ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА НА ОСНОВЕ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА С ТЕПЛОВЫМ АККУМУЛЯТОРОМ Российский патент 2005 года по МПК F02G1/43 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в качестве энергетической установки для объектов специального назначения, например для специальных фортификационных сооружений, подводных технических средств и мобильных комплексов.

Известно устройство двигателя Стирлинга, состоящего из нагревателя, регенератора, холодильника и поршневой группы (Батырев А.Н., Кошеваров В.Д., Лейкин О.Ю. Корабельные ядерные энергетические установки зарубежных стран. - СПб.: Судостроение, 1994. стр.205).

Известна энергоустановка с двигателем Стирлинга и водородосодержащим топливом, включающая в себя двигатель Стирлинга и теплоиспользующую холодильную машину (Патент РФ № 2169319, F 25 В 27/02, Бюл. № 17 от 20.06.2001). Однако в данной установке используются дорогостоящие водородное топливо и камера сгорания с катализатором.

Известна энергохолодильная система с двигателем Стирлинга, использующая в качестве источника теплоты реакцию окисления магния (Патент РФ №2214566, F 25 В 27/02, Бюл. № 29 от 20.10.2003). Однако для начала реакции окисления магния и выделения теплоты требуются наличие окислителя, а в результате реакции образуются окислы магния, которые необходимо удалять.

Известны тепловые аккумуляторы с различными теплоаккумулирующими веществами (TAB), например твердыми, плавящимися и т.д. (Левенберг В.Д., Ткач М.Р., Гольстрем В.А. Аккумулирование тепла. - Киев.: Техника, 1991. - стр. 49-59). Состав TAB выбирается в зависимости от вида энергии, предназначенного для зарядки теплоаккумулирующего вещества.

Известна энергетическая установка с двигателем Стирлинга и аккумулятором с теплоаккумулирующим веществом (Левенберг В.Д., Ткач М.Р., Гольстрем В.А. Аккумулирование тепла. - Киев.: Техника, 1991. - стр. 38-41). Однако использующийся в этой установке тепловой аккумулятор (ТА) соединен с двигателем Стирлинга через тепловую трубу, что значительно усложняет конструкцию и увеличивает массогабаритные характеристики установки в целом.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении надежности, упрощении конструкции и уменьшении массогабаритных характеристик энергетической установки с двигателем Стирлинга.

Для достижения данного технического результата энергетическая установка на основе двигателя Стирлинга с тепловым аккумулятором, включающая в себя двигатель Стирлинга и источник теплоты в виде аккумулятора с теплоаккумулирующим веществом и нагревательным устройством, снабжена электрогенератором на одном валу с двигателем Стирлинга, при этом тепловой аккумулятор установлен непосредственно на нагреватель двигателя Стирлинга, а для зарядки аккумулятора могут быть использованы различные виды энергии, например электрическая или тепловая.

Введение в состав энергетической установки на основе двигателя Стирлинга теплового аккумулятора, установленного непосредственно на нагреватель двигателя Стирлинга, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности более эффективной передачи теплоты от аккумулятора к двигателю без промежуточных звеньев.

На чертеже изображена энергетическая установка на основе двигателя Стирлинга с тепловым аккумулятором.

Энергетическая установка в своем составе имеет двигатель Стирлинга 1 с нагревателем 2 (нагревательная головка двигателя) и холодильником 3, тепловой аккумулятор 4 (источник тепловой энергии) и электрогенератор 5. Тепловой аккумулятор 4 состоит из реакционной камеры 6, заряда теплоаккумулирующего вещества 7 и нагревательного элемента 8. Корпус теплового аккумулятора 4 конструктивно связан с нагревательной головкой 2 двигателя Стирлинга 1.

Энергетическая установка на основе двигателя Стирлинга работает следующим образом.

Зарядка теплового аккумулятора 4 происходит за счет энергии, подводимой через нагревательное устройство 8 к теплоаккумулирующему веществу 7. После зарядки, в режиме автономной работы, выделяющаяся теплота от теплоаккумулирующего вещества 7 через стенки аккумулятора 4 передается стенкам нагревателя 2 двигателя Стирлинга 1, что приводит к постепенному повышению температуры нагревателя 2 и соответственно нагреву рабочего тела, используемого в самом двигателе Стирлинга 1. С повышением температуры рабочего тела в головке двигателя происходит постепенное повышение давления в рабочем контуре и в том числе в рабочем цилиндре. Это, в свою очередь, вызывает перемещение рабочего поршня двигателя и, в конечном итоге, его пуск. При работе двигателя Стирлинга 1 механическая энергия преобразуется в электрическую с помощью электрогенератора 5. Для охлаждения двигателя Стирлинга 1 используется холодильник 3, через который подается охлаждающая среда.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки

1. Батырев А.Н., Кошеваров В.Д., Лейкин О.Ю. Корабельные ядерные энергетические установки зарубежных стран. - СПб.: Судостроение, 1994. стр. 205.

2. Патент РФ №2169319, F 25 В 27/02, Бюл. № 17 от 20.06.2001.

3. Патент РФ №2214566, F 25 В 27/02, Бюл. № 29 от 20.10.2003.

4. Левенберг В.Д., Ткач М.Р., Гольстрем В.А. Аккумулирование тепла. - Киев.: Техника, 1991. - стр. 49-59.

5. Левенберг В.Д., Ткач М.Р., Гольстрем В.А. Аккумулирование тепла. - Киев.: Техника, 1991. - стр. 38-41 - прототип.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в качестве энергетической установки для объектов специального назначения, например для специальных фортификационных сооружений, подводных технических средств и мобильных комплексов. Зарядка теплового аккумулятора происходит за счет энергии, подводимой через нагревательное устройство к теплоаккумулирующему веществу. После зарядки, в режиме автономной работы, выделяющаяся теплота от теплоаккумулирующего вещества через стенки аккумулятора передается стенкам нагревателя двигателя Стирлинга, что обеспечивает его запуск и работу. При работе двигателя Стирлинга механическая энергия преобразуется в электрическую с помощью электрогенератора. Для охлаждения двигателя Стирлинга используется холодильник, через который подается охлаждающая среда. Достигаемый технический результат - повышение надежности, упрощение конструкции и уменьшение массогабаритных характеристик энергетической установки с двигателем Стирлинга и тепловым аккумулятором. 1 ил.

Энергетическая установка на основе двигателя Стирлинга с тепловым аккумулятором, включающая в себя двигатель Стирлинга и источник теплоты в виде аккумулятора с теплоаккумулирующим веществом и нагревательным устройством, отличающаяся тем, что снабжена электрогенератором на одном валу с двигателем Стирлинга, при этом тепловой аккумулятор установлен непосредственно на нагреватель двигателя Стирлинга, а для зарядки аккумулятора могут быть использованы различные виды энергии, например, электрическая или тепловая.