Поплавковая энергетическая установка

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 03 G 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4691242/29 (22) 15.05.89 (46) 07.05,92. Бюл. М 17 (71) Институт проблем машиностроения АН

УССР (72) А.И.Ивановский, В.В.Соловей и С.Г.Салимон (53) 621.224(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1343096, кл. F 03 G 7/04, 1985. (54) ПОПЛАВКОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ

УСТА НО В КА (57) Устройство относится к гидроэнергетике.

Цель изобретения — повышение мощности установки. Поставленная цель достигается тем, что установка снабжена блоком 11 управления, фиксирующим механизмом с горизонтальным штоком 10, трубопроводом 3 с электромагнитным клапаном 4, дополнительной тягой 6, двумя упорами 12, 13, зубчатым сектором и муфтой 17 свободного хода. При этом стенки емкости 5 выполнены из эластичного газонепроницаемого материала, ее внутренняя полость подключена к камере 1 при помощи трубопровода 3, верхний торец соИзобретение относится к энергетике и может быть использовано для получения электроэнергетики с использованием низкопотенциальной теплоты.

Известна установка для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащая опору, коромысло, шарнирно прикрепленное к опоре в средней части, камеру, заполненную термочувствительным рабочим телом и шарнирно прикрепленную при помощи тяги к концу коромысла, и элек„„Я „„1731979 А 1 единен с камерой 1 дополнительной тягой 6, упоры 12,13 прикреплены к тягам,14, 6— один над камерой 1, другой — над емкостью

5, фиксирующий механизм установлен на опоре 9 с возможностью взаимодействия

его штока 10 с упорами 12, 13, зубчатый сектор прикреплен к другому концу коромысла и кинематически связан с валом 15 электрогенератора 18 при помощи муфты 17 свободного хода, а блок 11 управления электрически связан с фиксирующим механизмом и электромагнитным клапаном 4. Кроме того, термочувствительное рабочее тело выполнено в виде металлогидрида, а внутренняя полость емкости 5 заполнена водородом. Кроме того, установка снабжена вертикальными направляющими 8 и жестким каркасом 7, первые прикреплены к опоре 9 и расположены вокруг камеры 1, а последний закреплен вокруг емкости 5. Широкое применение устройство может найти в энергетике для получения электроэнергии с использованием низкопотенциальной теплоты водоемов, питаемых геотермальными водами или водами, сбрасываемыми промышленными предприятиями. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. трогенератор (см. авт.св. М 1343096, опублик. 07.10.87, БИ М 37, кл. F 03 G 7/04).

Недостатком известной установки является необходимость. использования вторичного энергоносителя — потока жидкости, что обусловливает потери энергии в гидроцилиндре на трение в поршневой паре, на дросселирование жидкости через клапан между насосной камерой и гидроаккумулятором, а также при преобразовании энергии в гидравлической машине.

1731979

Цель изобретения — повышение мощности установки.

Поставленная цель достигается тем, что известная установка преобразования тепловой энергии в механическую, содержащая опору, коромысло, шарнирно прикрепленное к опоре в средней части, камеру, заполненную термочувствительным рабочим телом и шарнирно прикрепленную при помощи тяги к концу коромысла, емкость, расположенную под камерой, и электрогенератор, снабжена блоком управления, фиксирующим механизмом с горизонтальным штоком, трубопроводом с электромагнитным клапаном, дополнительной тягой, двумя упорами,. зубчатым сектором и муфтой свободного хода. При этом стенки емкости выполнены из эластичного газонепроницаемого материала, ее внутренняя полость подключена к камере при помощи трубопровода, верхний торец соединен с камерой дополнительной тягой; упоры прикреплены к тягам один над камерой, другой — над емкостью, фиксирующий механизм установлен на опоре с возможностью взаимодействия его штока с упорами, зубчатый сектор прикреплен к другому концу коромысла и кинематически связан с валом электрогенератора при помощи муфты свободного хода, а блок управления электрически связан с фиксирующим механизмом и электромагнитным клапаном.

Термочувствительное рабочее тело выполнено в виде металлогидрида, а внутренняя полость емкости заполнена водородом.

Установка снабжена вертикальными направляющими и жестким каркасом, первые прикреплены к опоре и расположены вокруг камеры, а последний закреплен вокруг емкости.

На чертеже представлена схема установки, Установка содержит корпус 1 с размещенным в ней термочувствительным рабочим телом, выполненным в виде металлогидрида

2, например LaNisH><, и имеющей корпус с развитыми наружной и внутренней поверхностями, обеспечивающими эффективный теплообмен металлогидрида 2 с внешней средой. Посредством трубопровода 3 с электромагнитным клапаном 4 камера 1 сообщена с емкостью 5, стенки которой выполнены из эластичного газонепроницаемого материала.

Емкость 5 механически жестко связана с камерой 1 дополнительной тягой 6 и размещена в жестком каркасе 7, выполненном, например, в виде тонкостенного цилиндра из крупноячеистого нержавеющего материала.

Камера 1 с емкостью 5 способны совершать возвратно-поступательное движение

55 в вертикальном направлении между двумя крайними положениями вдоль направляющих 8, неподвижно укрепленных на опоре 9.

Для фиксации камеры 1 в одном из крайних положений на опоре 9 установлен фиксирующий механизм с горизонтальным штоком 10 с возможностью взаимодействия последнего с упорами 12 и 13, прикрепленными к тягам 14 и 6 и установленными над камерой 1 и емкостью 5.

Шток 10 фиксирующего механизма приводится в движение исполнительным механизмом (например соленоидом) llo команде блока 11 управления.

Блок 11 управления представляет собой электронное устройство, задающее временной режим работы в зависимости от параметров воды и воздуха, и может быть выполнен на базе малогабаритных микропроцессорных приборов автоматического регулирования и управления, например

"Теплар-110".

Возвратно-поступательное движение камеры 1 и емкости 5 преобразуется во вращательное движение вала 15 с помощью механизма 16 преобразования (коромысло, зубчатый сектор, муфта 17 свободного хода) и передается ротору электрогенератора 18.

Поплавковая энергетическая установка работает следующим образом.

Пусть в исходном состоянии камера 1 с емкостью 5 находится в верхнем крайнем положении, опираясь нижним упором 13 на шток 10. При этом камера 1 с обедненным металлогидридом расположена над поверхностью воды (температура воздуха Т ), а емкость 5, наполненная водородом, в воде (температура воды T2 > Т1). При открытом электромагнитном клапане 4 (клапан открывается по команде блока 11 управления одновременно с установкой камеры 1 на упор

13) водород из емкости 5 поступает в камеру

1 и сорбируется металлогидридом, При этом выделяется теплота фазового перехода отбирается окружающим воздухом.

Камера 1 находится в крайнем верхнем положении до полного опорожнения емкости 5. При достижении нулевого объема емкости 5 по команде блока 11 управления перекрывается электромагнитный клапан 4, шток 10 отводится, и камера 1 под собственной тяжестью опускается вдоль направляющих 8, совершая холостой ход, и устанавливается в нижнем крайнем положении, фиксируясь с помощью верхнегоупора 12 на вновь выдвинутом штоке 10. В этом положении камера 1 полностью погружена в воду. Поскольку температура воды превышает температуру камеры 1, происходит нагрев металлогидрида 2. В результате подвода

1731979

50 теплоты к металлогидриду осуществляется десорбция водорода, который направляется через вновь открытый в момент установки поплавкового узла на верхний упор 12 электромагнитный клапан 4 в емкость 5.

Камера 1 находится в крайнем нижнем положении до полного наполнения водородом емкости 5, диаметральный размер которой ограничен каркасом 7. После этого по команде блока 11 управления клапан 4 перекрывается, и отводится шток 10.

Под воздействием гидростатической силы, превышающей собственную массу камеры 1 (1 кг металлогидрида, например

1 аМ Н ), выделяет до 180 л водорода), последняя совершает рабочий ход в крайнее верхнее положение вдоль направляющих 8, С помощью механизма 16 преобразования и муфты 17 свободного хода движение камеры 1 и емкости 5 преобразуется во вращательное движение вала 15, которое передается ротору электрогенератора 18.

По окончании рабочего хода камера 1 занимает исходное положение, фиксируясь в крайнем верхнем положении на выдвинутом штоке 10 с помощью нижнего упора 13.

В дальнейшем рабочий цикл камеры 1 с емкостью 5 повторяется в описанной выше последовательности.

Для обеспечения непрерывного вращения ротора электрогенератора установка содержит не менее двух камер с емкостями, связанных с ротором электрогенератора механизмами преобразования движения и совершающих рабочий ход последовательно друг за другом.

Формула изобретения

1.Поплавковая энергетическая установка, содержащая опору, коромысло, шарнирно прикрепленное к опоре в средней части, камеру, заполненную термочувствительным рабочим телом и шарнирно прикрепленную при помощи тяги к концу коромысла, ем5 кость, расположенную под камерой, и электрогенератор, отличающаяся тем, что, с целью повышения мощности, она снабжена блоком управления, фиксирующим механизмом с горизонтальным штоком, 10 трубопроводом с электромагнитным клапаном, дополнительной тягой, двумя упорами, зубчатым сектором и муфтой свободного хода, при этом стенки емкости выполнены из эластичного газонепроницаемого материа15 ла, ее внутренняя полость подключена к камере при помощи трубопровода, верхний торец соединен с камерой дополнительной тягой, упоры прикреплены к тягам один над камерой, другой — над емкостью, фиксирую20 щий механизм установлен на опоре с возможностью взаимодействия ег0 штока с упорами, зубчатый сектор прикреплен к другому концу коромысла и кинематически связан с валом электрогенератора при помощи

25 муфты свободного хода, а блок управления электрически связан с фиксирующим механизмом и электромагнитным клапаном.

2. Установка по и. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что термочувствительное рабочее

30 тело выполнено в виде металлогидрида, а внутренняя полость емкости заполнена водородом, 3. Установка по и. 1, отл и ч а ю ща яс я тем, что, с целью повышения надежно35 сти работы, она снабжена вертикальными направляющими и жестким каркасом, первые прикреплены к опоре и расположены вокруг камеры, а последний закреплен вокруг емкости.

1731979

Составитель А.Ивановский

Редактор Б.Федотов Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Заказ 1565 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

° ) Л