RU2086863C1 - Solar-mechanical energy converter - Google Patents
Solar-mechanical energy converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2086863C1 RU2086863C1 RU9494026811A RU94026811A RU2086863C1 RU 2086863 C1 RU2086863 C1 RU 2086863C1 RU 9494026811 A RU9494026811 A RU 9494026811A RU 94026811 A RU94026811 A RU 94026811A RU 2086863 C1 RU2086863 C1 RU 2086863C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gear
- unbalanced
- converter
- axis
- unbalancing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике преобразования тепловой энергии в механическую и может найти применение в сельском хозяйстве, космической технике и других отраслях промышленности. The invention relates to techniques for converting thermal energy into mechanical energy and can find application in agriculture, space technology and other industries.
Известны гелиомеханические преобразователи энергии [1] содержащие вертикальную опору с горизонтальной вращающейся осью и радиально закрепленными на ней тепловоспринимающими элементами, каждый из которых имеет плоскость, заполненную терморасширяющейся средой, каждый элемент выполнен в виде герметично соединенных и сообщенных между собой сильфона со стержнем, связанным с осью. Недостатком известных гелиомеханических преобразователей является недостаточная эффективность преобразования энергии. Known solar-mechanical energy converters [1] containing a vertical support with a horizontal rotating axis and heat-sensing elements radially mounted on it, each of which has a plane filled with a thermally expanding medium, each element is made in the form of hermetically connected and interconnected bellows with a rod connected to the axis . A disadvantage of the known solar mechanical converters is the lack of energy conversion efficiency.
Наиболее близок по своей технической сущности к заявляемому изобретению тепловой двигатель [2] содержащий ротор, проходящий через зоны нагрева и охлаждения, установленный на неподвижном основании с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и снабженный тепловыми рабочими элементами с прикрепленными к ним дебалансными грузами, расположенными на одинаковом расстоянии от оси вращения, ротор снабжен жесткими упорами, а его рабочие элементы закреплены между ними и установлены с прогибом в сторону от оси вращения. The thermal engine [2] closest in technical essence to the claimed invention contains a rotor passing through the heating and cooling zones, mounted on a fixed base with the possibility of rotation around a horizontal axis and equipped with thermal working elements with unbalanced loads attached to them located at the same distance from the axis of rotation, the rotor is equipped with rigid stops, and its working elements are fixed between them and installed with a deflection to the side of the axis of rotation.
Этот тепловой двигатель выбран в качестве прототипа. Недостаток прототипа заключается в недостаточной эффективности преобразования энергии и значительных размерах при относительно небольшой развиваемой мощности. This heat engine is selected as a prototype. The disadvantage of the prototype is the lack of efficiency of energy conversion and significant size with a relatively small developed power.
Задача изобретения заключается в устранении отмеченных недостатков в разработанной конструкции гелиомеханического преобразователя. The objective of the invention is to eliminate the noted drawbacks in the developed design of the solar-mechanical converter.
Задача достигается тем, что гелиомеханический преобразователь энергии содержит ротор, проходящий через зоны нагрева и охлаждения, установленный на неподвижном основании с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и снабженный тепловыми рабочими элементами с прикрепленными к ним дебалансными грузами, расположенными на одинаковом расстоянии от оси вращения, ротор снабжен жесткими упорами, согласно изобретению дебалансные грузы выполнены полыми, размещены с возможностью осевого перемещения на плечах перекладины крестовины и связаны между собой, один из дебалансных грузов выполнен подпружиненным с размещением пружины между жестким упором и торцом дебалансного груза, на втором дебалансном грузе размещена зубчатая рейка, связанная с зубчатой шестерней, ось которой жестко связана с крестовиной, связанной с другой зубчатой шестерней большого диаметра, ось которой также жестко связана с крестовиной, входящей в зацепление с зубчатой рейкой, жестко связанной с тепловым рабочим элементом, жестко связанным с плечом крестовины и выполненным из металла с памятью формы, плечи крестовины ориентированы на Запад и Восток, гелиомеханический преобразователь снабжен отражателем, расположенным вертикально, жестко закрепленным на неподвижном основании и ориентированным на Юг. The objective is achieved by the fact that the solar energy converter contains a rotor passing through the heating and cooling zones, mounted on a fixed base with the possibility of rotation around the horizontal axis and equipped with thermal work elements with attached unbalanced weights located at the same distance from the axis of rotation, rigid stops, according to the invention, unbalanced loads are made hollow, placed with the possibility of axial movement on the shoulders of the crossbar of the cross and tied to each other, one of the unbalanced weights is made spring loaded with a spring placed between the rigid stop and the end face of the unbalanced weight, the second unbalanced load has a gear rack connected to a gear wheel, the axis of which is rigidly connected to the crosspiece connected to another large gear wheel, the axis which is also rigidly connected to the crosspiece, which engages with the gear rack, rigidly connected to the thermal working element, rigidly connected to the shoulder of the crosspiece and made of metal with shape memory, the shoulders of the cross are oriented to the West and East, the solar-mechanical converter is equipped with a reflector located vertically, rigidly fixed on a fixed base and oriented to the South.
Задача достигается также тем, что на наружном торце упора размещен с возможностью вращения стержень, связанный гибкой связью с дебалансным грузом. The task is also achieved by the fact that on the outer end of the stop there is a rotatable rod connected by a flexible connection with an unbalanced load.
Задача достигается также тем, что снаружи крестовины размещен чехол в виде чучела с расположением рукавов снаружи плеч перекладины и с отверстием в чехле, ориентированным на Юг и выполненным в месте установки теплового рабочего элемента. The task is also achieved by the fact that the cover is placed on the outside of the cross in the form of a stuffed animal with the arrangement of the sleeves outside the arms of the crossbar and with a hole in the cover oriented to the South and made at the installation site of the thermal working element.
На фиг. 1, 2 и 3 схематично изображен предлагаемый преобразователь. In FIG. 1, 2 and 3 schematically depict the proposed Converter.
Гелиомеханический преобразователь включает в себя неподвижное основание 1, на котором размещена ось вращения 2. Как вариант, ось вращения может быть выполнена в виде шара (как это показано на фиг. 1). The solar-mechanical converter includes a
Масса шара выбрана таким образом, чтобы центр тяжести всей системы был расположен вблизи центра тяжести шара (принцип игрушки типа "Ванька-встанька"). The mass of the ball is chosen so that the center of gravity of the entire system is located near the center of gravity of the ball (the principle of a toy like "Roly-Rise").
Ротор преобразователя выполнен в виде крестовины, содержащей вертикальные стойки 3, 4 и горизонтальные плечи 5. The rotor of the Converter is made in the form of a cross containing
На плечах крестовины 5 размещены дебалансные грузы 6 на одинаковом расстоянии от стойки 3. Грузы 6 выполнены полыми и размещены с возможностью осевого перемещения вдоль плеч 5. На одном из дебалансных грузов 6 жестко закреплена зубчатая рейка 7, входящая в зацепление с зубчатой шестерней 8, которая в свою очередь входит в зацепление с зубчатой шестерней большего диаметра 9, могут вращаться на осях 10, установленных на опорах, связанных со стойкой 4 (на чертежах опоры осей 10 не показаны). Зубчатая шестерня 9 входит в зацепление с второй зубчатой рейкой 11, которая жестко закреплена на тепловом рабочем элементе 12, выполненном из металла с памятью формы. On the shoulders of the
Размещенный на втором плече 5 дебалансный груз 6 с помощью пружины 13 связан с жестким упором, выполненным на конце плеча 5. Дебалансные грузы 6 связаны друг с другом с помощью тяги 14, проходящей через отверстие 15, выполненное в стойке 3. Тяга 14 может быть выполнена в виде стержня, тросса, цепи и т.д. На конце плеча 5 размещен с возможностью вращения стержень 16, установленный на шарнире 17. Стержень 16 с помощью тросса 18 и шкива 19 связан с дебалансным грузом 6. The
Перед крестовиной параллельно ей и с ориентацией на Юг размещен отражатель 20 (фиг. 2), укрепленный на стойке 21, которая жестко связана с основанием 1. Отражатель 20 смещен от оси стойки 3 так, что при неработающем гелиомеханическом преобразователе тепловой рабочий элемент 12 не экранируется отражателем 20. Сам отражатель выполнен в виде пластины с малым коэффициентом поглощения лучистой энергии, например из металла с отполированной поверхностью. In front of the crosspiece, parallel to it and with an orientation to the south, a
Гелиомеханический преобразователь содержит также (фиг. 3) чехол 22, выполненный в виде чучела, в материале чехла 22 выполнено отверстие 23 напротив теплового рабочего элемента 12. The solar-mechanical converter also contains (Fig. 3) a
Работа гелиомеханического преобразователя энергии основана на использовании металлов с памятью формы. Технические решения, связанные с использованием металлов с памятью формы, известны. При достижении некоторой вполне определенной температуры элемент из металла с памятью формы принимает определенную наперед заданную геометрическую форму. При уменьшении температуры ниже определенной величины геометрическая форма элемента возвращается к первоначальной. Описанный процесс характеризуется малой инерционностью, высокой чувствительностью к изменению температуры и большим рабочим усилием. Элементы из металлов с памятью формы выдерживают несколько миллионов рабочих циклов без видимых отклонений от заданных геометрических параметров. Температура, при которой происходит восстановление формы элемента, зависит от свойств металла с памятью, а конкретнее от состава компонентов, входящих в сплав. Например, у никелида титана Т46Н54 начало восстановления формы происходит при температуре 75oC, а у никелида титана Т45Н55 при 35oC. Линейные размеры элементов, выполненных из металлов с памятью формы, могут меняться на 15%
Гелиомеханический преобразователь энергии работает следующим образом. Как только лучи солнца нагревают тепловой рабочий элемент 12 до температуры, равной температуре перехода металла с памятью из одной геометрической формы в другую, элемент "вспоминает" свою первоначальную форму и увеличивается в размерах, при этом перемещается жестко связанная с элементом 12 зубчатая рейка 11. Так как рейка 11 находится в зацеплении с зубчатой шестерней 9, то эта шестерня поворачивается вокруг оси 10 на определенный угол. Связанная с шестерней 9 зубчатая шестерня меньшего диаметра 8 повернется в этом случае на большой угол. Поворот зубчатой шестерни 8 вызывает перемещение связанной с ней зубчатой рейки 7, что вызывает перемещение дебалансного груза 6 вдоль плеча 5. При этом центр тяжести дебалансного груза смещается в сторону от стойки 3. Так как оба дебалансные груза связаны тягой 14, то перемещается вдоль плеча и второй подпружиненный дебалансный груз, но этот груз перемещается уже вдоль плеча к стойке 3. В результате смещения грузов 6 смещается центр тяжести гелиомеханического преобразователя и стойка 3 отклоняется от первоначального положения на угол α. При отклонении на угол a рабочий элемент 12 экранируется отражателем 20, солнечные лучи не попадают на рабочий элемент 12 и через некоторое время его температура уменьшается (становится равной температуре окружающей среды). Как только температура рабочего элемента 12 станет меньше температуры перехода из одной геометрической формы в другую, металл "вспоминает" прежнюю форму, элемент 12 уменьшается в размере, в результате чего оба дебалансные груза смещаются вдоль плеч 5 и возвращаются в первоначальное положение. При этом изменяется центр тяжести гелиомеханического преобразователя и стойка 3 возвращается в первоначальное положение. Опять рабочий элемент 12 освещается солнечными лучами, прогревается и далее все вышеописанное повторяется.The work of the solar-mechanical energy converter is based on the use of metals with shape memory. Technical solutions associated with the use of metals with shape memory are known. Upon reaching a certain definite temperature, an element of metal with shape memory assumes a predetermined predetermined geometric shape. When the temperature decreases below a certain value, the geometric shape of the element returns to its original one. The described process is characterized by low inertia, high sensitivity to temperature changes and a large working effort. Elements made of metals with shape memory can withstand several million duty cycles without visible deviations from predetermined geometric parameters. The temperature at which the shape of the element is restored depends on the properties of the metal with memory, and more specifically on the composition of the components included in the alloy. For example, in T46H54 titanium nickelide, the onset of shape recovery occurs at a temperature of 75 o C, and in T45H55 titanium nickelide at 35 o C. The linear dimensions of elements made of metals with shape memory can vary by 15%
Heliomechanical energy Converter operates as follows. As soon as the rays of the sun heat the thermal working
Работа гелиомеханического преобразователя будет осуществляться в течение времени, когда лучи солнца смогут нагревать элемент 12 до температуры большей, чем температура перехода металла с памятью формы из одной формы в другую. Если гелиомеханический преобразователь установить на освещенной стороне Луны, то он будет работать постоянно. The solar-mechanical converter will operate during the time when the sun's rays can heat
Гелиомеханический преобразователь может работать также следующим образом. Heliomechanical Converter can also work as follows.
При смещении дебалансных грузов 6 стержень 16 будет также совершать колебательные движения, вращаясь в ту или иную сторону вокруг оси шарнира 17, так как стержень 16 и груз 6 связаны троссом 18. При возвращении дебалансных грузов 6 в первоначальное положение стержень 16 смещается в первоначальное положение за счет силы тяжести. Система отбора механической энергии от гелиомеханического преобразователя в материалах заявки не рассматривается. When the
Гелиомеханический преобразователь может работать также следующим образом. Heliomechanical Converter can also work as follows.
Если снаружи крестовины разместить чехол в виде чучела (может быть размещен чехол в виде сказочного персонажа, муляжи различных существ) и в чехле напротив места установки теплового элемента 12 выполнено ориентированное на Юг отверстие, то при освещении солнечными лучами теплового элемента 12 работа гелиомеханического преобразователя будет происходить так же, как это описано выше. При этом будет происходить периодическое покачивание чехла и подсоединенных к нему элементов-носителей информации (флажки, колокольчики и т. д. ). Это создает или зрительный эффект (детские сады, игровые площадки), или эффект отпугивания птиц и зверей (эффект чучела). If you place a cover in the form of a scarecrow on the outside of the cross (a cover can be placed in the form of a fairy-tale character, models of various creatures) and a south-oriented hole is made in the cover opposite the installation site of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9494026811A RU2086863C1 (en) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Solar-mechanical energy converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9494026811A RU2086863C1 (en) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Solar-mechanical energy converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94026811A RU94026811A (en) | 1996-08-10 |
RU2086863C1 true RU2086863C1 (en) | 1997-08-10 |
Family
ID=20158527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9494026811A RU2086863C1 (en) | 1994-07-18 | 1994-07-18 | Solar-mechanical energy converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2086863C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD2965C2 (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-31 | Технический университет Молдовы | Self-orienting solar plant |
RU2561207C2 (en) * | 2013-06-06 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Solar station orientation device |
RU2561227C2 (en) * | 2013-05-27 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Solar station orientation device |
-
1994
- 1994-07-18 RU RU9494026811A patent/RU2086863C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 992806, кл. F 03 G 7/02, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР N 861717, кл. F 03 G 7/06, 1976. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD2965C2 (en) * | 2004-12-28 | 2006-07-31 | Технический университет Молдовы | Self-orienting solar plant |
RU2561227C2 (en) * | 2013-05-27 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Solar station orientation device |
RU2561207C2 (en) * | 2013-06-06 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Solar station orientation device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94026811A (en) | 1996-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4154221A (en) | Tracking system for solar energy collection | |
US3913326A (en) | Energy conversion system | |
US3998206A (en) | System for collecting and utilizing solar energy | |
US7425776B2 (en) | Multi-cylinder wind powered generator | |
US20070074753A1 (en) | Shape memory alloy motor as incorpoated into solar tracking mechanism | |
RU2086863C1 (en) | Solar-mechanical energy converter | |
US4281513A (en) | Field effect memory alloy heat engine | |
US4302939A (en) | Solid state engine using nitinol memory alloy | |
US4055956A (en) | High torque solar motor | |
EP0022887A1 (en) | Support structure for a large dimension parabolic reflector and large dimension parabolic reflector | |
US3024700A (en) | Mechanical shutter of large aperture and high speed | |
RU2009370C1 (en) | Windmill | |
Pe´ rez Sa´ nchez et al. | Design and Construction of a Dual Axis Passive Solar Tracker, for Use on Yucata´ n | |
RU2089794C1 (en) | Solar unit | |
RU2043583C1 (en) | Arrangement for orientation of solar power plant | |
US20080060460A1 (en) | Propulsion device employing conversion of rotary motion into a unidirectional linear force | |
HRP20231273T1 (en) | Heliostat device | |
JPS6134361A (en) | Gravity rotation engine and generation set thereof | |
RU2028558C1 (en) | Solar plant | |
RU2816343C1 (en) | Thermal wind engine | |
Issa et al. | Feasibility of Using Phase Change Material in Photovoltaic Panels Solar Tracking. | |
US6012959A (en) | Thermal- powered rocking device | |
JP2002364521A (en) | Rotating machine utilizing gravity | |
NL1043439B1 (en) | Vertical axis windmill with wind vane. | |
US3368291A (en) | Educational device |