Экспедиционный генератор



Экспедиционный генератор
Экспедиционный генератор
Экспедиционный генератор
Экспедиционный генератор
Экспедиционный генератор

 


Владельцы патента RU 2630364:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" (RU)

Изобретение относится к генератору переменного тока, приводимому в движение двигателем внешнего сгорания. Экспедиционный генератор содержит теплообменный корпус. Теплообменный корпус выполнен в виде полого герметичного цилиндра. Вдоль продольной оси герметичного цилиндра, с внутренней стороны, находятся генератор переменного тока, рабочий цилиндр с поршнем и вытеснитель. Вытеснитель выполнен в виде полого цилиндра. Одна торцевая стенка вытеснителя имеет цилиндрическое углубление, повторяющее по форме рабочий цилиндр. В самой глубокой части углубления стенка вытеснителя имеет отверстия для обмена рабочим телом между рабочим цилиндром и буферной емкостью. Буферная емкость располагается внутри вытеснителя. Обмотка статора генератора может быть расположена внутри стенок рабочего цилиндра или теплообменного цилиндра. Подвижные магнитные полюса генератора расположены на рабочем поршне. Вытеснитель может содержать в себе регенератор. Теплообменный корпус может содержать в себе регенератор. Техническим результатом является снижение габаритов и массы генератора при сохранении рабочего объема и давления рабочего тела. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к системам двигатель-генератор, а именно к генераторам переменного тока, приводимым в движение двигателем с замкнутым циклом, то есть двигателем внешнего сгорания.

Из уровня техники известна система двигатель-генератор переменного электрического тока [Аткинс Б. Общая теория электронных машин. Пер. с англ. И.В. Антика. Государственное энергетическое издательство. М.-Л., 1960. 272 с.], в которой для возбуждения ЭДС в силовых обмотках статора якорь совершает вращательное движение. Зачастую в этой системе в качестве двигателя используют двигатель внутреннего сгорания [Мировое судовое дизелестроение. Конструкции конструирования, анализ международного опыта: Учебн. пособие / Г.А. Конке, В.А. Лашко. - М.: Машиностроение, 2005. 512 с.].

Недостатком такой системы является сложность преобразования с помощью кривошипно-шатунного механизма возвратно-поступательного движения поршней двигателя во вращательное движение коленчатого вала, присоединенного к якорю генератора.

Наиболее близкими к предлагаемому техническому решению являются Преобразователь тепловой энергии в электрическую с двигателем Стерлинга [Уокер Г. Двигатели Стерлинга. М.: Машиностроение., 1985, с. 215-217, рис. 9.13], указанный преобразователь содержит герметичный цилиндр с рабочим поршнем из постоянного магнита, вытеснительным поршнем и рабочей средой, обмоток возбуждения, нагревателя, регенератора, холодильника и функциональных элементов, необходимых для работы преобразователя, а также Электрический генератор переменного тока с двигателем Стерлинга (Патент RU №2315686), содержащий цилиндр, разделяемый подвижным вытеснительным поршнем на холодную и горячую полости, рабочий поршень, подвижно установленный в холодной полости, холодильник, регенератор и нагреватель, последовательно расположенные и соединяющие холодную и горячую полости, а также кольцевую электрическую обмотку на цилиндре, отличающийся тем, что 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, а на цилиндре у вытеснительного поршня установлен датчик положения поршня, последовательно электрически соединенный через микропроцессор с регулировочным клапаном на трубопроводе между нагревателем и холодной полостью.

Недостатком двух последних решений является значительное внутреннее пространство, занимаемое вытеснителем и буферной емкостью, роль которой в первом случае выполняет газовая подушка.

Технической задачей предлагаемого решения является улучшение массогабаритных показателей при одновременном сохранении рабочего объема и рабочего давления рабочего тела.

Указанная задача решается за счет того, что двигатель-генератор содержит теплообменный корпус, выполненный в виде полого герметичного цилиндра, вдоль продольной оси которого, с внутренней стороны, находятся генератор переменного тока, рабочий цилиндр с поршнем и вытеснитель.

При этом вытеснитель выполнен в виде полого цилиндра, причем одна его торцевая стенка глухая и повторяет по форме торцевую стенку корпуса, а другая имеет цилиндрическое углубление, повторяющее рабочий цилиндр, и в самой глубокой части этого углубления стенка вытеснителя имеет отверстия для обмена рабочим телом между рабочим цилиндром и буферной емкостью, которая располагается внутри вытеснителя.

Положительным техническим результатом, совпадающим с технической задачей, достигаемым совокупностью конструктивных признаков, а именно расположением рабочего цилиндра внутри теплообменного корпуса и расположением буферной емкости внутри вытеснителя, является снижение габаритов и массы устройства при том же рабочем объеме и рабочем давлении рабочего тела.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена механическая часть экспедиционного генератора в разрезе; на фиг. 2 - изометрия генератора, разрезанного вдоль продольной оси в объемном виде; на фиг. 3 - изометрическая проекция генератора в разрезе; на фиг. 4 - внешний вид генератора в изометрии.

Экспедиционный генератор устроен следующим образом.

Экспедиционный генератор состоит из теплообменного корпуса 1, выполненного в виде полого герметичного цилиндра, вдоль продольной оси которого, с внутренней стороны, находятся рабочий цилиндр 2, поршень 3, вытеснитель 4, а также генератор переменного тока, статор которого размещен внутри стенок рабочего цилиндра, и состоит из магнитопровода 5 и катушки с обмоткой 6, а магнитный якорь генератора переменного тока интегрирован в поршень, шток 7 которого с противоположного конца соединен с вытеснителем, с люфтом, примерно равным половине рабочего хода поршня. Кроме того, имеются боковые отверстия 8 в рабочем цилиндре со стороны его глухого конца, с которого он соединен с теплообменным корпусом, а также отверстия 9 в вытеснителе со стороны открытого конца рабочего цилиндра. Между вытеснителем и теплообменным корпусом имеется диаметральный зазор.

В качестве рабочего тела целесообразно использовать сжатый под давлением газ с большой теплопроводностью и текучестью. Например, гелий.

Рабочий цилиндр целесообразно изготавливать из материала с высокой магнитной проницаемостью.

Вытеснитель должен быть термостойким, легким и жестким.

Поршень предпочтительно должен иметь уплотнительную часть и намагниченную часть в виде магнитопрочных вставок.

Двигатель-генератор работает следующим образом.

Левый торец теплообменного корпуса 1, а именно тот, со стороны которого на фигуре 1 закреплен рабочий цилиндр 2 с генератором, необходимо охлаждать. Противоположный торец - нагревать. Рабочее тело, находящееся в правой части теплообменного корпуса, при нагревании начнет расширяться и проникать через диаметральный зазор между теплообменным корпусом 1 и вытеснителем 4 в левую часть теплообменного корпуса, а затем через отверстия 8 - в рабочий цилиндр 2. Поршень начнет перемещаться в сторону вытеснителя и после того, как шток поршня упрется в вытеснитель, вытеснитель переместится из левого в правое положение. Рабочее тело, соответственно, переместится в левое положение, после чего начнет охлаждаться и сжиматься. При сжатии рабочего тела поршень 3 со штоком 7 начнет двигаться влево, шток, выбрав весь свой свободный ход, своим расширенным концом потянет за собой вытеснитель 4. Вытеснитель вернется влево, а рабочее тело, соответственно, вытиснится вправо. Далее цикл может повторяться, пока будет обеспечиваться достаточный перепад температуры между левым и правым торцами теплообменного корпуса. При этом во время движения поршня будут двигаться и магнитные полюса, вырабатывая электрический ток в обмотке катушки 6 статора. Для того чтобы подключить генератор к нагрузке сквозь теплообменный корпус наружу должны быть выведены провода с фазами. На фигурах они не изображены. В некоторых случаях может потребоваться выпрямление сгенерированного электрического тока. Электрическая схема выпрямителя на фигурах также отсутствует.

1. Экспедиционный генератор, содержащий теплообменный корпус, выполненный в виде полого герметичного цилиндра, вдоль продольной оси которого, с внутренней стороны, находятся генератор переменного тока, рабочий цилиндр с поршнем и вытеснитель, отличающийся тем, что вытеснитель выполнен в виде полого цилиндра, причем одна его торцевая стенка имеет цилиндрическое углубление, повторяющее по форме рабочий цилиндр, при этом в самой глубокой части этого углубления стенка вытеснителя имеет отверстия для обмена рабочим телом между рабочим цилиндром и буферной емкостью, которая располагается внутри вытеснителя.

2. Экспедиционный генератор по п. 1, отличающийся тем, что обмотка статора генератора расположена внутри стенок рабочего цилиндра.

3. Экспедиционный генератор по п. 1, отличающийся тем, что обмотка статора генератора расположена внутри стенок теплообменного цилиндра.

4. Экспедиционный генератор по п. 1, отличающийся тем, что подвижные магнитные полюса генератора расположены на рабочем поршне.

5. Экспедиционный генератор по п. 1, отличающийся тем, что вытеснитель содержит в себе регенератор.

6. Экспедиционный генератор по п. 1, отличающийся тем, что теплообменный корпус содержит в себе регенератор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для подачи электрической мощности в электрическую сеть энергоснабжения. Способ подачи электрической мощности (Ps) в электрическую сеть энергоснабжения осуществляют (120) посредством по меньшей мере первого и второго ветровых парков (112).

Изобретение относится к энергетике. В устройстве (110) вентиляции и электропитания вычислительного устройства (112) двигателя летательного аппарата, включающем в себя воздушный винт (124), связанный со средствами (126) приведения в движение и способный генерировать воздушный поток (130) для вентиляции вычислительного устройства, и средства (120) подачи воздуха вблизи от вычислительного устройства, воздушный винт установлен в средствах подачи воздуха, а средства приведения в движение включают в себя электрическую машину (126), способную функционировать в качестве двигателя для приведения в движение воздушного винта и в качестве генератора для электропитания вычислительного устройства.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в синхронных генераторах ветровых установок. Техническим результатом является уменьшение излучения звука.

Изобретение относится к системе управления для управления работой гидроэлектрической турбины. Техническим результатом является создание системы для преобразования электрической мощности, производимой турбиной, в форму, совместимую с системой передачи электроэнергии для передачи электрической мощности на берег с обеспечением оптимизации производительности отдельной турбины и групп турбин в целом.

Изобретение относится к системе управления для управления работой гидроэлектрической турбины. Техническим результатом является создание системы для преобразования электрической мощности, производимой турбиной, в форму, совместимую с ситемой передачи электроэнергии для передачи электрической мощности на берег с обеспечением оптимизации производительности отдельной турбины и групп турбин в целом.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к синхронному генератору (301) безредукторной ветроэнергетической установки (100), содержащему наружный ротор (304) с независимым возбуждением, полюса которого выполнены в виде сердечников полюсных наконечников с обмотками возбуждения, и статор (302), при этом синхронный генератор (301) имеет наружный диаметр (344) ротора и отношение наружного диаметра статора к наружному диаметру генератора больше 0,86, в частности, больше 0,9 и, в частности, больше 0,92.

Изобретение относится к электротехнике и может применяться для создания генераторов на космических аппаратах, в которых солнечная тепловая энергия преобразуется в электрическую.

Изобретение относится к области гидроэнергетики, в частности к конструкции гидроэлектрической турбины, содержащей статор и концентрически размещенный внутри него ротор.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкции синхронного генератора с наружным ротором для безредукторной ветроэнергетической установки. Синхронный генератор с наружным ротором содержит статор и состоящий из нескольких частей ротор с независимым возбуждением в виде сегментов, представляющих сердечники с катушками.

Группа изобретений относится к области бурения. Система скважинного электрического генератора содержит удлиненный трубчатый кожух с удлиненной осью, имеющий наружную поверхность и образующий путь потока текучей среды, и поддерживаемый кожухом безлопастный генератор, содержащий по меньшей мере один диск, установленный на приводном вале и имеющий периметр.

Изобретение относится к двигателям с внешним подводом теплоты. Двигатель содержит рабочий поршень и поршни-вытеснители в разных цилиндрах.

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к области силовых установок и двигателей объемного вытеснения, в частности к двигателям, работающим при расширении и сжатии массы рабочего газа, который нагревается и охлаждается в одной или нескольких постоянно сообщающихся камерах, например, двигателей, работающих по циклу Стирлинга.

Изобретение относится к области силовых установок и двигателей объемного вытеснения, в частности к двигателям, работающим при расширении и сжатии массы рабочего газа, который нагревается и охлаждается в одной или нескольких постоянно сообщающихся камер, например, двигателей, работающих по циклу Стирлинга.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, занимающемся двигателями с внешним подводом теплоты. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании двигателей с внешним подводом теплоты. .
Наверх