Автономная энергетическая установка с двигателями "флюидайн"

 

Изобретение относится к области теплоэнергетике и устройств, работающих по циклу Стирлинга. Достигаемый технический результат - повышение КПД всей установки в целом, упрощение конструктивного исполнения преобразования колебательных движений в выходных трубах двигателей "Флюидайн" в полезную электрическую или механическую работу. При работе двигателей 1 и 2 возникают вынужденные колебания столбов жидкости в выходных трубах 8 и 9. Возвратно-поступательное перемещение столбов жидкости в трубах 8 и 9 вызывает перемещение газа через камеру 7, приводящее во вращение турбину 10, с получением полезной механической или электрической энергии. Синхронность 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 11. 1 ил.

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.

Известен жидкостной двигатель, включающий в себя два двигателя типа "Флюидайн", приводящих в возвратно-поступательное движение поршень в рабочей камере, причем оба двигателя работают со сдвигом по фазе на 180 градусов, 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 коэффициента полезного действия всей установки в целом, упрощения конструктивного исполнения преобразования колебательных движений столбов жидкости в выходных трубах двигателей "Флюидайн" в полезную электрическую или механическую энергию.

Для достижения этого технического результата автономная энергетическая установка, включающая в себя два двигателя "Флюидайн", с регулированием сдвига фаз работы двигателей, через дросселирующее устройство, снабжена газовой рабочей камерой, с расположенной в ней турбиной, при этом камера связана с выходными трубами двигателей, присоединенных к ней на разных уровнях.

Введение в состав автономной энергетической установки газовой рабочей камеры с расположенной в ней турбиной, связанной с выходными трубами двигателей, присоединенных к ней на разных уровнях, позволяет получить новое свойство, заключающееся в возможности преобразования колебательных движений в выходных трубах двигателей "Флюидайн" во вращательное движение турбины и получения на ее валу полезной механической или электрической энергии.

На чертеже изображена автономная энергетическая установка с двигателями "Флюидайн".

Автономная энергетическая установка состоит из двух двигателей типа "Флюидайн" 1, 2, имеющих, соответственно, горячие полости 3, 4 и холодные полости 5, 6, газовую рабочую камеру 7, связанную с двигателями 1, 2 через выходные трубы 8, 9, присоединенных к камере 7 на разных уровнях: труба 8 присоединяется сверху, труба 9 - снизу камеры 7. Внутри камеры 7 расположена турбина 10, на валу которой может располагаться электрогенератор (на чертеже не показан). Холодные полости 5 и 6, соединены между собой дросселирующим клапаном 11, предназначенным для согласования фазового сдвига работы двигателей 1, 2.

Автономная энергетическая установка 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 11, позволяет работать двигателям 1, 2 со сдвигом фаз на 180 градусов. Это приводит к тому, что увеличение столба жидкости в выходной трубе 8 двигателя 1 вызывает перемещение газа из трубы 8 в камеру 7 и далее в трубу 9, так как в это время в трубе 9 идет уменьшение уровня столба жидкости (работа в противофазе). Данное перемещение приводит к вращению турбины 10. На следующей фазе работы двигателей 1, 2 происходит обратное перемещение газа: уровень столба жидкости в трубе 8 уменьшается, при этом уровень столба жидкости в трубе 9 увеличивается и газ перемещается из трубы 9 через камеру 7 в трубу 8, поддерживая непрерывное вращение турбины 10.

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 11.

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

2. Патент РФ N 2078972, бюл. N 13, 1997.

3. Заявка Японии N 3-27748, F 02 G 1/043, 1991.

Формула изобретения

Автономная энергетическая установка с двигателями "Флюидайн", включающая в себя два двигателя "Флюидайн", соединенных между собой через дросселирующий клапан, отличающаяся тем, что снабжена газовой рабочей камерой с расположенной в ней турбиной, при этом камера связана с выходными трубами двигателей, присоединенных к ней на разных уровнях.

РИСУНКИ

Рисунок 1