ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к малой энергетике и может найти широкое применение как экологически чистый источник электроэнергии для питания различных устройств.

Известны двигатели Стирлинга, приводимые в работу от источников внешнего подвода тепла при сгорании топлива (термонагреватели). Известны также солнечные электростанции, использующие через солнечный коллектор солнечную радиацию для нагрева теплоносителя, например рабочего газа, и преобразования энергии теплоносителя в механическую или электрическую энергию, (гелионагреватели).

Ближе всего к изобретению по количеству общих признаков и технической сущности энергетическая установка, имеющая взаимосвязанные источники энергии - гелионагреватель и термонагреватель. Нагретый рабочий газ низкого давления предварительно проходит через компрессор, где его давление повышается, и после этого на энергопреобразователь в виде турбины с электрогенератором. Устройство имеет связующие элементы, электронное управление и охладитель. Однако известное устройство конструктивно не компактно и недостаточно эффективно.

Для повышения эффективности устройства, содержащего взаимосвязанные гелионагреватель, термонагреватель, энергопреобразователь и соединительную камеру, заполненные рабочим газом, охладитель, электронную систему управления их работой и ее исполнительные органы, энергопреобразователь снабжен штоком и подвижной разделительной перегородкой. Гелионагреватель, термонагреватель, энергопреобразователь и соединительная камера состоят из двух отдельных частей, первые части которых соединены с первой частью соединительной камеры через исполнительные органы системы управления, выполненные в виде приводных жалюзи, а вторые части - со второй частью соединительной камеры. Части энергопреобразователя выполнены в виде двух неметаллических сильфонов, герметически соединенных с разделительной перегородкой и кинематически - со штоком энергопреобразователя и выполненных с возможностью изменения внутреннего объема и внешней поверхности теплообмена, охладитель - в виде емкости с водой, в которой размещены сильфоны энергопреобразователя.

На фиг. 1 - показано устройство, вид спереди; на фиг. 2 - схема приводной жалюзи; на фиг. 3 - схема управления устройством; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 1.

Гелионагреватель 1 состоит из левого солнечного коллектора 2, правого солнечного коллектора 3, покрытых панелями стеклопакета 4, опирающихся изнутри на ячеистый металлический каркас 5 и имеющих установленные снаружи манометры с датчиками давления 6, рабочего газа 7, нагреваемого солнцем 8. Термонагреватель 9 подразделяется на левый нагреватель 10 и правый нагреватель 11, обогреваемые источниками внешнего горения 12. Энергопреобразователь 13 состоит из бассейна 14 с водой 15 и помещенным в него сильфоном-охладителем 16, имеющим рабочий разделитель 17, шток 18, упор 19 и поделенную на левую 20 и правую 21 сильфонные камеры, замыкающиеся левой решеткой 22 и правой решеткой 23, имеющие магниты 24 и переходящие в левую 25 и правую 26 соединительные камеры, на которых установлены левая 27 и правая 28 гелиоприводные жалюзи, левая 29 и правая 30 термические приводные жалюзи.

Приводные жалюзи (конструкция всех жалюзи идентична) состоят из рейки со штоком 31, соединенной с пружиной растяжения 32, функционально связанной с электромагнитами 33 и зубчатыми шарнирами 34, установленными на раме 35, которая имеет лепестки 36.

Принципиальная схема управления работой устройства включает ЭВМ 37, зарядный блок 38, цепи управления с исполнительными органами 39.

Панель стеклопакета состоит из гладкого стекла 40, рифленого стекла 41, вакуумных полостей 42, герметика 43.

Устройство работает по следующему принципу.

В солнечную погоду функционирует гелионагреватель 1, а термонагреватель 9 отключен. Рабочий газ 7 в холодном состоянии, находящийся в левом солнечном коллекторе 2, получает от солнца 8 через панели стеклопакета 4 солнечную энергию и нагревается в замкнутом пространстве, его давление растет и все параметры меняются по изохорическому процессу. Левая гелиоприводная жалюзи 27 обесточена, замкнута, ее электромагнит 33 обесточен. Когда давление рабочего газа 7 поднимается до уровня срабатывания манометра с датчиком 6, ЭВМ 37 включает электромагниты 33. Левая 27, а затем и правая 28 гелиоприводные жалюзи открываются, и рабочий газ 7 устремляется через левую соединительную камеру 25 в левую сильфонную камеру 20, а рабочий разделитель 17, оторвавшись своим упором 19 от магнитов 24, приходит в возвратно-поступательное движение вместе со штоком 18, и остывший рабочий газ 7 с упавшим давлением, находящийся в правой сильфонной камере 21, выталкивается в правый солнечный коллектор 3. При достижении рабочим разделителем 17 правой решетки 23 упоры 19 смыкаются с магнитом 24, а командой от ЭВМ 37 закрываются левая 27 и правая 28 гелиоприводные жалюзи путем обесточивания электромагнитов 33 и срабатывания пружин растяжения 32. Далее процесс повторяется.

В ночную и пасмурную погоду гелионагреватель 1 отключается от работы, термонагреватель 9 включается в работу. Гелиприводные жалюзи обесточены, закрыты и не работают. Термические приводные жалюзи обеспечены электропитанием от зарядного блока 38 и включены в работу. Рабочий газ 7 нагревается попеременно то в левом нагревателе 10, то в правом нагревателе 11, давление его повышается до включения манометра с датчиком 6, и тогда поочередно то через левую, то через правую соединительную камеру рабочий газ поступает то в левую, то в правую сильфонную камеру, совершая работу, идентичную работе его в гелионагревателе.

Использование: как экологически чистый источник электроэнергии для различных устройств. Сущность изобретения: установка включает в себя гелионагреватель, представляющий собой солнечный коллектор, термонагреватель - устройство для внешнего нагрева рабочего газа, находящего под определенным предварительным давлением, и энергопреобразователь, выполненный в виде двухкамерного сильфона с подвижной герметичной перегородкой посередине, имеющей шток, связанный с реечно-маховичным механизмом и электрогенератором. Гелионагреватель, термонагреватель и энергопреобразователь исполнены попарно в строгой симметрии и сообщены между собой соединительными камерами, имеющими жалюзи, попеременно пропускающими рабочий газ то от первой части устройства, то от второй. Этот рабочий газ приводит в возвратно-поступательное движение рабочий разделитель со штоком. Энергопреобразователь выполнен в виде сильфона с подвижной разделительной перегородкой и штоком. Гелионагреватель и термонагреватель разделены на две отдельные части, первые части которых соединены с вторыми камерами, стенки которых выполнены в виде приводных жалюзи. Энергопреобразователь - один как для гелионагревателя, работающего от радиации солнца, так и для термонагревателя, работающего от внешнего подвода тепла. 4 ил.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая взаимосвязанные гелионагреватель, термонагреватель, энергопреобразователь и соединительную камеру, заполненную рабочим газом, охладитель, электронную систему управления их работой и ее исполнительные органы, отличающаяся тем, что энергопреобразователь снабжен штоком и подвижной разделительной перегородкой, гелионагреватель, термонагреватель, энергопреобразователь и соединительная камера состоят из двух отдельных частей, первые части которых соединены с первой частью соединительной камеры через исполнительные органы системы управления, выполненные в виде приводных жалюзи, а вторые части - с второй частью соединительной камеры, причем части энергопреобразователя выполнены в виде двух неметаллических сильфонов, герметически соединенных с разделительной перегородкой, кинематически - со штоком энергопреобразователя, и выполненных с возможностью изменения внутреннего объема и внешней поверхности теплообмена, охладитель - в виде емкости с водой, в которой размещены сильфоны энергопреобразователя.