Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию свободнопоршневым энергомодулем с линейным электрогенератором, теплообменником и холодильником

Изобретение относится к области двигателей с замкнутым рабочим циклом. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что тепло подводится к теплообменнику и нагревает газ в его полости. Система управления отслеживает параметры газа в теплообменнике. Когда параметры достигнут установленного предела, система открывает впускной клапан цилиндра, газ из теплообменника через впускной клапан цилиндра поступает в рабочую полость и поршень движется в конечную точку. Из компрессорной полости газ заряжает пневмоаккумулятор. В результате движения якоря линейного электрогенератора в катушке генерируется импульс электроэнергии. В момент прибытия поршня в конечную точку система закрывает впускной клапан цилиндра и открывает его выпускной клапан. Отработавший газ из рабочей полости через открытый выпускной клапан вытесняется в холодильник, а через обратный клапан газ из холодильника засасывается в компрессорную полость. Одновременно система управления открывает клапан пневмоаккумулятора и газ из него поступает в теплообменник, в котором происходит очередной цикл нагрева газа. После чего цикл повторяется. 1 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения патент РФ №2550228, «Электрический генератор переменного тока с двигателем Стерлинга».

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Основной недостаток устройства по патенту РФ №2550228 состоит в том, что частота колебаний рабочего поршня, соединенного со штоком, напрямую зависит от интенсивности подводимого тепла в «горячую» полость цилиндра. Следовательно, эффективность преобразования кинетической энергии рабочего поршня и штока в электроэнергию также напрямую зависит от интенсивности подводимого тепла в «горячую» полость цилиндра. Цель заявленного изобретения состоит в обеспечении максимальной эффективности трансформации тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к теплообменнику.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ преобразования тепловой энергии в электроэнергию свободнопоршневым энергомодулем с линейным электрогенератором, теплообменником и холодильником состоит в следующем. Тепловая энергия от топки, лучистая энергия солнца и т.д., подводится к теплообменнику 1 и нагревает газ, например гелий, во внутренней полости теплообменника 1. Система управления отслеживает величину температуры и давления газа в теплообменнике 1. В момент времени, когда температура и давление газа в теплообменнике 1 достигнет введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры газа, система управления открывает впускной клапан цилиндра 2. Максимальная величина давления и температуры газа в теплообменнике 1 выбирается из соображения прочностных характеристик материала теплообменника 1. Газ из теплообменника 1 через впускной клапан цилиндра 2 поступает в рабочую (правую по рисунку) полость поршня 3. Под действием газа поршень 3 начинает движение из исходной точки движения в конечную точку движения. Из компрессорной (левой) полости поршня 3 газ через обратный клапан пневмоаккумулятора 4 заряжает пневмоаккумулятор 5. Магнитный поток статорного магнита линейного электрогенератора 6 (статорный магнит может быть постоянным магнитом или электромагнитом) замыкается через якорь линейного электрогенератора 7. В результате движения якоря линейного электрогенератора 7 площадь поверхности якоря линейного электрогенератора 7 и примыкающей к якорю линейного электрогенератора 7 площади поверхности статорного магнита линейного электрогенератора 6 уменьшается. Соответственно изменяется магнитный поток в якоре линейного электрогенератора 7 и статорном магните линейного электрогенератора 6, и в катушке линейного электрогенератора 8 генерируется импульс электроэнергии. В момент времени прибытия поршня 3 в конечную (левую) крайнюю точку движения система управления закрывает впускной клапан цилиндра 2 и открывает выпускной клапан цилиндра 9. Якорь линейного электрогенератора 7 притягивается к противоположному полюсу статорного магнита линейного электрогенератора 6. В результате поршень 3 движется в исходное для генерирования очередного импульса электроэнергии положение.

Отработавший газ из рабочей полости поршня 3 через открытый выпускной клапан цилиндра 9 вытесняется в холодильник 10, а через обратный клапан цилиндра 11 газ из холодильника 10 засасывается в компрессорную полость поршня 3. Одновременно система управления открывает клапан пневмоаккумулятора 12 и газ из пневмоаккумулятора 5 поступает в теплообменник 1, в котором происходит очередной цикл нагрева газа до температуры и давления, при которой температура и давление газа в теплообменнике 1 достигнет введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры газа. После чего цикл генерирования импульса электроэнергии повторяется. Таким образом, обеспечивается максимальная эффективность преобразования тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к теплообменнику 1.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию свободнопоршневым энергомодулем с линейным электрогенератором, теплообменником и холодильником включающем теплообменник, систему управления, впускной клапан цилиндра, поршень, обратный клапан пневмоаккумулятора, пневмоаккумулятор, статорный магнит линейного электрогенератора, якорь линейного электрогенератора, катушку линейного электрогенератора, выпускной клапан цилиндра, холодильник, обратный клапан цилиндра и клапан пневмоаккумулятора, отличающийся тем, что тепловая энергия от топки подводится к теплообменнику и нагревает газ во внутренней полости теплообменника, система управления отслеживает величину температуры и давления газа в теплообменнике, в момент времени, когда температура и давление газа в теплообменнике достигнет введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры газа, система управления открывает впускной клапан цилиндра, газ из теплообменника через впускной клапан цилиндра поступает в рабочую полость поршня, под действием газа поршень начинает движение из исходной точки движения в конечную точку движения, из компрессорной полости поршня газ через обратный клапан пневмоаккумулятора заряжает пневмоаккумулятор, магнитный поток статорного магнита линейного электрогенератора замыкается через якорь линейного электрогенератора, в результате движения якоря линейного электрогенератора площадь поверхности якоря линейного электрогенератора и примыкающей к якорю линейного электрогенератора площади поверхности статорного магнита линейного электрогенератора уменьшается, соответственно изменяется магнитный поток в якоре линейного электрогенератора и статорном магните линейного электрогенератора, и в катушке линейного электрогенератора генерируется импульс электроэнергии, в момент времени прибытия поршня в конечную крайнюю точку движения система управления закрывает впускной клапан цилиндра и открывает выпускной клапан цилиндра, якорь линейного электрогенератора притягивается к противоположному полюсу статорного магнита линейного электрогенератора, поршень с якорем движется в исходное для генерирования очередного импульса электроэнергии положение, отработавший газ из рабочей полости поршня через открытый выпускной клапан цилиндра вытесняется в холодильник, а через обратный клапан цилиндра газ из холодильника засасывается в компрессорную полость поршня. Одновременно система управления открывает клапан пневмоаккумулятора и газ из пневмоаккумулятора поступает в теплообменник, в котором происходит очередной цикл нагрева газа до температуры и давления, при которой температура и давление газа в теплообменнике достигнет введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры газа, после чего цикл генерирования импульса электроэнергии повторяется.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Затраты на НИОКР свободнопоршневого энергомодуля с линейным электрогенератором и теплообменником не могут существенно отличаться от таковых при проектировании классического ДВС.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура. Принципиальная схема свободнопоршневого энергомодуля с линейным электрогенератором и теплообменником.

1 - теплообменник; 2 - впускной клапан цилиндра; 3 - поршень; 4 - обратный клапан пневмоаккумулятора; 5 - пневмоаккумулятор; 6 - статорный магнит линейного электрогенератора; 7 - якорь линейного электрогенератора; 8 - катушка линейного электрогенератора; 9 - выпускной клапан цилиндра; 10 - холодильник; 11 - обратный клапан цилиндра; 12 - клапан пневмоаккумулятора.

Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию свободнопоршневым энергомодулем с линейным электрогенератором, теплообменником и холодильником, включающего теплообменник, систему управления, впускной клапан цилиндра, поршень, обратный клапан пневмоаккумулятора, пневмоаккумулятор, статорный магнит линейного электрогенератора, якорь линейного электрогенератора, катушку линейного электрогенератора, выпускной клапан цилиндра, холодильник, обратный клапан цилиндра и клапан пневмоаккумулятора, отличающийся тем, что тепловая энергия от топки подводится к теплообменнику и нагревает газ во внутренней полости теплообменника, система управления отслеживает величину температуры и давления газа в теплообменнике, в момент времени, когда температура и давление газа в теплообменнике достигнет введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры газа, система управления открывает впускной клапан цилиндра, газ из теплообменника через впускной клапан цилиндра поступает в рабочую полость поршня, под действием газа поршень начинает движение из исходной точки движения в конечную точку движения, из компрессорной полости поршня газ через обратный клапан пневмоаккумулятора заряжает пневмоаккумулятор, магнитный поток статорного магнита линейного электрогенератора замыкается через якорь линейного электрогенератора, в результате движения якоря линейного электрогенератора площадь поверхности якоря линейного электрогенератора и примыкающей к якорю линейного электрогенератора площади поверхности статорного магнита линейного электрогенератора уменьшается, соответственно изменяется магнитный поток в якоре линейного электрогенератора и статорном магните линейного электрогенератора, и в катушке линейного электрогенератора генерируется импульс электроэнергии, в момент времени прибытия поршня в конечную крайнюю точку движения система управления закрывает впускной клапан цилиндра и открывает выпускной клапан цилиндра, якорь линейного электрогенератора притягивается к противоположному полюсу статорного магнита линейного электрогенератора, поршень с якорем движется в исходное для генерирования очередного импульса электроэнергии положение, отработавший газ из рабочей полости поршня через открытый выпускной клапан цилиндра вытесняется в холодильник, а через обратный клапан цилиндра газ из холодильника засасывается в компрессорную полость поршня, одновременно система управления открывает клапан пневмоаккумулятора и газ из пневмоаккумулятора поступает в теплообменник, в котором происходит очередной цикл нагрева газа до температуры и давления, при которой температура и давление газа в теплообменнике достигнет введенного в систему управления предела максимальной величины давления и температуры газа, после чего цикл генерирования импульса электроэнергии повторяется.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к роторным двигателям внутреннего сгорания и может быть использовано для приведения в движение различных машин и механизмов. Двигатель содержит два рабочих узла 1 и 2, каждый из которых имеет цилиндр, внутри которого установлены два ротора, устройство 16 преобразования колебательного движения роторов во вращательное, которое содержит два преобразовательных блока 38 и 39, впускной и выпускной коллекторы 58, 59.

Группа изобретений относится к двигателям внешнего сгорания на основе двигателя Стирлинга гамма-типа. Техническим результатом является повышение эффективности регулирования двигателя.

Изобретение относится к области специальных фортификационных сооружений и энергетических систем объектов, функционирующих без связи с атмосферой, например специальных фортификационных сооружений.

Изобретение относится к области теплоэлектроэнергетики и предназначено для обеспечения потребностей в тепле и электроэнергии в производственных и жилых помещениях при отсутствии электропитания от сети.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам двигатель-генератор. Предложен электрический линейный генератор с двигателем Стирлинга типа Флюидайн.

Тепловой двигатель относится к двигателям объемного вытеснения с цилиндрами и предназначен для преобразования теплоты нагретой жидкости во вращательное движение коленчатого вала.

Изобретение относится к области двигателей внешнего сгорания и касается привода поршней. Техническим результатом является уменьшение габаритов механизма.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к роторным двигателям Стирлинга. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение относится к области специальных фортификационных сооружений и энергетических систем объектов, функционирующих без связи с атмосферой, например специальных фортификационных сооружений.

Изобретение относится к судостроению, а именно к воздухонезависимым судовым энергетическим установкам подводных аппаратов, работающих без доступа атмосферного воздуха.

Изобретение относится к энергомашиностроению. Технический результат состоит в обеспечении максимальной эффективности трансформации тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к теплообменнику.

Изобретение относится к энергомашиностроению. Технический результат состоит в повышении эффективности преобразования тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к теплообменнику.

Изобретение относится к автомобильному транспорту, а именно к его энергетическим установкам, и может быть использовано для установки как на крупнотоннажные грузовые автомобили, так и на магистральные автобусы.

Изобретение относится к энергомашиностроению. Технический результат состоит в повышении эффективности преобразования.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с электрическим генератором и может использоваться для выработки электроэнергии и перекачки жидкости. Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнями 2 объемного насоса, соединенными между собой штоком 3.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания с электрическим генератором и может использоваться для выработки электроэнергии и перекачки жидкости. Двигатель содержит цилиндр 1 с поршнями 2 объемного насоса, соединенными между собой штоком 3.

Изобретение относится к области теплоэлектроэнергетики и предназначено для обеспечения потребностей в тепле и электроэнергии в производственных и жилых помещениях при отсутствии электропитания от сети.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ пневматического привода двухклапанного газораспределителя свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания состоит в следующем.

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ пневматического привода двухклапанного газораспределителя свободнопоршневого энергомодуля с общей внешней камерой сгорания состоит в следующем.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к мотокомпрессорам со свободно движущимися поршнями. Свободнопоршневой мотокомпрессор состоит из 2-12 блоков цилиндров, закрепленных на общей раме (1).

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, в частности к муфтам отбора мощности для передвижного силового агрегата. Муфта отбора мощности для соединения силового агрегата 20 со вспомогательным механизмом 14, 16, 17, применяемым на строительных площадках, содержит упругий компонент силовой передачи внутри муфты.

Изобретение относится к области двигателей с замкнутым рабочим циклом. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что тепло подводится к теплообменнику и нагревает газ в его полости. Система управления отслеживает параметры газа в теплообменнике. Когда параметры достигнут установленного предела, система открывает впускной клапан цилиндра, газ из теплообменника через впускной клапан цилиндра поступает в рабочую полость и поршень движется в конечную точку. Из компрессорной полости газ заряжает пневмоаккумулятор. В результате движения якоря линейного электрогенератора в катушке генерируется импульс электроэнергии. В момент прибытия поршня в конечную точку система закрывает впускной клапан цилиндра и открывает его выпускной клапан. Отработавший газ из рабочей полости через открытый выпускной клапан вытесняется в холодильник, а через обратный клапан газ из холодильника засасывается в компрессорную полость. Одновременно система управления открывает клапан пневмоаккумулятора и газ из него поступает в теплообменник, в котором происходит очередной цикл нагрева газа. После чего цикл повторяется. 1 ил.

Наверх