ЕМКОСТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ-ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЬ Российский патент 2012 года по МПК H02N1/08 

Изобретение относится к электромашиностроению и предназначено для использования в энергетике, в частности в исследованиях электростатических сил по электростатике, а также как двигатель небольшой мощности и устройство для смешивания различных диэлектрических жидкостей.

Известен вариант исполнения электростатического двигателя [патент РФ №2225066, кл. H02N 1/00, 2004 г.], содержащего тело перемещения из диэлектрика, относительно тела перемещения установлены прямые металлические электроды, которые расположены в плоскости параллельно телу перемещения и наклонены к нему под углом α, с зазором, в сторону, противоположную направлению движения.

Недостатком такого двигателя является невозможность регулирования величины воздушного зазора между электродами статора и поверхностью жидкости и угол наклона электродов относительно нормали к поверхности жидкости, а также работа устройства только на постоянном токе.

Известен озонатор [патент РФ №2040461, кл. С01В 13/11, 1995 г.], который также можно использовать в качестве двигателя, содержащий диэлектрик, электроды и высоковольтный источник напряжения, соединенный с электродами. В озонаторе вращающийся с регулируемой скоростью диэлектрик, установленный на подшипниках, и электроды, установленные под углом к поверхности диэлектрика, создают зону разряда коронного типа.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является конструкция емкостного двигателя [патент РФ №2330374, кл. H02N 1/08, 2006 г.], содержащая диэлектрический корпус, закрепленный в нем с возможностью вращения вал, на котором установлен диэлектрический подвижный элемент, выполненный в виде конуса из фибры, металлические электроды, установленные под углом относительно нормали к поверхности подвижного элемента. Емкостный двигатель может быть выполнен многофазным и работать от тока любого рода.

Недостатком прототипа являются ограниченные функциональные возможности из-за применения только твердого тела вращения в качестве подвижного элемента.

Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и увеличение производительности за счет использования жидкостного подвижного элемента двигателя и использования дополнительного нагревательного элемента.

Поставленная задача достигается тем, что в емкостном двигателе, содержащем диэлектрический корпус, в котором расположен диэлектрический подвижный элемент, металлические электроды, подключенные к источнику питания, установленные под углом относительно нормали к поверхности диэлектрического подвижного элемента, а между диэлектрическим подвижным элементом и металлическими электродами имеется воздушный зазор, согласно изобретению в качестве подвижного элемента использован жидкий диэлектрик, помещенный в бак, выполненный из диэлектрического материала.

Кроме того, согласно изобретению в качестве жидкого диэлектрика может быть использована электрореологическая суспензия.

Кроме того, согласно изобретению емкостный двигатель содержит дополнительный нагревательный элемент для подогрева жидкости и является фильтром.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг.1 изображен вид спереди емкостного двигателя-перемешивателя.

Емкостный двигатель содержит непроводящий бак 1, наполненный жидким диэлектриком 2, например электрореологической суспензией, выполняющим роль подвижного элемента, систему металлических электродов 3, подключенных к высоковольтному источнику напряжения переменного или постоянного тока 4, установленных под углом α относительно нормали к поверхности подвижного элемента, с возможностью изменения угла наклона α относительно нормали к поверхности подвижного элемента и величины воздушного зазора δ между электродами и поверхностью подвижного элемента. Емкостный двигатель содержит дополнительный нагревательный элемент 5 для подогрева жидкости и в такой совокупности признаков может выполнять функции фильтра.

Двигатель работает следующим образом. На электроды 3 подается напряжение от высоковольтного источника напряжения переменного или постоянного тока 4. В результате в рабочем пространстве емкостного двигателя возникает вращающееся электрическое поле, под действием которого возникает индуцированный дипольный электрический момент в жидком диэлектрике подвижного элемента заставляющий двигаться молекулы жидкого диэлектрика в определенном направлении. За счет ориентированного перемещения молекул приводится в движение подвижный элемент 2. В качестве жидкого диэлектрика можно использовать электрореологическую суспензию - электрореологическую жидкость, состоящую из диэлектрической среды, например трансформаторного масла, и введенного в нее мелкодисперсного наполнителя (патент РФ №2077546, опубл. 20.04.1997). Под действием высоковольтного напряжения электрореологическая суспензия переходит в желеобразное состояние, т.е. ее эффективная вязкость растет до ее насыщения, это связано с электростатическим взаимодействием частиц и динамикой изменения структуры размещения дисперсных частиц. Эффект обратимого изменения вязкости под действием электрического поля наблюдается и в постоянных, и в переменных полях (Ю.Г.Яновский, В.Э.Згаевский, Ю.Н.Карнет, И.Ф.Образцов Электрореологические жидкости. Теоретические и экспериментальные подходы к их описанию // Физ. мезомех. - 2003. - Т.6. - №6. - С.61-69).

Возможность изменения угла наклона α относительно нормали к поверхности подвижного элемента и величины воздушного зазора δ между электродами и поверхностью подвижного элемента позволяет регулировать величину вращающего момента двигателя, а также ожидается увеличение производительности за счет перемещения подвижного элемента. Изменение количества подключаемых электродов, т.е. уменьшение нагрузки на электроды, позволяет выполнить двигатель многофазным.

Итак, заявляемое изобретение обладает высокой технологичностью, простотой конструкции и широкой универсальностью, поскольку оно может работать от тока любого рода. Двигатель обладает расширенными функциональными возможностями за счет использования в качестве подвижного элемента жидкого диэлектрика, что позволяет применять двигатель в качестве перемешивателя и устройства для очистки жидкости, перекачки нефтепродуктов и разделения их на фракции. Используя в качестве жидкого диэлектрика электрореологическую суспензию - жидкость, которая под действием электрического поля способна изменять вязкость, можно увеличить вращающий момент двигателя. Предусмотрев в конструкции двигателя дополнительный нагревательный элемент для нагрева жидкости, двигатель можно использовать в качестве фильтра, т.к. при нагреве уменьшается вязкость жидкого диэлектрика, а следовательно, испарение молекул жидкости происходит быстрее.

Изобретение относится к областям электротехники, энергетики и электромашиностроения и может быть использовано в качестве двигателя небольшой мощности и устройства для смешивания различных диэлектрических жидкостей, а также при исследованиях электростатических сил в области электростатики. Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, состоит в расширении функциональных возможностей и увеличении производительности емкостных двигателей-перемешивателей путем обеспечения возможности использования жидкостного подвижного элемента двигателя и использования дополнительного нагревательного элемента. Предлагаемый емкостный двигатель содержит диэлектрический корпус с расположенным в нем диэлектрическим подвижным элементом, металлические электроды, подключенные к источнику питания, установленные под углом относительно нормали к поверхности диэлектрического подвижного элемента, а между диэлектрическим подвижным элементом и металлическими электродами имеется воздушный зазор. При этом, согласно изобретению, в качестве подвижного элемента использован жидкий диэлектрик, помещенный в бак, выполненный из диэлектрического материала. Жидким диэлектриком может является электрореологическая суспензия. Кроме того, предлагаемый емкостный двигатель может дополнительно содержать нагревательный элемент, что обеспечивает возможность использовать его как фильтр. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Емкостный двигатель, содержащий диэлектрический корпус, в котором расположен диэлектрический подвижный элемент, металлические электроды, подключенные к источнику питания, установленные под углом относительно нормали к поверхности диэлектрического подвижного элемента, а между диэлектрическим подвижным элементом и металлическими электродами имеется воздушный зазор, отличающийся тем, что в качестве подвижного элемента использован жидкий диэлектрик, помещенный в бак, выполненный из диэлектрического материала.

2. Емкостный двигатель по п.1, отличающийся тем, что жидким диэлектриком является электрореологическая суспензия.

3. Емкостный двигатель по п.1, отличающийся тем, что содержит дополнительный нагревательный элемент для подогрева жидкости и является фильтром.