початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2134928

ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОТРИМАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ

Ім'я винахідника: Токарев Володимир Омарович; Цатурян Тигран Григорович; Цатурян Рубен Григорович
Ім'я патентовласника: Токарев Володимир Омарович; Цатурян Тигран Григорович; Цатурян Рубен Григорович
Адреса для листування: 129327, Москва, вул.Ленських 23, кв.352, Токареву В.О.
Дата початку дії патенту: 1998.06.18

Винахід відноситься до електротехніки і може бути використано для отримання електричної енергії шляхом перетворення теплової енергії плазми в електричну. Пристрій містить встановлений в склянці корпус з анодом і катодом, змонтований на корпусі лучепровод, виконаний у вигляді конічного сопла. Кут при вершині усіченого конуса лучепровода вибирають в інтервалі від 18 до 36 ^o. Лучепровод через камеру з виконаними в останній отворами з'єднаний з екраном, що складається з двох з'єднаних меншими підставами усічених конусів. Під екраном в склянці є підкладка для плазмообразующего матеріалу. У порожнині конуса екрану, зверненого до підкладки, розміщений колектор. Порожнини корпусу і склянки перед роботою пристрою вакуумируют. Лучепровод встановлений на корпусі з можливістю настроечного переміщення. Отвори камери виконані в одній площині і мають різні розміри, причому сумарна площа отворів камери не менше площі отвору сполучення підстав конусів екрану. Винахід дозволяє створити оптимальні умови для закручування плазмового потоку для підвищення ККД пристрою і збільшити час його роботи.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до електротехніки і може бути використано для отримання електричної енергії шляхом перетворення теплової енергії плазми в електричну.

Відомо пристрій для отримання електричної енергії, в якому отриману в термоядерному реакторі плазму переміщують по каналах через встановлені на шляху її переміщення колекторні решітки типу "венеціанські жалюзі". (Див. Патент США N 3816771, кл. 310-5, 1974 г.).

Недоліками даного технічного рішення є складність і дорожнеча виготовлення обладнання, значні габарити конструкції і недостатній рівень екологічної безпеки, характерний для експлуатації ядерних реакторів.

Відомо пристрій для отримання електричної енергії, що містить встановлені в корпусі катод, анод і систему нагріву катода, причому на корпусі закріплений лучепровод, виконаний у вигляді конічного сопла і через камеру з виконаними в останній отворами з'єднаний з екраном, що представляє собою два з'єднаних один з одним меншими підставами усічених конуса, а вершина конуса сопла знаходиться в площині сполучення усічених конусів, при цьому корпус і лучепровод з екраном розміщені в склянці, в нижній частині якого встановлена ​​підкладка з плазмообразующего матеріалу, а в порожнині конуса, зверненого до підкладки, розташований колектор. (Див. Пат. РФ, N 2105407, кл. H 02 N 3/00, 1997 г.) - найбільш близький аналог.

В результаті аналізу конструкції необхідно відзначити, що ускладнена настройка лучепровода, що знижує ефективність експлуатації пристрою. Заміна підкладок з плазмообразующего матеріалу пов'язана з труднощами і незручностями, а умови закручування плазмового потоку не дозволяють забезпечити високий ККД.

Завданнями, які розв'язуються цим винаходом, є підвищення ефективності роботи пристрою шляхом забезпечення точного регулювання положення лучепровода, а й створення оптимальних умов для закручування плазмового потоку і збільшення часу роботи пристрою.

Завдання вирішуються тим, що в пристрої для отримання електричної енергії, що містить встановлений в склянці корпус з анодом і катодом, мають можливість з'єднання з джерелом електроживлення, розміщеним в корпусі, змонтований на корпусі лучепровод, виконаний у вигляді конічного сопла, через камеру з виконаними в ній отворами з'єднаний з екраном, що складається з двох з'єднаних меншими підставами усічених конусів, причому вершина конуса сопла розташована в площині сполучення підстав конусів, а під екраном в склянці розміщена підкладка плазмообразующего матеріалу, в порожнині конуса екрану, зверненого до підкладки, встановлений колектор, причому екран і колектор мають електричні котушки і можливість з'єднання з джерелом живлення і споживачем, а стакан - патрубки для з'єднання порожнин корпусу і склянки з откачного насосами, новим є те, що лучепровод має кут при вершині усіченого конуса від 18 до 36 градусів, причому найкращі його значення знаходяться в інтервалі від 22 до 28 градусів, і встановлений на корпусі з можливістю осьового настроечного зворотно-поступального переміщення, а отвори, виконані в камері, розташовані в одній площині і мають різні розміри, причому отвір більшого розміру звернуто в сторону патрубка, призначеного для з'єднання порожнини склянки з відкачні насосом, при цьому сумарна площа отворів камери не перевищує площі сполучення підстав конусів екрану. Пристрій забезпечений додатковими підкладками, встановленими на поворотному столі, забезпеченому приводом зворотно-поступального переміщення в двох взаємно-перпендикулярних напрямках.

При проведенні патентних досліджень не виявлено рішення, ідентичні заявленим, а отже, запропоноване винахід відповідає критерію "новизна".

Сутність запропонованого рішення не слід явно з відомих, що дозволяє зробити висновок про відповідність винаходу критерію "винахідницький рівень".

Відомостей, викладених в матеріалах заявки, досить для практичного здійснення винаходу.

Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому зображено пристрій для отримання електричної енергії, загальний вигляд.

Пристрій для отримання електричної енергії складається з корпусу 1, в якому розміщені катод 2, прікатодном електрод 3, а і анод 4 з кільцями 5 і магнітна лінза 6. На внутрішній торцевій поверхні корпусу 1 встановлений лучепровод 7. На зовнішньої торцевої поверхні корпусу 1 закріплений механізм з різьбовими гайками 8, які нагвинчені на різьбову частину втулки 9, скріпленої з лучепроводом 10. Різьблення може бути виконана на кінці лучепровода 10 і гайки нагвинчені безпосередньо на нього . Різьбове з'єднання лучепровода 10 з гайками 8 дозволяє здійснювати настройку лучепровода, здійснюючи його зворотно-поступальне переміщення у вертикальному напрямку. На лучепроводе 10 за допомогою гайок 11 закріплена камера 12, на бічній поверхні якої виконані по колу отвори 13, а на камері закріплений перший електрод (екран), виконаний у вигляді з'єднаних меншими підставами усічених конусів 14 і 15. Всі виконані в камері отвори розташовані в одній площині і мають різний розмір, причому сумарна площа отворів 13 не менш площі отвору сполучення менших підстав конусів 14 і 15. У порожнині конуса 15 розміщений другий електрод (колектор) 16 з електричної котушкою 17, а на першому електроді розміщена електрична котушка 18. Різьбові поверхні деталей 8 і 9 утворюють гвинтові пару, що забезпечує лучепроводу 10 можливість осьового зворотно-поступального настроечного переміщення. Під електродами встановлений плазмообразующий матеріал (підкладка) 19. Підкладка може бути розміщена в вогнетривкому тиглі 20, встановленому з можливістю обертання на поворотному столі 21, на якому і можуть бути встановлені додаткові тиглі з плазмообразующих матеріалом. Стіл 21 має приводи повороту і зворотно-поступального переміщення (наприклад, в двох перпендикулярних напрямках). Конструкції даних столів відомі, конструкція столу не є предметом захисту і тому в матеріалах заявки детально не розкрита.

Корпус 1 і стіл 21 розміщені в склянці 22, який може бути виконаний збірним. Зовні склянки може бути розташоване джерело 23 іонізованих газів. Зовні склянки є трансформатор 24 з елементами 25 підключення до електричного джерела енергії і за допомогою проводів 26 і вимикача 27 пов'язаний зі споживачем 28 вироблюваної електричної енергії через вимикач 29 з'єднаним в єдину електричну ланцюг з другим електродом 16 з розміщеною на ньому котушкою 17 та з першим електродом з розміщеної на ньому котушкою 18.

Виконання склянки збірним дозволяє здійснити заміну окремих його частин, так як в процесі роботи пристрою в порожнині склянки виникають значні температури.

До склянці 22 приєднаний патрубок 30, з'єднана з порожниною корпусу 1 і з яким пов'язаний турбомолекулярний насос 31, призначений для відкачування порожнини корпусу 1.

До склянці 22 приєднаний і патрубок 32, з яким з'єднаний форвакуумних насос, призначений для відкачування порожнини склянки (насоси на графічних матеріалах показані фрагментарно).

Електронний пучок, що направляється на плазмообразующий матеріал, позначений позицією 34. Згусток плазми позначений позицією 35, а канал в середньої його частини - позицією 36. Стрибок ущільнення позначений позицією 37.

ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОТРИМАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЕНЕРГІЇ
Працює наступним чином

З огляду на те, що над поверхнею плазмообразующего матеріалу, при впливі на неї електронного пучка 34, утворюється низькотемпературна вакуумна плазма з тиском в її обсязі від 6,65 Па і вище (у внутрішньому каналі з більш низьким тиском і з зовнішнім тиском 6,65 Па) , то для щільного потоку електронів, іонів з нейтральними атомами діють закони газодинаміки на обмеженій ділянці вакуумного обсягу, зайнятому тільки низькотемпературної вакуумної плазмою (що підтверджується експериментально). Електрони та іони, що утворюються при впливі на плазмообразующий матеріал електронного пучка 34, рухаються зі швидкістю близько 10 см / сек (що підтверджено багатьма публікаціями). Для забезпечення ефективної роботи пристрою необхідно спочатку визначити число Маха (М) для потоку частинок з плазмообразующего матеріалу. Проведені дослідження показали, що він може мати значення в інтервалі від 1,1 до 3,0. Тільки при цих значеннях утворюється стрибок ущільнення 37.

Для кожного значення числа Маха вибирають значення кута ( ) При вершині лучепровода 10 (значення отримані експериментальним шляхом).

Таким чином, кут встановлюється в межах 18 ^o 36 ^o. При вугіллі ( ), Меншому 18 ^o, пристрій має дуже великі габарити, а при ( ), Більшому 36 ^o, важко забезпечити рівномірне щільність згустку плазми.

Для забезпечення гарантовано надійної і ефективної роботи кут ( ) Встановлюють в інтервалі 22 ^o 28 ^o.

Далі до корпусу 1 під'єднують лучепровод 7, механізм з гайками 8, які нагвинчують на різьбову поверхню втулки 9, з'єднаної з лучепроводом 10, який виставляють таким чином, щоб вершина усіченого конуса лучепровода 10 перебувала в площині сполучення менших підстав конусів 14 і 15 першого електрода. Різьбове з'єднання згаданих вище деталей дозволяє здійснити швидку, точну настройку пристрою перед роботою.

Далі до пристрою під'єднують споживач 28 електричної енергії та трансформатор 24. Всі роз'єми перевіряють течошукачем, після чого включають форвакуумних насос 33 і, після створення в порожнині склянки тиску 6,65 Па, включають турбомолекулярний насос 31, який здійснює відкачку порожнини корпусу 1 до тиску 6 , 65 · 10 ^-3 Па.

Потім включають трансформатор 24 і розігрівають катод 2 до температурі 1500 - 1600 ^{o C,} при якій з його поверхні починається інтенсивне витікання електронів. Одночасно відповідну напругу подають на прікатодном електрод 3, анод 4 і магнітну лінзу 6. Електронний пучок 34, поширюючись з високою швидкістю, потрапляє на встановлений в тиглі 20 плазмообразующий матеріал, в результаті чого останній іонізується і вторинні і відбиті електрони спрямовуються в напрямку конуса 15, створюючи згусток 35 низькотемпературної вакуумної плазми з каналом 36 в середній частині згустку, через який проходить електронний пучок. За рахунок того, що на шляху плазмового потоку, що виходить з плазмообразующего матеріалу, встановлений усічений конус, то потік, як це відомо з газодинаміки, "відчуває" вершину конуса і починає гальмуватися, утворюючи стрибок ущільнення 37. При цьому електрони електронного пучка самі є генераторами закрутки рухаються назустріч електронів та іонів, а так як плазмообразующий матеріал робить обертовий рух, створюючи температурний градієнт між тиглем і першим електродом, то це і сприяє поліпшенню умов закрутки. Наявність отворів різного розміру, виконаних в камері по колу в одній площині, і розташування отвору більшого розміру описаним вище чином дозволяє створити різницю тисків в потоці газу, що проходить через них, що збільшує швидкість розкручування електронів та іонів (плазмового потоку), закрутки яких сприяє наявність згаданого вище температурного градієнта.

Електрони, маса яких значно менше маси іонів, розкручуються ближче до осі електронного пучка, а іони на більш далекій відстані утворюють свої орбіти обертання.

Стрибок ущільнення 37, що складається з частинок, який випаровується,, гальмує частки парогазового потоку, що рухаються зі швидкістю 10 ³ - 10 ⁵ см / сек. За рахунок того, що сам електронний пучок є генератором закрутки, а швидкість обертання потоку залежить і та від величини струму електронного концентрованого пучка, то зі збільшенням струму швидкість обертання частинок потоку досягає 100 об / сек і більше.

Так як електрони мають масу близько 10 ^-31 кг, а іони 10 ^-27 кг, то радіуси їх обертання різко розрізняються. Електрони осідають на поверхні другого електрода. У разі необхідності в цю середу вводять іонізований потік із джерела 23.

Між електродами створюється досить велика різниця потенціалів, яка в порівнянні з живильним катод 2 напругою може відрізнятися від двох до чотирьох і більше разів. При параметрах закрутки частинок парогазового потоку різниця потенціалів може досягати дуже великих значень, відповідних різниці мас електрона і іона.

При перетворенні прямолінійного руху електронів та іонів в обертальний відбуваються численні зіткнення електронів та іонів, які прагнуть зайняти своє місце у внутрішньому обсязі низькотемпературної вакуумної плазми. Відбувається перегрупування величезної кількості електронів та іонів. При цьому, як відомо з публікацій, електрон може розкладатися на гамма-кванти і виділяти енергії в чотири рази більше, ніж витрачається на його дематеріалізацію. Електрони стикаються з більш важкими іонами і передають частку своєї кінетичної енергії в співвідношенні 4m ₁ / m _2, де: m ₁ - маса електрона, m ₂ - маса іона. Умови здійсненності цього процесу підтверджені експериментально.

Включенням вимикача 29 під'єднують до пристрою споживач 28 електричної енергії, а трансформатор 24 відключають від джерела живлення за допомогою вимикача 27 і пристрій починає працювати за рахунок власної виробленої енергії. При необхідності трансформатор може залишатися включеним. Це важливо при заміні підкладки плазмообразующего матеріалу.

В процесі роботи пристрою плазмовий згусток постійно поповнюється плазмою, що генерується електронним пучком з плазмоутворюючого підкладки 19.

Плазмовий згусток утримують протягом робочого часу, яка визначається необхідністю заміни підкладки або катода 2. При заміні підкладки стіл робить поворот на необхідний кут, вводячи в зону дії електронного пучка наступну плазмообразующих підкладку. Частина столу може виходити за межі склянки. Це дозволяє встановлювати в тигель 20 замість відпрацьованої нову заготовку плазмообразующего матеріалу.

В процесі роботи пристрою розділення електронів та іонів відбувається практично миттєво за рахунок відцентрових сил. При цьому відбувається підзарядка частинок випаровується, за рахунок взаємодії з іонами, що обертаються навколо згустку плазми, що сприяє отриманню різниці потенціалів між електродами до 1000 В і більше.

Для створення додаткових сил, які сприяють утриманню плазмового потоку і згустку можна використовувати електричні котушки 17 і 18. Це необхідно у випадках, коли швидкість обертання плазми перевищує 100 об / сек.

Перевірку працездатності пристрою здійснювали при наступних його параметрах:

• S - площа отвору сполучаються конусів (мм) - 1200
• _S IZ1; _S IZ2; _S IZ3 - сумарні площі отворів в боковій стінці камери (мм) - 1200, 1150 1250;
• електричний струм розігріву катода (A) - від 10 до 20;
• температура розігріву катода (C) - від 1500 до 1600;
• плазмообразующий матеріал - АМг6;
• швидкість переміщення плазмообразующего матеріалу (м / ч) - від 30 до 35;
• час утримання плазмового згустку (ч) від 0,5 до 1,0;
• робоче навантаження - три електролампи по 40 Вт кожна.

Струм і напруга вимірювалися амперметром і вольтметром зі шкалою до 1000 В.

Процес формування плазмового згустку і його утримання фіксувалися за допомогою швидкісної кінозйомки (частота кадрів до 2500 кадр / сек).

При _S IZ1 - 1200 мм лампи горіли яскраво й стабільно.

При _S IZ2 - 1150 мм яскравість горіння ламп була стабільною, напруга змінювалося приблизно на 5 - 8%. При сумарній площі отворів, меншої площі отвору S пристрій працював не зовсім стабільно, таким чином співвідношення є оптимальним.

Плазмовий згусток утримувався в підвішеному стані протягом усього робочого циклу.

При _S IZ3 - 1250 мм приладами було зафіксовано для напруги понад 1000 В. Величина струму склала 10 А. В процесі роботи пристрою плазмовий згусток постійно поповнювався плазмою, що генерується електронним пучком з плазмообразующего матеріалу, розміщеного в тиглі 20.

Таким чином процес отримання електричної енергії підтверджений фізичним процесом поділу електронів та іонів і їх обертанням, що як раз і обумовлює умови функціонування джерела енергії, при якому, що підтверджено експериментально, виділяється енергії до чотирьох разів більше, ніж витрачається, не порушуючи закону збереження енергії.

Утримання плазмового згустку відбувається протягом усього процесу вироблення електричної енергії, тривалість якого регламентується ресурсами катода і плазмообразующего матеріалу.

Можливе використання пристрою в якості акумулятора енергії (після відключення пристрою лампочки деякий час продовжували горіти).

Винахід при його використанні дозволяє отримувати електричну енергію за умови дотримання екологічної чистоти процесу. Пристрій може знайти застосування в галузях, де здійснюється використання електричної енергії, наприклад, при створенні автомобільних генераторів. Пристрій може бути використано в якості плазмових підсилювачів електростанцій.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Пристрій для отримання електричної енергії, що містить встановлений в склянці корпус з анодом і катодом, мають можливість підключення до джерела електроживлення, розміщеними в корпусі, змонтований на корпусі лучепровод, виконаний у вигляді конічного сопла, через камеру з виконаними в ній отворами з'єднаний з екраном, що складається з двох з'єднаних меншими підставами один з одним усічених конусів, причому вершина конуса сопла розташована в площині сполучення підстав конусів, а під екраном в склянці розміщена підкладка плазмообразующего матеріалу, в порожнині конуса екрану, зверненого до підкладки, встановлений колектор, колектор, колектор і екран мають можливість з'єднання з джерелом електроживлення і споживачем, причому стакан має патрубки для з'єднання порожнин корпусу і склянки з откачного насосами, що відрізняється тим, що лучепровод встановлений на корпусі з можливістю осьового зворотно-поступального настроечного переміщення, а отвори камери виконані в одній площині і мають різні розміри , причому отвір більшого розміру звернуто в сторону патрубка, призначеного для з'єднання порожнини склянки з відкачні насосом, при цьому сумарна площа отворів камери не менше площі отвору сполучення підстав конусів екрану, а кут при вершині усіченого конуса лучепровода вибирають в інтервалі від 18 до 36 ^o.
2. Пристрій для отримання електричної енергії по п.1, що відрізняється тим, що воно забезпечене додатковими підкладками, встановленими на введеному в пристрій столі, забезпеченому приводами повороту і зворотно-поступального переміщення в двох взаємно перпендикулярних напрямках.
3. Пристрій для отримання електричної енергії по пп.1 і 2, що відрізняється тим, що кут при вершині усіченого конуса лучепровода вибирають в інтервалі від 22 до 28 ^o.

Версія для друку
Дата публікації 09.11.2006гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів