CZ20011004A3

CZ20011004A3 - Multi-stage rotary expansion drive unit

Info

Publication number: CZ20011004A3
Application number: CZ20011004A
Authority: CZ
Inventors: Jiří Ing. Frolík
Original assignee: Jiří Ing. Frolík
Priority date: 2001-03-20
Filing date: 2001-03-20
Publication date: 2002-11-13

Abstract

Řešení se týká vícestupňové rotační expansní pohonné jednotky, sestávající z více za sebou řazených expansních stupňů (1, 1.1 ... l.n), jejichž vstupy a výstupy jsou propojeny spojovacími kanály (2, 2,1 ... 2.n) a kde jednotlivé expansní stupně (1, 1.1 ... l.n)jsou tvořeny objemově pracujícími rotačními stroji s oběžnými křídly. Rotační stroje jsou integrovány do společných skříní a/nebo do samostatných statorových skříní, ve kterých jsou vytvořeny válcové pracovní prostory obsahující rotační pracovní část sestávající ze dvou na sobě nezávislých rotačních systémů, z nichž každýje otočný kolem své pevné osy a jejichž pohyb je vytvářen excentricky uloženým unášečem, na kterýje napojena výstupní hřídel, a druhý rotační systém je tvořen radiálně uspořádanými oběžnými křídly volně uloženými na centrální hřídeli rovnoběžně s osou válcového pracovního prostoru. Každou dvojicí sousedních oběžných křídel je při otáčení vytvářena objemově se měnící pracovní komora, přičemž každá výstupní hřídel rotační části každého expansního stupně (1, 1.1 ... l.n) postupně počínaje od prvního expansního stupně (1)je spřažena pomocí převodu vždy s rostoucím převodovým poměrem, přičemž ke vstupu prvního expansního stupně (1) připojen hlavní přívod (3) energetického média napojený na zdroj (4) energetického média a jednotlivé spojovací kanály (2, 2.1 ... 2.n) propojující jednotlivé expansní stupně (1, 1.1 ... l.n)jsou opatřeny ohřívači (5, 5.1 ...5.n) energetického média a/nebo je na hlavní přívod (3) energetického média napojen zdroj (6)The solution relates to a multi-stage rotary expansion drive unit, consisting of several consecutive expansion stages (1, 1.1 ... l.n), whose inputs and outputs are interconnected by connecting channels (2, 2.1 ... 2.n) and where the individual expansion stages (1, 1.1 ... l.n) are formed by volumetrically operating rotary machines with impellers. The rotary machines are integrated into common housings and/or into separate stator housings, in which cylindrical working spaces are created containing a rotary working part consisting of two independent rotary systems, each of which is rotatable around its fixed axis and whose movement is created by an eccentrically mounted carrier to which the output shaft is connected, and the second rotary system is formed by radially arranged impellers loosely mounted on a central shaft parallel to the axis of the cylindrical working space. Each pair of adjacent impellers creates a working chamber with varying volume when rotating, and each output shaft of the rotary part of each expansion stage (1, 1.1 ... l.n) gradually starting from the first expansion stage (1) is coupled by means of a gear with an increasing gear ratio, while the main supply (3) of the energy medium is connected to the source (4) of the energy medium to the input of the first expansion stage (1) and the individual connecting channels (2, 2.1 ... 2.n) connecting the individual expansion stages (1, 1.1 ... l.n) are provided with heaters (5, 5.1 ... 5.n) of the energy medium and/or a source (6) is connected to the main supply (3) of the energy medium

Description

Vícestupňová rotační expansní pohonná jednotkaMulti-stage rotary expansion drive unit

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká vícestupňové rotační expansní pohonné jednotky, u které lze jako energetického média využívat stlačeného vzduchu případně s přídavným ohříváním, přehřáté oBACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a multi-stage rotary expansion drive unit in which compressed air may be used as an energy medium, optionally with additional heating,

páry a jiných podobných energetických médií a kterou je možno využívat v řadě průmyslových aplikací, jako jsou například vzduchové pohony, parní pohony standardní i s využitím sluneční energie či energie geotermické, a v neposlední řadě i v oblasti chladírenských technologií.steam and other similar energy media, and can be used in a variety of industrial applications such as air drives, standard steam engines using solar energy or geothermal energy, and last but not least, refrigeration technology.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současnosti je známa řada provedení sxpansních pohonných jednotek využívajících jako energetického média stlačený vzduch, ohřátý vzduch a nebo páru a to jak v provedení pístovém, tak i v provedení rotačním.There are currently known a number of embodiments of sxpansion drive units using compressed air, heated air and / or steam as an energy medium, both in piston and rotary versions.

U pístových provedení expansních hnacích strojů se ukazují nevýhody spočívající v omezené možností dosažení vyššího počtu otáček, neboť koncepce těchto strojů využívajících vratný pohyb pístů dosažení vyššího počtu otáček omezuje zejména vlivem setrvačných hmot pístů spolu s přerušovaným tokem energetického média.In piston designs of expansion drive machines, the disadvantages are that they are limited in the possibility of obtaining a higher number of revolutions, since the design of these machines using reciprocating piston movement limits the achievement of higher revolutions mainly due to the inertia of the pistons.

Použití rotačních strojů pro expansní pohonné jednotky se jeví jako vhodnější především z důvodů nepřerušovaného toku energetického média, avšak dosavadní známé konstrukce těchto strojů vykazují především značné třecí ztráty v místech styku konců lopatek či křídel svých rotačních částí s radiální orbitální částí statoru včetně jejich axiálních styčných míst. Na základě těchto technických problémů jsou obvykle tyto stroje konstruovány ve značných axiálních délkách rotačních částí a o relativně malém průměru s cílem zabránění jednak rychlému úniku tlakového gradientu vpravovaného energetického média a zároveň s ohledem na minimalizaci odstředivých šil lopatek nebo křídel působících na orbitálu statoru snížením jejich hmotnosti.The use of rotary machines for expansion drive units seems to be more suitable mainly due to the uninterrupted flow of the energy medium, but the known designs of these machines show significant frictional losses at the points of blade or wing ends of their rotating parts with the radial orbital part of the stator. . Because of these technical problems, these machines are generally designed with considerable axial lengths of rotating portions and a relatively small diameter to prevent both rapid leakage of the pressure gradient of the delivered energy medium while minimizing the centrifugal forces of the blades or wings acting on the stator orbital by reducing their weight.

Dále jsou známy rotační stroje konstruované pro uvedené účely, které jsou schopny předcházející omezující parametry odstranit, avšak jejich kinematické možnosti týkající se přenosu točivého momentu z lopatek nebo křídel na výstupní hnací hřídel jsou omezené nejčastěji vlivem oscilujícího otáčivého pohybu této hnací hřídele, dále vlivem klopného momentu vyskytujícího se u některých provedení a jejich nepříznivých průvodních jevů, které • · · · ·· · · · · · » • · · · ·· · · · iFurthermore, rotary machines designed for this purpose are known which are capable of eliminating the preceding limiting parameters, but their kinematic possibilities regarding the transmission of torque from the blades or wings to the output drive shaft are limited most often due to the oscillating rotational motion of this drive shaft, occurring in some embodiments and their adverse accompanying phenomena, which i

i jsou pro tyto známé konstrukce strojů typické a obtížně odstranitelné. Příklad známého provedení nesoucí shora uvedené nedostatky je popsán v EP 0 102 555 R.C.S. RotaryThese are typical and difficult to remove for these known machine designs. An example of a known embodiment bearing the above drawbacks is described in EP 0 102 555 R.C.S. Rotary

Compression systems S. A.Compression systems S. A.

Účelem vynálezu je vytvořit takový expansní hnací stroj, který by shora uvedené nedostatky dostatečně eliminoval a současně by umožňoval pomocí svých konstrukčních vlastností uplatnění v energetických oblastech, které jsou doposud technicky obtížně zvladatelné, a který by byl schopen dosažení úplné expanse stlačeného vzduchu nebo jiného energetického média a tím i využití jeho celkového potenciálu ke konverzi na mechanickou práci.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide such an expansion drive which would sufficiently eliminate the above-mentioned drawbacks and at the same time, by its design properties, enable applications in energy areas which are still difficult to manage technically and capable of achieving complete expansion of compressed air or other energy thus utilizing its overall potential to convert to mechanical work.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Shora uvedené nedostatky ve velké míře odstraňuje a účel vynálezu splňuje vícestupňová rotační expansní pohonná jednotka, sestávající z více za sebou řazených expansních stupňů, jejichž vstupy a výstupy jsou propojeny spojovacími kanály a kde jednotlivé expansní stupně jsou tvořeny objemově pracujícími rotačními stroji s oběžnými křídly, přičemž rotační stroje jsou integrovány do společných skříní a/nebo do samostatných statorových skříní, ve kterých jsou vytvořeny válcové pracovní prostory obsahující rotační pracovní část sestávající ze dvou na sobě nezávislých rotačních systémů, z nichž každý je otočný kolem své pevné osy a jejichž pohyb je vytvářen excentricky uloženým unášečem, na který je napojena výstupní hřídel, a druhý rotační systém jé tvořen radiálně uspořádanými oběžnými křídly volně uloženými na centrální hřídeli rovnoběžné s osou válcového pracovního prostoru a přičemž každou dvojicí sousedních oběžných křídel je při otáčení vytvářena objemově se měnící pracovní komora podle vynálezu, jehož podstata Spočívá v tom, že každá výstupní hřídel rotační Částí každého expansního stupně postupně počínaje od prvního expansního stupně je spřažena pomoci převodu vždy s rostoucím převodovým poměrem, přičemž ke vstupu prvního expansního stupně je připojen hlavní přívod energetického média napojený na zdroj energetického média a jednotlivé spojovací kanály propojující jednotlivé expansní stupně jsou opatřeny ohřívači energetického média a/nebo je na hlavní přívod energetického média napojen zdroj přehřáté páry s dostatečným tepelným obsahem a s uzavřeným pracovním oběhem vody, přičemž tok energetického média je jednosměrný a kontinuální ve směru od vstupu do prvního expansního stupně k výstupu posledního expansního stupně. Hlavní přívod energetického média a alespoň některý ze spojovacích kanálů je alternativně opatřen vnějším společným ohřívačem energetického média a nebojsou ohřívače energetického média napojeny na elektrický rozvod • · · · • · autonomního zdroje elektrické energie tvořeného generátorem elektrického proudu napojeným na výstupní hřídel kteréhokoliv z expansních stupňů.The above-mentioned deficiencies are largely eliminated and the purpose of the invention is fulfilled by a multi-stage rotary expansion drive unit consisting of several successive expansion stages whose inputs and outputs are interconnected by connecting channels and wherein the individual expansion stages consist of volumetric rotary wing rotary machines, the rotary machines are integrated into common housings and / or separate stator housings in which cylindrical working spaces are formed comprising a rotary working part consisting of two independent rotary systems, each rotatable about its fixed axis and whose movement is produced eccentrically and the second rotary system consists of radially arranged impeller wings freely supported on the central shaft parallel to the axis of the cylindrical work. The rotating part of each expansion stage, starting from the first expansion stage, is coupled by means of a transmission with an ever increasing transmission ratio. the main energy supply connected to the energy source is connected to the input of the first expansion stage and the individual communication channels connecting the individual expansion stages are provided with energy medium heaters and / or a source of superheated steam with sufficient heat content is connected to the main energy supply. closed flow of water, the flow of energy medium being unidirectional and continuous in the direction from the inlet to the first expansion stage to the outlet of the last expansion stage. Alternatively, the main energy supply and at least some of the communication channels are provided with an external common energy supply heater, or the energy supply heaters are connected to an electrical power supply of an autonomous power supply constituted by an electrical generator connected to the output shaft of any of the expansion stages.

Výhody vícestupňové rotační expansní pohonné jednotky podle vynálezu spočívají především v tom, že takto provedený pohonný stroj pracuje jako jednosměrně průtočný stroj s odděleným přívodem a odvodem energetického média, přičemž tok energetického média není přerušován žádnými uzavíracími nebo regulačními orgány. Tato skutečnost dovoluje řazení libovolného počtu jednotlivých expansních stupňů za sebou ve formě modulárního konceptu s plynule na sebe navazujícím společným pracovním prostorem, který se kontinuálně zvětšuje nebo zmenšuje, čímž je umožněno dosažení kompresního či expansního poměru energetického média v libovolném stupni při zachování optimálních rozměrů a pracovních parametrů jednotlivých expansních stupňů v příslušné modulární sestavě, k čemuž značnou mírou přispívají široké možnosti nastavení vhodných převodových poměrů mezi jednotlivými expansními stupni, které jsou technicky snadno proveditelné.The advantages of the multi-stage rotary expansion drive unit according to the invention are, in particular, that the drive machine thus constructed operates as a unidirectional flow machine with a separate supply and discharge of the energy medium, the flow of the energy medium being interrupted by no shut-off or regulating elements. This allows for the sequential arrangement of any number of individual expansion stages in the form of a modular concept with a contiguous common working space that continuously increases or decreases, thereby allowing the compression or expansion ratio of the energy medium to be achieved at any stage while maintaining optimum dimensions and working conditions. The parameters of the individual expansion stages in the respective modular assembly, to which a large degree of adjustment of the appropriate transmission ratios between the individual expansion stages, which are technically easy to carry out, contribute greatly.

Vícestupňová rotační expansní pohonná jednotka podle vynálezu též umožňuje využití nízkoenergetíckého tepla v případech instalace velkoplošných teplosměnných ploch pro ohřev energetického média vpravovaného do pohonné jednotky. Toto využití nízkoenergetíckého tepla je podmíněno využitím konstrukce rotačních strojů, vykazujících vysokou hltnost a rychlou cirkulaci energetického média ve spojení s úplnou jeho expansí. To vše je ve své základní podstatě umožněno velmi nízkým součinitelem tření, které základní rotační stroj aplikovaný v jednotlivých expansních stupních pohonné jednotky vykazuje, což je předpoklad pro dosažení vyšší účinnosti celého zařízení.The multi-stage rotary expansion drive unit according to the invention also allows the use of low energy heat in the case of the installation of large area heat exchange surfaces for heating the energy medium introduced into the drive unit. This utilization of low-energy heat is conditioned by the use of the design of rotary machines exhibiting high absorption and rapid circulation of the energy medium in conjunction with its full expansion. All this is inherently possible due to the very low coefficient of friction which the basic rotary machine applied in the individual expansion stages of the drive unit exhibits, which is a prerequisite for achieving higher efficiency of the whole device.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na připojených výkresech jsou pro objasnění vynálezu znázorněny základní konstrukční prvky vícestupňové rotační expansní pohonné jednotky a jejich aplikací, kde obr. 1 představuje soustavu za sebou řazených expansních stupňů 1. 1.1 ... l.n napojenou na zdroj 4 energetického média tvořeného tlakovým vzduchem, obr. 2 představuje soustavu expansní pohonné jednotky, kde je využito jako zdroje 4 energetického média tlakového vzduchu a nebo jiného plynného média ohřívaného vnějším společným ohřívačem 7 energetického média a na obr. 3 je znázorněno provedení vynálezu, kde je jako zdroje energetického média využit zdroj 6 přehřáté páry s vysokým obsahem tepla. Na obr. 4 je znázorněna průmyslová aplikace • ·In the accompanying drawings, to illustrate the invention, the basic structural elements of a multi-stage rotary expansion drive unit and their applications are illustrated, wherein FIG. 1 represents a series of sequential expansion stages 1. 1.1 ... ln connected to a source 4 of compressed air energy medium. 2 shows an expansion drive assembly where compressed air energy or other gaseous medium heated by an external common energy heater 7 is used as a source 4 and FIG. 3 shows an embodiment of the invention where superheated steam source 6 is used as the energy medium source with a high heat content. Fig. 4 shows the industrial application

vynálezu do odpadního systému ve funkci chladící jednotky odpadového nízkoenergetického tepla produkovaného tepelnou elektrárnou nebo jiným podobným provozem.of the invention into a waste system as a cooling unit of waste low-energy heat produced by a thermal power plant or other similar operation.

Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Obr. 1 představuje soustavu za sebou řazených expansních stupňů 1. 1,1 ... l.n integrovaných do společné skříně 13 v podobě modulárního konceptu, které jsou vzájemně propojeny spojovacími kanály 2. 2,1 ... 2,n , v nichž jsou umístěny ohřívače 5. 5.1 ... 5.n energetického média s výhodou tvořené topnými elektrickými tělísky napojenými na elektrický rozvod 9 autonomního zdroje elektrické energie tvořeného transformátorem 10 a generátorem 8 elektrického proudu napojeným na výstupní hřídel v tomto konkrétním případě posledního exnansního stupně l.n . Na vstuo orvního exnansního stunně 1 ie nřinoien hlavní přívod 3 energetického média napojený na zdroj 4 energetického média, které je v tomto případě tvořeno tlakovým vzduchem.Giant. 1 shows a series of expansion stages 1, 1.1 ... ln integrated in a common housing 13 in the form of a modular concept, which are interconnected by connection channels 2, 2.1 ... 2, n, in which the heaters are located The energy medium 5.1, 5.n preferably comprises heating electric elements connected to the electrical distribution 9 of an autonomous power source comprising a transformer 10 and an electric generator 8 connected to the output shaft in this particular case of the last expansion stage ln. The main energy supply 3 connected to the energy supply source 4, which in this case is formed by compressed air, is connected to the external extension tube 1.

Na obr. 2 je znázorněno provedení modulárního konceptu za sebou řazených expansních stupňů 1. 1.1.....l.n, se zdrojem 4 energetického média tvořeného tlakovým vzduchem nebo jiným plynným médiem, kde hlavní přívod 3 energetického média a alespoň některý ze spojovacích kanálů 2. 2.1 ... 2.n je vyveden vně společné skříně 13 a je opatřen vnějším společným ohřívačem 7 energetického média, jehož tepelný zdroj je příkladně tvořen soustavou H hořáků.FIG. 2 shows an embodiment of a modular concept of successive expansion stages 1. 1.1 ..... ln, with a pressurized air or other gaseous energy medium source 4, wherein the main energy medium supply 3 and at least one of the communication channels 2 2.1 ... 2.n is led outside the common housing 13 and is provided with an external common energy heater 7, the heat source of which is, for example, a burner system H.

Z obr. 3 je patrno modulární provedení vícestupňové rotační expansní pohonné jednotky s integrovanými expansními stupni 1. 1.1 ... l.n ve společné skříni 13 a propojenými spojovacími kanály 2. 2,1 ... 2.n , u něhož je hlavní přívod 3 energetického média napojen na zdroj 6 přehřáté páry s vysokým tepelným obsahem a uzavřeným oběhem vody s kondenzační nádrží 15 . U tohoto provedení je tepelný obsah přehřáté páry dostačující k tomu, že není nutné další ohřívání jednotlivých spojovacích kanálů 2, 2.1 ... 2,n a ochlazená a zkondenzovaná voda je vracena zpětným okruhem 14 vody zpět do zdroje 6 přehřáté páry.Fig. 3 shows a modular embodiment of a multi-stage rotary expansion drive unit with integrated expansion stages 1. 1.1 ... ln in a common housing 13 and interconnected connection channels 2, 2.1 ... 2.n, in which the main supply 3 is provided. connected to a source 6 of superheated steam with a high heat content and a closed water circulation with a condensation tank 15. In this embodiment, the heat content of the superheated steam is sufficient to prevent further heating of the individual connecting channels 2, 2.1 ... 2, n and the cooled and condensed water is returned to the superheated steam source 6 by the water return circuit 14.

Obr. 4 představuje uplatnění vícestupňových rotačních expansních pohonných jednotek podle vynálezu integrovaných do odpadního systému tepelné elektrárny nebo jiných podobných provozů ve funkci chladící jednotky odpadového nízkoenergetického tepla, které se zejména v odpadové vodě těchto provozů nachází a je zpravidla vypouštěno do vodních toků. Konkrétní příkladné provedení sestává ze dvou zrcadlově uspořádaných modulárních soustav vícestupňových rotačních expansních pohonných jednotek A , Á , mezi nimiž jsou umístěny vnější společné ohřívače 7. 7' energetického média, zastávající současně funkcí chladičů odpadní vody, přičemž hlavními přívody 3. 3' energetického média je přiváděn v tomto konkrétním případě tlakový vzduch ze zdrojů 4. 4' energetického média, které jsou tvořeny vícestupňovými rotačními kompresory 16, Í6' a tlakovzdušnými akumulátory 17. 17' . Nízkoenergetické teplo obsažené v odpadní vodě průmyslového provozu je přiváděno do jednotlivých vnějších společných ohřívačů 7, T energetického média odpadními přívody 12. 12L.Giant. 4 shows the application of the multi-stage rotary expansion drive units according to the invention integrated into the waste system of a thermal power plant or other similar operation as a low-energy waste heat cooling unit which is present in the waste water of these plants in particular and is generally discharged into watercourses. A particular exemplary embodiment consists of two mirrored modular assemblies of multi-stage rotary expansion drive units A, mezi between which are external common energy medium heaters 7 ', acting simultaneously as waste water coolers, the main energy medium inlets 3, 3' being in this particular case, compressed air is supplied from the energy medium sources 44, 44 which are composed of multi-stage rotary compressors 16, 16 'and compressed air accumulators 17, 17'. The low-energy heat contained in the waste water of the industrial plant is fed to the individual external common heaters 7, T of the energy medium through the waste inlets 12, 12L.

Vícestupňová rotační expansní pohonná jednotka podle vynálezu pracuje jako jednosměrně průtočný pohonný stroj s odděleným přívodem a odvodem energetického média, který není přerušován žádnými uzavíracími nebo regulačními orgány. Tato skutečnost dovoluje řazení libovolného počtu expansních stupňů 1, 1.1 ... í.n za sebou ve formě modulární sestavy, kde jsou jednotlivé expansní stupně vzájemně propojeny spojovacími kanály 2. 2.1 ... 2.n a vzájemně zpřevodovány vhodným převodovým poměrem na svých výstupních hřídelích. Při expansi energetického média je energetické médium přiváděno hlavním přívodem 3 energetického média do prvního expansního stupně 1 . Dokud je plněná pracovní komora prvního expansního stupně i otevřena, působí tlak energetického média přímo na pracovní plochu oběžného křídla rotačního stroje a předává jí energii energetického média, přičemž vzniká točivý moment ve smyslu otáčení rotační části. Po uzavření pracovní komory dochází k expansi energetického média v této komoře s tím výsledkem, že až do otevření výstupního kanálu je dále vytvářen točivý moment a každé oběžné křídlo odděluje pracovní prostor sousedních dvou pracovních komor. Výsledná síla působící na křídlo je výslednicí rozdílných tlaků vyskytujících se ve dvou sousedních pracovních komorách v expansním stupni a působí vždy ve směru tlaku nižšího. Tlaková diference energetického média ve dvou sousedních pracovních komorách určuje taktéž tlakový únikový gradient energetického média v pracovní komoře s vyšším tlakovým potenciálem orientovaný ve směru vektoru do pracovní komory sousední s nižším tlakovým potenciálem. V jednom jediném expansním stupni vzniká tedy maximální tlakový únikový gradient mezi plněnou pracovní komorou a vnějším tlakem v okolí výstupního kanálu, kde je stupňovitě redukován podle počtu pracovních komor nacházejících se mezi maximálním tlakem energetického média v ohřívací zóně a mezi konečným expansním tlakem celého systému. V případě, že je expansní pohonná jednotka složena z více expansních stupňů s kontinuálně propojenými pracovními prostory, pak je celý gradient určený rozdílem • ·The multi-stage rotary expansion drive unit according to the invention operates as a unidirectional flow drive machine with a separate inlet and outlet of the energy medium, which is not interrupted by any shut-off or regulating elements. This fact allows the shifting of any number of expansion stages 1, 1.1 ... i.n in the form of a modular assembly, where the individual expansion stages are interconnected by means of connecting channels 2. shafts. In the expansion of the energy medium, the energy medium is fed through the main energy supply 3 to the first expansion stage 1. As long as the filled working chamber of the first expansion stage is open, the pressure of the energy medium directly affects the working surface of the rotary wing of the rotary machine and imparts to it the energy of the energy medium, generating a torque in terms of rotation of the rotary part. Upon closure of the working chamber, the energy medium is expanded in the chamber, with the result that, until the outlet port is opened, torque is further generated and each impeller separates the working space of the adjacent two working chambers. The resulting force acting on the wing is the result of different pressures occurring in the two adjacent working chambers in the expansion stage and always acts in the direction of the lower pressure. The pressure difference of the energy medium in the two adjacent working chambers also determines the pressure leakage gradient of the energy medium in the working chamber with a higher pressure potential oriented in the direction of the vector into the working chamber adjacent to the lower pressure potential. Thus, in a single expansion stage, a maximum pressure leakage gradient occurs between the filled working chamber and the external pressure around the outlet duct, where it is stepwise reduced according to the number of working chambers between the maximum energy medium pressure in the heating zone and the final expansion pressure of the system. If the expansion drive unit consists of several expansion stages with continuously connected working spaces, then the whole gradient is determined by the difference • ·

• · · * · • 4 » · · ··«· ·· 9 9 maximálního tlaku v ohřívací zóně a výstupním tlakem energetického média na výstupu posledního expansního stupně, a lze takto redukovaný unikající tlak utěsnit například bezdotykovým labyrintovým těsněním nebo těsněním podobných vlastností. Za těchto podmínek pak dochází k podstatnému snížení nároků na těsnící účinky v systému a otevírá se možnost realizace libovolného počtu expansních stupňů s předpokladem využití potenciálu energetického média až do úplné expanse.The maximum pressure in the heating zone and the outlet pressure of the energy medium at the outlet of the last expansion stage can be sealed, for example, by a non-contact labyrinth seal or a seal of similar properties. Under these conditions, there is a significant reduction in sealing requirements in the system and the possibility of any number of expansion stages is opened, assuming that the potential of the energy medium is utilized until complete expansion.

Claims

PATENT CLAIMS

A multi-stage rotary expansion drive unit, comprising a plurality of sequentially extended I expansion stages (1, 1.1 ... ln), the inputs and outputs of which are interconnected by connecting I channels (2,2.1 ... 2.n) and wherein the individual expansion Stages (1,1.1 ... ln) are made up of rotary wing rotary machines operating in bulk, the rotary machines being integrated in I common housings and / or in separate stator housings in which I cylindrical working spaces are formed containing the rotary working part consisting of two independent rotary systems, each rotatable about its fixed axis and whose movement is formed by an eccentrically mounted carrier to which the output shaft is connected, and the second I rotary system is formed by radially arranged rotating wings freely supported on the central shaft parallel to the axis of the cylindrical working space; and each a pair of adjacent orbital wings creates a volume-changing working I chamber during rotation, characterized in that each output shaft of the rotating part of each I expansion stage (1, 1.1 ... ln) is sequentially starting from the first expansion stage (1) is coupled I by means of a transmission always with increasing gear ratio, taking to input I

The main power supply (3) connected to the first expansion stage (1) is also connected

II for the energy source (4) and the individual connection channels (2, 2.1 ... 2.n) connecting the individual expansion stages (1, 1.1 ... 1n) are provided with heaters (5, 5.1 ... 5). (n) JI of the energy medium and / or a source (6) is connected to the main supply (3) of the energy medium | superheated steam with a sufficient heat content and closed water circuit, whereby the flow of the energy medium is unidirectional and continuous in the direction from the inlet to || the first expansion stage (1) to the output of the last expansion stage (1 .η). 1 · I

The second multi-stage rotary expander drive unit under i, t Ί characterized in that the main supply line (3) and the energy medium at least one of the connecting channels ^(2,2,1 ... 2.n) being provided with an external common heater ( 7) energy medium.

Multistage rotary expansion drive unit according to claim 1, characterized in that the energy medium heaters (5, 5.1 ... 5.n) are connected to the electrical distribution system (9) of an autonomous electric power source constituted by an electrical generator (8). current / connected to the output shaft of any of the expansion stages (1, 1.1 ... 1n).