RU2781797C1 - Тепловой двигатель для производства электрической энергии - Google Patents
Тепловой двигатель для производства электрической энергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781797C1 RU2781797C1 RU2021113959A RU2021113959A RU2781797C1 RU 2781797 C1 RU2781797 C1 RU 2781797C1 RU 2021113959 A RU2021113959 A RU 2021113959A RU 2021113959 A RU2021113959 A RU 2021113959A RU 2781797 C1 RU2781797 C1 RU 2781797C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shaft
- capsules
- rods
- tank
- engine
- Prior art date
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title abstract 3
- 239000002775 capsule Substances 0.000 claims abstract description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000005294 ferromagnetic Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 230000000737 periodic Effects 0.000 claims description 3
- 235000021217 cabbage soup Nutrition 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000002035 prolonged Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 10
- 239000011554 ferrofluid Substances 0.000 description 6
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 230000005291 magnetic Effects 0.000 description 3
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIMGJWSPQNXYNK-UHFFFAOYSA-N azane;titanium Chemical compound N.[Ti] UIMGJWSPQNXYNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical Effects 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к тепловым двигателям для производства электрической энергии. В тепловом двигателе для производства электрической энергии, содержащем резервуар с зонами, заполненными горячим и холодным жидким теплоносителем, расположенными по периметру корпуса, и размещенную на внешнем краю резервуара направляющую, при этом в центре резервуара в разделяющей зоны с теплоносителем полости установлен с возможностью вращения вал, которым снабжен шаговый электродвигатель, на валу закреплен шарнир со стержнями с держателями, на осях которых установлены капсулы, имеющие возможность поворота вокруг своей оси, причем каждая из капсул содержит дисковую пластину, выполненную из материала, обладающего эффектом памяти формы, и эластичную диафрагму, между которыми расположен цилиндр, выполненный из немагнитного материала, вокруг которого установлены обмотки электрического генератора, концентрично которым размещены кольцевые постоянные магниты, капсулы заполнены ферромагнитной жидкостью, на концах стержней закреплены ролики, находящиеся в контакте с направляющими, а вал выполнен с возможностью периодического поворота от шагового электродвигателя. Изобретение направлено на упрощение конструкции двигателя и увеличение срока его службы. 3 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к тепловым двигателям для производства электрической энергии.
Известен мартенситный двигатель, содержащий корпус с зонами нагрева и охлаждения, многосекционный механизм деформирования, обеспечивающий знакопеременное нагружение рабочих элементов и включающий расположенные в параллельных плоскостях цилиндрические зубчатые пары с передаточным отношением 1, связанные между собой планками для закрепления концов рабочих элементов, узел отбора мощности, вал синхронизации работы секций, связанный секциями посредством механических передач, и механические распределители с ограничителями оборотов (А.с. СССР №1492831, МПК F03G 7/06, опубл. 1989 г.).
Недостатком этого двигателя является сложность конструкции.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является тепловой двигатель, содержащий корпус с зонами нагрева и охлаждения, многосекционный механизм деформирования, обеспечивающий знакопеременное нагружение рабочих элементов из материала, обладающего свойством термомеханической памяти формы, и включающий расположенные в параллельных плоскостях цилиндрические зубчатые пары, связанные с рабочими элементами, вал синхронизации работы секций, узел отбора мощности, причем температурные зоны выполнены в виде резервуаров, наполненных жидким теплоносителем и расположенных поочередно по периметру корпуса, при этом в центре корпуса вертикально установлен с возможностью вращения выходной вал, при этом двигатель снабжен валами синхронизации работы секций (Патент РФ №2053411, МПК F03G 7/06, опубл.27.01.1996).
Недостатком этого двигателя также является высокая сложность конструкции.
Технической задачей является упрощение конструкции теплового двигателя для производства электрической энергии.
Техническая задача достигается тем, что в тепловом двигателе для производства электрической энергии, содержащем резервуар с зонами, заполненными горячим и холодным жидким теплоносителем, расположенными по периметру корпуса, и размещенную на внешнем краю резервуара направляющую, при этом в центре резервуара в разделяющей зоны с теплоносителями полости установлен с возможностью вращения вал, которым снабжен шаговый электродвигатель, на валу закреплен шарнир со стержнями с держателями, на осях которых установлены капсулы, имеющие возможность поворота вокруг своей оси, причем каждая из капсул содержит дисковую пластину, выполненную из материала, обладающего эффектом памяти формы, и эластичную диафрагму, между которыми расположен цилиндр, выполненный из немагнитного материала, вокруг которого установлены обмотки электрического генератора, концентрично которым размещены кольцевые постоянные магниты, капсулы заполнены ферромагнитной жидкостью, на концах стержней закреплены ролики, находящиеся в контакте с направляющей, а вал установлен с возможностью периодического поворота от шагового электродвигателя.
Технический результат заключается в сокращении количества механически движущихся элементов генератора, вследствие чего двигатель имеет простое устройство, малые износы и высокий срок службы.
Сущность устройства поясняется следующими графическими материалами.
На фиг. 1 представлен вид сбоку на тепловой двигатель, на фиг. 2 - вид сверху, а на фиг. 3 - сечение А-А двигателя.
Тепловой двигатель (фиг. 1) содержит резервуар 1 с зонами 2 и 3 горячего и холодного жидкого теплоносителя соответственно, направляющую 4 на внешнем краю резервуара 1 с подъемами 5 у полости 6, разделяющей зоны 2 и 3 горячего и холодного теплоносителей соответственно, в центре которой расположен шаговый электродвигатель 7, имеющий вал 8, выполненный с возможностью периодического поворота от шагового электродвигателя 7. На валу 8 установлен шарнир 9 с закрепленными на нем стержнями 10, на которых размещены держатели 11. На осях 12 держателей 11 стержней 10 установлены капсулы 13 с возможностью поворота вокруг своей оси, заполненные ферромагнитной жидкостью. Нижние раструбы капсул 13 погружены в теплоносители, находящиеся в зонах 2 и 3 горячего и холодного теплоносителей соответственно. На противоположных по отношению к валу 8 концах стержней 10 закреплены ролики 14, находящиеся в постоянном контакте с направляющей 4.
Каждая капсула 13 (фиг. 3) содержит дисковую пластину 15, выполненную из материала, обладающего эффектом памяти формы, например, никелида титана, имеющего широкий диапазон температур мартенситного превращения, в зависимости от процентного соотношения составляющих сплава.
С противоположной стороны по отношению к дисковой пластине 15 в капсуле 13 установлена эластичная диафрагма 16. Между дисковой пластиной 15 и эластичной диафрагмой 16 расположен цилиндр 17, выполненный из немагнитного материала, например, сплава меди, алюминия, титана. Вокруг цилиндра 17 установлены обмотки 18 электрического генератора (на рисунке не показан), концентрично которым размещены кольцевые постоянные магниты 19. Рабочей жидкостью капсул 13 является ферромагнитная жидкость, полностью заполняющая их внутреннюю полость.
Работает тепловой двигатель следующим образом.
В резервуаре 1 в качестве горячего жидкого теплоносителя 2 находится горячая вода (например, из геотермальных источников, систем охлаждения различных устройств или технологических процессов).
Капсулы 13 в начале работы теплового двигателя не нагреты и повернуты таким образом, что дисковые пластины 15 находятся внизу, так как центр тяжести капсул 13 при таком положении дисковых пластин 15 расположен ниже осей 12 (ниже оси В-В). Это объясняется тем, что дисковые пластины 15 выполнены из материала, обладающего эффектом памяти формы, и при низкой температуре выгнуты вниз (наружу) по отношению к заполняющей капсулы 13 ферромагнитной жидкости.
При погружении капсулы 13 в горячий жидкий теплоноситель 2 резервуара 1 дисковая пластина 16 нагревается, в ней происходит мартенситное превращение, она изменяет свою форму и выгибается выпуклостью вверх (на фиг. 3 показано пунктиром). При этом ферромагнитная жидкость капсулы 13 перемещается внутри цилиндра 18. Перемещение ферромагнитной жидкости внутри цилиндра 17 в магнитном поле кольцевого постоянного магнита 19 генерирует ЭДС в обмотке 18 электрического генератора (на фиг. 3 магнитные силовые линии показаны пунктиром). Создаваемая в обмотке 18 ЭДС снимается с электрического разъема (на рисунке не показан) и подается в электрическую сеть и на привод шагового электродвигателя 7.
При перемещении ферромагнитной жидкости в капсуле 13 вверх эластичная диафрагма 16 также прогибается вверх (на фиг. 3 показано пунктиром), что приводит к смещению центра тяжести капсулы 13 выше оси 12 (выше оси В-В) и к повороту капсулы на 180°, что замыкает контакты блока управления (на рисунке не показан), который включает шаговый электродвигатель 7, поворачивающий вал 8 на угол 360°/n, где n - число стержней 10 в тепловом двигателе. При таком повороте в жидкий горячий теплоноситель 2 погружается следующая капсула 13.
При повороте вала 8 с шарниром 9 стержень 10 с роликом 14 перемещает капсулу 13 по направляющей 4. У полости 6, разделяющей зоны 2 и 3 зон горячего и холодного теплоносителей направляющая 4 имеет подъем 5, вследствие чего капсула 13 приподнимается и полностью выходит из горячего жидкого теплоносителя, а затем опускается в холодный теплоноситель 3. Вследствие этого капсула 13 охлаждается, и дисковая пластина 15, в материале которой происходит мартенситное превращение, занимает первоначальное положение с выпуклостью наружу. При таком перемещении ферромагнитной жидкости внутри цилиндра 17 в магнитном поле кольцевого постоянного магнита 19 вновь создается ЭДС в обмотке 18 электрического генератора, снимаемая с электрического разъема.
Вследствие того, что дисковая пластина 15 при погружении капсулы 13 в холодный теплоноситель 3 выгибается наружу по отношению к заполняющей капсулу 13 ферромагнитной жидкости, центр тяжести капсулы 13 оказывается выше оси 12 (выше оси В-В), что приводит к повороту капсулы на 180°, что приводит механизм теплового двигателя в первоначальное состояние.
Далее описанный цикл может быть многократно повторен.
Изменение формы деталей, изготовленных из материала, обладающего эффектом памяти формы, происходит с большой силой, достаточной для совершения работы по перемещению ферромагнитной жидкости и генерации электрической энергии (см. Применение эффекта памяти формы в современном машиностроении/ А.С. Тихонов, А.П. Герасимов, И.И. Прохорова. - М.: Машиностроение, 1981. - 80 с.)
Полный цикл предлагаемого теплового двигателя может происходить за полный оборот вала 8 при наличии двух резервуаров с жидкими теплоносителями, каждый из которых охватывает сектор 180°, т.е. при переносе капсул 13 через полость 6, разделяющую зоны 2 и 3 горячего и холодного теплоносителей. Цикл предлагаемого теплового двигателя может происходить также за половину оборота вала 8 при наличии четырех резервуаров, каждый из которых охватывает сектор 90°, т.е. при переносе капсул 13 через четыре границы температурных зон.
Техническим преимуществом предложенного двигателя является генерация электрической энергии, осуществляемая без использования механически движущихся элементов генератора, вследствие чего двигатель имеет простое устройство, малые износы и высокий срок службы.
Предлагаемая конструкция теплового двигателя для преобразования тепловой энергии в электрическую значительно упрощается вследствие сокращения числа механически движущихся элементов.
Claims (1)
- Тепловой двигатель для производства электрической энергии, содержащий резервуар с зонами, заполненными горячим и холодным жидким теплоносителем, расположенными по периметру корпуса, и размещенную на внешнем краю резервуара направляющую, при этом в центре резервуара в разделяющей зоны с теплоносителем полости установлен с возможностью вращения вал, отличающийся тем, что валом снабжен шаговый электродвигатель, на валу закреплен шарнир со стержнями с держателями, на осях которых установлены капсулы, имеющие возможность поворота вокруг своей оси, причем каждая из капсул содержит дисковую пластину, выполненную из материала, обладающего эффектом памяти формы, и эластичную диафрагму, между которыми расположен цилиндр, выполненный из немагнитного материала, вокруг которого установлены обмотки электрического генератора, концентрично которым размещены кольцевые постоянные магниты, капсулы заполнены ферромагнитной жидкостью, на концах стержней закреплены ролики, находящиеся в контакте с направляющей, а вал установлен с возможностью периодического поворота от шагового электродвигателя.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2781797C1 true RU2781797C1 (ru) | 2022-10-18 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1089291A1 (ru) * | 1983-02-11 | 1984-04-30 | Beglaryan Armais E | Магнитно-тепловой двигатель |
RU2053411C1 (ru) * | 1991-12-23 | 1996-01-27 | Благовещенский технологический институт | Тепловой двигатель |
RU22200U1 (ru) * | 2001-05-18 | 2002-03-10 | Ульяновский государственный технический университет | Энергетическая установка |
US9653673B1 (en) * | 2012-05-03 | 2017-05-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | System and method for capacitive heat to electrical energy conversion |
RU176815U1 (ru) * | 2017-05-19 | 2018-01-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Магнитотепловой двигатель |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1089291A1 (ru) * | 1983-02-11 | 1984-04-30 | Beglaryan Armais E | Магнитно-тепловой двигатель |
RU2053411C1 (ru) * | 1991-12-23 | 1996-01-27 | Благовещенский технологический институт | Тепловой двигатель |
RU22200U1 (ru) * | 2001-05-18 | 2002-03-10 | Ульяновский государственный технический университет | Энергетическая установка |
US9653673B1 (en) * | 2012-05-03 | 2017-05-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | System and method for capacitive heat to electrical energy conversion |
RU176815U1 (ru) * | 2017-05-19 | 2018-01-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" | Магнитотепловой двигатель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10340768B2 (en) | Flywheel energy storage device with induction torque transfer | |
AU2008231826B2 (en) | Device and method for converting energy | |
EP2132793B1 (en) | Generator device and method | |
US20100109474A1 (en) | Thermomagnetic generator device and energy converting method | |
US9883552B2 (en) | Heat generator | |
EP3217521B1 (en) | Eddy current type heating device | |
US20120306211A1 (en) | Electrical generator that utilizes rotational to linear motion conversion | |
RU2781797C1 (ru) | Тепловой двигатель для производства электрической энергии | |
US20180035493A1 (en) | Eddy current heat generating apparatus | |
US8026622B2 (en) | Generator with falling stator | |
CN102403925B (zh) | 一种往复式运动活塞泵驱动的热磁发电系统 | |
CN201210758Y (zh) | 一种涡电流发热器 | |
CN102418655A (zh) | 一种能量转化装置 | |
RU166069U1 (ru) | Магнитная муфта | |
RU2070989C1 (ru) | Ветроагрегат | |
JP2014138550A (ja) | 金属感温磁性材料の磁気特性を応用した熱磁気発電機 | |
RU2788497C1 (ru) | Воздухонезависимый термомагнитный двигатель для подводных лодок | |
KR102059041B1 (ko) | 자성 유체를 이용한 발전장치 | |
EP2841747B1 (en) | A working cylinder for an energy converter | |
SU1134778A1 (ru) | Тепловой двигатель | |
JPH01232174A (ja) | 感温磁性体を利用した動力装置 | |
RU2002118738A (ru) | Способ преобразования силы гравитации в энергию движения | |
RU2034173C1 (ru) | Тепловой роторный двигатель б.ф.кочеткова | |
BR102012012824A2 (pt) | Dispositivo termomagnético rotativo e uso do mesmo | |
CN113720017A (zh) | 一种熔盐电蓄热动态调节锅炉 |