27.05.2015
216.013.4f7a

СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ МАГНИТНЫЙ ПОДВЕС ДЛЯ КИНЕТИЧЕСКОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области магнитных опор на основе объемных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) для кинетических накопителей энергии. Сверхпроводящий магнитный подвес для кинетического накопителя энергии (КНЭ) установлен в корпусе КНЭ, соединенном с системой вакуумной откачки, и включает в себя статор в виде корпуса, содержащего блок высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) элементов с системой охлаждения, постоянные магниты, установленные на валу ротора с зазором относительно корпуса статора. Корпус статора снабжен автономной системой вакуумной откачки, причем выхлоп автономной системы откачки соединен с полостью корпуса КНЭ. Корпус статора также снабжен пассивными вакуумными затворами, выполненными в виде втулок, закрепленных на торцевых поверхностях корпуса подвеса, сопрягаемых с валом, при этом внутренний диаметр втулок превышает диаметр вала ротора на 0,5…1,5 мм, а их осевой размер составляет 50…100 мм. Технический результат: упрощение конструкции, повышение эффективности работы вакуумной системы, обеспечение удобства проведения автономных технологических испытаний подвеса. 2 ил.
Основные результаты: Сверхпроводящий магнитный подвес для кинетического накопителя энергии, установленный в корпусе кинетического накопителя энергии, соединенном с системой вакуумной откачки, включающий в себя статор в виде корпуса, содержащего блок высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) элементов с системой охлаждения, постоянные магниты, установленные на валу ротора с зазором относительно корпуса статора, отличающийся тем, что корпус статора снабжен автономной системой вакуумной откачки, причем выхлоп автономной системы откачки соединен с полостью корпуса кинетического накопителя энергии, а корпус статора снабжен пассивными вакуумными затворами, выполненными в виде втулок, закрепленных на торцевых поверхностях корпуса подвеса, сопрягаемых с валом, при этом внутренний диаметр втулок превышает диаметр вала ротора на 0,5…1,5 мм, а их осевой размер составляет 50…100 мм.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области магнитных опор на основе объемных высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) для кинетических накопителей энергии (КНЭ).

Известно сверхпроводящее подшипниковое устройство (Европатент № ЕР 0575618, МПК F16C 32/04, опубл. 29.12.1993), выполненное в виде двух дисков, на одном из которых размещен сверхпроводник в корпусе, а на другом - постоянные кольцевые магниты. Такое устройство обладает малой несущей способностью и не может быть использовано для кинетического накопителя энергии.

Известно сверхпроводящее подшипниковое устройство для устройства накопления энергии (Заявка Японии № JP 2003329038, МПК F16C 32/04, опубл. 10.11.2003), содержащее ротор, магнитные подшипники, сверхпроводящие подшипники в осевом и радиальном направлениях, выполненные в виде кольцевых сверхпроводников, расположенных в корпусах кольцевой формы, и оппозитно расположенных по отношению к ним наборов кольцевых постоянных магнитов. Однако такая конструкция громоздка и требует больших затрат на охлаждение сверхпроводников ввиду больших тепловых потерь.

Наиболее близким техническим решением является сверхпроводящий магнитный подвес с ВТСП фирмы «Boeing» (Strasik, M., J. Hull, J. Mittleider, J. Gonder, P. Johnson, K. McCrary, and C. McIver. "An Overview of Boeing flywheel Energy Storage Systems with High-temperature Superconducting Bearings." Superconductor Science and Technology 23 (2010): 1-5). Сверхпроводящий магнитный подвес для КНЭ установлен в корпусе КНЭ, соединенном с системой вакуумной откачки, включает в себя статор в виде корпуса, содержащего блок ВТСП элементов с системой охлаждения, постоянные магниты, установленные на валу ротора с зазором относительно корпуса статора.

Недостатком такого решения является необходимость вакуумирования камеры КНЭ, в которой расположен подвес, до давления Р≈1·10-3 Па, необходимого для поддержания температуры блока ВТСП элементов, обеспечивающей работоспособность подвеса. Поддержание такого уровня давления внутри всего объема КНЭ является очень сложной и дорогой технической проблемой, поскольку в объеме КНЭ присутствуют устройства и материалы с высоким уровнем газоотделения (связующий материал волокон маховика, изоляционные материалы и т.п.), узкие тупиковые зазоры и щели. Это увеличивает время откачки, ухудшает предельный вакуум при откачке, требует применения вакуумного оборудования с высокими скоростями откачки. В тоже время для эффективного функционирования самого маховика с точки зрения минимизации потерь на трение при вращении достаточно обеспечить давление в камере КНЭ примерно P≈1 Па. К недостаткам следует отнести также то, что такая конструкция подвеса не является универсальной, применима только при размещении ее в вакуумной камере, что затрудняет отработку и технологические испытания статора.

Техническим результатом использования данного изобретения является упрощение конструкции, повышение эффективности работы вакуумной системы, обеспечение удобства проведения технологических испытаний подвеса.

Указанный технический результат достигается тем, что сверхпроводящий магнитный подвес (СМП) для кинетического накопителя энергии (КНЭ) установлен в корпусе КНЭ, соединенном с системой вакуумной откачки, включает в себя статор в виде корпуса, содержащего блок высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) элементов с системой охлаждения, постоянные магниты, установленные на валу ротора с зазором относительно корпуса статора. Корпус статора снабжен автономной системой вакуумной откачки, причем выхлоп автономной системы откачки соединен с полостью корпуса КНЭ, а корпус статора снабжен пассивными вакуумными затворами, выполненными в виде втулок, закрепленных на торцевых поверхностях корпуса подвеса, сопрягаемых с валом, при этом внутренний диаметр втулок превышает диаметр вала ротора на 0,5…1,5 мм, а их осевой размер составляет 50…100 мм.

На фиг.1 показана схема КНЭ со сверхпроводящим магнитным подвесом, на фиг.2 - схема подвеса в разрезе.

Сверхпроводящий магнитный подвес для кинетического накопителя энергии содержит статор 1, который закреплен внутри корпуса 2 КНЭ, тут же расположен ротор 3 на валу 4. Статор 1 жестко соединен с корпусом 2 КНЭ с помощью кронштейнов (фиг.1). Корпус 2 КНЭ снабжен системой вакуумной откачки 6. Корпус статора снабжен автономной системой вакуумной откачки 7. На валу 4 закреплены постоянные магниты 8 (фиг.2). В корпусе подвеса 1 закреплен блок с ВТСП элементами 9 с помощью кронштейнов с низкой теплопередачей 10. Для повышения эффективности теплозащиты блока 9 вокруг него проложена экранно-вакуумная изоляция 11. Торцевые поверхности корпуса статора 12, сопрягаемые с валом, снабжены пассивными вакуумными затворами, выполненными в виде втулок 13. Корпус статора соединен с системой охлаждения 14 (на фиг.1 не показана).

Сверхпроводящий магнитный подвес работает следующим образом. Сначала включается система вакуумной откачки 6, создающая внутри корпуса КНЭ вакуум с давлением Р≈1 Па, достаточным для минимизации потерь от аэродинамического нагрева накопительного элемента (маховика). После этого включается автономная система вакуумной откачки статора 7, которая доводит давление в корпусе статора 1 до величины Р≈1·10-3 Па. При этом выхлоп автономной системы статора производится внутрь корпуса КНЭ. Втулки корпуса статора, обеспечивая зазор с валом в пределах 0,25…0,75 мм на длине 50…100 мм, позволяют создать такой вакуумный затвор, при котором автономная система вакуумной откачки статора, учитывая, что объем которого (5…7 литров) на порядки меньше объема корпуса КНЭ (700…1000 литров), позволяет поддерживать давление в статоре величиной Р<1·10-3 Па. Эффективность эксплуатации такого затвора может быть существенно повышена путем заполнения зазора вязким веществом с малым газоотделением. Поддержание в процессе работы указанного значения величины давления достаточно для длительной эффективной работы подвеса. Величины зазоров и длины в сопряжении были определены в результате экспериментов на макете подвеса, построенного по приведенной в заявке схеме. После достижения давления в статоре до величины Р≈1·10-3 Па начинается захолаживание блока ВТСП элементов при помощи системы охлаждения 14. В дальнейшем производятся действия по вводу КНЭ в эксплуатацию: раскручивание ротора с маховиком и т.д.

Поддержание в статоре указанного давления позволяет настолько уменьшить теплоприток к ВТСП элементам, что корпус статора можно изготавливать без внутренней стенки, обращенной к валу, основное назначение которой было обеспечение теплозащиты блока ВТСП элементов от тепла, поступающего от вала. Следовательно, исключение внутренней стенки позволяет приблизить ВТСП элементы к постоянным магнитам, уменьшить величину зазора между ротором и статором, таким образом повысив жесткость подвеса. При этом снижается вероятность касания элементов ротора и статора. Экспериментальные исследования показали, что при осуществлении такой конструкции зазор был уменьшен на 0,5…0,7 мм, что повысило жесткость примерно на 15%. Кроме того, даже случайное касание ротором экранно-вакуумной изоляции 11 не будет приводить к тем последствиям, к которым привело бы касание ротора о твердую поверхность внутренней стенки статора.

Сверхпроводящий магнитный подвес для кинетического накопителя энергии, установленный в корпусе кинетического накопителя энергии, соединенном с системой вакуумной откачки, включающий в себя статор в виде корпуса, содержащего блок высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) элементов с системой охлаждения, постоянные магниты, установленные на валу ротора с зазором относительно корпуса статора, отличающийся тем, что корпус статора снабжен автономной системой вакуумной откачки, причем выхлоп автономной системы откачки соединен с полостью корпуса кинетического накопителя энергии, а корпус статора снабжен пассивными вакуумными затворами, выполненными в виде втулок, закрепленных на торцевых поверхностях корпуса подвеса, сопрягаемых с валом, при этом внутренний диаметр втулок превышает диаметр вала ротора на 0,5…1,5 мм, а их осевой размер составляет 50…100 мм.
СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ МАГНИТНЫЙ ПОДВЕС ДЛЯ КИНЕТИЧЕСКОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ
СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ МАГНИТНЫЙ ПОДВЕС ДЛЯ КИНЕТИЧЕСКОГО НАКОПИТЕЛЯ ЭНЕРГИИ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 556.
20.01.2013
№216.012.1cd2

Гальванопластический способ изготовления сложно-рельефных элементов антенно-фидерных устройств

Изобретение относится к гальванопластике и может быть использовано для изготовления элементов антенно-фидерных устройств повышенной сложности. Гальванопластический способ включает использование форм из алюминия или его сплавов и гальваническое нанесение на формы никеля с последующим их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472872
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d92

Пневматическая установка для испытаний

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. Пневматическая установка для испытаний содержит ресивер со сжатым газом, полость которого отделена от внешнего пространства диафрагмой, средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473064
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d9b

Шланговый гамма-дефектоскоп

Использование: для радиографического контроля промышленных изделий. Сущность: заключается в том, что шланговый гамма-дефектоскоп для радиографического контроля промышленных изделий содержит оснащенную ампулопроводом радиационную головку с корпусом, систему блокировок с замком и блоком защиты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473073
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1de3

Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов

Изобретение относится к радиохимической технологии, конкретно к очистке жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов включает сорбцию радионуклидов, обработку реагентами при комнатной температуре, осаждение осадка при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473145
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c9

Ультразвуковой способ контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена

Использование: для ультразвукового контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена. Сущность: заключается в том, что возбуждают ультразвуковые волны в заданной зоне исследуемой детали с известной начальной плотностью ρ, измеряют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473894
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2137

Способ изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем

Изобретение относится к области изготовления микросхем и может быть использовано для изготовления многоуровневых тонкопленочных гибридных интегральных схем и анизотропных магниторезистивных преобразователей. Технический результат - упрощение технологии изготовления микросхем и повышение их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474004
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.218e

Способ герметизации трубчатых электронагревателей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении трубчатых электронагревателей. Технический результат изобретения заключается в увеличении надежности герметизации и срока службы ТЭН, а также снижении трудоемкости и ускорении процесса герметизации. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474091
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2360

Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ

Настоящее изобретение относится к области химической технологии высокопористых керамических материалов и предназначено для использования непосредственно для фильтрации и адсорбции газообразных радиоактивных и вредных веществ в условиях высоких температур (свыше 1000°С) и химически агрессивных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474558
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.245f

Широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения

Использование: для определения пространственно-спектральных характеристик рентгеновского излучения. Сущность: заключается в том, что широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения включает герметичный корпус, в котором расположены каналы регистрации, каждый из которых включает в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474813
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28bf

Блок трансформаторной развязки

Изобретение относится к области схемотехники. Техническим результатом является передача сигналов с меньшей длительностью. Блок трансформаторной развязки содержит генератор импульсов 5, первый трансформатор 14, первый резистор 6 и второй резистор 30, первый диод 22, трансформаторы 15, 16, 17,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475951
Дата охранного документа: 20.02.2013
Показаны записи 1-10 из 435.
20.01.2013
№216.012.1cd2

Гальванопластический способ изготовления сложно-рельефных элементов антенно-фидерных устройств

Изобретение относится к гальванопластике и может быть использовано для изготовления элементов антенно-фидерных устройств повышенной сложности. Гальванопластический способ включает использование форм из алюминия или его сплавов и гальваническое нанесение на формы никеля с последующим их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472872
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d92

Пневматическая установка для испытаний

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. Пневматическая установка для испытаний содержит ресивер со сжатым газом, полость которого отделена от внешнего пространства диафрагмой, средство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473064
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d9b

Шланговый гамма-дефектоскоп

Использование: для радиографического контроля промышленных изделий. Сущность: заключается в том, что шланговый гамма-дефектоскоп для радиографического контроля промышленных изделий содержит оснащенную ампулопроводом радиационную головку с корпусом, систему блокировок с замком и блоком защиты из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473073
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1de3

Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов

Изобретение относится к радиохимической технологии, конкретно к очистке жидких радиоактивных отходов. Способ переработки жидких радиоактивных отходов от применения дезактивирующих растворов включает сорбцию радионуклидов, обработку реагентами при комнатной температуре, осаждение осадка при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473145
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c9

Ультразвуковой способ контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена

Использование: для ультразвукового контроля плотности в процессе эксплуатации деталей из высоконаполненных композитных материалов на основе октогена. Сущность: заключается в том, что возбуждают ультразвуковые волны в заданной зоне исследуемой детали с известной начальной плотностью ρ, измеряют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473894
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.2137

Способ изготовления многоуровневых тонкопленочных микросхем

Изобретение относится к области изготовления микросхем и может быть использовано для изготовления многоуровневых тонкопленочных гибридных интегральных схем и анизотропных магниторезистивных преобразователей. Технический результат - упрощение технологии изготовления микросхем и повышение их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474004
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.218e

Способ герметизации трубчатых электронагревателей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении трубчатых электронагревателей. Технический результат изобретения заключается в увеличении надежности герметизации и срока службы ТЭН, а также снижении трудоемкости и ускорении процесса герметизации. В способе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474091
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2360

Способ получения керамических блочно-ячеистых фильтров-сорбентов для улавливания газообразных радиоактивных и вредных веществ

Настоящее изобретение относится к области химической технологии высокопористых керамических материалов и предназначено для использования непосредственно для фильтрации и адсорбции газообразных радиоактивных и вредных веществ в условиях высоких температур (свыше 1000°С) и химически агрессивных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474558
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.02.2013
№216.012.245f

Широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения

Использование: для определения пространственно-спектральных характеристик рентгеновского излучения. Сущность: заключается в том, что широкополосный спектрометр мягкого рентгеновского излучения включает герметичный корпус, в котором расположены каналы регистрации, каждый из которых включает в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474813
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.28bf

Блок трансформаторной развязки

Изобретение относится к области схемотехники. Техническим результатом является передача сигналов с меньшей длительностью. Блок трансформаторной развязки содержит генератор импульсов 5, первый трансформатор 14, первый резистор 6 и второй резистор 30, первый диод 22, трансформаторы 15, 16, 17,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475951
Дата охранного документа: 20.02.2013

Похожие РИД в системе