Энергетическая установка

Научно-технические статьи, патенты,
технологии, изобретения, инновации

Энергетическая установка

Патент Украины UA 91126

Дата начала действия патента: 25. 06. 2010

Описанное изобретение относится к малой энергетики, может быть применено как источник электроэнергии предназначенной для питания различных устройств.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известно большое количество энергетических установок, которые преобразуют энергию тепла в электрическую энергию, при этом применяя в качестве рабочего тела газ или жидкость.

Недостатком известных энергетических установок, которые применяют в качестве рабочего тела газ, является то, что газ менее теплопроводен, он сжимаем, это дает возможность предположить, что такая энергетическая установка будет иметь большой размер на единицу мощности (RU 2013658). Недостатком энергетических установок, которые применяют в качестве рабочего тела жидкость, является то, что они используют разность удельного веса жидкости при различных температурах, в результате получаем малую мощность, при больших затратах тепловой энергии (DE10042546).

Наиболее близким к заявленному объекту, по количеству общих признаков и технической сущности можно отнести энергетическую установку, содержащею нагревательный и охлаждающий коллектора, соединенные с теплообменником, заполненные теплопередающей жидкостью, связь между коллекторами и емкостью осуществляется по трубопроводам, на которых находятся насосы и управляемый гидравлический распределитель, теплообменник расположен в емкости заполненной рабочей жидкостью, в емкость установлены датчики температуры и давления, они соединены с электронной системой, рабочим органом энергетической установки служит подвижной шток с жестко закрепленным диском, к которому прилегают пьезокерамические пластины.

У известных энергетических установок, которые используют тепловую энергию, направленную на объемное расширение рабочей жидкости в замкнутом пространстве, при этом используют мощность выталкиваемого штока, недостатком является медленное перемещения штока, это затрудняет преобразования механической энергии в электрическую.

Цель изобретения - увеличения скорости перемещения штока.

Указанная цель достигается тем, что в энергетической установки дополнительно установленный цилиндр, в котором находится подвижной шток, цилиндр соединенный трубопроводами, через управляемый гидравлический распределитель с емкостью.

Указанная цель достигается тем, что хоть одна из стенок емкости имеет обратимую деформацию, используемую для работы установки.

Применяя в качестве рабочего тела жидкость, и используя такое физическое свойство как не сжимаемость, даст возможным при небольшом изменении температуры, существенно изменить давление в емкости, которое будет ограниченно прочностью и жесткостью стенок емкости, а при отрицательном давлении силой, которая возникает между молекулами данного вещества.

На рисунке схематически изображена энергетическая установка.

Энергетическая установка содержит: Нагревательный коллектор 1 соединенный трубопроводами 2 и 3 с теплообменником 4, на трубопроводах 2 и 3 установлен управляемый гидравлический распределитель 5. Охлаждающий коллектор 6 соединен трубопроводами 7 и 8 с теплообменником 4, на трубопроводах 7 и 8 установлен управляемый гидравлический распределитель 5. Управляемый гидравлический распределитель 5 приводится в действия двумя электромагнитами, имеет два положения, первое, теплообменник соединен с нагревательным коллектором 1, второе, теплообменник соединен с охлаждающим коллектором 6. На трубопроводе 3 распложен насос 9, на трубопроводе 8 насос 10. В верхней точки трубопровода 2 находится подпитывающая емкость 11. В верхней точки трубопровода 7 находится подпитывающая емкость 12. Нагревательный коллектор 1 и охлаждающий коллектор 6 заполнены теплопередающей жидкостью, которая имеет большую теплоемкость, например вода. Насос 9 и 10 вращает электродвигатель 13. Емкость 14 заполнена рабочей жидкостью 15, у которой большое тепловое расширение, например этиловый спирт. Одна стенка 16 емкости 14 упругая. При достижении в емкости 14 рабочего давления, положительного или отрицательного, осуществляется обратимая деформация стенки 16. Рессора 17 предназначена для увеличения коэффициента упругости стенки 16 при положительном давлении в емкости 14. Остальные стенки емкости 14 жесткие, для наглядности на рисунке они изображены двойными. Трубопровод 18 соединяет емкость 14 с управляемым гидравлическим распределителям 19. Управляемый гидравлический распределитель 19 электромагнитный с пружинным возвратом. Трубопровод 20 соединяет управляемый гидравлический распределитель 19 с цилиндром 21. Подвижный шток 22 плотно входит в цилиндр 21. Диск 23 жестко закреплен к подвижному штоку 22. К диску 23 прилегает пакет, состоящий с пьезокерамической пластины 24, токосъемников 25, изоляторов 26. Площадь пьезокерамической пластины 24 подобранна так, что начало ее деформации, при включенном управляемом гидравлическом распределителе 19, совпадает с началом деформации стенки 16 и рессоры 17, при положительном давлении рабочей жидкости 15 в емкости 14. К диску 23 плотно прилегает пакет, состоящий с пьезокерамической пластины 27, токосъемников 28, изоляторов 29. Площадь пьезокерамической пластины 27 подобрана так, что ее деформация, при включенном управляемом гидравлическом распределителе 19, совпадает с началом деформации стенки 16, при отрицательном давлении рабочей жидкости 15 в емкости 14. Расширительный бак 30 соединен трубопроводом 31, трубопроводом 32, через отключенный управляемый гидравлический распределитель 19, трубопровод 20 с цилиндром 21. Управления гидравлическим клапаном 33 осуществляется электромагнитом с пружинным возвратом, при включенном электромагните он соединяет расширительный бак 30, через трубопровод 31, трубопровод 34 с емкостью 14. К емкости 14 закреплен датчик температуры 35 и датчик давления 36, данные датчиков поступают в электронную систему 37, которая соединена с управляемыми гидравлическими распределителями 5, 19 и управляемым гидравлическим клапаном 33. Токосъемники 25, 28 соединены с выпрямителем, в схеме он изображен в виде диодных мостиков 38 и конденсатора 39, далее постоянный электрический ток собирается в аккумулятор 40. Преобразователь 41, предназначен для того, чтобы преобразовать постоянный ток, в переменный. Электродвигатель 13 и электронная система 37 питаются от аккумулятора 40.

В нагревательном коллекторе 1 теплопередающая жидкость нагревается от искусственного или природного источника тепла. Циркуляция теплопередающей жидкости проходит от коллектора 1, по трубопроводу 2, через открытый управляемый гидравлический распределитель 5, через теплообменник 4, открытый управляемый гидравлический распределитель 5, насос 9, возвращается в нагревательный коллектор 1. Циркуляция может проходить как принудительно, при включенном электродвигателе 13, так и естественным путем, нагреваясь в нагревательном коллекторе 1, теплопередающая жидкость поднимается вверх, охлаждаясь в теплообменники 4, опускается вниз. Теплообменник 4 нагревает рабочую жидкость 15, управляемый гидравлический клапан 33 и управляемый гидравлический распределитель 19, отключенные давление в емкости 14 увеличивается, это приводит к деформации стенки 16 и рессоры 17. С достижением в емкости положительного рабочего давления датчик давления 36, дает сигнал в электронную систему 37, которая посылает импульсы на включения и выключения управляемого гидравлического распределителя 19. Во время включения управляемого гидравлического распределителя 19, давление рабочей жидкости 15 с емкости 14, по трубопроводу 18, трубопроводу 20, передается в цилиндр 21. С увеличением давления в цилиндре 21, шток 22 с жестко закрепленным к нему диском 23 оказывает давления на пьезокерамическую пластину 24. Ограничивает нагрузку на пьезокерамическую пластину 24, давление рабочей жидкости в емкости 14, которое зависит от коэффициента упругости стенки 16 с рессорой 17. При сжатии, пьезокерамическая пластина 24 деформируется, и на ее сторонах прилегающих к токосъемникам 25 образуется электрический заряд, который передается через диодный мостик 38 конденсатор 39, в аккумулятор 40. Если потребитель применяет переменный ток, то между аккумулятором и потребителем устанавливается преобразователь 41. При выключенном гидравлическом распределителе 19, цилиндр 21 соединяется через трубопроводы 20, 32 и 31 с расширительным баком 30, давление в цилиндре 21 падает, пьезокерамическая пластина 24 восстанавливает свой размер, диск 23 с закрепленным к нему штоком 22 возвращается в первоначальное положение. С достижением максимальной температуры рабочая жидкость 15, которую контролирует датчик температуры 35 и понижению давления, менее рабочего, которое контролирует датчик давления 36, электронная система 37 кратковременно включает управляемый гидравлический клапан 33, это приводит к сбросу остаточного давления в емкости 14. Одновременно электронная система 37 переключает управляемый гидравлический распределитель 5, соединяя теплообменник 4 с охлаждающим коллектором 6. При этом циркуляция теплопередающей жидкости проходит через охлаждающий коллектор 6, по трубопроводу 8, насос 10, через открытый управляемый гидравлический распределитель 5, через теплообменник 4, открытый управляемый гидравлический распределитель 5, далее возвращается по трубопроводу 7 в охлаждающий коллектор 6. Циркуляция может проходить как принудительно, когда насос 10 приводится во вращения электродвигателем 13, так и естественно, без помощи насоса 10. Теплопередающая жидкость, охлаждаясь в охлаждающем коллекторе 6, опускается вниз, нагреваясь в теплообменнике 4, поднимается вверх. Теплообменник 4 охлаждает рабочую жидкость 15, управляемый гидравлический клапан 33 и управляемый гидравлический распределитель 19, отключенные, давление в емкости 14 понижается, при этом деформируется стенка 16. С достижением в емкости отрицательного рабочего давления, датчик давления 36 дает сигнал в электронную систему 37, электронная система посылает импульсы на включения и выключения управляемого гидравлического распределителя 19. При включенном управляемом гидравлическом распределителе 19, отрицательное давление рабочей жидкости 15 с емкости 14, по трубопроводу 18, трубопроводу 20, передается в цилиндр 21. Цилиндр 21 втягивает шток 22 с жестко закрепленным к нему диском 23, который оказывает давление на пьезокерамическую пластину 27, при этом она деформируется. Ограничивает нагрузку на пьезокерамическую пластину 27 отрицательное давление рабочей жидкости в емкости 14, она зависит от коэффициента упругости стенки 16. При деформации пьезокерамической пластины 27, на ее сторонах прилегающих к токосъемнику 28 образуется электрический заряд, который проходит через диодный мостик 38, конденсатор 39, в аккумулятор 40. Если потребитель применяет переменный ток, то между аккумулятором 40 и потребителем устанавливается преобразователь 41. При выключенном гидравлическом распределителе 19, цилиндр 21 соединяется через трубопроводы 20, 32 и 31 с расширительным баком 30, отрицательное давление в цилиндре 21 сбрасывается, пьезокерамическая пластина 27 восстанавливает свои размеры, диск 23 с закрепленным к нему штоком 22 возвращается в первоначальное положение. При достижении минимальной температуры рабочей жидкости 15, в емкости 14, которую контролирует датчик температур 35 и повышению давления выше рабочего, которое контролирует датчик давления 36, электронная система 37 кратковременно включает управляемый гидравлический клапан 33, при этом сбрасывается отрицательное давление с емкости 14 в расширительный бак 30. Одновременно электронная система 37 переключает управляемый гидравлический распределитель 5, в положения соединения теплообменника 4 с нагревательным коллектором 1. Далее повторяется выше описанный процесс.

Описанное изобретение дает возможность использовать разницу температуры, которая встречается в природе.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Энергетическая установка, содержащая нагревательный и охлаждающий коллектора, заполненные теплопередающей жидкостью, соединенные трубопроводами через насосы и управляемый гидравлический распределитель с теплообменником находящемся в емкости с рабочей жидкостью, в которой установлены датчики температуры и давления, соединенные с электронной системой, рабочим органом энергетической установки служит подвижный шток с жестко закрепленным диском, к которому прилегают пьезокерамические пластины, отличается тем, что дополнительно содержит цилиндр, в котором находится подвижный шток, цилиндр соединен трубопроводами, через управляемый гидравлический распределитель с емкостью.

2. Установка за п. 1. которая отличается тем, что хотя бы одна из стенок емкости имеет обратимую деформацию, используемую для работы установки.

Поделиться статьёй с друзьями:

Другие статьи раздела "Усторйства и машины":

  1. 23.09.13 Винт Белашова
  2. 23.09.13 Энергетическая установка