабочая
среда может быть повторно нагрета. Это происходит между различными турбинами либо с помощью аппарата
повторного нагрева, расположенного в топливопроводах между турбинами, либо, как показано на рисунке 1, с
помощью аппарата повторного нагрева, расположенного вблизи этих трубопроводов. Из места в агрегате
компрессора, кор-.
Для достижения необходимого давления воздух часто отводится через трубопровод 21. Часть этого воздуха
подается через трубопровод 22 к нагревательному аппарату 23, в который подается топливо через
трубопровод? 4 Сгорает при соединении с кислородом из воздуха. Топливо, подаваемое по трубопроводу 24,
должно быть "несакопающимся".
Воздух, протекающий по трубопроводу 22, может быть таким образом сожжен с очень небольшим избытком
воздуха, что достигается очень высокая температура. Через трубопровод 25 нагретый таким образом воздух
подается в трубопровод 15 для смешивания с газом, выходящим из турбины 1. Смесь предпочтительно
транспортируется через специально разработанное для этой цели и известное само по себе оборудование.
Степень нагрева в оборудовании 23 должна быть такой, чтобы смешанные газы, поступающие в турбину 2,
достигали температуры, подходящей для турбины 2. Таким же образом газы, протекающие по трубопроводу
16, смешиваются или нагреваются до температуры, подходящей для турбины 3. Ответвление трубопровода
26 подает воздух из трубопровода 21 в нагревательный аппарат 27, в который топливо подается через
трубопровод 28. Трубопровод 29 подает нагретую таким образом газовую смесь в трубопровод 16. 30 также
обозначает нагревательный аппарат, в который подается воздух через трубопровод 31. Через трубопровод 32
топливо подается в Аппарат 30 и трубопровод 33 подают нагреваемую в аппарате рабочую среду в
трубопровод 17.
Аппараты 23, 27 и 30 также могут быть размещены непосредственно в трубопроводах 15, 16 и 17 и могут
служить в качестве подогревательного устройства для рабочей среды в этих трубопроводах, в этом случае в
аппарат будут подаваться как воздух, так и «не образующее сажи» топливо.
Выше описан агрегат, для работы которого используются два вида топлива. Однако изобретение также
включает в себя газотурбинные агрегаты, предназначенные для использования только одного вида топлива.
Например, газотурбинный агрегат, предназначенный для обеспечения пиковых нагрузок, которые всегда
должны обеспечивать максимально возможную мощность, может работать исключительно на топливе,
которое при любых обстоятельствах сгорает без образования сажи.
На рисунке 1 показана газотурбинная установка, состоящая из ряда лопаточных систем, размещенных в
отдельных корпусах турбин, но согласно рисунку 75, возможны также варианты вентиляционных систем
турбинных установок, в которых вся лопаточная система или большая ее часть размещена в одном и том же
корпусе, а рабочая среда при этом отводится и нагревается, чтобы затем снова поступать в турбину.
На рисунке 2 показан разрез нагревательного устройства 9 в увеличенном масштабе.
Сжатый воздух подается через трубопровод 85, топливо, склонное к образованию сажи, – через трубопровод
10, а «не образующее сажи» – через трубопровод 11. 12 обозначает подающий трубопровод или воду. При
низких нагрузках турбины 90 (в комбинированном агрегате) топливо подается только через трубопровод 10.
Таким образом, это топливо может быть любого вида, например, нефть или другие виды топлива, для полного
сгорания которых требуется большой избыток воздуха. 95 Вода, подаваемая через трубопровод 12, сначала
проходит через охлаждающую рубашку, состоящую из двух стенок 36 и 37 аппарата. 9 Таким образом, вода
поддерживает температуру аппарата на уровне, соответствующем сопротивлению материала нагреву. Вода,
конечно же, нагревается, и напор может быть передан турбине с помощью охлаждающей воды для впрыска в
рабочую среду. Вода поступает частично через трубопровод 38 и частично через трубопровод 12. 39 При
более высоких нагрузках через трубопровод 11 будет подаваться не образующее сажи топливо. Это топливо
сгорает 110 с тем же избытком воздуха, который был необходим для сгорания топлива, подаваемого через
трубопровод 10. Вода также подается через трубопровод 40.
Созданная таким образом рабочая среда i 15 далее проводится по трубопроводу 13 и подается в турбину
описанным выше способом.
Когда весь или приблизительно весь кислород в количестве воздуха, поданном до 12 °C, израсходован,
температура газа достигает такой высокой степени, что газ не может быть непосредственно использован в
качестве движущей силы для турбины. Подача воды охлаждает газ, не отнимая при этом энергию из
движущей силы. Вода испаряется и перегревается, и, таким образом, содержит также энергию, которая
отдается в виде энергии через турбину. Однако для того, чтобы сгорание подаваемого топлива было полным,
а подаваемая вода полностью смешивалась с отработанными газами, топливо и вода подаются через
специальное устройство, придающее вихревое движение струе или распылу. Нагревательные устройства 23,
27 и 30 (рисунок 1) сконструированы аналогично нагревательному устройству 9, и при желании с такими
изменениями, которые потребуются для использования только одного вида топлива.
Изобретение относится не только к газотурбинным агрегатам и отопительным аппаратам описанных выше
форм осуществления, но также включает газотурбинные агрегаты и отопительные аппараты других типов,
например, такие, в которых предусмотрены отдельные турбины для привода одного или нескольких
компрессоров, соединенных последовательно. В таких газотурбинных агрегатах предусмотрена специальная
агрегатная часть для обеспечения эффективной мощности.
Также, если нагревательный или подогревательный прибор должен использоваться исключительно с
«несажающимся» топливом, могут использоваться другие варианты исполнения, помимо описанного выше.
Таким образом, прибор не обязательно должен быть снабжен подводящим трубопроводом для топлива
обычного типа, то есть топлива, которое сгорает в небольшом количестве воздуха с образованием сажи.
Предлагается использовать спирт в качестве несажающего топлива при указанных обстоятельствах.
Теперь, когда мы подробно описали и определили природу нашего изобретения и способ его осуществления,
мы заявляем, что...
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_368320.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=368320&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB368320A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата принятия Конвенции (США): 27 ноября 1929 г. Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): 25
ноября 1930 г. № 35480/3. Заявка принята: 25 февраля 1932 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
s в отношении механизмов переключения щеток f-z динамо-машин.
Мы, компания T Hn BRITISH THOMSON-llou STON COMPANY IMITED, британская компания с
зарегистрированным офисом по адресу Crown H Rouse, Aldwych, London, W C 2, (правопреемники Джона
Ирвинга Халла, проживающего по адресу 1338, Dean Street, Schenectady, County of Schenectady, State of New
York, United States of America, гражданина Соединенных Штатов Америки), настоящим заявляем о характере
данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в
следующем заявлении: 1. Наше изобретение относится к устройству переключения щеток для электрических
динамо-машин переменного тока, имеющих обмотку, соединенную с коммутатором. Основная цель нашего
изобретения — обеспечить улучшенную схему переключения одной щетки, которая обеспечит широкий
диапазон изменения скорости двигателя выше и ниже синхронной скорости, а также коррекцию коэффициента
мощности на всех промежуточных скоростях, за исключением очень небольшого диапазона работы вблизи
синхронной скорости.
Дополнительными целями нашего изобретения являются перемещение щеток при запуске двигателя с целью
уменьшения пускового тока и автоматического возвращения щеток в положение, которое они занимали до
запуска, а также обеспечение пускового момента двигателя в пределах желаемого значения: нормального,
аномально высокого или аномально низкого.
Специалистам в данной области хорошо известно, что обычный двигатель типа Шраге состоит из
вращающейся первичной обмотки, неподвижной вторичной обмотки, состоящей из независимых фаз, и
регулирующей обмотки, которая предпочтительно состоит из дополнительной фазы.
национальная обмотка на первичном узле, ком.
мутатор, подключенный к регулирующему ветру.
и два относительно подвижных ярма, каждое ярмо имеет систему:
Щетки на коммутаторе и соединитель к соответствующим концам каждой независимой вторичной фазы
двигателя такого типа подробно описаны в патентной спецификации № 25358 от 1911 года.
Следующее теоретическое обсуждение поможет понять необходимость и преимущества нашего изобретения.
В описанном выше двигателе типа Шраге регулирующая обмотка в сочетании с коммутатором эквивалентна
частотному преобразователю коммутаторного типа, и частота тока в регулирующей обмотке равна частоте
тока, индуцированного в неподвижной вторичной обмотке. Если в описанном выше двигателе типа Шраге
щетки, подключенные к противоположным концам вторичных фаз, находятся на одном сегменте коммутатора,
то напряжение от регулирующей обмотки не будет подаваться во вторичные обмотки, и очевидно, что при
закорочении каждой вторичной обмотки через сегмент коммутатора двигатель будет работать как обычный
асинхронный двигатель с приблизительно синхронной скоростью холостого хода. Если щетки теперь
разнесены, то напряжение от регулирующей обмотки будет подаваться во вторичные обмотки. Если
расстояние между щетками симметрично относительно вторичных обмоток. Если напряжение, подаваемое на
вторичные обмотки, совпадает по фазе с напряжением вторичной обмотки, индуцированным синхронизмом,
двигатель будет стремиться работать выше своей синхронной скорости, а если напряжение, подаваемое по
фазе, противоположно напряжению вторичной обмотки, индуцированному синхронизмом, двигатель будет
стремиться работать ниже своей синхронной скорости. Предполагая, что щетки, опираясь на один и тот же
коммутатор, находятся в симметричном положении относительно вторичных обмоток, к которым они
подключены, очевидно, что щетки можно разделить двумя различными способами, и если щетки перемещать
с одинаковыми угловыми скоростями, симметричное положение сохранится.
Один из способов разделения щеток приведет к тому, что двигатель будет работать выше своей синхронной
скорости; тогда как другой способ разделения щеток приведет к тому, что двигатель будет работать ниже
своей синхронной скорости. Таким образом, скорость двигателя может изменяться в широком диапазоне без
коррекции коэффициента мощности сердечника.
Если расстояние между щетками несимметрично относительно вторичных обмоток, к которым они
подключены, то подаваемое напряжение будет иметь две составляющие, одна из которых изменяет скорость
двигателя, а другая — коэффициент мощности двигателя. Очевидно, что несимметричное расстояние,
улучшающее коэффициент мощности двигателя, является желательным для предотвращения потерь
коэффициента мощности и улучшения рабочих характеристик двигателя и системы передачи. Коррекция
коэффициента мощности не может быть достигнута, когда щетки проходят мимо друг друга при переходе от
скорости выше синхронной к скорости ниже синхронной или наоборот, поскольку в этом положении щеток в
вторичные обмотки не подается напряжение. Были предложены различные устройства для перемещения
щеток, в которых щетки одновременно перемещаются в противоположных направлениях с разными угловыми
скоростями. В этих устройствах для перемещения щеток максимальная коррекция коэффициента мощности
происходит на максимальной и минимальной скоростях, но коррекция коэффициента мощности постепенно
уменьшается до нуля примерно на синхронной скорости, когда щетки проходят мимо друг друга на
коммутаторе. Таким образом, центральный диапазон скорости работы, который используется чаще всего,
имеет наименьшую коррекцию коэффициента мощности. Таким образом, эти устройства для перемещения
щеток обладают этим серьезным недостатком. Поэтому становится желательным сохранять коррекцию
коэффициента мощности в центральном диапазоне рабочих скоростей, не жертвуя при этом коррекцией
коэффициента мощности на других рабочих скоростях. Этот весьма желательный результат достигается с
помощью устройства для перемещения щеток, которое можно кратко описать на примере следующим
образом: при работе двигателя на минимальной скорости щетки перемещаются в противоположных
направлениях с одинаковыми или почти одинаковыми угловыми скоростями до достижения приблизительно
синхронной скорости, и, следовательно, вся коррекция коэффициента мощности, достижимая при данном
угле наклона оси щетки, сохраняется до этого момента.
Затем одна система щеток останавливается, в то время как другая система щеток перемещается до тех пор,
пока не будет снова установлено корректирующее смещение коэффициента мощности при работе двигателя
немного выше синхронной скорости, после чего щетки снова перемещаются в противоположных
направлениях с теми же или почти теми же угловыми скоростями до достижения максимальной скорости;
таким образом, сохраняется полезная коррекция коэффициента мощности до этого момента. Это приводит к
улучшению коррекции коэффициента мощности на всех скоростях между максимальной и минимальной, за
исключением очень небольшого диапазона работы вблизи синхронной скорости.
В промышленности существует множество типов машин, которые наиболее выгодно работают на разных
скоростях в соответствии с различными процессами, но при этом имеют определенную скорость для каждого
процесса. Когда скорость двигателя отрегулирована в соответствии с конкретным процессом, после
выключения двигателя становится желательным сместить щетки при запуске двигателя, чтобы уменьшить
пусковой ток и автоматически вернуть щетки в ранее отрегулированное положение, тем самым избегая
необходимости повторного поиска правильного положения щеток методом проб и ошибок с соответствующей
задержкой. Этот весьма желательный результат достигается нашим изобретением путем предоставления
рукоятки регулировки скорости и отдельной пусковой рукоятки, каждая из которых способна независимо
перемещать щетки двигателя, а дополнительные средства автоматически возвращают щетки в положение,
определяемое рукояткой регулировки скорости. В промышленности существует множество типов машин,
которые разгоняются под исключительно большими нагрузками и, следовательно, требуют высокого
пускового момента. С другой стороны, существует множество типов машин, которые требуют аномально
низкого пускового момента, например, кольцевые прядильные машины для хлопка. и шерсть, где часто
желательно начинать работу плавно, чтобы избежать провисания пряжи 95, которое могло возникнуть при
остановке машины. Эта особенность аномально высокого или аномально низкого пускового момента
достигается нашим изобретением путем создания специального контура на 100 том конце управляющего
кулачка, который соответствует положению запуска двигателя, причем специальный контур определяет
положение щеток двигателя таким образом, чтобы обеспечить желаемый крутящий момент 105. Наше
изобретение лучше всего будет понято из следующего описания в связи с прилагаемыми чертежами.
Рис. 1 представляет электрические соединения трехфазного коллекторного двигателя переменного тока, к
которому применимо наше изобретение. Рис. 2 — векторная диаграмма, иллюстрирующая известный в
предшествующем уровне способ переключения щеток. Рис. 3 — векторная диаграмма, иллюстрирующая
способ переключения щеток согласно нашему изобретению. Рис. 4 представляет сравнительные коррекции
коэффициента мощности, полученные двумя различными методами переключения щеток. Рис. 5 и 6 отдельно
иллюстрируют векторы рис. 2 и 3 соответственно и показывают их соответствующие компоненты
коэффициента мощности. Рис. 7 иллюстрирует наш механизм переключения щеток, применяемый к
двигателю, скорость которого необходимо регулировать, и который обеспечивает улучшенную коррекцию
коэффициента мощности и нормальный пусковой момент. Рис. 8 иллюстрирует один из вариантов
осуществления средств, используемых для ручной регулировки скорости двигателя.
368,320 В сочетании с независимым механизмом смещения щеток для запуска двигателя с аномально
высоким пусковым моментом и автоматическим устройством для возвращения щеток в положение,
определяемое рукояткой регулировки скорости (рис. 9), показана модификация управляющего кулачка,
показанного на рис. 8, для смещения щеток таким образом, чтобы двигатель имел аномально низкий пусковой
момент.
На фиг. 1 показано, что 10 представляет собой источник многофазного переменного тока; 11 представляет
собой первичную обмотку ротора многофазного коллекторного двигателя переменного тока, питаемого от 10
через соответствующие контактные кольца и щетки; 12 представляет собой отдельную регулирующую
коммутируемую обмотку, расположенную на первичной обмотке, причем регулирующая обмотка для
упрощения представлена в виде кольца Грамма, но на практике может иметь любую известную конструкцию;
13 представляет собой отдельные фазы вторичной обмотки статора; 14 и 15 представляют собой систему
щеток, соединенных с соответствующими концами вторичных обмоток; 16 и 17 представляют собой систему
щеток, соединенных с соответствующими концами вторичных обмоток, и для упрощения мы опустили
коммутатор и показали коммутаторные щетки 14, 15, 16 и 17 как расположенные непосредственно на обмотке
12. Система щеток, представленная 14, закреплена на регулируемом держателе щеток, таком как 18 на рис. 7.
Другая система щеток, представленная 16 и 17, закреплена на другом регулируемом держателе щеток, таком
как 19 на рис. 7.
На рисунках 2 и 3 окружности имеют одинаковый диаметр и представляют 360 электрических градусов
поверхности коммутатора. Человеку, знакомому с разностью потенциалов, генерируемых в различных точках
по окружности многофазного коммутатора переменного тока, очевидно, что напряжение между щетками в
различных положениях может быть представлено соответствующими векторами, показанными на рисунках 2 и
3.
На рис. 2, представляющем векторные соотношения напряжений, подаваемых на вторичные обмотки 13,
когда двигатель снабжен устройством смещения щеток, описанным в предшествующем уровне техники, в
котором щетки смещаются в противоположных направлениях с разными угловыми скоростями, A обозначает
щетки, поддерживаемые медленно вращающимся ярмом, а B — щетки, поддерживаемые быстро
вращающимся ярмом; AB обозначает положения двух систем щеток, расположенных на одной и той же
коллекторной планке, что приводит к короткому замыканию каждой независимой вторичной фазы и заставляет
двигатель работать практически на синхронной скорости без нагрузки. Щетки могут быть: а.
Перемещение щеток осуществляется через положение A 1 B 1 в положение A 2 Bs для повышения скорости
двигателя до максимального значения выше синхронной скорости или через положение AKB 3 в положение A
4 B 4 для снижения скорости двигателя до минимального значения ниже синхронной скорости. Если A 2 Ba и
M 4 B 4 представляют желаемые положения коэффициента мощности для максимальной и минимальной
скоростей, то очевидно, что коррекция коэффициента мощности постепенно уменьшается до нуля при
практически синхронной скорости двигателя, и в этот момент двигатель работает с присущим ему
коэффициентом мощности для такой скорости. При использовании метода перемещения щеток, показанного
на рис. 2, коэффициент мощности 8, построенный в зависимости от скорости для заданной нагрузки, может
Соседние файлы в папке патенты