10.07.2019
219.017.ad00

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002382479
Дата охранного документа
20.02.2010
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Устройство предназначено для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую энергию. Устройство содержит генератор электрической энергии и нагреваемые элементы, выполненные из магнитно-мягкого материала с пониженной точкой Кюри и являющиеся составной частью Ф-образной магнитной цепи, состоящей из двух боковых и среднего стержня с воздушными промежутками, снабженными теплопроводом, подводящим тепло от нагревателя. Нагреваемые элементы сочленены планкой-коромыслом на шарнире, расположенном на среднем стержне, причем при перемене положения планки один из нагреваемых элементов перемыкает один из воздушных промежутков, а в положении, когда нагреваемые элементы не перемыкают воздушные промежутки, они соприкасаются с охладителем. Средний стержень снабжен обмоткой возбуждения, питаемой от источника постоянного тока, а генератор имеет обмотки, расположенные на боковых стержнях. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции, повышение КПД и надежности. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электрическим машинам, в которых производится прямое преобразование тепловых эффектов в другой вид энергии.

Известно устройство для преобразования тепловой энергии в механическую с использованием эффекта Пельтье (см., например, патент РФ №2298278, МПК Н02В 10/00 «Электрический двигатель», опубл. 27.04.97. в БИ №12).

Недостаток известного устройства заключается в том, что для его осуществления используется сложная система преобразования с большим числом механических элементов, что приводит к низкой его надежности.

Известно также устройство для преобразования тепловой энергии в механическую с использованием эффекта Пельтье, в котором электрическая энергия сначала преобразуется в тепловую с последующим переводом тепловой энергии в механическую (см., например, патент РФ №2302072, МПК Н02В 10/00 «Электрический привод (варианты)», опубл. 27.06.93. в БИ №18).

Известное устройство преобразования характеризуется несколько более простой кинематической схемой и имеет более высокую надежность.

Однако известному устройству свойственны недостатки, которые заключаются в двойном преобразовании энергии, что понижает КПД системы в целом. Кроме того, в известном устройстве не предусмотрена возможность преобразования тепловой энергии в электрическую.

Задачей изобретения является создание устройства прямого преобразования тепловой энергии в электрическую энергию при минимальном количестве промежуточных и механических звеньев.

Дополнительно решается задача по повышению КПД преобразования.

Указанная задача решается за счет того, что в устройстве для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию, содержащем нагреваемые элементы и генератор электрической энергии, согласно изобретению нагреваемые элементы выполнены из магнитно-мягкого материала с пониженной точкой Кюри, обладающего теплотой фазового перехода второго рода и теряющего свои магнитные свойства при нагревании, указанные нагревательные элементы являются составной частью Ф-образной магнитной цепи, состоящей из двух боковых и среднего стержня, боковые стержни выполнены в виде двух элементов, разделенных между собой воздушными промежутками, расположенными симметрично с двух сторон по отношению к среднему стержню и примыкающими к нему, нагреваемые элементы сочленены между собой жесткой планкой, установленной в виде коромысла на выступающем шарнире, расположенном на оси симметрии на краю среднего стержня так, что при переходе планки из одного положения в другое один из нагреваемых элементов перемыкает один из воздушных промежутков того или иного бокового стрежня, воздушные промежутки снабжены теплопроводом, подводящим тепло от нагревателя, а в положении, когда нагреваемые элементы не перемыкают воздушные промежутки, они соприкасаются с охладителем, причем средний стержень снабжен обмоткой возбуждения, питаемой от источника постоянного тока, а генератор электрической энергии выполнен в виде генерирующих обмоток, расположенных на боковых стержнях.

В варианте технического решения края воздушных промежутков содержат по два параллельных выступа, а нагреваемые элементы перемыкают ту или иную пару выступов.

В варианте технического решения жесткая планка выполнена из материала, обладающего пружинящими свойствами.

Наличие нагреваемых элементов, состоящих из магнитно-мягкого материала с пониженной точкой Кюри, обладающего теплотой фазового перехода второго рода, в которых материал теряет свои магнитные свойства, и являющихся составной частью Ф-образной магнитной цепи, состоящей из двух боковых и среднего стержней, в которых боковые стержни имеют воздушные промежутки, расположенные симметрично с двух сторон по отношению к среднему стержню, а нагреваемые элементы сочленены между собой жесткой планкой, установленной в виде коромысла на выступающем шарнире так, что при переходе планки из одного положения в другое, поочередно, один из нагреваемых элементов перемыкает один из воздушных промежутков того или иного бокового стержня, позволяет формировать генератор, преобразующий тепловую энергию в электрическую.

Применение теплопровода, подводящего тепло от нагревателя, к нагреваемым элементам, когда они примыкают к воздушным промежуткам боковых стержней и наличие охладителя, воздействующего на нагревательные элементы, когда они находятся вне зоны воздушных промежутков, позволяет повысить производительность устройства за счет интенсификации процессов нагрева и охлаждения.

Наличие обмотки возбуждения, расположенной на среднем стержне и выполнение генератора электрической энергии в виде генерирующих обмоток, расположенных на боковых стержнях, позволяет вырабатывать электрическую энергию без использования вращающихся частей и при минимальном количестве подвижных элементов.

Параллельные выступы, находящиеся на боковых стрежнях в зоне воздушных промежутков, позволяют выделить зону нагрева, что снижает общий нагрев всей магнитной системы и ускоряет процесс подвода тепла к нагреваемым элементам.

Выполнение жесткой планки, соединяющей нагревательные элементы, из материала, обладающего пружинящими свойствами, дает возможность снизить пульсации тока в намагничивающей обмотке, расположенной на среднем стержне.

Изобретение иллюстрируется 4 чертежами.

На фиг.1 представлена принципиальная конструкция устройства.

На фиг.2 показан фрагмент конструкции с теплопроводом, подводящим тепло к подвижному элементу, примыкающему к зазорам снизу.

На фиг.3 изображен фрагмент конструкции с боковыми выступами, расположенными в области зазоров с нагреваемыми элементами.

На фиг.4 нарисована часть конструкции, вид со стороны подвижных нагреваемых элементов.

Устройство для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию выполнено следующим образом. Нагреваемые элементы 1, 2 (фиг.1) состоят из магнитно-мягкого материала, обладающего теплотой фазового перехода второго рода, в которых материал теряет свои магнитные свойства, с пониженной точкой Кюри. При этом они и являются составной частью Ф-образной магнитной цепи, состоящей из двух боковых стрежней 3, 4 и среднего стержня 5. Средний стержень 5 снабжен обмоткой возбуждения 6, питаемой от источника постоянного тока (не показан). В свою очередь боковые стержни снабжены генерирующими обмотками соответственно 7 и 8, на выходе которых установлены выпрямители (не обозначены). В боковом стержне 3, в области, примыкающей к среднему стержню 5, выполнен воздушный промежуток 9. В то же время в боковом стрежне 4, в области, примыкающей к среднему стержню, выполнен воздушный промежуток 10. В свою очередь нагреваемые элементы 1 и 2 сочленены между собой жесткой планкой 11, выполненной в виде коромысла. Средняя точка планки установлена на выступающем шарнире 12, основание которого расположено по оси симметрии магнитной цепи и приходится на нижнюю часть среднего стержня 5 между воздушными промежутками 9 и 10. Края воздушных промежутков содержат по два параллельных выступа соответственно 13 и 14, а нагреваемые элементы 1 и 2 перемыкают ту или иную пару выступов. В нижней части устройства расположен охладитель 15, установленный таким образом, что когда один из нагревательных элементов находится вне пределов воздушного промежутка, этот элемент входит в соприкосновение с охладителем. Области промежутков снабжены теплопроводом 16 (фиг.2), подводящим тепло от нагревателя 16'.

Выступы 13 (14) могут располагаться с боковой стороны по отношению к боковым стержням 3 (4) (фиг.3).

Дополнительное представление о расположении нагревательных элементов по отношению к боковым стрежням дает фиг.4, на которой имеется вид со стороны подвижных нагреваемых элементов 1 и 2.

Устройство для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию действует следующим образом. При подаче питания на обмотку возбуждения 6 в магнитопроводе возникает магнитный поток, который распространяется по боковым стержням 3 и 4. Один из подвижных элементов, находящийся ближе к своему зазору, притянется к боковому стержню, замкнув при этом соответствующий зазор. Допустим это, как показано на фиг.1, подвижный элемент 1 замыкает зазор 9. При этом подвижный элемент 2 остается в зоне действия намагничивающей силы, создаваемой боковым стержнем 4. Одновременно элемент 2 будет соприкасаться с охладителем 15. Магнитный поток в боковом стержне 3 возрастает, а элемент 1 попадает в зону действия теплопровода 16, подводящего тепло от нагревателя 16'. Нагреваемый элемент 1 подвергается нагреву от нагревателя до температуры, при которой он теряет свои магнитные свойства, и к зазору 10 притянется подвижный элемент 2, замыкая при этом магнитную цепь бокового стержня 4. Магнитное поле в боковом стержне 4 возрастает, а в боковом стержне 3 наоборот падает. Теперь в зоне нагрева находится элемент 2, а в зоне охлаждения элемент 1. В результате происходит потеря магнитных свойств в элементе 2 и восстановление этих свойств в элементе 1. Далее процесс повторяется. В результате в боковых стержнях поочередно будет периодически увеличиваться или уменьшаться магнитный поток и по закону электромагнитной индукции, определяемой формулой

е=- w×dФ/dt,

где w - число витков обмотки 7 или 8, dФ/dt - изменение магнитного потока. Полученная таким образом эдс выпрямляется в выпрямителях и используется как источник электрической энергии. Ток от выпрямителей может подводиться к обмотке возбуждения 6, формируя, таким образом, систему самовозбуждения.

Параллельные выступы 13, 14, находящиеся на боковых стрежнях в зоне воздушных промежутков, позволяют выделить зону нагрева, что снижает общий нагрев магнитной системы и ускоряет процесс подвода тепла к нагреваемым элементам.

Выполнение жесткой планки 11, соединяющей нагревательные элементы, из материала с пружинящими свойствами дает возможность снизить пульсации тока в обмотке 6, расположенной на среднем стержне 5.

Как видно из описания, предлагаемое устройство прямого преобразования тепловой энергии в электрическую энергию функционирует при минимальном количестве промежуточных и механических звеньев в автоматическом режиме и генерируемая мощность будет зависеть только от скорости подачи тепла и охлаждения, что способствует высокому КПД системы и высокой ее надежности.

Предлагаемое изобретение может найти широкое применение для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию в устройствах, в которых происходят циклические процессы с нагревом и охлаждением.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 101.
20.01.2013
№216.012.1d86

Устройство для измерения уровня диэлектрической жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня диэлектрической жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Сущность: устройство содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473052
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d88

Способ измерения уровня вещества в открытой металлической емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня вещества (жидкости, сыпучего вещества) в различных открытых металлических емкостях. Сущность: в способе измерения уровня вещества в открытой металлической емкости предварительно в верхней незаполняемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473054
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d89

Способ измерения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости в различных открытых и замкнутых металлических емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в технологических емкостях металлургического производства. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473055
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d8a

Способ определения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в каком-либо резервуаре. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагается способ определения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473056
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d95

Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к испытаниям и диагностике двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ диагностирования ДВС заключается в возбуждении в камере сгорания электромагнитных колебании фиксированной длины волны и определении амплитуды принимаемого сигнала. При проведении диагностирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473067
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.205c

Способ комплексного использования попутного нефтяного газа

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть применено для утилизации попутного нефтяного газа. Способ осуществляют следующим образом. После запуска газовой турбины в турбину сжатия подают воздух и попутный нефтяной газ. Сжатые газ и воздух направляют в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473785
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c3

Способ определения состояния поверхности дороги

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда. Сущность: в поверхностный слой контролируемого участка дороги встраивают резонатор с изменяющейся в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473888
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c4

Способ измерения физической величины

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических величин. К их числу относятся механические величины, геометрические параметры объектов, физические свойства веществ и др. К ним же относятся также электрофизические,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473889
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.210b

Способ нахождения максимальных повторяющихся участков последовательности символов конечного алфавита и способ вычисления вспомогательного массива

Изобретение относится к компьютерной обработке цифровых данных, точнее к способам сжатия массивов цифровой информации путем нахождения совпадающих фрагментов последовательности данных. Техническим результатом является уменьшение количества памяти, требующейся для представления всех максимальных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473960
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.215d

Способ получения электрической энергии от маломощных источников электропитания

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам получения электрической энергии от маломощных источников электропитания, например пьезоэлементов, вмонтированных в поверхность, по которой перемещаются подвижные объекты. Технический результат изобретения состоит в обеспечении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474042
Дата охранного документа: 27.01.2013
Показаны записи 1-10 из 52.
27.01.2013
№216.012.205c

Способ комплексного использования попутного нефтяного газа

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть применено для утилизации попутного нефтяного газа. Способ осуществляют следующим образом. После запуска газовой турбины в турбину сжатия подают воздух и попутный нефтяной газ. Сжатые газ и воздух направляют в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473785
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.215d

Способ получения электрической энергии от маломощных источников электропитания

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам получения электрической энергии от маломощных источников электропитания, например пьезоэлементов, вмонтированных в поверхность, по которой перемещаются подвижные объекты. Технический результат изобретения состоит в обеспечении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474042
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.03.2013
№216.012.2f84

Прямоточный движитель для водного транспорта

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано в качестве движителя для судов различного назначения. Прямоточный движитель для водного транспорта содержит трубопроводы и устройство, создающее струю воды за счет формирования в трубопроводе бегущих водяных волн. Трубопроводы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477699
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.05.2013
№216.012.44fe

Способ утилизации энергии сжатого газа

Способ предназначен для утилизации энергии, запасенной в сжатом газе, например в метане, в виде получения электрической энергии и холода за счет понижения начального давления газа, пропускаемого по магистрали газопровода. Способ предусматривает использование двух объемно-роторных лопастных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483239
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.05.2014
№216.012.c405

Инерционный магнитоэлектрический генератор

Изобретение относится к электротехнике и может служить автономным источником питания для различных систем. Технический результат состоит в получении высоких удельных показателей генерации электрических сигналов с величиной, достаточной для электропитания различных электротехнических устройств...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515940
Дата охранного документа: 20.05.2014
10.07.2014
№216.012.dc1c

Флажковый ветрогенератор

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Флажковый ветрогенератор содержит ветроприемник, выполненный в виде струн, расположенных в ветровом потоке между стойками, преобразователь колебаний струн в полезную энергию. Струны, натянутые между стойками, содержат навешанные на них полотнища...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522126
Дата охранного документа: 10.07.2014
10.07.2014
№216.012.dc1f

Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию

Изобретение относится к области ветроэнергетики. Способ преобразования энергии ветра в полезную энергию путем воздействия на струны набегающего потока воздуха. Колебания струн под действием потока воздуха усиливают за счет увеличения их поверхности путем навешивания на них полотнищ....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522129
Дата охранного документа: 10.07.2014
20.10.2014
№216.012.fe4e

Устройство для утилизации энергии природного сжатого газа

Изобретение относится к устройству для утилизации энергии сжатого газа. Устройство содержит каскады низкого и высокого давления, блок измерения расхода газа, радиатор, средства для регулирования температуры газа, поступающего потребителю, основной теплообменник, холодильную камеру, потребитель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530958
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.04.2015
№216.013.393d

Индукторный электрогенератор с гибким статором

Изобретение относится к электротехнике, к получению электрической энергии при колебании различных механических деталей относительно друг друга и может быть использовано для генерирования переменного тока при колебании некоторых узлов транспортных средств, в частности рессор или других элементов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546141
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3942

Способ получения электрической энергии в индукторном генераторе с гибким статором

Изобретение относится к электротехнике, к получению электрической энергии при колебании различных механических устройств и может быть использовано, в частности, для генерирования переменного тока при колебании некоторых узлов транспортных средств, в частности рессор или других элементов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546146
Дата охранного документа: 10.04.2015

Похожие РИД в системе