×
10.05.2018
218.016.4c30

Результат интеллектуальной деятельности: Способ преобразования тепловой энергии в электроэнергию двухцилиндровым свободнопоршневым энергомодулем с оппозитным движением поршней, линейным электрогенератором и теплообменником

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002652092
Дата охранного документа
25.04.2018
Аннотация: Изобретение относится к энергомашиностроению. Технический результат состоит в повышении эффективности преобразования. Двухцилиндровый энергомодуль включает теплообменник, систему управления, поршни, якоря, катушку и статорный магнит линейного электрогенератора, впускные и выпускные обратные клапаны, пневмоаккумулятор и клапан пневмоаккумулятора. Тепловая энергия подводится к теплообменнику и нагревает воздух в его внутренней полости. Система управления отслеживает величину температуры рабочего тела в теплообменнике. В момент времени, когда температура воздуха в теплообменнике достигнет величины, обеспечивающей скорости поршней и соединенных с поршнями якорей линейного электрогенератора, при которых в катушке линейного электрогенератора генерируется импульс электроэнергии, близкий по частоте к резонансной частоте контура в составе якорей, статорного магнита и катушки линейного электрогенератора, открывает впускные клапаны. Воздух из теплообменника через впускные клапаны поступает в рабочие полости поршней энергомодуля. Под действием воздуха поршни начинают движение расхождения из одних крайних точек в противоположные крайние точки движения. Воздух из компрессорных полостей поршней энергомодуля заряжает пневмоаккумулятор. Магнитный поток контура замыкается якорями и статорным магнитом. В результате в катушке генерируется импульс электроэнергии. В момент времени прибытия поршней в крайние точки расхождения система управления закрывает впускные клапаны и открывает выпускные клапаны. Якоря линейного электрогенератора с разноименными полюсами притягиваются друг к другу, и поршни, двигаясь встречно, занимают исходное для генерирования импульса электроэнергии положение. 1 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Ближайший прототип заявленного изобретения патент РФ 2550228 «Электрический генератор переменного тока с двигателем стирлинга».

ЦЕЛЬ ЗАЯВЛЕННОГО 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, и эффективность преобразования кинетической энергии рабочего поршня и штока в электроэнергию также напрямую зависит от интенсивности подводимого тепла в «горячую» полость цилиндра. Максимальная эффективность преобразования кинетической энергии якоря любого электромагнитного генератора в электроэнергию наблюдается при условии совпадения частоты движения якоря с резонансной частотой электромагнитного контура генератора. Цель заявленного изобретения состоит в обеспечении максимальной эффективности преобразования тепловой энергии в электроэнергию двухцилиндровым свободнопоршневым энергомодулем с оппозитным движением поршней, линейным электрогенератором и теплообменником при неравномерном подводе тепла к теплообменнику.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ преобразования тепловой энергии в электроэнергию двухцилиндровым свободнопоршневым энергомодулем с оппозитным движением поршней, линейным электрогенератором и теплообменником состоит в следующем. Тепловая энергия от топки, лучистая энергия солнца и т.д. подводится к теплообменнику 1 и нагревает воздух во внутренней полости теплообменника 1. Система управления отслеживает величину температуры рабочего тела в теплообменнике 1. В момент времени, когда температура воздуха в теплообменнике 1 достигнет величины, обеспечивающей скорости поршней 2, 3 и соединенных с поршнями якорей линейного электрогенератора 4, 5, при которой в катушке линейного электрогенератора 6 генерируется импульс электроэнергии, близкий по частоте к резонансной частоте контура в составе якорей 4, 5, статорного магнита линейного электрогенератора 7 и катушки линейного электрогенератора 6, открывает впускные клапаны 8, 9. Воздух из теплообменника 1 через впускной клапан 8 поступает в рабочую (правую по рисунку) полость поршня 2 и через впускной клапан 9 в рабочую (левую) полость поршня 3. Под действием воздуха поршни 2, 3 начинают движение расхождения из одних крайних точек движения в противоположные крайние точки движения. Воздух из компрессорной (левой) полости поршня 2 через выпускной обратный клапан 10 поступает в пневмоаккумулятор 11. Воздух из компрессорной (правой) полости поршня 3 через выпускной обратный клапан 12 поступает в пневмоаккумулятор 11. При этом происходит зарядка пневмоаккумулятора 11. Магнитный поток статорного магнита 7 замыкается по контуру якорь линейного электрогенератора 4, якорь линейного электрогенератора 5 и снова статорный магнит линейного электрогенератора 7. В результате движения якорей 4, 5 площади поверхностей, примыкающих к якорю линейного электрогенератора 4 и к якорю линейного электрогенератора 5, уменьшаются, соответственно изменяется магнитный поток в контуре якоря линейного электрогенератора 4, якоря линейного электрогенератора 5 и статорного магнита линейного электрогенератора 7, и в катушке линейного электрогенератора 6 генерируется импульс электроэнергии. В момент времени прибытия поршней 2, 3 в крайние точки расхождения система управления закрывает впускные клапаны 8, 9 и открывает выпускные клапаны 13, 14.

Якоря 4, 5 линейного электрогенератора с разноименными полюсами притягиваются друг к другу, и поршни 2, 3, двигаясь встречно, занимают исходное для генерирования импульса электроэнергии положение. Отработавший воздух из компрессорных полостей поршней 2, 3 через открытые выпускные клапаны 13, 14 вытесняется в атмосферу, а через впускные обратные клапаны 15, 16 воздух из атмосферы засасывается в компрессорные полости поршней 2, 3. Одновременно система управления открывает клапан пневмоаккумулятора 17 и воздух из пневмоаккумулятора 10 поступает в теплообменник 1, в котором происходит очередной цикл нагрева воздуха до температуры, при которой в катушке линейного электрогенератора обеспечивается генерирование импульса электроэнергии, близкого по частоте к резонансной частоте контура. Затем цикл генерирования импульса электроэнергии повторяется. Таким образом, обеспечивается максимальная эффективность преобразования тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к теплообменнику 1.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ преобразования тепловой энергии в электроэнергию двухцилиндровым свободнопоршневым энергомодулем с оппозитным движением поршней, линейным электрогенератором и теплообменником, включающим теплообменник, систему управления, поршни, якоря линейного электрогенератора, катушку линейного электрогенератора, статорный магнит линейного электрогенератора, впускные клапаны, выпускные обратные клапаны, пневмоаккумулятор, выпускные клапаны, впускные обратные клапаны и клапан пневмоаккумулятора, отличается тем, что тепловая энергия подводится к теплообменнику и нагревает воздух во внутренней полости теплообменника, система управления отслеживает величину температуры рабочего тела в теплообменнике, в момент времени, когда температура воздуха в теплообменнике достигнет величины, обеспечивающей скорости поршней и соединенных с поршнями якорей линейного электрогенератора, при которых в катушке линейного электрогенератора генерируется импульс электроэнергии, близкий по частоте к резонансной частоте контура в составе якорей линейного электрогенератора, статорного магнита линейного электрогенератора и катушки линейного электрогенератора, открывает впускные клапаны, воздух из теплообменника через впускные клапаны поступает в рабочие полости поршней энергомодуля, под действием воздуха поршни начинают движение расхождения из одних крайних точек движения в противоположные крайние точки движения, воздух из компрессорных полостей поршней энергомодуля через впускные обратные клапаны поступает в пневмоаккумулятор и заряжает пневмоаккумулятор, магнитный поток контура в составе якорей линейного электрогенератора и статорного магнита линейного электрогенератора замыкается якорями линейного электрогенератора и статорным магнитом линейного электрогенератора, в результате движения якорей площади поверхностей между якорями уменьшаются, соответственно изменяется магнитный поток в контуре якоря линейного электрогенератора и статорного магнита линейного электрогенератора, и в катушке линейного генератора генерируется импульс электроэнергии, в момент времени прибытия поршней в крайние точки расхождения система управления закрывает впускные клапаны и открывает выпускные клапаны, якоря линейного электрогенератора с разноименными полюсами притягиваются друг к другу, и поршни, двигаясь встречно, занимают исходное для генерирования импульса электроэнергии положение, отработавший воздух из компрессорных полостей поршней через открытые выпускные клапаны вытесняется в атмосферу, а через впускные обратные клапаны воздух из атмосферы засасывается в компрессорные полости поршней, одновременно система управления открывает клапан пневмоаккумулятора и воздух из пневмоаккумулятора поступает в теплообменник, в котором происходит очередной цикл нагрева воздуха до температуры, при которой в катушке линейного электрогенератора обеспечивается генерирование импульса электроэнергии, близкого по частоте к резонансной частоте контура, после чего цикл генерирования импульса электроэнергии повторяется.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Затраты на НИОКР заявленного изобретения не могут существенно отличаться от таковых при проектировании классических тепловых машин.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура. Принципиальная схема двухцилиндрового свободнопоршневого энергомодуля с оппозитным движением поршней, линейным электрогенератором и теплообменником.

1 - теплообменник; 2, 3 - поршень; 4, 5 - якорь линейного электрогенератора; 6 - катушка линейного электрогенератора; 7 - статорный магнит линейного электрогенератора; 8, 9 - впускной клапан; 10, 12 - выпускной обратный клапан; 11 - пневмоаккумулятор; 13, 14 - выпускной клапан; 15, 16 - впускной обратный клапан; 17 - клапан пневмоаккумулятора.

Способ преобразования тепловой энергии в электроэнергию двухцилиндровым свободнопоршневым энергомодулем с оппозитным движением поршней, линейным электрогенератором и теплообменником, включающим теплообменник, систему управления, поршни, якоря линейного электрогенератора, катушку линейного электрогенератора, статорный магнит линейного электрогенератора, впускные клапаны, выпускные обратные клапаны, пневмоаккумулятор, выпускные клапаны, впускные обратные клапаны и клапан пневмоаккумулятора, отличается тем, что тепловая энергия подводится к теплообменнику и нагревает воздух во внутренней полости теплообменника, система управления отслеживает величину температуры рабочего тела в теплообменнике, в момент времени, когда температура воздуха в теплообменнике достигнет величины, обеспечивающей скорости поршней и соединенных с поршнями якорей линейного электрогенератора, при которых в катушке линейного электрогенератора генерируется импульс электроэнергии, близкий по частоте к резонансной частоте контура в составе якорей линейного электрогенератора, статорного магнита линейного электрогенератора и катушки линейного электрогенератора, открывает впускные клапаны, воздух из теплообменника через впускные клапаны поступает в рабочие полости поршней энергомодуля, под действием воздуха поршни начинают движение расхождения из одних крайних точек движения в противоположные крайние точки движения, воздух из компрессорных полостей поршней энергомодуля через впускные обратные клапаны поступает в пневмоаккумулятор и заряжает пневмоаккумулятор, магнитный поток контура в составе якорей линейного электрогенератора и статорного магнита линейного электрогенератора замыкается якорями линейного электрогенератора и статорным магнитом линейного электрогенератора, в результате движения якорей площади поверхностей между якорями уменьшаются, соответственно изменяется магнитный поток в контуре якоря линейного электрогенератора и статорного магнита линейного электрогенератора, и в катушке линейного генератора генерируется импульс электроэнергии, в момент времени прибытия поршней в крайние точки расхождения система управления закрывает впускные клапаны и открывает выпускные клапаны, якоря линейного электрогенератора с разноименными полюсами притягиваются друг к другу, и поршни, двигаясь встречно, занимают исходное для генерирования импульса электроэнергии положение, отработавший воздух из компрессорных полостей поршней через открытые выпускные клапаны вытесняется в атмосферу, а через впускные обратные клапаны воздух из атмосферы засасывается в компрессорные полости поршней, одновременно система управления открывает клапан пневмоаккумулятора и воздух из пневмоаккумулятора поступает в теплообменник, в котором происходит очередной цикл нагрева воздуха до температуры, при которой в катушке линейного электрогенератора обеспечивается генерирование импульса электроэнергии, близкого по частоте к резонансной частоте контура, после чего цикл генерирования импульса электроэнергии повторяется.
Способ преобразования тепловой энергии в электроэнергию двухцилиндровым свободнопоршневым энергомодулем с оппозитным движением поршней, линейным электрогенератором и теплообменником
Способ преобразования тепловой энергии в электроэнергию двухцилиндровым свободнопоршневым энергомодулем с оппозитным движением поршней, линейным электрогенератором и теплообменником
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 101-110 из 152.
26.08.2017
№217.015.d5e7

Способ бесконтактного охлаждения поршней, штоков и цилиндров многоцилиндрового однотактного двигателя с внешней камерой сгорания энергией выхлопных газов

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков. Сущность изобретения заключается в том, что канал выхода охлаждающей жидкости из насоса прокачки охлаждающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623024
Дата охранного документа: 21.06.2017
26.08.2017
№217.015.db47

Способ охлаждения поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания энергией сжимаемого в компрессорных полостях поршней воздуха

Изобретение относится к охлаждению двигателей внутреннего сгорания, а именно поршневой группы двигателя. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания. Сущность изобретения заключается в том, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624156
Дата охранного документа: 30.06.2017
26.08.2017
№217.015.dbad

Способ генерирования электроэнергии однотактным двигателем с внешней камерой сгорания энергией сжимаемого в компрессорных полостях поршней воздуха

Изобретение относится к преобразователям энергии сгорания топлива в электрическую энергию. Техническим результатом является повышение эффективности преобразования. Сущность изобретения заключается в том, что при действии однотактного двигателя с внешней камерой сгорания в нее поступает часть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624076
Дата охранного документа: 30.06.2017
26.08.2017
№217.015.de55

Способ бесконтактного охлаждения поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания энергией выхлопных газов

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней, штоков и цилиндра. Сущность изобретения заключается в том, что при повышении температуры поршней, штоков и цилиндра система управления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624686
Дата охранного документа: 05.07.2017
26.08.2017
№217.015.de9d

Способ бесконтактного охлаждения поршней и штоков однотактного двигателя с внешней камерой сгорания энергией сжимаемого в компрессорных полостях поршней воздуха

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является уменьшение потерь охлаждающей жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что поршневая группа двигателя выполнена с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624685
Дата охранного документа: 05.07.2017
26.08.2017
№217.015.def7

Способ бесконтактного охлаждения поршней и штоков однотактного двигателя с внешней камерой сгорания энергией выхлопных газов

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является исключение потерь охлаждающей жидкости при охлаждении поршневых групп. Сущность изобретения заключается в том что поршневая группа в составе поршней и штоков выполнена с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624930
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.df22

Способ управления температурой поршневых групп и цилиндров свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ управления температурой поршневых групп и цилиндров свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом состоит в следующем: при действии энергомодуля в момент времени, когда...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625075
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.df46

Способ бесконтактного охлаждения поршней, штоков и цилиндров многоцилиндрового однотактного двигателя с внешней камерой сгорания энергией выхлопных газов

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков. Сущность изобретения заключается в том, что канал выхода охлаждающей жидкости из насоса прокачки охлаждающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625070
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.df53

Способ охлаждения поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания насосом с электроприводом

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков. Сущность изобретения заключается в том, что при повышении температуры поршневой группы система управления подает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625069
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.edb5

Способ бесконтактного охлаждения поршней и штоков однотактного двигателя с внешней камерой сгорания насосом с электроприводом

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является уменьшение потерь охлаждающей жидкости при охлаждении поршневых групп двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что поршневая группа двигателя в составе поршней и штоков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628825
Дата охранного документа: 22.08.2017
Показаны записи 101-110 из 152.
26.08.2017
№217.015.d5e7

Способ бесконтактного охлаждения поршней, штоков и цилиндров многоцилиндрового однотактного двигателя с внешней камерой сгорания энергией выхлопных газов

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков. Сущность изобретения заключается в том, что канал выхода охлаждающей жидкости из насоса прокачки охлаждающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623024
Дата охранного документа: 21.06.2017
26.08.2017
№217.015.db47

Способ охлаждения поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания энергией сжимаемого в компрессорных полостях поршней воздуха

Изобретение относится к охлаждению двигателей внутреннего сгорания, а именно поршневой группы двигателя. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания. Сущность изобретения заключается в том, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624156
Дата охранного документа: 30.06.2017
26.08.2017
№217.015.dbad

Способ генерирования электроэнергии однотактным двигателем с внешней камерой сгорания энергией сжимаемого в компрессорных полостях поршней воздуха

Изобретение относится к преобразователям энергии сгорания топлива в электрическую энергию. Техническим результатом является повышение эффективности преобразования. Сущность изобретения заключается в том, что при действии однотактного двигателя с внешней камерой сгорания в нее поступает часть...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624076
Дата охранного документа: 30.06.2017
26.08.2017
№217.015.de55

Способ бесконтактного охлаждения поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания энергией выхлопных газов

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней, штоков и цилиндра. Сущность изобретения заключается в том, что при повышении температуры поршней, штоков и цилиндра система управления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624686
Дата охранного документа: 05.07.2017
26.08.2017
№217.015.de9d

Способ бесконтактного охлаждения поршней и штоков однотактного двигателя с внешней камерой сгорания энергией сжимаемого в компрессорных полостях поршней воздуха

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является уменьшение потерь охлаждающей жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что поршневая группа двигателя выполнена с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624685
Дата охранного документа: 05.07.2017
26.08.2017
№217.015.def7

Способ бесконтактного охлаждения поршней и штоков однотактного двигателя с внешней камерой сгорания энергией выхлопных газов

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является исключение потерь охлаждающей жидкости при охлаждении поршневых групп. Сущность изобретения заключается в том что поршневая группа в составе поршней и штоков выполнена с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624930
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.df22

Способ управления температурой поршневых групп и цилиндров свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Способ управления температурой поршневых групп и цилиндров свободнопоршневого с внешней камерой сгорания энергомодуля с приводом насоса системы охлаждения сжатым воздухом состоит в следующем: при действии энергомодуля в момент времени, когда...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625075
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.df46

Способ бесконтактного охлаждения поршней, штоков и цилиндров многоцилиндрового однотактного двигателя с внешней камерой сгорания энергией выхлопных газов

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков. Сущность изобретения заключается в том, что канал выхода охлаждающей жидкости из насоса прокачки охлаждающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625070
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.df53

Способ охлаждения поршней, штоков и цилиндра однотактного двигателя с внешней камерой сгорания насосом с электроприводом

Изобретение относится к области охлаждения подвижных частей двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения поршней и штоков. Сущность изобретения заключается в том, что при повышении температуры поршневой группы система управления подает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625069
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.edb5

Способ бесконтактного охлаждения поршней и штоков однотактного двигателя с внешней камерой сгорания насосом с электроприводом

Изобретение относится к области охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Техническим результатом является уменьшение потерь охлаждающей жидкости при охлаждении поршневых групп двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что поршневая группа двигателя в составе поршней и штоков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628825
Дата охранного документа: 22.08.2017
+ добавить свой РИД