Устройство для генерирования тепловой и электрической энергии

Авторы патента:

Проскуряков Николай Александрович (RU)

F24H1/20 - с погруженными нагревательными элементами, например электрическими или трубчатыми камерами сгорания

Владельцы патента RU 2522269:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный архитектурно-строительный университет" (ФГБОУ ВПО "ТюмГАСУ") (RU)
Общество с ограниченной ответственностью "ЭЛЕКТРОРАМ" (ООО "ЭЛЕКТРОРАМ") (RU)
Миронов Виктор Владимирович (RU)

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.

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.

Встроенное нагревательное устройство водонагревателя с тепловым аккумулятором // 2519115

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.

Равновесный локально-термодинамический проницаемый тепловой излучатель с выровненным распределением потенциалов в пространстве // 2496062

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.

Конструкция водонагревателя // 2496061

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.

Способ нагрева жидкого теплоносителя и устройство для его осуществления // 2465521

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

Способ нагрева жидкости (варианты) и устройство для нагрева жидкости (варианты) // 2453776

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

Электрический накопительный водонагреватель с двойной катодной защитой // 2451882

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

Электронагреватель текучей среды // 2431085

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

Способ нагрева и нагнетания токопроводящей жидкости, устройство для его осуществления и теплогенерирующая установка // 2419039

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.

Накопительный водонагреватель, фланец накопительного водонагревателя и способ контроля образования накипи в водонагревателе // 2419028

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

Электроводонагреватель // 2526602

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.

Теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения // 2541799

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.

Коаксиальный нагреватель // 2545105

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.

Способ и устройство получения тепловой энергии из электрической // 2557141

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.

Туристический кипятильник с нагнетателем воздуха // 2558895

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.

Предотвращение или уменьшение образования накипи на нагревательном элементе водонагревателя // 2566846

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.

Способ контактного нагрева жидкостей и устройство для его осуществления // 2615856

Изобретение относится к способу и устройству для контактного нагрева жидкостей. Способ контактного нагрева жидкостей заключается в том, что в камеру сгорания, погруженную в жидкость, раздельно подают горючее и окислитель через форсунки, образуя однородный кольцевой слой горючей смеси, в котором инициируют сжигание топлива в режиме непрерывной спиновой детонации, продукты которого попадают напрямую в жидкость, отдавая ей свое тепло. Устройством для контактного нагрева является детонационная камера сгорания, представляющая собой кольцевой канал между двумя коаксиально расположенными цилиндрическими трубами, заглушенный с одного торца. Через два ряда отверстий, равномерно расположенных в кольцевом зазоре вдоль окружностей, равноудаленных от цилиндрических стенок камеры, раздельно подаются горючее и окислитель. Накопившаяся смесь с помощью электрического разряда поджигается. Горение переходит в процесс непрерывной спиновой детонации. Поток продуктов детонации, выходящий из детонационной камеры, эжектирует через центральную трубу жидкость, дробится в ударных волнах на мелкие пузырьки и отдает жидкости свое тепло. Для усиления дробления пузырьков на выходе детонационной камеры установлена перфорированная пластина - кавитатор. Изобретение направлено на повышение энергетической безопасности и снижение тепловых потерь. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Накопительный котел // 2635747

Изобретение относится к водогрейному котлу. Водогрейный котел (1; 1а), имеющий один элемент (22) для впуска воды и один элемент (20) для выпуска воды, при этом водогрейный котел (1; 1а) содержит: водонагреватель бакового типа, содержащий резервуар (2) для воды с элементом для впуска воды, образующим один предназначенный для впуска воды элемент (22) водогрейного котла (1; 1а), и элементом (19) для выпуска воды, и первый нагреватель (25), расположенный в резервуаре (2) для воды для нагрева воды, содержащейся в нем, до первой температуры (Т1) и для поддержания ее при первой температуре. При этом котел дополнительно содержит проточный водонагреватель, расположенный в резервуаре (2) для воды водонагревателя бакового типа и содержащий полый корпус (9) с элементом (19; 19, 39, 38) для впуска воды, по текучей среде соединенным с элементом (19) для выпуска воды резервуара (2) для воды, и элементом для выпуска воды, образующим один элемент (20) для выпуска воды водогрейного котла (1; 1а), и второй нагреватель (17), установленный в полом корпусе (9) и избирательно приводимый в действие для нагрева воды, проходящей через него, до второй температуры (Т2), превышающей первую температуру (Т1). Изобретение направлено на повышение термического коэффициента полезного действия. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Электрооптический нагревательный элемент водогрейного котла // 2641419

Изобретение относится к электротеплотехнике. Электрооптический нагревательный элемент водогрейного котла содержит трубку из кварцевого стекла, внутри которой установлена по меньшей мере одна высокотемпературная электрическая галогенная лампа, создающая источник излучения инфракрасного спектра свечения, при этом трубка закреплена внутри емкости водогрейного котла и расположена в его средней части, емкость трубки из кварцевого стекла выполнена изолированной от жидкого теплоносителя, помещенного внутри объема емкости водогрейного котла, при этом галогенная лампа укреплена в центре трубки из кварцевого стекла, а выводы электрических цоколей патронов галогенной лампы размещены за пределами водогрейного котла, при этом емкость водогрейного котла подключена к отопительной системе объекта через входной и выходной патрубки. Изобретение направлено на создание равномерного температурного поля и снижение затрат электроэнергии. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство для получения горячей жидкости, в частности, горячей воды // 2647936

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в нагревателях горячей воды. Устройство для получения горячей воды, содержащее первичный теплообменник, проходящий в сосуде, причем указанный теплообменник образован, по существу, цилиндрической внутренней стенкой и, по существу, цилиндрической внешней стенкой, по меньшей мере одна из которых имеет по меньшей мере два круговых ребра. Технический результат – расширение арсенала технических средств. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 33 ил.