Устройство для преобразования энергии рабочего тела в электроэнергию

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.