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 RU2092961

ПЕРЕТВОРЮВАЧ ТЕПЛОВОЇ ЕНЕРГІЇ В ЕЛЕКТРИЧНУ

Ім'я винахідника: Білий Д.М.
Ім'я патентовласника: Ульяновський державний технічний університет
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту:

Використання: в електротехніці, зокрема, в пристроях для прямого перетворення теплової енергії в електричну.

Сутність: перетворювач містить постійні магніти, котушки і джерела тепла у вигляді паралельних теплових труб. При цьому в перетворювач введена встановлена ​​симетрично між тепловими трубами сферична хлопаюча мембрана, на жорсткому центрі якої з обох сторін мембрани закріплені торцевими поверхнями циліндричні постійні магніти, концентрично охоплені нерухомими котушками. До вільних торцевих поверхонь постійних магнітів прикріплені термобиметаллический пружні елементи, один з яких введено в пружний контакт з блізрасположенних тепловою трубою, а інший вилучений відповідно від іншої теплової труби на відстань, рівну зміни прогину мембрани при бавовні.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до електротехніки, зокрема, до пристроїв для прямого перетворення теплової енергії в електричну.

Відомі пристрої для перетворення теплової енергії в електричну, заснованого на термоциклюванні магнітних матеріалів в постійному магнітному полі, що містять постійний магніт, між полюсами якого розміщений сердечник з котушкою, джерело тепла і поглинач тепла [1] [2]

Однак, відомі пристрої не дозволяють отримати досить високу вихідну напругу / більше 1 2 мВ /, а й характеризуються значною складністю і вартістю внаслідок необхідності виконання сердечника з матеріалів зі значними межами зміни питомої намагніченості - полікристалічного диспрозия, залізо-родієвого сплавів з вмістом Be, Mg , Al, Ca, сплавів на основі марганцю і нікелю.

Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається результатами до даного винаходу є перетворювач теплової енергії в електричну, що містить розміщений між полюсами постійного магніту проводить контур, виконаний з матеріалу з ефектом двосторонньої пам'яті форми вище і нижче точок мартенситного перетворення матеріалу, джерело імпульсного теплового випромінювання та опору холодильник [3]

Однак, даний перетворювач і характеризується значною складністю і вартістю конструкції, і, крім того, низькою ефективністю перетворення теплової енергії в електричну. Складність і висока вартість обумовлені використанням для провідного контуру спеціальних сплавів з мононікеліда титану, необхідністю формоутворення контуру при температурі вище точки мартенситного перетворення без переходу межі допустимої деформації, необхідністю застосування джерела імпульсного теплового випромінювання і холодильника внаслідок значного діапазону температур / +25 ^{o C} +55 ^o C / точок мартенситного перетворення матеріалу контуру при охолодженні і нагріванні. Низька ефективність перетворення теплової енергії в електричну обумовлена, з одного боку, як вже було сказано вище, істотними витратами теплової енергії, необхідністю значного діапазону перепаду температур, використанням для цих цілей спеціального джерела тепла і холодильника, а з іншого боку низьким рівнем амплітуди наводимой в контурі ЕРС. Останнє пояснюється низькою частотою стрибкоподібного переміщення контуру внаслідок порівняно тривалого циклу його охолодження - нагрівання в діапазоні 30 ^{o C} / від +25 ^{o C} до +55 ^{o C} і назад /, а й - гранично малій напруженістю магнітного поля між полюсами постійного магніту внаслідок величезної величини повітряного зазору, в якому відбуваються ізгібние переміщення контура / при цьому переміщення відбуваються не вздовж площині зазору, а поперек, що обумовлено самим принципом роботи відомого перетворювача /.

Метою винаходу є підвищення ефективності перетворення теплової енергії в електричну, а й зменшення складності та вартості конструкції перетворювача.

Поставлена мета досягається тим, що в відомий перетворювач теплової енергії в електричну, що містить постійні магніти, котушки і джерела тепла у вигляді паралельних теплових труб, введена встановлена симетрично між тепловими трубами сферична хлопаюча мембрана, на жорсткому центрі якої з обох сторін мембрани закріплені торцевими поверхнями циліндричні постійні магніти, концентрично охоплені нерухомими котушками, при цьому до вільних торцевих поверхонь постійних магнітів прикріплені термобиметаллический пружні елементи, один з яких введено в пружний контакт з блізрасположенних тепловою трубою, а інший вилучений відповідно від іншої теплової труби на відстань, рівну зміни прогину мембрани при бавовні .

Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому схематично зображено запропонований перетворювач, загальний вигляд.

У перетворювачі використовується теплова енергія гарячих теплових труб, наприклад, теплообмінника, систем опалення тощо Перетворювач містить встановлену симетричну між паралельними тепловими трубами 1, 2 сферичну плескати мембрану 3, затиснуту по зовнішньому контуру за допомогою кільцевого затиску 4. На жорсткому центрі 5 мембрани 3 по обидва боки закріплені торцевими поверхнями циліндричні постійні магніти 6, 7, концентрично охоплені нерухомими котушками 8 , 9. До вільних торцевих поверхонь постійних магнітів 6, 7 прикріплені бічною поверхнею U-образні термобиметаллический елементи 10, 11, активний шар яких немагнітна сталь розташований на внутрішній поверхні елементів, а пасивний шар інвар на зовнішній поверхні. При цьому один з пружних термобиметаллический елементів 10 введений в пружний контакт з блізрасположенних тепловою трубою 1, а інший термобиметаллический елемент 11 видалений відповідно від іншої теплової труби 2 на відстань, рівну зміни прогину мембрани 3 при бавовні. Кільцевій затискач 4 встановлений на напрямних 12 і зафіксований за допомогою регулювальних гвинтів 13.

РОБОТА ПЕРЕТВОРЮВАЧА ВІДБУВАЄТЬСЯ наступним чином

На кресленні перетворювач показаний в одному з двох своїх статичних положень, коли мембрана 3 щойно "грюкнула" свого верхнє граничне положення, температура термобиметаллический елемента 10 близька до температури навколишнього середовища / повітря /. При цьому за рахунок осьової регулювання перетворювача термобиметаллический елемент 10 пружно притиснутий до труби 1 з зусиллям, якого недостатньо для спрацьовування мембрани 3 в нижнє граничне положення, однак, при якому мембрана 3 знаходиться в критичному стані, тобто готова до спрацьовування. При найменшому нагріванні термобиметаллический елемента 10 від труби 1 елемент 10 прагне розтиснутися, і мембрана 3 "плескає" в нижнє положення, при якому вже остиглий термобиметаллический елемент 11 пружно притискається до труби 2, так як він встановлений від труби 2 на відстані, рівному переміщенню мембрани 3 при бавовні. Таким чином процес перехлопиванія мембрани 3 автоматично повторюється з високою частотою. При цьому відбувається релейне переміщення постійних магнітів 6, 7 в робочих зазорах котушок 8, 9 з високими відносними швидкостями, в результаті чого в котушках 8, 9 наводяться змінні ЕРС порівняно великий амплітуди.

Природно, що тут дуже важливо здійснити попередню регулювання пристрою в осьовому напрямку, так як при кожному бавовні мембрани 3 термобиметаллический елементи 10, 11 повинні по черзі пружно притискатися відповідно до труб 1, 2, причому з таким зусиллям, щоб мембрана 3 була на межі зриву в новий релейний режим / бавовна /. У цьому випадку забезпечується максимально висока частота спрацьовування, так як необхідно мінімальне зусилля, а відповідно і час нагрівання елементів 10, 11, що викликає спрацьовування мембрани 3. Регулювання здійснюється з одного боку осьовим зміщенням кільцевого затиску 4 по напрямних 12 за допомогою регулювальних гвинтів 13, а з іншого введенням прокладок між елементами 10, 11 і торцевими поверхнями магнітів 6, 7 / на кресленні ці прокладки не показані /. Проведення регулювання за допомогою пластичних деформацій елементів 10, 11 не бажано, так як це призводить до виникнення пружних залишкових напружень в матеріалі елементів 10, 11, поступово знімаються в процесі роботи і які порушують первинну регулювання.

У порівнянні з пристроями аналогами і прототипом пропонований перетворювач дозволяє в кілька разів підвищити ефективність перетворення енергії. Тут використані природні джерела тепла і охолодження, не пред'являється ніяких вимог по діапазонах температур. Робота пристрою в різко нелінійних / релейних / режимах зі значними відносними швидкостями забезпечує порівняно високий рівень амплітуд одержуваних електричних сигналів. Конструкція перетворювача відрізняється простотою, відсутня необхідність використання спеціальних дорогих елементів. З приводу точності регулювання пристрою необхідно відзначити наступне. Пристрій працездатний практично без регулювання необхідно тільки, щоб термобиметаллический елементи 10, 11 при кожному бавовні мембрани 3 хоча б "орієнтовно" стосувалися труб 1, 2 все одно при нагріванні елементів 10, 11 відбудуться спрацьовування мембрани 3. Однак, зазначена вище регулювання дозволить забезпечити максимальну ефективність роботи перетворювача за рахунок максимально можливої ​​частоти спрацьовування мембрани 3.

Подібний тип пристроїв для перетворення енергії є ефективним, простим і економічним і може знайти надзвичайно широке застосування.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. Патент США N 3274405, кл. 310 4, опубл. 1966.
2. А.с. СРСР N 811466, кл. H 02 N 11/00, опубл. Тисячу дев'ятсот вісімдесят один.
3. А. с. СРСР N 1427532, кл. H 02 N 11/00, H 02 K 37/04, опубл. Тисяча дев'ятсот вісімдесят-вісім / прототип /.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Перетворювач теплової енергії в електричну, що містить постійні магніти, котушки і джерела тепла у вигляді паралельних теплових труб, що відрізняється тим, що в перетворювач введена встановлена симетрично між тепловими трубами сферична хлопаюча мембрана, на жорсткому центрі якої з обох сторін мембрани закріплені торцевими поверхнями циліндричні постійні магніти , концентрично охоплені нерухомими котушками, при цьому до вільних торцевих поверхонь постійних магнітів прикріплені термобиметаллический пружні елементи, один з яких введено в пружний контакт з блізрасположенних тепловою трубою, а інший вилучений відповідно від іншої теплової труби на відстань, рівну зміни прогину мембрани при бавовні.

Версія для друку
Дата публікації 19.11.2006гг

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