Устройство для генерирования тепловой и электрической энергии

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к генераторам тепловой и электрической энергии. Изобретение может быть использовано для нагрева жидкого теплоносителя с системой циркуляции нагреваемой среды. Устройство для генерирования тепловой и электрической энергии включает внешний механический возвратно-поступательный привод, магнитную систему с кольцевым зазором, в котором присутствует однородное магнитное поле, и токопроводящую обмотку (катушку), перемещающуюся в однородном магнитном поле кольцевого зазора, с проходящим через обмотку электрическим током, нагревающуюся при возвратно-поступательным перемещении ее в однородном магнитном поле кольцевого зазора магнитной системы за счет проходящего через нее электрического тока. Нагревающаяся обмотка выполнена из токопроводящей трубы в виде спирали, внутри которой циркулирует теплоноситель. Нагревающаяся обмотка может быть выполнена короткозамкнутой для обеспечения максимального съема тепловой энергии или с разрывом, к которому подключена полезная нагрузка, питающаяся электрическим током, проходящим через обмотку и нагрузку. Изобретение позволяет использовать тепло, выделяемое при прохождении тока в обмотке. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и теплотехники, а именно к генераторам тепловой и электрической энергии. Изобретение может быть использовано для нагрева жидкого теплоносителя с системой циркуляции нагреваемой среды как в промышленных, так и бытовых условиях. Изобретение может быть использовано для генерирования электрического тока, питающего полезную нагрузку.

Известны нагреватели жидкой среды электрическим током (ТЭНы) резистивного типа (см. патент РФ №2006781, дата публикации 30.01.1994 г.); нагреватели индукционного типа (см. патент РФ №2120703, дата начала действия 27.08.1997 г.); нагреватели электродного типа (см. патент РФ №2178126, дата публикации 10.01.2002 г.). Все эти нагреватели обладают общим недостатком. Они предполагают подвод к ним электрической энергии извне.

Известны нагреватели теплоносителя (вихревые и кавитационные), преобразующие механическую энергию привода в тепловую энергию жидкой среды (см. патент РФ №2257514, дата начала действия патента 22.10.2003 г.). Недостатком таких нагревателей является то, что для механического привода нагревателей, как правило, используется электрическая энергия, также подводимая извне. Все вышеперечисленные нагреватели жидких теплоносителей не могут использоваться как генераторы электрической энергии.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является патент РФ №2073959, дата публикации 20.02.1997 г. Изобретение включает магнитную систему с кольцевым зазором, в котором присутствует однородное магнитное поле, и токопроводящую обмотку (катушку), перемещающуюся в однородном магнитном поле кольцевого зазора, с проходящим через обмотку электрическим током. Недостатком прототипа является то, что токопроводящая обмотка «запитывается» электрическим током, подводимым извне, а выделяемое при прохождении тока в обмотке тепло не используется и отводится в окружающую среду. Прототип не может быть применим как генератор электрической энергии. Основное назначение прототипа генерировать звуковые волны.

Требуемый технический результат изобретения заключается в обеспечении универсальности устройства, способности его к генерации как тепловой, так и электрической энергии с возможностью регулирования перераспределения этих видов энергии между собой.

Требуемый технический результат достигается новым устройством генератора тепловой и электрической энергии, содержащим магнитную систему с кольцевым зазором, в котором присутствует однородное магнитное поле, и токопроводящую обмотку (катушку), перемещающуюся в однородном магнитном поле кольцевого зазора, с проходящим через обмотку электрическим током. Обмотка выполнена из токопроводящей трубы в виде спирали, внутри которой циркулирует жидкий теплоноситель. Для достижения максимально возможного съема тепловой энергии при возвратно-поступательном движении обмотки в однородном магнитном поле кольцевого зазора магнитной системы она выполнена короткозамкнутой. Для генерирования электрической мощности, питающей полезную нагрузку, обмотка выполнена с разрывом, к которому подключается полезная нагрузка. В зависимости от соотношения электрических сопротивлений обмотки и полезной нагрузки происходит перераспределение вырабатываемой энергии между тепловой и электрической. Привод устройства механический, обеспечивающий возвратно-поступательное движение трубчатой обмотки в зазоре магнитной системы.

Заявленное техническое решение отличается от аналогов и прототипа наличием нового элемента: токопроводящей трубы-обмотки в виде спирали, внутри которой циркулирует жидкий теплоноситель, нагревающийся за счет электрического тока, проходящего по токопроводящей трубе, при движении ее в однородном магнитном поле магнитной системы.

Это отличие позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».

Работает устройство следующим образом (см. Фиг.1). При перемещении механическим возвратно-поступательным приводом 1 токопроводящей трубы-обмотки 2, выполненной в виде спирали и заполненной жидким теплоносителем, в кольцевом зазоре 3 магнитной системы, состоящей из постоянного или электромагнита 4 и магнитопровода 5, труба-обмотка 2 нагревается индуцированным в ней электрическим током. Тепло передается токопроводящей трубой жидкому теплоносителю и отводится циркуляционным насосом потребителю по внешней трубопроводной системе. Степень нагрева токопроводящей трубы-обмотки 2 зависит от величины проходящего через нее тока, который в свою очередь зависит от сопротивления полезной электрической нагрузки, подсоединенной к концам трубы-обмотки 2. При коротком замыкании трубы-обмотки 2 будет вырабатываться максимальное количество тепловой энергии. При равенстве электрического сопротивления трубы-обмотки 2 и электрического сопротивления полезной нагрузки практически вся преобразованная в устройстве механическая энергия привода равномерно распределится между тепловой на трубе-обмотке 2 и электрической на полезной нагрузке, подсоединенной к трубе-обмотке 2.

Заявленное устройство генерирования тепловой и электрической энергии может быть использовано при реализации способа строительства малых гидроэлектростанций (по патенту РФ №2412302, опубликованному 27.08.2010 г.) и применимо для автономного тепло- и электроснабжения удаленных от централизованного энергоснабжения территорий.

1. Устройство для генерирования тепловой и электрической энергии, включающее внешний механический возвратно-поступательный привод, магнитную систему с кольцевым зазором, в котором присутствует однородное магнитное поле, и токопроводящую обмотку (катушку), перемещающуюся в однородном магнитном поле кольцевого зазора, с проходящим через обмотку электрическим током, нагревающуюся при возвратно-поступательным перемещении ее в однородном магнитном поле кольцевого зазора магнитной системы за счет проходящего через нее электрического тока, отличающееся тем, что нагревающаяся обмотка выполнена из токопроводящей трубы в виде спирали, внутри которой циркулирует теплоноситель.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагревающаяся обмотка выполнена короткозамкнутой для обеспечения максимального съема тепловой энергии при возвратно-поступательном перемещении обмотки в однородном магнитном поле кольцевого зазора магнитной системы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагревающаяся обмотка выполнена с разрывом, к которому подключена полезная нагрузка, питающаяся электрическим током, проходящим через обмотку и нагрузку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрическим приборам, в которых нагревается вода. Электрическая водонагревательная система с ограниченным отложением накипи содержит емкость для приема воды, ограничивающую внутреннее накопительное пространство для нагреваемой воды.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в водонагревателях для коммунально-бытового водоснабжения. Сущность изобретения в том, что дополнительное нагревательное устройство для нагрева воды в баке (1) водонагревателя с тепловым аккумулятором, рассчитанное на размещение внутри упомянутого бака, которое включается при каждом акте потребления воды и нагревает только воду внутри указанного дополнительного устройства и имеет камеру, впускной патрубок, ведущий в упомянутую камеру, выпускной патрубок, выходящий из упомянутой камеры, электрическое сопротивление, помещающееся внутри упомянутой камеры и регулируемое датчиком расхода в то время, когда необходима вода.

Заявляемое техническое решение относится к области электронагревательных приборов, предназначенных для подогрева и испарения воды в расходном режиме и в составе замкнутых водяных и пароводяных контуров.

Изобретение относится к конструкции водонагревательной системы, предназначенной для обеспечения горячей водой в бытовых (домашних) условиях. Технический результат, на решение которого направлено настоящее изобретение, состоит в разработке такого технического решения, которое даже в случае частого или только небольшого забора горячей воды исключает эффект запаздывания, в то же время создавая условия для благоприятного расхода энергии, требует небольших исходных капиталовложений и может выполнять свои функции даже в отсутствие подачи большого количества энергии.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к способам и устройствам для нагревания жидкого теплоносителя. .

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в электроводонагревателях для нагрева воды. .

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в электрических накопительных водонагревателях. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и теплообменной технике, в частности к электронагревателям текучих сред, и предназначено для проточного или циркуляционного подогрева воды и маловязких жидкостей.

Изобретение относится к способам и техническим средствам нагрева и нагнетания токопроводящих жидкостей (ТПЖ) и может быть использовано в энергетике, в устройствах, предназначенных для перекачки и нагнетания ТПЖ в системах отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений, в различных производственных процессах, машинах и установках.

Изобретение относится к устройствам и способам обнаружения образования накипи в водонагревателе. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в электроводонагревателях. Сущность изобретения в том, что электроводонагреватель включает внутренний бак, в котором заключена камера накопления воды, и соединительную муфту, одним концом присоединенную ко внутреннему баку а другим концом соединенную с узлом подачи и слива воды, служащим для подачи воды в камеру накопления воды и слива воды из камеры накопления воды. При таком выполнении вода более легко и удобно отводится из камеры накопления, предотвращается отложение загрязнений во внутреннем баке и облегчается обслуживание водонагревателя, требующее слива воды. Водонагреватель имеет более высокие эффективность нагрева и срок службы. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения тепловой и электрической энергии в индивидуальных домах и квартирах. Сущность изобретения в том, что теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения содержит подключенные друг к другу наружный и внутренний коробы, перекрытые с торцов крышками и днищами, образующими первичный и вторичный контуры, во внутреннем коробе расположена топка с газоходом, в котором расположены газовый коллектор и пластинчатый теплообменник, стенки и крышка наружного короба покрыты декоративными коробом и декоративной крышкой с образованием между ними щелей, стенки наружного и внутреннего коробов, крышек, днищ и вертикальных перегородок, соприкасающиеся с нагреваемой водой, выполнены с пазами, в которые вставлены ребра, представляющие собой теплоэлектрические секции, состоящие из последовательно соединенных термоэмиссионных преобразователей, концы которых соединены между собой контактными спаями, расположенных вдоль длины ребер в зонах нагрева и охлаждения, свободные концы с клеммами каждой теплоэлектрической секции присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенным с токовыводами. Такое выполнение повысит надежность и эффективность теплоэлектрического генератора. 13 ил.

Изобретение относится к средствам для получения низкотемпературного теплоносителя и обработки воздуха в электромагнитном поле. Изобретением решается задача повышения коэффициента полезного действия коаксиального нагревателя. Для решения поставленной задачи в коаксиальном нагревателе, состоящем из соосно расположенных внешней и внутренней труб, которые на одном конце элсктроизолированы друг от друга, а на другом конце имеют электрический контакт между собой, внутренняя труба имеет перфорацию в торце, причем электрический контакт между трубами осуществляется посредством кольца с перфорацией, и во внешней трубе на расстоянии 0,2-0,5 диаметра внешней трубы от кольца выполнена перфорация. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может найти применение в системах теплонагрева и отопления. Способ заключается в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки и ее нагреву. Нагрев жидкости ведут путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы. Горение плазмы производят в замкнутом непроточном объеме жидкости промежуточного теплообменника, а нагрев жидкости ведут за счет омывания стенок теплообменника при пропускании ее через внутреннюю циркуляционную систему. Устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащей корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему. Устройство содержит замкнутый теплообменник с жидкостью, размещенный внутри корпуса и образующий своими стенками и стенками корпуса внутреннюю циркуляционную систему. Электродная система размещена в жидкости замкнутого теплообменника и включает отдельный изолированный электрод и стенки корпуса. Внутренняя циркуляционная система выполнена в виде размещенных в корпусе двух замкнутых полостей, соединенных друг с другом посредством диффузора. Изобретение позволяет улучшить технические показатели электродных установок прямого нагрева. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение предназначено для приготовления пищи в походных условиях. Туристический кипятильник с нагнетателем воздуха содержит корпус (2), кассету (3) с топливом (4) и поворотную дверцу (7). Внутри кассеты (3) с топливом (4) установлен перфорированный воздухопровод (5), соединенный в верхней части с нагнетателем воздуха (6). Обеспечиваются повышение мощности устройства и возможность в качестве топлива использовать плохо горящие виды древесины. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в водонагревателях и в электронных устройствах, нагревающих воду, для предотвращения или уменьшения образования накипи на нагревательных элементах. Предлагается способ нагрева воды нагревательными элементами, при котором подают два сигнала переменного тока с различными частотами между нагревательными элементами и противоэлектродами. При подаче сигналов переменного тока может быть также добавлена компонента постоянного тока. Предложено также применение сочетания различного напряжения переменного и постоянного тока в нагревательном элементе для предотвращения образования накипи в водонагревателе. Такой способ может быть реализован в водонагревательной системе, которая включена в электронное устройство. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Наверх