PL210333B1 - Sposób przetwarzania energii cieplnej, pobieranej z otoczenia i zespół do przetwarzania energii cieplej, pobieranej z otoczenia - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przetwarzania energii cieplnej, pobieranej z otoczenia i zespół do przetwarzania energii cieplnej, pobieranej z otoczenia, mający zastosowanie do zasilania odbiorników energii, zwłaszcza elektrycznej, szczególnie w miejscach o dużej i częstej zmianie temperatury otoczenia.

Znane są sposoby pozyskiwania energii, również elektrycznej, z naturalnych źródeł energii, oraz urządzenia służące przekształceniu energii naturalnej w energię użyteczną.

Człowiek od dawna wykorzystywał energię wiatru, którą w różnych urządzeniach przekształcał na energię napędu odbiorników, takich, jak młyny i inne odbiorniki siły napędowej. Wraz z rozwojem techniki i wynalezieniem źródła prądu elektrycznego, siłę wiatru wykorzystano do napędu generatorów elektrycznych.

Wykorzystywano również energię wody, której energia przepływu napędzała różnego rodzaju urządzenia przekształcające tą energię na energię użyteczną, zasilającą różnego typu odbiorniki energii, również napędzającą generatory prądu elektrycznego.

Wykorzystano również energię słoneczną, którą w urządzeniach przekształcających zamieniano na energię użyteczną do nagrzewania lub zasilania innych odbiorników prądu.

Wszystkie z wymienionych źródeł energii naturalnej mogą być wykorzystywane wyłącznie podczas działania tej energii w ograniczonym miejscu, jak elektrownie wodne, lub w ograniczonym czasie, jak baterie słoneczne czy elektrownie wiatrowe, co ogranicza powszechność ich stosowania.

Rozwiązanie przedstawione w opisie GB 984268, ma żarnik usytuowany w miechu powietrznym w którym podgrzewa powietrze, które, pod wpływem zjawiska rozszerzalności cieplnej wytwarza ciśnienie, umożliwiające wydłużenie miecha i wywołanie siły na ruchomym elemencie zakończenia miecha.

W rozwiązaniu według patentu JP 61089975 wykorzystano zjawisko piezoelektryczno ści do przesuwu iglicy napędzającej tłok odbiornika.

Rozwiązanie US 5822989 przedstawia wyłącznik hamulca ciernego, w którym elementem wywołującym nacisk na tarcze przez łożysko, jest zespół gniazd z polimerami, rozszerzającymi się wskutek zjawiska rozszerzalności cieplnej.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie powyższych wad i niedogodności oraz proponuje sposób pozwalający na zamianę energii cieplnej pobranej z otoczenia na inną postać energii oraz zespół do realizacji tego sposobu.

Istota wynalazku, którym jest sposób przetwarzania energii cieplnej, pobieranej z otoczenia, polega na tym, że element o dużym współczynniku rozszerzalności termicznej łączy się mechanicznie z elementem przesuwnym akumulatora energii, który następnie łączy się z elementem wykonawczym, a ten łączy się z odbiornikiem energii.

Korzystnym jest, gdy jako element o dużym współczynniku rozszerzalności stosuje się środek o wzdłużnym kierunku rozszerzalnoś ci termicznej.

Korzystnym jest też, gdy jako element o dużym współczynniku rozszerzalności stosuje się środek o objętościowej rozszerzalności termicznej.

Korzystnym jest dodatkowo, gdy jako akumulator energii stosuje się akumulator energii potencjalnej płynów.

Korzystnym jest także, gdy jako akumulator energii stosuje się akumulator energii potencjalnej sprężyny.

Korzystnym jest również, gdy jako element wykonawczy stosuje się turbinę napędzającą prądnicę.

Także korzystnym jest, gdy jako element wykonawczy stosuje się turbinę połączoną z odbiornikiem momentu obrotowego.

Szczególnie korzystnym jest, gdy jako element wykonawczy stosuje się turbinę połączoną odbiornikiem momentu obrotowego poprzez przekładnię.

Sposób ten realizuje się w zespole do przetwarzania energii cieplnej, pobieranej z otoczenia według wynalazku, którego istota polega na tym, że stanowi go element o dużym współczynniku rozszerzalności termicznej, połączony mechanicznie z elementem przesuwnym akumulatora energii, który następnie połączony jest z elementem wykonawczym, a ten zaś połączony jest z odbiornikiem energii.

Korzystnym jest, gdy elementem o dużym współczynniku rozszerzalności termicznej jest środek o wzdł u ż nym kierunku rozszerzalnoś ci termicznej.

PL 210 333 B1

Korzystnym jest też, gdy elementem o dużym współczynniku rozszerzalności termicznej jest środek o objętościowej rozszerzalności termicznej.

Korzystnym jest poza tym, gdy akumulatorem energii jest akumulator energii potencjalnej płynów.

Korzystnym jest także, gdy akumulatorem energii jest akumulator energii potencjalnej sprężyny.

Również korzystnym jest, gdy elementem wykonawczym jest turbina napędzająca prądnicę.

Poza tym korzystnym jest, gdy elementem wykonawczym jest turbina połączona z odbiornikiem momentu obrotowego.

Ponadto korzystnym jest, gdy elementem wykonawczym jest turbina połączona z odbiornikiem momentu obrotowego poprzez przekładnię.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku, uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:

- moż liwość wykorzystania energii cieplnej pobieranej z otoczenia przy istnieniu zmian temperatur otoczenia i zamianę jej na energię do technicznego użytkowania,

- moż liwość zasilania odbiorników energii bez względu na porę dnia i roku,

- bezobsługowość urządzenia,

- możliwość stosowania w dowolnym miejscu i czasie bez względu na obecność słońca, wiatru i strumienia pł yną cej wody i do zasilania dowolnego odbiornika energii.

Przedmiot wynalazku, w przykładowym wykonaniu, opisano na poniższych przykładach wykonania oraz uwidoczniono na rysunku, gdzie na fig. 1 przedstawiono schemat blokowy z jednostronnym odbiorem energii, na fig. 2 przedstawiono schemat blokowy z dwustronnym odbiorem energii, zaś na fig. 3 - schemat ideowy zespołu do przetwarzania energii cieplnej z elementem o wzdłużnym kierunku rozszerzalności termicznej, natomiast na fig. 4 - z elementem o objętościowej rozszerzalności termicznej.

Zespół w jednej z wersji wykonania stanowi element 1 o dużym współczynniku wzdłużnej rozszerzalności cieplnej, którym korzystnie jest pręt. Pręt ten połączony jest mechanicznie z elementem przesuwnym akumulatora energii 2, ten zaś połączony jest z elementem wykonawczym 3, do którego połączony jest odbiornik energii 4. Akumulatorem energii 2 w jednej z nieograniczających odmian wykonania jest zamknięty zbiornik płynu, w którym usytuowany jest suwliwie tłok 5, będący elementem przesuwnym akumulatora energii 2. Akumulator energii 2 ma w ściance przestrzeni zamkniętej dyszę 6 z wylotem w strefie łopatek turbiny, będącej elementem wykonawczym 3. Turbina połączona jest mechanicznie z prądnicą 7, ta zaś z odbiornikiem energii 4, będącym korzystnie akumulatorem do zasilania innych odbiorników prądu, nieuwidocznionych na rysunku.

W innej odmianie wykonania turbina 3 połączona jest z prądnicą 7 poprzez przekładnię mechaniczną 8.

W kolejnej odmianie wykonania, element 1 na obu krańcach ma zamocowane tłoki 5 akumulatorów energii 2, które, jak w powyższych odmianach, połączone są z elementami wykonawczymi 3 i odbiornikami energii 4.

Istnieją odmiany, w których element 1 jest środkiem o dużym współczynniku rozszerzalności objętościowej, korzystnie gazem, cieczą, rtęcią lub innym środkiem. Środek ten zamknięty jest w pojemniku 9, mającym cylinder 10 z tłokiem 11. Tłok 11 połączony jest z elementem przesuwnym akumulatora energii 2.

W następnej odmianie wykonania, nieuwidocznionej na rysunku, akumulatorem energii 2 jest układ sprężyn, z których jedna pracuje na ściskanie, druga zaś na rozciąganie. Sprężyny te połączone są z krańcem elementu 1 oraz ze znanym układem przekładnika energii potencjalnej sprężyny na energię kinetyczną, który przekazuje tą energię na wirnik prądnicy 7.

Zmiana temperatury otoczenia spowoduje zmianę długości elementu 1 i przesunięcie tłoka 5. W innej odmianie zmiana temperatury otoczenia spowoduje zwiększenie objętości postaciowej środka 1 w pojemniku 9 i przesuniecie tłoka 11 w cylindrze 10, a zatem przesunięcie tłoka 5. Zawarty w akumulatorze energii 2 płyn w jednej z wersji wykonania, zostanie wytryśnięty dyszą 6 na łopatki turbiny. Turbina napędza prądnicę 7 bezpośrednio lub poprzez przekładnię mechaniczną 8. Wytworzony w prądnicy 7 prąd zasila odbiornik energii 4.

W innej wersji wykonania zmiana długości elementu 1 spowoduje przesunięcie dwóch tłoków 5 w akumulatorach energii 2 i napęd dwóch prądnic 7 przez turbiny 3.

Dla większej jasności opisu, zrezygnowano z przedstawiania rozwiązania systemów sterowania niezbędnymi zaworami przepływu płynu i dwustronnego działania tłoka 5 w zależności od kierunku zmian gradientu temperatury.

Claims (16)

1. Sposób przetwarzania energii cieplnej, pobieranej z otoczenia, znamienny tym, że element (1) o dużym współczynniku rozszerzalności termicznej łączy się mechanicznie co najmniej jednym końcem z elementem przesuwnym (5) akumulatora energii (2), który następnie łączy się z elementem wykonawczym (3), a ten łączy się z odbiornikiem energii (4).

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako element (1) stosuje się środek o wzdłużnym kierunku rozszerzalności termicznej.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako element (1) stosuje się środek o objętościowej rozszerzalności termicznej.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako akumulator energii (2) stosuje się akumulator energii potencjalnej płynów.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako akumulator energii (2) stosuje się akumulator energii potencjalnej sprężyny.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako element wykonawczy (3) stosuje się turbinę napędzającą prądnicę (7).

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako element wykonawczy (3) stosuje się turbinę połączoną z odbiornikiem momentu obrotowego.

8. Sposób według zastrz. 1 albo 7, znamienny tym, że jako element wykonawczy (3) stosuje się turbinę połączoną odbiornikiem momentu obrotowego poprzez przekładnię (9).

9. Zespół do przetwarzania energii cieplnej, pobieranej z otoczenia, znamienny tym, że stanowi go element (1) o dużym współczynniku rozszerzalności termicznej, połączony mechanicznie z elementem przesuwnym akumulatora energii (2), który następnie połączony jest z elementem wykonawczym (3), a ten zaś połączony jest z odbiornikiem energii (4).

10. Zespół według zastrz. 9, znamienny tym, że elementem (1) jest środek o wzdłużnym kierunku rozszerzalności termicznej.

11. Zespół według zastrz. 9, znamienny tym, że elementem (1) jest środek o objętościowej rozszerzalności termicznej.

12. Zespół według zastrz. 9, znamienny tym, że akumulatorem energii (2) jest akumulator energii potencjalnej płynów.

13. Zespół według zastrz. 9, znamienny tym, że akumulatorem energii (2) jest akumulator energii potencjalnej sprężyny.

14. Zespół według zastrz. 9, znamienny tym, że elementem wykonawczym (3) jest turbina napędzająca prądnicę (7).

15. Zespół według zastrz. 9, znamienny tym, że elementem wykonawczym (3) jest turbina połączona z odbiornikiem momentu obrotowego.

16. Zespół według zastrz. 9 albo 15, znamienny tym, że elementem wykonawczym (3) jest turbina połączona z odbiornikiem momentu obrotowego poprzez przekładnię (9).