АВТОНОМНЫЙ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР НА ОСНОВЕ ДВИГАТЕЛЕЙ "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 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 качества, возникает индукционный ток (Детлаф А.А., Яворский Б. М. , Милковская Л.В. Курс физики. Том. 2. "Электричество и магнетизм". М.: Высшая школа, 1977, с. 264). Однако для устройства работы генератора тока необходимо постоянное возвратно-поступательное движение магнита вдоль оси катушки.

Известен жидкостной двигатель, включающий в себя два двигателя типа "Флюидайн", приводящиx в возвратно-поступательное движение поршень в рабочей камерe, 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 является 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 электрогенератора в целом, упрощения конструктивного исполнения преобразования колебательных движений столбов жидкости в выходных трубах двигателей "Флюидайн" в полезную электрическую энергию.

Для достижения этого технического результата автономный электрогенератор, включающий в себя два двигателя "Флюидайн" с регулированием сдвига фаз работы двигателей через дросселирующее устройство, снабжен горизонтальной газовой полостью, соединенной с выходными трубами двигателей и имеющей в верхних частях обоих концов скосы, с расположенным в ней магнитом, имеющим в нижней части ролики качения, при этом вокруг горизонтальной полости навит изолированный провод с клеммами на концах, образующий электрическую катушку.

Введение в состав автономного электрогенератора горизонтальной газовой полости, имеющей в верхних частях концов скосы, с расположенным в ней магнитом, имеющим в нижней части ролики скольжения, и связанной с выходными трубами двигателей, а также навитого вокруг полости изолированного провода, образующего катушку с клеммами, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности преобразования колебательных движений столбов жидкости в выходных трубах двигателей "Флюидайн" в возвратно-поступательное движение магнита вдоль оси катушки и получения на ее концах электрической энергии.

На чертеже изображен автономный электрогенератор на основе двигателей "Флюидайн".

Автономный электрогенератор 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 с роликами качения 11. Горизонтальная полость 7 имеет в верхних частях обоих концов скосы 12, а вокруг нее навит изолированный провод, образующий катушку 13 с клеммами 14 для подключения потребителя (не показан). Холодные полости 5 и 6 соединены между собой дросселирующим клапаном 15, предназначенным для согласования фазового сдвига работы двигателей 1, 2.

Автономный электрогенератор 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, приводящие к вынужденным колебаниям столбов жидкости в выходных трубах 8, 9. Использование дросселирующего клапана 15 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 вызывает перемещение газа из трубы 8 в горизонтальную полость 7, одновременно в трубе 9 идет уменьшение уровня столба жидкости (работа в противофазе). В результате на магнит 10 со стороны трубы 8 оказывает давление рабочий газ, а со стороны трубы 9 возникает разряжение, что приводит к 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 и магнит 10 движется от трубы 9 к трубе 8, тем самым совершается возвратно-поступательное движение магнита 10 вдоль оси катушки 13, к клеммам 14 которой может быть подключен потребитель. Для уменьшения трения при возвратно-поступательном движении магнит 10 снабжен роликами качения 11. В верхних частях обоих концов полости 7 выполнены скосы 12, предотвращающие возможность полного перекрытия магнитом 10 труб 8 и 9.

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 15.

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

2. Патент РФ N 2078972, 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. Противофазовое возвратно-поступательное перемещение столбов жидкости в трубах 8 и 9 вызывает возвратно-поступательное перемещение магнита 10 вдоль оси катушки 13 в горизонтальной полости 7. Получаемый электрический ток снимается с катушки 13 с помощью клемм 14. Cинхронность 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 15. 1 ил.

Автономный электрогенератор на основе двигателей "Флюидайн", включающий в себя два двигателя "Флюидайн", соединенных между собой через дросселирующий клапан, отличающийся тем, что снабжен горизонтальной газовой полостью, соединенной с выходными трубами двигателей и имеющей в верхних частях обоих концов скосы, с расположенным в ней магнитом, имеющим в нижней части ролики качения, при этом вокруг горизонтальной полости навит изолированный провод с клеммами на концах, образующий электрическую катушку.