АВТОНОМНАЯ ВОЗДУШНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2005 года по МПК F03G7/04 

Изобретение относится к устройствам для теплоэлектроснабжения жилых строений (объектов) с помощью энергосистем, работающих на возобновляемых источниках энергии, в частности к устройствам, работающим за счет искусственного постоянно направленного устойчивого воздушного потока.

Известны энергетические системы, в которых электроэнергия, вырабатываемая установками на возобновляемых источниках энергии (ветровые, волновые, фотоэлектрические станции и др.), отдается непосредственно в нагрузку (потребителю). При этом возникают проблемы обеспечения качества энергии, вызванные нестабильностью потока энергии в источнике (изменяются сила ветра, интенсивность волнения, поток световой энергии и т.д.). Для сглаживания колебаний генерируемой мощности и согласования последней с режимом электропотребления используются аккумуляторы энергии: электрические батареи, воздухоаккумулирующие установки, гидроаккумулирующие электростанции и т.д. (Материалы советско-японского энергетического симпозиума Иркутск: 1980, с.277-283). Энергия, выработанная установками на возобновляемых источниках энергии при слабом ветре, солнечном излучении, волнении и т.п., не используется, так как качество (синусоидальность, напряжение, частота и мощность) не удовлетворяет как условиям работы электродвигателей насосов (насосы не работают, выходят из строя электрические обмотки), так и потребителя, который должен непрерывно получать стабилизированную электроэнергию от гидрогенератора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявляемому изобретению является ветроустановка для производства электроэнергии (Патент РФ №2094651, МПК F 03 D 3/02, 1997), содержащая трубу и два ветродвигателя (ветроагрегата), состоящих из лопастного движителя с электрогенератором, при этом ветроустановка смонтирована на выходном конце дымовой трубы.

Недостатком известной ветроустановки является невозможность энергообеспечения жилого дома (объекта), находящегося в труднодоступных или удаленных местах.

Технический результат предлагаемого технического решения направлен на создание конструкции установки для энергоснабжения локальных жилых домов (объектов) от автономной энергетической установки за счет искусственного постоянно направленного устойчивого воздушного потока.

Технический результат достигается тем, что автономная воздушная энергетическая установка содержит воздуховод, выполненный в виде трубы, и турбогенератор, смонтированный на верхнем конце воздуховода, а внутри воздуховода на расстоянии от 70 до 100 см от нижнего заборного отверстия размещено нагревательное устройство, состоящее из металлической трубы для нагрева и горелки (конвертора), при этом металлическая труба для нагрева установлена в изоляционном кожухе с кольцевым зазором по отношению к внутренней стенке изоляционного кожуха, а в стенке воздуховода и изоляционном кожухе выполнено отверстие, в котором размещена горелка (конвертор), соединенная посредством трубопровода с топливной емкостью, при этом на внутренней поверхности металлической трубы для нагрева в верхней и нижней ее части размещены трубчатые электронагреватели, соединенные электрически с турбогенератором, кроме того, нижнее заборное отверстие воздуховода больше верхнего выпускного отверстия в пять раз, а высота всего воздуховода должна быть не менее пятнадцати метров.

Воздуховод может быть выполнен металлическим, а трубчатые электронагреватели размещены во внутренней полости изоляторов, и они установлены выше и ниже верхней и нижней границ металлической трубы для нагрева.

Отличительными признаками от прототипа является то, что внутри воздуховода на расстоянии от 70 до 100 см от нижнего заборного отверстия размещено нагревательное устройство, состоящее из металлической трубы для нагрева и горелки (конвертора), при этом металлическая труба для нагрева установлена в изоляционном кожухе с кольцевым зазором по отношению к внутренней стенке изоляционного кожуха, а в стенке воздуховода и изоляционном кожухе выполнено отверстие, в котором размещена горелка (конвертор), соединенная посредством трубопровода с топливной емкостью, при этом на внутренней поверхности металлической трубы для нагрева в верхней и нижней ее части размещены трубчатые электронагреватели, соединенные электрически с турбогенератором, кроме того, нижнее заборное отверстие воздуховода больше верхнего выпускного отверстия в пять раз, а высота всего воздуховода должна быть не менее пятнадцати метров.

Воздуховод может быть выполнен металлическим, а трубчатые электронагреватели размещены во внутренней полости изоляторов, при этом они установлены выше и ниже верхней и нижней границ металлической трубы для нагрева.

Предлагаемая энергетическая установка позволяет снабжать дешевой электроэнергией жилые дома (строения) в труднодоступных или удаленных местах, а особенно в условиях Крайнего севера или Дальнего востока, где топливное сырье необходимо завозить.

На фиг.1 изображена общая схема предлагаемой автономной воздушной энергетической установки, на фиг.2 - нагревательное устройство для воздуховода, выполненного из кирпичной кладки или колец бетона, на фиг.3 - нагревательное устройство для воздуховода, выполненного из металла.

Автономная воздушная энергетическая установка, содержащая воздуховод 1, выполненный в виде трубы из кирпичной кладки или бетонных колец, и турбогенератор 2, смонтированный на верхнем конце воздуховода 1. Турбогенератор размещен на плоской крыше строения. Внутри воздуховода 1 на расстоянии от 70 до 100 см от нижнего заборного отверстия 3 размещено нагревательное устройство, состоящее из металлической нагревательной трубы 4 и горелки (конвертора) 5. При этом металлическая труба для нагрева 4 установлена в изоляционном кожухе 6 с кольцевым зазором 7 по отношению к внутренней стенке изоляционного кожуха 6.

В стенке воздуховода 1 и изоляционном кожухе 6 выполнено отверстие 8, в котором размещена горелка (конвертор) 5, соединенная посредством трубопровода 9 с топливной емкостью 10. На внутренней поверхности металлической трубы 4 для нагрева в верхней и нижней ее части размещены трубчатые электронагреватели 11, соединенные электрически с турбогенератором 2.

Нижнее заборное отверстие 3 воздуховода 1 больше верхнего выпускного отверстия 12 в пять раз, а высота всего воздуховода 1 должна быть не менее пятнадцати метров.

Для воздуховода 1, выполненного металлическим, трубчатые электронагреватели 11 размещены во внутренней полости изоляторов 13, при этом они установлены выше и ниже верхней и нижней границ металлической трубы для нагрева 4, при этом трубчатые электронагреватели 11 соединены электрически с турбогенератором 2.

Нагревательное устройство предназначено для создания тяги, а именно искусственного постоянного направленного устойчивого воздушного потока.

Трубчатые электронагреватели 11 предназначены для замкнутого цикла работы установки от турбогенератора 2 и дальнейшего создания тяги.

Изоляционный кожух 6 предназначен для сохранения тепла нагреваемой металлической трубы 4, а кольцевой зазор 7 предназначен для выхода отработавших газов горелки 5.

Работает установка следующим образом.

Для запуска установки зажигают горелку (конвертор) 5, которая работает от любого топлива (мазут, солярка, бензин или газ). Пламя горелки (конвертора) 5 нагревает металлическую трубу 4 до температуры свыше 200°С, в воздуховоде 1 происходит перепад давлений за счет разности температур нагретого у заборного отверстия 3 воздуховода 1 и холодного - у выпускного отверстия 12 воздуховода 1. Конусность воздуховода 1 позволяет уплотнить и ускорить искусственный направленный устойчивый воздушный поток и увеличить его движущую силу.

Направленный воздушный поток приводит в движение турбину 14 турбогенератора 2, которая работает без перебоев при направлении на лопасти турбины стабильных потоков воздуха с постоянным давлением. Такие "организованные" потоки воздуха всегда поднимаются в воздуховоде 1 из-за разности плотностей у нижнего заборного отверстия 3 и верхнего выпускного отверстия 12 воздуховода 1. Далее за счет преобразования механической энергии в электрическую энергию происходит выработка электроэнергии. В последствии возможно отключать горелку 5 и включать трубчатые электронагреватели 11. Небольшая часть выработанной электроэнергии турбогенератором 2 идет на нагрев трубчатых электронагревателей 11, при этом процесс искусственного воздушного потока (тяги) не прекращается до тех пор, пока необходимо произвести техническое обслуживание предлагаемой установки или отключить установку по каким-либо другим причинам.

Основная часть выработанной электроэнергии идет на хозяйственные нужды (свет, отопление и т.д.).

Предлагаемая автономная воздушная энергетическая установка проста в изготовлении, экономична в эксплуатации, работа которой не зависит от природных явлений. Сырьевой ресурс практически неиссякаем.

Установка предназначена для теплоэлектроснабжения жилых строений путем использования постоянно направленного устойчивого воздушного потока. Автономная воздушная энергетическая установка содержит воздуховод, выполненный в виде трубы, и турбогенератор, смонтированный на верхнем конце воздуховода, а внутри воздуховода на расстоянии от 70 до 100 см от нижнего заборного отверстия размещено нагревательное устройство, состоящее из металлической трубы для нагрева и горелки. При этом металлическая труба для нагрева установлена в изоляционном кожухе с кольцевым зазором по отношению к внутренней стенке изоляционного кожуха, а в стенке воздуховода и в изоляционном кожухе выполнено отверстие, в котором размещена горелка, соединенная посредством трубопровода с топливной емкостью. На внутренней поверхности металлической трубы для нагрева в верхней и в нижней ее частях размещены трубчатые электронагреватели, соединенные электрически с турбогенератором. Кроме того, нижнее заборное отверстие воздуховода больше верхнего выпускного отверстия в пять раз, а высота всего воздуховода должна быть не менее пятнадцати метров. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Автономная воздушная энергетическая установка, содержащая воздуховод, выполненный в виде трубы, и турбогенератор, смонтированный на верхнем конце воздуховода, отличающаяся тем, что внутри воздуховода на расстоянии от 70 до 100 см от нижнего заборного отверстия размещено нагревательное устройство, состоящее из металлической трубы для нагрева и горелки, при этом металлическая труба для нагрева установлена в изоляционном кожухе с кольцевым зазором по отношению к внутренней стенке изоляционного кожуха, а в стенке воздуховода и изоляционном кожухе выполнено отверстие, в котором размещена горелка, соединенная посредством трубопровода с топливной емкостью, при этом на внутренней поверхности металлической трубы для нагрева в верхней и нижней ее частях размещены трубчатые электронагреватели, соединенные электрически с турбогенератором, кроме того, нижнее заборное отверстие воздуховода больше верхнего выпускного в пять раз, а высота всего воздуховода должна быть не менее пятнадцати метров.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что воздуховод выполнен металлическим, а трубчатые электронагреватели размещены во внутренней полости изоляторов, при этом они установлены выше и ниже верхней и нижней границ металлической трубы для нагрева.