АВТОНОМНАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА С ДВИГАТЕЛЯМИ "ФЛЮИДАЙН" 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, выходную трубу и использующее принцип реактивной струи в качестве способа стабильной непрерывной работы двигателя (Г.Ридер, Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М.: Мир, 1986, стр. 44 - 45).

Известно устройство двигателя Стирлинга с горячей полостью, стенки которой выполнены из гофрированного эластичного материала (патент РФ N 2099562, Бюл. N 35, 1997). Однако устройство двигателя имеет большое количество механически движущихся деталей, усложняющих конструкцию и снижающих надежность двигателя в целом.

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). Однако установка 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, с. 264). Однако для устойчивой работы генератора тока необходимо постоянное возвратно-поступательное движение магнита вдоль оси катушки.

Известен жидкостной 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^o за счет соединения холодных полостей двигателей через дроссельный клапан (заявка Японии N 3-27748, кл. F 02 G 1/043, 1991).

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

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в возможности повышения КПД установки в целом за счет исключения потерь энергии на трение и упрощения конструктивного исполнения преобразования колебательных движений столбов жидкости в выходных трубах двигателей в полезную электрическую энергию.

Для достижения этого технического результата автономная энергоустановка с двигателями "Флюидайн", включающая в себя два двигателя "Флюидайн" с регулированием сдвига фаз работы двигателей через дросселирующее устройство, снабжена магнитом, концы которого соединены с выходными трубами двигателей с помощью гофрированного упругого материала, и электрической катушкой, расположенной в области магнита таким образом, что магнит находится внутри катушки и имеет возможность совершать возвратно-поступательные движения вдоль ее оси.

Введение в состав автономной энергоустановки магнита, соединенного с выходными трубами двигателей с помощью гофрированного упругого материала и 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 автономная энергоустановка с двигателями "Флюидайн".

Автономная энергоустановка состоит из двух двигателей "Флюидайн" 1, 2, имеющих соответственно горячие полости 3, 4 и холодные полости 5, 6, магнита 7, соединенного с выходными трубами 8, 9, двигателей 1, 2 с помощью вставок 10, 11, выполненных из гофрированного упругого материала. Вокруг магнита 7 намотан изолированный провод с клеммами 12, образующий катушку 13. Холодные полости 5 и 6 соединены между собой трубопроводом с дросселирующим клапаном 14, предназначенным для согласования фазового сдвига работы двигателей 1, 2.

Автономная энергоустановка 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^o. Это приводит к тому, что увеличение столба жидкости в выходной трубе 8 двигателя 1 происходит одновременно с уменьшением уровня столба жидкости в выходной трубе 9 двигателя 2, что вызывает за счет изменения давления газа в трубах 8, 9 растяжение вставки 10 и сжатие вставки 11; обе выполнены из гофрированного упругого материала, а как следствие перемещение магнита 7 от трубы 8 к трубе 9. На следующей фазе работы двигателей 1, 2 происходит обратное перемещение магнита 7, так как уровень столба жидкости в трубе 8 уменьшается, а уровень столба жидкости в трубе 9 увеличивается, и магнит 7 движется от трубы 9 к трубe 8, тем самым совершается возвратно-поступательное движение магнита 7 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 дросселирующий клапан 14.

Источники информации
Г.Ридер, Ч.Хупер. Двигатели Стирлинга. М.: Мир, 1986, с. 44 - 45.

2. Патент РФ N 2099562, Бюл. N 35, 1997.

3. Патент РФ N 2078972, Бюл. N 13, 1997.

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

5. Заявка Японии N 3-27748, кл. F 02 G 1/043, 1991 - прототип.

Изобретение относится к теплоэнергетике и устройствам, работающим по циклу Стирлинга. Достигаемый технический результат - повышение КПД установки в целом за счет исключения потерь энергии на трение и упрощение конструктивного исполнения преобразования колебательных движений столбов жидкости в выходных трубах двигателей в полезную электрическую энергию. При работе двигателей 1, 2 возникают вынужденные колебания столбов жидкости в выходных трубах 8 и 9. Противофазовое возвратно-поступательное перемещение столбов жидкости в трубах 8 и 9 вызывает возвратно-поступательное перемещение магнита 7 вдоль оси катушки 13, что приводит к образованию электрического тока. Магнит 7 соединен с выходными трубами 8 и 9 с помощью вставок 10, 11, выполненных из гофрированного упругого материала. 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. 1 ил.

Автономная энергоустановка с двигателями "Флюидайн", включающая в себя два двигателя "Флюидайн", соединенных между собой трубопроводом с дросселирующим клапаном, отличающаяся тем, что снабжена магнитом, концы которого соединены с выходными трубами двигателей с помощью гофрированного упругого материала, и электрической катушкой, расположенной в области магнита так, что магнит находится внутри катушки и имеет возможность совершать возвратно-поступательные движения вдоль ее оси.