ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ЖИДКОПОРШНЕВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ Российский патент 1999 года по МПК F02G1/00 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и устройств, работающих по циклу Стирлинга.

Известно устройство двигателя "Флюидайн", включающее горячую и холодную полости и выходную трубу и использующее принцип реактивной струи, в качестве способа стабильной непрерывной работы двигателя (Ридер Г., Хупер Ч. Двигатели Стирлинга. - М.: Мир, 1986, стр. 44 - 45).

Известно устройство насосной установки, включающее в себя два двигателя "Флюидайн", соединенных между собой через дросселирующий клапан, и рабочую камеру с поршнями, динамически связанными между собой посредством пружины (патент РФ N 2078972, Бюл. N 13, 1997).

Конструктивное исполнение данной установки таково, что она предназначена только для перекачивания жидкости и не позволяет получать электрическую и полезную механическую энергию.

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., Яворский Б. М., Милковская Л.Б. Курс физики. Том 2. "Электричество и магнетизм". - М. : Высшая школа, 1977, стр. 264). Однако для устойчивой работы генератора тока необходимо постоянное возвратно-поступательное движение магнита вдоль оси катушки.

Известен жидкостный двигатель, включающий в себя два двигателя типа "Флюидайн", приводящих в возвратно-поступательное движение поршень в рабочей камере, причем оба двигателя работают со сдвигом по фазе на 180 градусов за счет соединения холодных полостей двигателей через дроссельный клапан (заявка Японии N 3-27748, кл. F 02 G 1/043, 1991).

Недостатком данного устройства является то, что оно сложно в конструктивном исполнении и имеет потери энергии, связанные с трением рабочего поршня и механическими связями.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в возможности повышения коэффициента полезного действия установки в целом, упрощения конструктивного исполнения преобразования колебательных движений столбов жидкости в выходных трубах двигателей "Флюидайн" в полезную электрическую энергию.

Для достижения этого технического результата энергетическая установка с жидкопоршневыми двигателями, включающая в себя два двигателя "Флюидайн", с регулированием сдвига фаз работы двигателей, через дросселирующее устройство, снабжена горизонтальной газовой полостью с расположенным в ней магнитом, который удерживается в центральной части полости с помощью пружины, прикрепленной к внутренней поверхности одной из выходных труб, при этом полость соединена с выходными трубами двигателей и вокруг нее намотан изолированный провод, образующий электрическую катушку.

Введение в состав энергетической установки с жидкопоршневыми двигателями горизонтальной газовой полости, связанной с выходными трубами двигателей и расположенным в ней магнитом с пружиной, а также электрической катушки, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности преобразовании колебательных движений столбов жидкости в выходных трубах двигателей "Флюидайн" в возвратно-поступательное движение магнита вдоль оси катушки с образованием в ней электрического тока, который может быть использован различными потребителями.

На чертеже изображена энергетическая установка с жидкопоршневыми двигателями.

Энергетическая установка с жидкопоршневыми двигателями состоит из двух двигателей типа "Флюидайн" 1, 2, имеющих соответственно горячие полости 3, 4 и холодные полости 5, 6, горизонтальную рабочую полость 7, связанную с двигателями 1, 2 через выходные трубы 8, 9. Внутри полости 7 расположен магнит 10, связанный пружиной 11 с внутренней поверхностью выходной трубы 8. Вокруг горизонтальной полости 7 намотан изолированный провод с клеммами 12, образующий катушку 13. Холодные полости 5 и 6 соединены между собой дросселирующим клапаном 14, предназначенным для согласования фазового сдвига работы двигателей 1, 2.

Энергетическая установка работает следующим образом.

Стабильная непрерывная работа двигателей при подведении внешней теплоты к горячим полостям 3, 4 обеспечивается с помощью принципа реактивной струи. В результате работы двигателей 1, 2 происходит циклическое изменение объема и давления рабочего газа в полостях 3, 4, 5, 6, приводящее к вынужденным колебаниям столбов жидкости в выходных трубах 8, 9. Использование дросселирующего клапана 14 позволяет работать двигателям 1, 2 со сдвигом фаз на 180 градусов. Это приводит к тому, что увеличение столба жидкости в выходной трубе 8 двигателя 1 вызывает перемещение газа из трубы 8 в горизонтальную полость 7, в то же время в трубе 9 идет уменьшение уровня столба жидкости (работа в противофазе). В результате на магнит 10 со стороны трубы 8 давит рабочий газ, а со стороны трубы 9 возникает разряжение, что приводит к растяжению пружины 11 и перемещению магнита 10 внутри полости 7 от трубы 8 к трубе 9. На следующей фазе работы двигателей 1, 2 происходит обратное перемещение магнита 10, так как уровень столба жидкости в трубе 8 уменьшается, а уровень столба жидкости в трубе 9 увеличивается, создается перепад давлений, а также за счет действия пружины 11, магнит 10 движется от трубы 9 к трубе 8, тем самым совершается возвратно-поступательное движение магнита 10 вдоль оси катушки 13, к клеммам 12 которой может быть подключен потребитель (не показан).

Синхронность движения уровней столбов жидкости в выходных трубах 8 и 9 (их противофаза) определяется сдвигом по фазе между двигателями "Флюидайн" 1, 2, регулируемым через дроссельный клапан 14.

Источники информации
1. Ридер Г., Хупер Ч. Двигатели Стирлинга. - М.: Мир, 1986, с. 44 и 45
2. Патент РФ N 2078972, бюл. N 13, 1997.

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

4. Заявка Японии N 3-27748, F 02 G 1/043, 1991.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и устройств, работающих по циклу Стирлинга. Достигаемый технический результат - повышение КПД всей установки в целом, упрощение конструктивного исполнения преобразования колебательных движений столбов жидкости в выходных трубах двигателей "Флюидайн" в полезную электрическую энергию. При работе двигателей 1 и 2 возникают вынужденные колебания столбов жидкости в выходных трубах 8 и 9. Противофазное возвратно-поступательное перемещение столбов жидкости в трубах 8 и 9 вызывает возвратно-поступательное перемещение магнита 10 вдоль оси катушки 13 в горизонтальной полости 7, что приводит к образованию электрического тока. Центральное положение магнита 10 в полости 7 обеспечивается пружиной 11. Синхронность движения уровней столбов жидкости в выходных трубах 8 и 9 (их противофаза) определяется сдвигом по фазе между двигателями "Флюидайн" 1 и 2, регулируемым через дроссельный клапан 14. 1 ил.

Энергетическая установка с жидкопоршневыми двигателями, включающая два двигателя "Флюидайн", соединенных между собой через дросселирующий клапан, отличающаяся тем, что снабжена горизонтальной газовой полостью с расположенным в ней магнитом, который удерживается в центральной части полости с помощью пружины, прикрепленной к внутренней поверхности одной из выходных труб, при этом полость соединена с выходными трубами двигателей и вокруг нее намотан изолированный провод, образующий электрическую катушку.