RO127675A2 - Convertor termopneumatic cu hidromotor - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un convertor termopneumatic cu funcţionare oscilantă, conectat la un hidromotor cu circulaţia fluidelor de lucru în circuit închis, ce dezvoltă un lucru mecanic util pentru acţionarea în mişcare de rotaţie a unui generator de energie electrică, realizându-se astfel conversia energiei termice a mediului în energie electrică. Convertorul conform invenţiei este alcătuit dintr-un panou fotovoltaic (1) ce converteşte energia solară în energie electrică, stocată într-un echipament (2) electrotehnic folosit pentru demararea instalaţiei; suplimentar se încălzeşte o rezistenţă (3) electrică dintr-un generator (4) de gaz în care se încălzeşte CO, el este încărcat într-un rezervor (8) ce are şi funcţia de vas de condens pentru COlichid (9), apoi ajunge într-un schimbător (12) de căldură, de unde trece într-un vas (6) pentru supraîncălzire; o pompă (14) de căldură permite reconversia energiei termice cedate şi stocate într-un acumulator (19) de energie termică, în urma condensării CO; nişte electrovalve (23 şi 24) permit menţinerea şi diminuarea pernei de gaz de COîn nişte rezervoare de apă (25 şi 26), gazul criogenic din generatorul (4) de gaz creează o pernă de gaz ce apasă pe suprafaţa unei cantităţi de apă (29) captivă într-un rezervor (25), determinând apariţia unei energii potenţiale asemănătoare funcţionării unui hidrofor cu apă; apa (29) curge într-un hidromotor (33), iar un cuplaj (35) mecanic transmite mişcarea de rotaţie la un generator electric (36), hidromotorul (33) transformă energia hidropneumatică în lucru mecanic, apa este refulată printr-o conductă (37) de retur, permiţând circulaţia apei în

Description

Convertor termo-pneumatic cu hidromotor

Invenția se refera la un convertor termo-pneumatic cu funcționare oscilanta conectat la un hidromotor cu circulația fluidelor de lucru in circuit închis care dezvolta un lucru mechanic util pentru acționarea in mișcare de rotatie a unui generator de energie electrica realizindu-se astfel conversia energiei termice a mediului in energie electrica.

Sunt cunoscute hidroagregatele pentru conversia energiei hidraulice in energie electrica pentru a căror funcționare sunt necesare construcții hidrotehnice costisitoare.

Este cunoscut faptul ca din punct de vedere termodinamic, conversia energiei mediului se poate efectua numai prin existenta a doua izvoare termice cu o diferența de temperature intre ele.

Se cunosc instalații si tehnologii care funcționează pe principiul diferenței de gradient termic din mediile naturale : apa, aer, sol si care permit conversia energiei termice in energie electrica.

Un exemplu in acest sens sunt: pompele de căldură cu compresie sau absorbție, motoarele Stirling.

Problema tehnica pe care o rezolva invenția consta in conversia si reconversia prin regenerare a energiei termice a mediului prin transformarea de faza a unui gaz care isi modifica starea fizica prin diferența de temperatura si presiune, pune in mișcare un fluid necompresibil prin diferența de presiune stabilita intr-un circuit închis cu funcționare oscilanta, dezvolta un lucru mecanic util.

Convertorul termo-pneumatic cu hidromotor permite transformarea energiei termice a mediului in energie electrica, conform invenției ,este constituit din doua module :

lORCIUL PE 8TÂT PENTRU INVENȚII Șl MĂRCI

Cerere de brevet de. invenție I _N ^Λ I¹

™.....:......:......w

[Λ¹ /

Λ (/-2 Ο 1 0 - Ο 1 3 4 8 - 1 5 -12- 2010

- Modulul 1 este format dintr-un convertor termo-pneumatic care transforma energia termica (căldură) in energie pneumatica prin vaporizarea unui gaz.

- Modulul 2 este format dintr-un convertor hidroenergetic care transforma energia hidro-pneumatica in energie electrica.

Energia termica a mediului (căldură) este transformata in energie electrica cu un system fotovoltaic sau concentrata la temperaturi înalte cu un sistem parabolic pentru supraîncălzirea unui fluid criogenie intr-un generator de gaz unde energia termica este convertita in energie pneumatica,

Presiunea dezvoltata de fluidul cryogenic prin supraîncălzire in generatorul de gaz, induce o forța de apasare pe suprafața unui fluid incompresibil, captiv, in mod alternativ ,in fiecare din cele doua rezervoare, in parallel cu creerea unei diferente de presiune in mod alternativ, intre ele.

Energia potențiala indusa in volumul fluidului intr-un rezervor permite circulația lui in mod controlat cu ajutorul unei tubulaturi, electrovalve si supape de sens către un hidromotor care este rotit intr-un singur sens, iar lucrul mecanic produs pune in mișcare un generator electric care transforma energia hidropneumatica in energie electrica.

Diferența de presiune in cel de-al doilea rezervor este realizata prin condensarea in mod continuu a pernei de gaz cu ajutorul pompei de căldură a cărui vaporizator se gaseste amplasat in acumulatorul de căldură.

Funcționarea pompei de căldură asigura transformarea energiei cedate de fluidul criogenie in acumulator si menținerea in funcționare continua a sursei reci a sistemului termodinamic de conversie a energiei.

Fluidul criogenie condensat se acumulează in vasul de condens, de unde in continuare este aspirat prin fiecare ciclu de descărcare si încărcare a pernei de gaz in rezervoarele de fluid captiv, se creiaza o depresiune care ii asigura circulația.

N ^-2010-01348-1 5 -12- 2010

Prin aspirația repetata, fluidul criogenie condensat ajunge in schimbătorul de căldură in care se preîncălzește cu energia cedata de pompa de căldură prin vaporizatorul ei.

Preincalzit, gazul criogenie circula către supraincalzitorul parabolic si generatorul de gaz datorita căderii de presiune realizata de formarea pernei de gaz din unul dintre rezervoare.

Preincalzirea fluidului criogenie este realizata cu energia regenerată de pompa de căldură care prin funcționarea ei asigura existenta celor doua surse de energie (calda si rece) efectuind astfel un ciclu termodinamic prin care se conserva si o parte din energia necesara funcționarii sursei calde.

Prin aplicarea invenției se obțin următoarele avantaje :

- Producerea de energie electrica fara consum de combustibil fosil prin conversia energiei mediului;

- Realizarea unui agregat energetic autonom pentru producerea de lucru mechanic sau energie electrica;

- Regenerarea energiei termice prin conservarea ei intr-un accumulator de căldură;

Se da in continuare un exemplu de realizare a invenției, in legătură cu fig. 1, care reprezintă :

Schema de principiu a convertorului termo-pneumatic cu hidromotor, conform invenției .

Energia solara este convertita cu panoul fotovoltaic 1 in energie electrica, este acumulata si redresata corespunzător in echipamentul electronic 2 asigurindu-se astfel energia electrica la parametrii corespunzători pentru demararea funcționarii instalației si a echipamentelor de comanda, suplimentar asigura si încălzirea rezistentei electrice 3, amplasata in generatorul de gaz 4 in care se încălzește CO₂ pina la temperatura de peste 40 °C si presiunea de minim 5,1 atm.

^-2010-01348-1 5 -12- 2010

In paralel, sistemul de conversie parabolic 5, supraîncălzește CO₂ in vasul amplasat in focarul parabolei.

Dioxidul de carbon (CO₂) este incarcat in convertorul termo-pneumatic prin robinetul 7 in rezervorul 8, care are si funcția de vas de condens pentru CO₂ lichid 9 si care in continuare trece prin robinetul de laminare 10 in conducta 11 si ajunge in schimbătorul de căldură 12 unde după preincalzire, trece prin supapa de sens 13 in vasul 6 pentru supraîncălzire.

Pompa de căldură 14, formata din compresorul 15, condensatorul 16, robinetul de laminare 17 si vaporizatorul 18 permite reconversia energiei termice cedata si stocata in acumulatorul de energie termica 19 in urma condensării CO₂ prin serpentina 20, unde ajunge prin supapa de sens 21 si conducta 22 de circulație a vaporilor supraîncălziți de CO₂ care au format perna de gaz, in rezervoarele de apa.

Electrovalvele 23 si 24 prin închiderea si deschiderea succesiva permit menținerea si diminuarea pernei de gaz de CO₂ in rezervoarele de apa 25 si 26.

Gazul criogenie cu presiune mare din generatorul de gaz 4 prin conducta tur 27 si electrovalva 28 care se deschide, creeaza o perna de gaz cu o presiune de minim 5 atm. apasind pe suprafața apei 29 care este captiva in rezervorul 25 izolat termic ,determina apariția unei energii potențiale asemanatoare funcționarii unui hidrofor cu apa.

Apa 29 sub efectul presiunii, curge cu viteza prin conducta 30, odata cu deschiderea electrovalvei 31 inseriata cu supapa de sens 32 in hidromotorul 33 care la rindul sau are cuplat la același ax un volant 34, iar cuplajul mecanic 35 transmite mișcarea de rotatie la generatorul electric 36. După punerea in mișcare de rotatie a hidromotorului 33 care transforma energia hidropneumatica in lucru mecanic, apa este refulata prin conducta de retur 37 si trecind prin supapa de sens 38 inseriata cu electrovalva 39 care comanda si deschiderea electrovalvei ί V 2 Ο 1 Ο - Ο 1 3 4 8 - 1 5 -12- 20W permite circulația fluidului motor (apa) in rezervorul 26 unde presiunea este mai mica de 1 atm.

Circulația apei in rezervorul 26 este oprita de senzorul de nivel 40 care comanda închiderea electrovalvei 23, 28, 31 si 39 si sunt deschise electrovalvele 24, pe conducta de retur pentru descărcarea pernei de gaz din rezervorul 25.

In paralel cu deschiderea electrovalvei 42 care creeaza perna de gaz cu o presiune de 5 atm. apasind pe suprafața apei 43, captiva in rezervorul 26 izolat termic, determinind apariția energiei potențiale. Apa 43 sub efectul presiunii va curge cu viteza prin conducta 44 si electrovalva 45 deschisa si inseriata cu supapa de sens 46 ajungind in hidromotorul 33, aflat in mișcare de rotatie, asigurindu-i continuitatea mișcării.

Apa este refulata prin conducta 47 in supapa de sens 48 inseriata cu electrovalva 49 deschisa, asigurind circulația apei in rezervorul 25.

Circulația apei in rezervorul 25 este oprita de senzorul de nivel 41 care comanda închiderea electrovalvei 24, 42, 45 si 49 si sunt deschise electrovalvele 28, 31, 38 si 23. In acest mod este reluat ciclul de funcționare de la început si in continuare atit timp cit avem energie termica in mediul înconjurător.

Claims (3)

1. Convertorul termo-pneumatic cu hidromotor alcătuit din doua module pentru conversia energiei mediului in energie electrica cu sisteme de conversie fotovoltaica si concentrarea energiei termice cu un sistem parabolic este caracterizat prin aceea ca energia solara convertita fotovoltaic 1 in energie electrica stocata in echipamentul electrotehnic 2 folosit pentru demararea instalației incalzete rezistenta 3, amplasata in generatorul de gaz 4 un fluid criogenie la o temperatura de peste 40°Csi o presiune de min. 5,1 atm. In paralel, convertorul parabolic 5 supraîncălzește CO₂ in vasul 6 care este incarcat in convertorul termo-pneumatic prin robinetul 7 in rezervorul 8 care are si funcția de vas de condens pentru CO₂ lichid 9.

CO₂ lichid 9 circula prin robinetul de laminare 10 in conducta 11, ajungind in schimbătorul de căldură 12 se preincalzeste si trecind prin supapa de sens 13 in vasul 6 este supraîncălzit.

Pompa de căldură 14 formata din compresorul 15, condensatorul 16, robinetul de laminare 17 si vaporizatorul 18, reconverteste energia termica cedata si stocata in acumulatorul de energie termica 19, izolat termic, in urma condensării CO₂ prin serpentina 20, unde circulind mai departe, trece pri supapa 21 si conducta 22 pentru circulația vaporilor de CO₂ supraîncălziți, pentru formarea pernei de gaz in rezervorul de apa.

Electrovalvele 23 si 24 prin închiderea si deschiderea succesiva permit menținerea si diminuarea pernei de gaz din CO₂ in rezervoarele de apa 25 si 26. Gazul criogenie cu presiune mare din generatorul de gaz 4 prin conducta tur 27 si electrovalva 28, deschisa, creeaza presiune prin perna de gaz la 5 atm., apasind pe suprafața apei 29, captiva in rezervorul 25, izolat termic, determinind apariția unei energii potențiale asemanator unui hidrofor de apa.

Apa 29, sub efectul presiunii, curge cu viteza prin conducta 30 prin deschiderea electrovalvei 31, inserata cu supapa de sens 32 in hidromotorul 33 care este

CV- 2 Ο 1 ο - Ο 1 3 4 8 - 1 5 -12- 2010 cuplat pe aceeași ax cu volantul 34 si prin cuplajul mecanic 35, pune in mișcare de rotatie generatorul electric 36. Apa este refulata in conducta retur 37 si supapa de sens 38 inseriata cu electrovalva 39, deschisa, care comanda si deschiderea electrovalvei 23 permitind circulația fluidului motor (apa) in rezervorul 26 unde presiunea este mai mica (1 bar). Circulația apei in rezervorul 26 este oprita de senzorul de nivel 40 care comanda închiderea electrovalvelor 24, 28, 31,39 si se deschid electrovalvele 24 care descarcă presiunea de 5,1 atm formata de perna de gaz CO₂ prin apasare pe suprafața apei 43 din rezervorul 25 pina la presiunea de cel puțin 1 bar. In paralel este deschisa electrovalva 42 pentru creerea pernei de gaz din CO₂ cu presiunea de 5,1 atm. pe suprafața apei 29, captiva acum in rezervorul 26, izolat termic, determinind apariția energiei potențiale. Apa 29, sub efectul presiunii va curge cu viteza prin conducta 44 si electrovalva 45, deschisa si inseriata cu supapa de sens 46, ajunge in hidromotorul 33, asigurindu-i continuitatea mișcării de rotatie.

Apa care a trecut prin hidromotorul 33 este refulata prin conducta 47 in supapa de sens 48 inseriata cu electrovalva 49, care este deschisa, asigurind circulația apei in rezervorul 25.

Circulația apei in rezervorul 25 este oprita de senzorul de nivel 40 car comanda închiderea electrovalvelor 24, 31 si sunt deschie pentru continuitatea alternării ciclului de funcționare electrovalvele 28, 31, 39 si 23.

In acest mod este reluat ciclul de funcționare de la început si in continuu atit timp cit avem energie termica in mediul înconjurător cu respectarea condiției termodinamice de formare si existenta continua a celor doua izvoare de energie.

2. Convertorul termo-pneumatic cu hidromotor pentru conversia energiei mediului in energie electrica, conform revendicării 1, caracterizata prin aceea ca, sistemul este autonom energetic avind in construcția sa un sistem de conversie a energiei fotovoltaice 1 in energie electrica pentru demararea funcționarii, stocata in echipamentul electrotehnic 2 care cu rezistenta 3

CX-2010-0134B-1 5 -12- 2010 amplasata in generatorul de gaz 4, încălzește suplimentar un fluid criogenie. Supraîncălzirea fluidului criogenie este realizata cu convertorul parabolic 5 in vasul 6, amplasat in focarul parabolei. Presiunea formata de fluidul criogenie prin încălzirea lui induce prin apasare apariția unei energii potențiale in rezervoarele 25 si 26, care permite punerea in mișcare a hidromotorului 33 cuplat cu generatorul electric 36, realizindu-se astfel conversia energiei termice a mediului in energie electrica.

Diferența de presiune necesara manifestării energiei potențiale creeate prin fierberea fluidului criogenie este realizata prin scăderea presiunii in mod alternativ in fiecare rezervor de apa 25 si 26 prin condensarea lui in acumulatorul de energie 19, care la rindul lui este izolat termic.

3. Convertorul termo-pneumatic cu hidromotor pentru conversia energiei mediuluiin energie electrica, conform revendicării 1, caracterizata prin aceea ca pompa de căldură 14, formata din compresorul 15, condensatorul 16, robinetul de laminare 17 si vaporizatorul 18, reconverteste energia termica cedata si stocata in acumulatorul de energie 19, izolat termic, in urma condensării CO₂ prin serpentina 20.

Pompa de căldură prin funcționarea ei, răcește acumulatorul 19 si transfera energia termica (căldură) in schimbătorul de căldură 12 unde preincalzeste CO₂ si care este circulat in continuare prin supapa de sens 13 in vasul 6 unde este supraîncălzit.