RU2818660C1 - Power generating device - Google Patents
Power generating device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818660C1 RU2818660C1 RU2023133586A RU2023133586A RU2818660C1 RU 2818660 C1 RU2818660 C1 RU 2818660C1 RU 2023133586 A RU2023133586 A RU 2023133586A RU 2023133586 A RU2023133586 A RU 2023133586A RU 2818660 C1 RU2818660 C1 RU 2818660C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- energy
- generating device
- power generating
- elastomer
- thermal conductivity
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 claims description 2
- 239000003351 stiffener Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 1
- 230000000774 hypoallergenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- -1 polymethylsiloxane Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области электрогенерирующих устройств для преобразования механической энергии движения в другие формы энергии.The invention relates to the field of electrical generating devices for converting mechanical energy of movement into other forms of energy.
Уровень техникиState of the art
Известно аналогичное устройство [Патент US №2019/0238028 A1/ CraigWebster, BenGordon, Pub. Date: 01/08/2019], содержащее корпус с исполнительным механизмом, подвижным относительно него, и вращающимся элементом, способным вращаться относительно корпуса. Вращающийся элемент может взаимодействовать с приводом таким образом, что его движение вызывается действием привода. Электрический генератор включает в себя статор, который жестко прикреплен к корпусу, и ротор, способный получать кинетическую энергию вращения от вращающегося элемента. Ротор и статор взаимодействуют таким образом, что, при вращении ротора относительно статора, происходит электромагнитная индукция в роторе и/или статоре, производя трехфазный переменный ток. Электрический генератор дополнительно содержит электронную схему, включающую выпрямитель для преобразования переменного тока в постоянный ток, а также контроллер тока, предназначенный для регулирования постоянного тока до достижения фиксированного значения.A similar device is known [US Patent No. 2019/0238028 A1/ CraigWebster, BenGordon, Pub. Date: 01/08/2019], containing a housing with an actuator movable relative to it, and a rotating element capable of rotating relative to the housing. The rotating element may interact with the drive in such a way that its movement is caused by the action of the drive. An electrical generator includes a stator that is rigidly attached to a housing and a rotor capable of receiving rotational kinetic energy from the rotating element. The rotor and stator interact in such a way that, as the rotor rotates relative to the stator, electromagnetic induction occurs in the rotor and/or stator, producing three-phase alternating current. The electric generator further includes an electronic circuit including a rectifier for converting alternating current into direct current, as well as a current controller for regulating the direct current to a fixed value.
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, невозможность получения других видов энергии и большая толщина энергогенерирующего устройства, требующего более габаритной упаковки.The disadvantage of this device is the complexity of the design, the inability to obtain other types of energy and the large thickness of the energy-generating device, which requires larger packaging.
В качестве прототипа выбрано устройство, описанное в изобретении [Патент CN №214007402U / Zhuhai Hengqin Lihao Building Materials Coltd, Pub. Date: 20/08/2021] и содержащий гидравлическую систему, включающую в себя эластичное силовое устройство, два аккумулятора гидравлической энергии, гидравлический генератор, два трубопровода для гидравлического масла и два односторонних клапана. Первый и второй трубопровод соединены параллельно между эластичным силовым устройством и гидравлическим генератором. Первый аккумулятор связан с первым трубопроводом, а второй аккумулятор – с вторым трубопроводом. Система преобразует механическую энергию в гидравлическую с помощью эластичного силового устройства, приводит в действие гидрогенератор через систему гидравлической передачи и преобразует гидравлическую энергию в электрическую для выработки электроэнергии. The device described in the invention was selected as a prototype [Patent CN No. 214007402U / Zhuhai Hengqin Lihao Building Materials Coltd, Pub. Date: 08/20/2021] and containing a hydraulic system including an elastic power device, two hydraulic energy accumulators, a hydraulic generator, two hydraulic oil lines and two one-way valves. The first and second pipelines are connected in parallel between the elastic power device and the hydraulic generator. The first battery is connected to the first pipeline, and the second battery is connected to the second pipeline. The system converts mechanical energy into hydraulic energy through an elastic force device, drives a hydraulic generator through a hydraulic transmission system, and converts hydraulic energy into electrical energy to generate electricity.
Недостатком прототипа является сложность конструкции и большая толщина энергогенерирующего устройства.The disadvantage of the prototype is the complexity of the design and the large thickness of the energy-generating device.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции энергогенерирующего устройства, сокращение затрат на его производство, уменьшение габаритов энергогенерирующего устройства и возможность получения как электрической, так и тепловой энергии.The technical result of the invention is to simplify the design of the energy-generating device, reduce the costs of its production, reduce the dimensions of the energy-generating device and the possibility of obtaining both electrical and thermal energy.
Технический результат достигается тем что, энергогенерирующее устройство, содержит полый эластичный элемент, наполненный подвижной вязкой жидкостью, который выполнен из эластомерного материала, верхняя часть которого изготовлена из эластомера с пониженной теплопроводностью, а нижняя часть из эластомера с повышенной теплопроводностью, при этом нижняя часть соединена с одним или множеством термоэлектрических преобразователей, а каждый термоэлектрический преобразователь разделен сепаратором, изготовленным из устойчивого к механическим нагрузкам материала и представляющим собой сплошную решетку с ребрами жесткости.The technical result is achieved in that the energy-generating device contains a hollow elastic element filled with a moving viscous liquid, which is made of an elastomeric material, the upper part of which is made of an elastomer with reduced thermal conductivity, and the lower part of an elastomer with increased thermal conductivity, while the lower part is connected to one or many thermoelectric converters, and each thermoelectric converter is separated by a separator made of material resistant to mechanical loads and consisting of a solid lattice with stiffening ribs.
Для увеличения генерирования электроэнергии термоэлектрические преобразователи электрически соединены между собой. Энергогенерирующее устройство дополнительно может быть оснащено различными преобразователями, изменяющими величину напряжения или форму тока.To increase electricity generation, thermoelectric converters are electrically connected to each other. The energy-generating device can additionally be equipped with various converters that change the voltage value or the shape of the current.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
На фиг. 1 изображена конструкция заявленного энергогенерирующего устройства, где показаны: 1 – верхняя эластомерная поверхность, 2 – вязкая жидкость, 3 – нижний теплопроводный слой, 4 – сепаратор, 5 – термоэлектрические преобразователи.In fig. Figure 1 shows the design of the claimed energy-generating device, which shows: 1 – upper elastomeric surface, 2 – viscous liquid, 3 – lower heat-conducting layer, 4 – separator, 5 – thermoelectric converters.
На фиг. 2 изображена конструкция заявленного энергогенерирующего устройства сбоку в разрезе, где показаны: 1 – верхняя эластомерная поверхность, 2 – вязкая жидкость, 3 – нижний теплопроводный слой, 4 – сепаратор, 5 – термоэлектрические преобразователи, 6 –основание.In fig. Figure 2 shows the design of the claimed energy-generating device in a side section, showing: 1 – upper elastomeric surface, 2 – viscous liquid, 3 – lower heat-conducting layer, 4 – separator, 5 – thermoelectric converters, 6 – base.
Энергогенерирующее устройство содержит полый эластичный элемент, состоящий из верхнего износостойкого слоя, имеющего антискользящий рельеф и хорошее поглощение ИК излучений – верхняя эластомерная поверхность 1, и нижнего слоя с высокой теплопроводностью – нижний теплопроводный слой 3. Верхняя и нижняя поверхности корпуса соединены друг с другом неразъемным соединением, например при помощи клея или с применением вулканизации. Внутренняя часть эластичного элемента заполнена вязкой жидкостью 2. Нижняя часть эластичного элемента связана с жестким сепаратором 4, внутри которого уложены термоэлектрические преобразователи 5 таким образом, что верхняя поверхность термоэлектрических преобразователей 5 находится в тепловом контакте с нижней частью эластичного элемента – нижним теплопроводным слоем 3, а нижняя поверхность термоэлектрических преобразователей 5 находится в тепловом контакте с холодным основанием 6, на котором укладывают устройство.The energy-generating device contains a hollow elastic element consisting of an upper wear-resistant layer having an anti-slip relief and good absorption of IR radiation - upper elastomeric surface 1, and a lower layer with high thermal conductivity - lower thermal conductive layer 3. The upper and lower surfaces of the housing are connected to each other by a permanent connection , for example using glue or using vulcanization. The inner part of the elastic element is filled with a viscous liquid 2. The lower part of the elastic element is connected to a rigid separator 4, inside of which thermoelectric converters 5 are placed in such a way that the upper surface of the thermoelectric converters 5 is in thermal contact with the lower part of the elastic element - the lower heat-conducting layer 3, and the lower surface of thermoelectric converters 5 is in thermal contact with the cold base 6 on which the device is placed.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Заявленное энергогенерирующее устройство работает следующим образом: при надавливании ногой верхняя эластомерная поверхность 1 прогибается внутрь, деформируя вязкую жидкость 2. При этом механическая энергия деформации устройства поглощается за счет внутреннего трения вязкой жидкости в виде тепла. Повышение температуры вязкой жидкости 2 создает тепловой поток, проходящий через нижний теплопроводный слой 3 эластичного элемента и термоэлектрические преобразователи 5 на холодное основание 6 (например, земля, песок, бетон и т.д.). При этом термоэлектрические преобразователи (например, элементы Пельтье) вырабатывают электрический ток. Для предотвращения повреждений термоэлектрических преобразователей при механическом воздействии, таком как нажатие на устройство ногой, предусмотрен сепаратор 4. Он изготовлен из материала выдерживающего механическую нагрузку без повреждения преобразователей и представляет собой сплошную сетку с ребрами жесткости, охватывающую преобразователи. Для увеличения генерирования электроэнергии термоэлектрические преобразователи электрически соединены между собой. Дополнительно в конструкцию энергогенерирующего устройства могут входить различные преобразователи, изменяющие величину напряжения или форму тока (постоянный, переменный).The claimed energy-generating device works as follows: when pressed with a foot, the upper elastomeric surface 1 bends inward, deforming the viscous liquid 2. In this case, the mechanical energy of deformation of the device is absorbed due to internal friction of the viscous liquid in the form of heat. An increase in the temperature of the viscous liquid 2 creates a heat flow passing through the lower heat-conducting layer 3 of the elastic element and thermoelectric converters 5 to the cold base 6 (for example, earth, sand, concrete, etc.). In this case, thermoelectric converters (for example, Peltier elements) generate electric current. To prevent damage to thermoelectric converters due to mechanical impact, such as pressing the device with your foot, a separator 4 is provided. It is made of a material that can withstand mechanical load without damaging the converters and is a continuous mesh with stiffening ribs covering the converters. To increase electricity generation, thermoelectric converters are electrically connected to each other. Additionally, the design of the energy-generating device may include various converters that change the voltage value or the shape of the current (direct, alternating).
В качестве жидкости можно использовать любую нетоксичную, малогорючую, гипоаллергенную и взрывобезопасную вязкую жидкость (например, кремнийорганическое масло ПМС-60000) стабильную в широком диапазоне температур. Верхний слой эластичного элемента – верхняя эластомерная поверхность 1 может выполняться из эластомеров с различной теплопроводностью. Чем выше теплопроводность верхнего слоя, тем большая часть сгенерированного тепла будет рассеиваться в окружающем пространстве. Это создаст эффект теплых полов и может использоваться для обогрева помещений, в которых уложено энергогенерирующее устройство. И наоборот, такое устройство может напрямую нагреваться от воздействия солнечных лучей при установке на улицах. И создавать электрический ток не только за счет движения пешеходов, но и за счет солнечной радиации. Все сгенерированное тепло будет расходоваться для преобразования электрической энергии. Таким образом, регулируя теплопроводность верхнего слоя устройства можно управлять соотношением вырабатываемой тепловой и электрической энергией.Any non-toxic, low-flammable, hypoallergenic and explosion-proof viscous liquid (for example, PMS-60000 organosilicon oil) that is stable over a wide temperature range can be used as a liquid. The top layer of the elastic element - the top elastomeric surface 1 can be made of elastomers with different thermal conductivities. The higher the thermal conductivity of the top layer, the more of the generated heat will be dissipated in the surrounding space. This will create the effect of warm floors and can be used to heat rooms in which the energy-generating device is installed. Conversely, such a device can directly heat up from exposure to sunlight when installed on the streets. And create an electric current not only due to the movement of pedestrians, but also due to solar radiation. All generated heat will be used to convert electrical energy. Thus, by adjusting the thermal conductivity of the upper layer of the device, you can control the ratio of generated thermal and electrical energy.
Пример реализации. Изготовили энергогенерирующее устройство в виде плитки размером 30 на 30 см2 с полиуретановым эластичным элементом с внутренней полостью объемом 392 см3, которую заполнили полиметилсилоксановой жидкостью ПМС-10000. Эластичный элемент уложен на сепаратор в виде полимерной решетки с ячейками размером 40 на 40 мм2. Материал сепаратора пластик ПЛА с толщиной ребра 5 мм. Общая высота устройства составила 15 мм. В качестве термоэлектрических преобразователей использовали элементы Пельтье TEC1-12708. При многократном надавливании на поверхность устройства получали напряжение до 12 В.Example implementation. An energy-generating device was made in the form of a tile measuring 30 by 30 cm 2 with a polyurethane elastic element with an internal cavity with a volume of 392 cm 3 , which was filled with polymethylsiloxane liquid PMS-10000. The elastic element is laid on the separator in the form of a polymer lattice with cells measuring 40 by 40 mm 2 . The material of the separator is PLA plastic with a rib thickness of 5 mm. The total height of the device was 15 mm. TEC1-12708 Peltier elements were used as thermoelectric converters. When pressing repeatedly on the surface of the device, voltages of up to 12 V were obtained.
В солнечный день была уложена плитка на землю. Под воздействием солнечной радиации поверхность плитки прогрелась до 30 °C, что привело к генерации напряжения до 12 В.On a sunny day, the tiles were laid on the ground. Under the influence of solar radiation, the surface of the tile warmed up to 30 °C, which led to the generation of voltage up to 12 V.
В заключение следует отметить преимущества энергогенерирующего устройства по сравнению с прототипом. Во-первых, упрощение конструкции, обусловленное уменьшением толщины энергогенерирующего устройства. Это влияет на легкость укладки и обеспечит уменьшение затрат на производство. Во-вторых, возможность генерации как электрической, так и тепловой энергии за счет использования деформации вязкой жидкости, вызванной разогревом. Такой механизм позволит максимально эффективно использовать солнечную энергию.In conclusion, it should be noted the advantages of the energy-generating device compared to the prototype. Firstly, a simplification of the design due to a decrease in the thickness of the energy-generating device. This affects the ease of installation and will reduce production costs. Secondly, the possibility of generating both electrical and thermal energy by using the deformation of a viscous liquid caused by heating. This mechanism will allow for the most efficient use of solar energy.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY
Патент № US 2019/0238028 A1/ Craig Webster, Ben Gordon, Pub. Date: 01/08/2019.Patent No. US 2019/0238028 A1/ Craig Webster, Ben Gordon, Pub. Date: 01/08/2019.
Патент CN214007402U / Zhuhai Hengqin Lihao Building Materials Co ltd, Pub. Date: 20/08/2021.Patent CN214007402U / Zhuhai Hengqin Lihao Building Materials Co ltd, Pub. Date: 08/20/2021.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2818660C1 true RU2818660C1 (en) | 2024-05-03 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004039966A (en) * | 2002-07-05 | 2004-02-05 | Public Works Research Institute | Thermoelectric element snow melting system and thermoelectric element power generation system |
| CN102865617A (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-09 | 立泰高新科技股份有限公司 | Electric heating module and system for building plate and road facing plate |
| WO2017194937A1 (en) * | 2016-05-10 | 2017-11-16 | Pavegen Systems Limited | Electrical generator |
| US20190238028A1 (en) * | 2016-05-10 | 2019-08-01 | Pavegen Systems Limited | Method and system for generating electricity from footsteps |
| CN110557047A (en) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 陈宽 | Pavement power generation system |
| CN211377918U (en) * | 2020-02-26 | 2020-08-28 | 广州市市政实业有限公司 | Self-generating asphalt pavement |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004039966A (en) * | 2002-07-05 | 2004-02-05 | Public Works Research Institute | Thermoelectric element snow melting system and thermoelectric element power generation system |
| CN102865617A (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-09 | 立泰高新科技股份有限公司 | Electric heating module and system for building plate and road facing plate |
| WO2017194937A1 (en) * | 2016-05-10 | 2017-11-16 | Pavegen Systems Limited | Electrical generator |
| US20190238028A1 (en) * | 2016-05-10 | 2019-08-01 | Pavegen Systems Limited | Method and system for generating electricity from footsteps |
| CN110557047A (en) * | 2018-05-31 | 2019-12-10 | 陈宽 | Pavement power generation system |
| CN211377918U (en) * | 2020-02-26 | 2020-08-28 | 广州市市政实业有限公司 | Self-generating asphalt pavement |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11316090B2 (en) | Thermoelectric generator | |
| Zhang et al. | An ultra-durable windmill-like hybrid nanogenerator for steady and efficient harvesting of low-speed wind energy | |
| ES2863654T3 (en) | System and procedure for operating an electric power converter | |
| KR100466373B1 (en) | Generator having a configuration of a micro electric mechanical system | |
| US20140232240A1 (en) | Electroactive polymer energy converter | |
| CN107342709B (en) | A kind of compound energy system being collected simultaneously gas mechanical energy and thermal energy | |
| KR101861736B1 (en) | Convertible power generation apparatus using piezoelectric element | |
| US20100109473A1 (en) | Dynamic capacitor energy system | |
| Kumar | Energy collection via Piezoelectricity | |
| RU2818660C1 (en) | Power generating device | |
| KR102195388B1 (en) | Device and method for generating electricity using thermoelectric element and phase change material | |
| EP2306119A2 (en) | Geothermal heating and cooling management system | |
| KR101771148B1 (en) | Solar heat collector type thermoelectric generator module and system comprising the same | |
| RU2446362C2 (en) | Electric energy obtaining method and device | |
| CN105450171A (en) | Double-glass solar cell module junction box | |
| KR20110059922A (en) | Sunlight thermopower module that uses natural water for heatsink | |
| KR101229643B1 (en) | hybrid type power supply apparatus for multi smart gateway | |
| US20060016469A1 (en) | Thermoelectric effect apparatus, energy direct conversion system , and energy conversion system | |
| AU2018100812A4 (en) | Foot steps waste energy harvesting system using hydro generator | |
| Shneen et al. | Utilization of DC motor-AC generator system to convert the solar direct current into 220v alternating current | |
| KR20220153889A (en) | Generator using thermoelectic element and eco-friendly solar power generation system having the same | |
| US10734565B2 (en) | Thermoelectric generator | |
| KR101637950B1 (en) | Solar heat collector type thermoelecric generation apparatus | |
| Pelrine et al. | Generator mode: devices and applications | |
| KR102682611B1 (en) | Water pipe freeze protection cover furnished with ultra-insulated heating element |