Устройство для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию


 


Владельцы патента RU 2546962:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калмыцкий государственный университет" (RU)

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве исполнительных механизмов и устройств для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию. Технический результат состоит в повышении надежности. Устройство для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию содержит корпус, выполненный в виде разъемного конусного кольца, внутренняя полость которого имеет переменное сечение. Генератор электрической энергии установлен на валу и снабжен лопастями в месте разъема конусного кольца. Рабочие органы выполнены в виде эластичных торов, внутренние стенки которых выполнены винтообразно скрученными относительно центральных осей рабочих органов, заполненных упругими наполнителями и установленных на бесконечной ленте в полости кольца. Причем в корпусе выходной канал образован разъемом кольца с максимальной величиной сечения на выходе рабочего органа. Лопасти генератора взаимодействуют с рабочими органами. В качестве наполнителей рабочих органов используются цилиндрические вкладыши с центральными отверстиями по продольным осям, диаметры которых превышают диаметры винтообразно скрученных внутренних стенок торов. Поверхности вкладышей покрыты антифрикционной смазкой. Вкладыши выполнены двухслойными, внешний слой которых выполнен из упругосжимаемого материала, а внутренний - жестким и трубчатым, формирующим центральное недеформируемое отверстие каждого вкладыша и имеющим кривизну в продольном сечении, соответствующую кривизне кольцевого корпуса. 1 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве исполнительных механизмов и устройств для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию.

Известно устройство для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию, содержащее корпус, наполненный в виде разъемного конусного кольца, внутренняя полость которого имеет переменное сечение, генератор электрической энергии, установленный на валу и снабженный лопастями в месте разъема конусного кольца, рабочие органы, выполненные в виде эластичных торов, наполненных упругой текучей средой и установленных на бесконечной ленте в полости кольца, системы подачи рабочего тела, причем в корпусе выходной канал образован разъемом кольца с максимальной величиной сечения на выходе рабочего органа, а лопасти генератора взаимодействуют с рабочими органами (см. а.с. СССР №1529357, МПК H02K 7/18, 1987 г.).

Недостатками этого устройства являются его недостаточная надежность в работе, т.к. при проколах оболочек рабочих органов упругая текучая среда вытекает из их полостей и устройство выходит из строя, возможно просачивание рабочего тела через центральные отверстия, образованные внутренними стенками торообразных рабочих органов, и относительно меньший срок службы из-за неравномерного износа материала торов ввиду неравномерного смятия при их перекатывании.

Из известных технических решений наиболее близким в заявляемому является устройство для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию, содержащее корпус, выполненный в виде разъемного конусного кольца, внутренняя полость которого имеет переменное сечение. Генератор электрической энергии, установленный на валу и снабженный лопастями в месте разъема конусного кольца, рабочие органы, выполненные в виде эластичных торов, внутренние стенки которых выполнены винтообразно скрученными относительно центральных осей рабочих органов, заполненных упругой текучей средой и установленных на бесконечной ленте в полости кольца, системы подачи рабочего тела, причем в корпусе выходной канал образован разъемом кольца с максимальной величиной сечения на выходе рабочего органа, а лопасти генератора взаимодействуют с рабочими органами (см а.с. СССР №1742944, МПК H02K 7/18, В01В 23/10, 1992 г.).

Недостатком устройства-прототипа является недостаточная надежность в работе, т.к. при проколах или разгерметизации оболочек рабочих органов упругая текучая среда вытекает из их полостей и устройство выходит из строя.

Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства.

Для решения поставленной задачи в устройстве для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию, содержащем корпус, выполненный в виде разъемного конусного кольца, внутренняя полость которого имеет переменное сечение, генератор электрической энергии, установленный на валу и снабженный лопастями в месте разъема конусного кольца, рабочие органы, выполненные в виде эластичных торов, внутренние стенки которых выполнены винтообразно скрученными относительно центральных осей рабочих органов, заполненных упругими наполнителями и установленных на бесконечной ленте в полости кольца, а также системы подачи рабочего тела, причем выходной канал в корпусе образован разъемом кольца с максимальной величиной сечения на выходе рабочего органа, а лопасти генератора взаимодействуют с рабочими органами, наполнители рабочих органов выполнены в виде цилиндрических вкладышей с центральными отверстиями вдоль продольных осей, диаметры которых превышают диаметры винтообразно скрученных внутренних стенок торов, поверхности вкладышей покрыты антифрикционной смазкой, а вкладыши выполнены двухслойными, внешний слой которых выполнен из упругосжимаемого материала, а внутренний слой выполнен жестким и трубчатым, образующим центральное недеформируемое отверстие каждого вкладыша и имеющим кривизну в продольном сечении, соответствующую кривизне кольцевого корпуса.

Сущность изобретения заключается в том, что наличие упругого цилиндрического нетекучего наполнителя-вкладыша в полости каждого тора с центральным отверстием повышает устойчивость рабочих органов устройства к проколам и разрывам, выполнение каждого вкладыша двухслойным с внутренним жестким трубчатым слоем со строго определенным диаметром внутреннего отверстия и покрытие всей поверхности каждого вкладыша смазкой позволяет сохранить способность торообразных рабочих органов устройства перекатываться при наличии нетекучего наполнителя и предотвратить защемление внутренних стенок торов. Соответствие кривизны внутренних жестких трубчатых слоев кривизне кольцевого корпуса позволяет свободно перемещаться рабочим органам с жестким элементом в полости кольцевого корпуса.

Вышеуказанные новые признаки и свойства отсутствуют в известных технических решениях, что позволяет заявленному техническому решению достигнуть эффективности, заключающейся в повышении надежности работы устройства.

На фиг.1 представлено устройство для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию, поперечный разрез.

Устройство для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию содержит корпус 1, выполненный в виде разъемного конусного кольца, имеющего переменное сечение, генератор электрической энергии (не показан), установленный на валу 2 и снабженный лопастями 3, рабочие органы 4, выполненные в виде эластичных торов, установленных на бесконечной ленте 5, и систему 6 подачи рабочего тела. Выходной канал конусного кольца образован разъемом кольца с максимальной величиной сечения на выходе 7 рабочего органа 4 и минимальной величиной сечения на выходе 8. Внутренние стенки 9 рабочих органов 4 винтообразно скручены. В полостях рабочих органов установлены наполнители в виде цилиндрических вкладышей 10 с центральными отверстиями 11 по продольным осям, причем вкладыши выполнены двухслойными, внешний слой 12 которых выполнен из упругосжимаемого материала, а внутренний слой 13 выполнен из жесткого трубчатого материала. Вся поверхность вкладышей 10 покрыта антифрикционной смазкой.

Устройство работает следующим образом.

Системой 6 подачи в полость корпуса 1 непрерывно подают рабочее тело, которое заполняет пространство между торами 4 и перемещает последние к выходному каналу 7 (за счет перепада давления в полости корпуса и внешней среды).

В тот момент, когда очередной тор 4 перекрывает канал подачи рабочего тела, подача прекращается.

За счет перепада давления рабочие органы 4 совершают вместе с лентой 5 круговое движение, причем при выходе торов 4 из расширяющегося конца 7 конусного кольца, они перемещают очередную лопасть 3 генератора. Таким образом, происходит преобразование энергии рабочего тела в электроэнергию. При перекатывании торов 4 спереди их внутренние стенки 9, переходя в наружные, раскручиваются, а сзади наружные стенки торов, переходя во внутренние, наоборот, скручиваются.

На валу 2 могут быть установлены аналогичные устройства в шахматном порядке, соответствующая лопасть генератора смещена относительно лопасти 3.

Вкладыши 10 внутри торов 4 не мешают их перекатыванию, т.к. поверхности вкладышей 10 покрыты антифрикционной смазкой, например техническим маслом, которая способствует снятию трения между вкладышами и оболочками торов 4. Упругосжимаемый слой 12 каждого вкладыша 10 изготавливается, например, из технического каучука, а жесткий трубчатый внутренний слой 13 каждого вкладыша 10 выполнен, например, из жесткой металлической или пластмассовой трубки, которая изогнута в соответствии с кривизной кольцевого корпуса. Причем диаметр отверстия этих трубок, формирующих центральные отверстия 11 вкладышей, чуть превышает диаметры винтообразно скрученных внутренних стенок 9 торов 4. При упругом сжатии вкладышей 10 внутри корпуса 1 внутренние стенки 9 торов 4 не защемляются, т.к. этому препятствуют жесткие трубчатые слои 13 вкладышей 10.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с устройством-прототипом заключается в том, что при проколах или разгерметизации оболочек рабочих органов последние продолжают выполнять свои функции, т.к. вкладыш не способен вытекать из их полостей, а это позволяет достигнуть повышения надежности работы устройства в целом.

Устройство для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию, содержащее корпус, выполненный в виде разъемного конусного кольца, внутренняя полость которого имеет переменное сечение, генератор электрической энергии, установленный на валу и снабженный лопастями в месте разъема конусного кольца, рабочие органы, выполненные в виде эластичных торов, внутренние стенки которых выполнены винтообразно скрученными относительно центральных осей рабочих органов, заполненных упругими наполнителями и установленных на бесконечной ленте в полости кольца, а также систему подачи рабочего тела, причем выходной канал в корпусе образован разъемом кольца с максимальной величиной сечения на выходе рабочего органа, а лопасти генератора взаимодействуют с рабочими органами, отличающееся тем, что наполнители рабочих органов выполнены в виде цилиндрических вкладышей с центральными отверстиями вдоль продольных осей, диаметры которых превышают диаметры винтообразно скрученных внутренних стенок торов, поверхности вкладышей покрыты антифрикционной смазкой, а вкладыши выполнены двухслойными, внешний слой которых выполнен из упругосжимаемого материала, а внутренний слой выполнен жестким и трубчатым, образующим центральное недеформируемое отверстие каждого вкладыша и имеющим кривизну в продольном сечении, соответствующую кривизне кольцевого корпуса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к тепловой электроэнергетике, к получению электричества из горючих веществ. Технический результат состоит в упрощении производства электричества, повышении коэффициента преобразования потенциальной энергии исходного топлива в электрическую энергию и надежности и ресурса работы тепловых энергоблоков.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для получения электроэнергии на железнодорожном транспорте. Технический результат состоит в получении электроэнергии при прохождении поезда по рельсам, когда рельсы приходят в колебательное состояние.

Изобретение относится к ветроэнергетической или гидроэнергетической установке для генерирования электрической энергии. Технический результат заключается в повышении генерируемой мощности при сохранении простоты конструкции.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электронасосах с приводом на постоянных магнитах. Технический результат - предотвращение коррозии, вызываемой химической жидкостью, на компонентах герметичного электронасоса.

Электрогенератор относится к электротехнике, к автономным машинным источникам электрического тока. Технический результат состоит в уменьшении габаритов, упрощении конструкции, улучшении ремонтопригодности.

Изобретение относится к устройствам, преобразующим тепловую энергию в электрическую. Устройство преобразования тепловой энергии в электрическую в двигателе внутреннего сгорания содержит линейно расположенные цилиндры, поршни, жестко соединенные между собой штоком, при этом на штоке жестко закреплен ротор, состоящий из конденсаторных пластин, между которыми находятся плоскостные катушки индуктивности, связанные со статором и взаимодействующие с конденсаторными пластинами.

Изобретение относится к области промысловой геофизики и предназначено для снабжения электроэнергией автономной скважинной аппаратуры. Техническим результатом является повышение надежности генератора и снижение трудоемкости проведения ремонтных и профилактических работ.

Изобретение относится к области электротехники и энергетического машиностроения. Технический результат состоит в повышении мощности и КПД силовой установки, получении большего количества электроэнергии.

Изобретение относится к области электротехники, а именно, к электрическим машинам и касается выполнения аксиальных индукторных электрических машин. Предлагаемая аксиальная индукторная электрическая машина с электромагнитным возбуждением содержит корпус статора, магнитные пакеты статора, обмотки возбуждения, обмотки переменной ЭДС, ротор и магнитные пакеты ротора.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении кпд устройства и обеспечении максимальной рабочей гибкости за счет регулировки и оптимизации положения статора и ротора.

Генератор // 2547147
Изобретение относится к электрическому генератору для ветроэнергетических установок. Технический результат заключается в создании надежного генератора, имеющего большую глубину. Генератор содержит статор, который имеет обмотки, лежащие в пазах, которые образованы листами. Листы образуют полный листовой пакет, который пронизан резьбовыми болтами. Полный листовой пакет на своем переднем и заднем конце при рассмотрении в осевом направлении статора закреплен на статорном кольце статора. Причём в серединной части статорного кольца при рассмотрении в осевом направлении статора выполнена дополнительная точка крепления листового пакета, в которой приварено опорное кольцо. Полный листовой пакет разделен на две части посредством опорного кольца. При этом генератор имеет глубину более 1000 мм, в частности 1200 мм, и диаметр более 2 м, в частности 5 м, и номинальную мощность более 1 МВт, в частности 3 МВт. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к системам двигатель-генератор. Электрический генератор переменного тока с двигателем Стирлинга содержит цилиндр, рабочий поршень, холодильник, регенератор и нагреватель, а также кольцевую электрическую обмотку на цилиндре. Цилиндр разделяется подвижным вытеснительным поршнем на холодную и горячую полости. Рабочий поршень подвижно установлен в холодной полости. Холодильник, регенератор и нагреватель последовательно расположены и соединяют холодную и горячую полости. Рабочий поршень жестко соединен со штоком, выполненным из магнитного материала. Сердечники электрической обмотки имеют двутавровое сечение. По обеим сторонам сердечников вдоль оси штока расположены кольцевые магниты, обращенные друг к другу разноименными полюсами. На штоке поршня выполнены кольцевые канавки, заполненные немагнитным материалом. На цилиндре у вытеснительного поршня установлен датчик положения поршня, последовательно электрически соединенный через микропроцессор с регулировочным клапаном на трубопроводе между нагревателем и холодной полостью. Изобретение направлено на повышение надежности и экономичности генератора. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам генерации и накопления электрической энергии. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. Устройство аккумулирования энергии при использовании механического накопителя энергии на основе спиральной пружины содержит корпус, педальный привод, коробку передач, ручки коробки передач, панель управления, индикатор, валы, механический накопитель энергии, состоящий из спиральной пружины, блокиратор, датчик, обратимую электромашину, преобразователь, коммутаторы, выпрямитель, устройство сравнения, систему управления. Коробка передач предназначена для изменения частоты и крутящего момента при передаче вращения между валами и педальным приводом в разных режимах работы устройства. Вращение от педального привода через вал с помощью коробки передач может передаваться в накопитель за счет закрутки спиральной пружины. Так может осуществляться запасание механической энергии. Информация о состоянии спиральной пружины фиксируется датчиком, а ее фиксация или освобождение определяется блокиратором. Обратимая электромашина используется как в режиме двигателя, так и в режиме генератора. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для демпфирования крутильных колебаний во вращающейся системе. Технический результат - осуществление демпфирования колебаний без использования датчиков вращающегося момента. Система контроллера для демпфирования крутильного колебания соединена с преобразователем, который питает электрическую машину, соединенную с цепью привода, и содержит входной интерфейс, конфигурированный для приема измеренных данных, связанных с переменными преобразователя или электрической машины, и контроллер, связанный с входным интерфейсом. Контроллер вычисляет по меньшей мере одну динамическую компоненту вращающего момента вдоль секции вала цепи привода на основании данных, полученных от входного интерфейса, генерирует данные управления для преобразователя для демпфирования крутильного колебания в механической цепи привода на основании упомянутой по меньшей мере одной динамической компоненты вращающего момента и посылает данные управления в преобразователь для модулирования активной мощности, обмен которой осуществляется между преобразователем и электрической машиной. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для выработки электрической энергии с использованием в качестве теплоносителя нагретого воздуха. Технический результат состоит в экономии горючих материалов. Выработка электрической энергии 5-500 и более кВт основана на принципе создания торнадно-вихревых и высокотурбулентных режимов скорости до 150-200 м/с. За счет повторного нагрева многократного использованного слегка охладившегося отработанного воздуха экономия горючих материалов в сравнении с известными миниэлектростанциями - газовой, бензиновой, дизельной до 5-8 раз. Устройство работает на подаче в турбину специально подготовленного воздуха. Воздух в систему подается вентилятором, далее подогревается при помощи горелки прямым введением горящего топлива (газа, бензина, мазута и т.п.) в воздух, находящийся в замкнутом пространстве (трубе), что обеспечивает пламени, обработанного низкоэнергетической плазмой, прямой нагревательный контакт с воздухом. Особенностью такого подогрева является то, что только небольшая часть циркулирующего воздуха расходуется для реакции горения согласно стехиометрическому составу, который поддерживают добавки внешнего воздуха. Предусмотрена возможность поставки избытка произведенного электричества в проводную сеть. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам, вырабатывающим электроэнергию при помощи солнечного света, сгорания органических веществ и т.д. Технический результат состоит состоит в упрощении приведения в действие электрогенератора. Световая электростанция содержит солнечную батарею, питающую электротоком осциллятор, включающий магнитоэлектрический привод, вал которого сочленен с обгонной муфтой, которая передает вращательное действие на механизмы, обеспечивающие вращение ротора электрогенератора электростанции. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении габаритов, количества компонентов и повышении скорости вращения. Устройство (10) содержит турбину (22, 34), имеющую лопастное колесо (22), и электрический генератор (12, 24), имеющий статор (12) с обмотками, распределенными по цилиндрической поверхности (X), коаксиальной лопастному колесу (22), постоянный магнит (24) выполнен с возможностью вращения относительно статора (12) и соединен с лопастным колесом (22) с возможностью передачи приводного усилия для вращения. Лопастное колесо (22) расположено внутри постоянного магнита (24). Сборка, образованная лопастным колесом (22) и постоянным магнитом (24), расположена внутри статора (12). Постоянный магнит (24) выполнен в виде единого полого цилиндрического тела из материала с высокой магнитной плотностью с диаметральной намагниченностью. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к системам двигатель-генератор. Технический результат состоит в повышении надежности. В цилиндре 1 двигателя внутреннего сгорания клапан 2 кинематически связан с толкателем 4. Электрическая обмотка 9 расположена в корпусе 5 соосно толкателю 4 и содержит кольцевые магниты 10, обращенные друг к другу разноименными полюсами. Сердечники 11 электрической обмотки 9 выполнены кольцевыми двутаврового сечения. Кольцевые магниты 10 охватывают толкатель 4 и расположены по обеим сторонам сердечников 11 вдоль толкателя 4. На толкателе 4 выполнены канавки, заполненные немагнитным материалом. При движении толкателя 4 в электрической обмотке 9 генерируется электрический ток. Длина прорезей двутавровых сердечников электрической обмотки равна длине канавок толкателя и толщине кольцевых магнитов. Толщина полок сердечников электрической обмотки равна толщине выступов толкателя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в энергоустановках для генерирования электрической энергии, содержащих реформинг-установку, в которой энергоноситель может быть преобразован при подаче тепла в горючую текучую среду. Технический результат состоит в обеспечении эффективной адаптации к флуктуациям доступной электрической энергии. Реформинг-установка имеет газифицирующее устройство для получения источника тепла, в котором может сжигаться упомянутый энергоноситель. Во фронтовом устройстве (камере сгорания, горелке и т.д.) за счет сжигания горючей жидкости генерируется тепловая энергия. В турбинном блоке тепловая энергия обеспечивает вращение генераторного блока, генерирующего электрическую энергию. Для обеспечения источника тепла энергоустановка дополнительно к газифицирующему устройству реформинг-установки снабжена электронагревательным устройством, посредством которого электрическая энергия может быть преобразована в тепловую энергию. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к способам передачи энергии на большие расстояния и преобразования ее в электрическую энергию. Технический результат - повышение эффективности способа. Способ получения электроэнергии заключается в отделении части потока текучей среды газопровода, использовании ее для вращении вала электрогенератора, преобразовании механической энергии вращения в электрическую. При этом используют газопровод, соединенный с источником газа, преобразуют потенциальную энергию газа, находящегося в источнике, в кинетическую энергию потока текучей среды путем направления газа от источника в газопровод, в котором установлены компрессорные станции, увеличивают кинетическую энергию потока текучей среды путем преобразования энергии рабочего органа каждой компрессорной станции в потенциальную энергию сжатого газа, и путем дальнейшего преобразования ее в кинетическую энергию потока направляют часть потока текучей среды в расположенные между компрессорными станциями лупинги с установленными в них лопастными машинами. Затем преобразуют кинетическую энергию отделенной части потока в механическую энергию рабочих органов лопастных машин, связанных через редукторы с валами электрогенераторов, преобразуют кинетическую энергию вращения валов электрогенераторов в электрическую и передают ее для питания устройств катодной защиты газопроводов. 1 з.п. ф-лы.
Наверх