ЖИДКОПОРШНЕВОЙ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР Российский патент 1999 года по МПК F02G1/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и устройствам, работающим по циклу Стирлинга.

Известно устройство жидкопоршневого теплового двигателя "Флюидайн", относящегося к классу двигателей Стирлинга, имеющего в качестве рабочих поршней столбы жидкости (Г. Ридер, Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М., Мир, 1986, с. 43).

Известны технические решения для получения индукционного тока, включающие в себя катушку из изолированного провода, концы которой подсоединены к приемнику тока (гальванометру), и длинного полосового магнита, при перемещении которого вдоль оси катушки возникает индукционный ток (Детлаф А.А., Яворовский Б. М. , Милковская Л.Б. Курс физики. Том 2. Электричество и магнетизм. М. , Высшая школа, 1977, с. 264). Однако для устойчивой работы генератора тока необходимо постоянное возвратно-поступательное движение магнита вдоль оси катушки.

Известно устройство двигателя "Флюидайн", включающее в себя горячую и холодную полости, холодную, горячую и выходную трубы и использующее принцип реактивной струи в качестве способа стабильной непрерывной работы двигателя (Г. Ридер, Ч. Хупер. Двигатели Стирлинга. М., Мир, 1986, с. 45-47). Однако представленное техническое решение не определяет конструкцию преобразования колебательных движений рабочих сред двигателя в полезную механическую или электрическую энергию.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в преобразовании энергии колебаний рабочих сред двигателя в полезную электрическую энергию.

Для достижения этого технического результата жидкопоршневой электрогенератор, состоящий из связанных между собой холодной, горячей и выходной труб, частично заполненных жидкостью, снабжен магнитом, который связан штоком с упругой мембраной, расположенной в верхней части выходной трубы двигателя, при этом шток проходит через направляющие, закрепленные в центральном отверстии решетки, установленной на верхнем срезе выходной трубы, а также электрической катушкой, установленной таким образом, что магнит имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение вдоль ее оси, внутри катушки.

Введение в состав жидкопоршневого электрогенератора магнита, упругой мембраны, связанной с магнитом через шток, решетки с направляющими, установленной на верхнем срезе выходной трубы, а также электрической катушки позволяет получить новое свойство, заключающееся в преобразовании колебательных движений столба жидкости в выходной трубе двигателя в возвратно-поступательное движение магнита вдоль оси катушки, что приводит к образованию электрического тока, который может быть использован различными потребителями.

На чертеже изображен жидкопоршневой электрогенератор.

Жидкопоршневой электрогенератор включает в себя двигатель "Флюидайн" (далее по тексту просто двигатель) 1, состоящий из соединенных в нижней части холодной трубы 2, горячей трубы 3, выходной трубы 4. На верхнем срезе выходной трубы 4 закреплена решетка 5, через центральное отверстие которой проходит шток 6, связывающий магнит 7 и упругую мембрану 8. Магнит 7 совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси катушки 9. Холодная труба 2 и горячая труба 3 соединены в верхней части каналом 10, который образует с трубами 2 и 3 холодную полость 11 и горячую полость 12, внутри которых находится рабочее тело (газ) двигателя 1. Трубы 2, 3, 4 частично заполнены жидкостью. Между столбом жидкости в трубе 4 и магнитом 7 расположена полость с воздухом 13. В центральном отверстии решетки 5 установлены направляющие 14 для фиксирования штока 6.

Жидкопоршневой электрогенератор работает следующим образом.

Стабильная непрерывная работа двигателя 1, при подведении внешней теплоты к полости 12, обеспечивается с помощью принципа реактивной струи. В результате работы двигателя 1 происходит циклическое изменение объема и давления рабочего тела (газа) в полостях 11, 12 и канале 10, приводящее к вынужденным колебаниям столбов жидкости в холодной трубе 2, горячей трубе 3, выходной трубе 4. Увеличение столба жидкости в выходной трубе 4 двигателя 1 приводит к увеличению давления воздуха в полости 13, за счет чего происходит растяжение упругой мембраны 8 и ее изгиб вверх, сопровождающееся движением магнита 7 вверх, передаваемое ему от мембраны 8 штоком 6. Вертикальное положение штока 6 фиксируется направляющими 14, расположенными в центральном отверстии решетки 5. Воздух, расположенный над мембраной 8, выталкивается в окружающую среду через решетку 5. Двигаясь вдоль оси катушки 9, магнит 7 индуцирует ток в ней, который может быть использован различными потребителями (на чертеже не показан). При движении столба жидкости в трубе 4 вниз в полости 13 создается разрежение, по отношению к давлению окружающей среды, и за счет возникшего перепада давлений, а также под действием массы магнита 7 и штока 6 происходит движение вниз мембраны 8. Данное движение магнита 7 снова индуцирует ток в катушке 9. Затем цикл повторяется.

Источники информации:
1. Г.Ридер, Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М., Мир, 1986, с. 43.

2. Детлаф А. А. , Яворский Б.М., Милковская Л.Б. Курс физики. Том 2. Электричество и магнетизм. М., Высшая школа, 1977, с. 264.

3. Г. Ридер, Ч. Хупер. Двигатели Стирлинга. М., Мир, 1986, с. 45-47 - прототип.

Изобретение относится к теплоэнергетике и устройствам, работающим по циклу Стирлинга. Достигаемый технический результат - преобразование энергии колебания рабочих сред двигателя в полезную электрическую энергию. Стабильная непрерывная работа двигателя 1, при подведении внешней теплоты к полости 12, обеспечивается с помощью принципа реактивной струи. В результате работы двигателя 1 происходит циклическое изменение объема и давления рабочего тела (газа) в полостях 11, 12 и в канале 10, приводящее к вынужденным колебаниям столбов жидкости в холодной трубе 2, горячей трубе 3, выходной трубе 4. Колебания жидкости в трубе 4 преобразуются в возвратно-поступательное движение магнита 7, связанного через шток 6 с упругой мембраной 8, вдоль оси катушки 9, что приводит к образованию в ней электрического тока. 1 ил.

Жидкопоршневой электрогенератор, включающий двигатель "Флюидайн", состоящий из связанных между собой холодной, горячей и выходной труб, частично заполненных жидкостью, отличающийся тем, что снабжен магнитом, который связан штоком с упругой мембраной, расположенной в верхней части выходной трубы двигателя, при этом шток проходит через направляющие, закрепленные в центральном отверстии решетки, установленной на верхнем срезе выходной трубы, а также электрической катушкой, расположенной таким образом, что магнит имеет возможность совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси катушки.