| 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) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2075630
МАШИНА ДЛЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ ВОДИ
Ім'я винахідника: Лебедєв-Красін О.Ю.
Ім'я патентовласника: Мале науково-виробниче колективне підприємство "Новек"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.02.28
Використання: в гідроенергетиці, зокрема в машинах для перетворення енергії води. Суть винаходу: машина включає пару "циліндр-поршень", один з елементів якої закріплений на опорі, а інший розташований на поверхні води за допомогою пов'язаного з ним поплавка. Циліндр містить вхідний і вихідний отвори для зв'язку з ємністю, в якій розміщено пристрій для подальшої передачі енергії. Поршень закріплений на опорі. Поплавок встановлений на зовнішній поверхні циліндра. Ємність виконана у вигляді ресивера, пов'язаного з вхідним і вихідним отворами циліндра через клапани. Машина містить перемичку для поділу обсягу води на дві частини з різним її рівнем. З боку вищого рівня води розміщені циліндр, поршень і канал. Канал містить на вході і виході рухливі перегородки. Вихід каналу виконаний у вигляді отвору, розташованого в нижній частині перемички. Вхід каналу розташований нижче рівня води. Верхня частина каналу жорстко пов'язана з циліндром і з'єднана з торцями входу і виходу каналу і його стінками за допомогою пружної мембрани.
ОПИС ВИНАХОДИ
Пристрій відноситься до машин для перетворення енергії води, зокрема, існуючої за рахунок утворення різниці в її рівнях в двох сусідніх ємностях або водоймах.
Відома машина для перетворення енергії води, що включає пару циліндр-поршень, один з елементів якої закріплений на опорі, а інший розташований на поверхні води за допомогою пов'язаного з ним поплавка, при цьому циліндр містить вхідний і вихідний отвори для зв'язку з ємністю, в якій розміщено пристрій для подальшої передачі енергії. На опорі закріплений циліндр, а поршень розташований на поверхні води за допомогою пов'язаного з ним поплавка. Як пристрій для перетворення і подальшої передачі енергії машина містить гідротурбіну. Дана машина принципово може бути використана для перетворення енергії води, яка існує за рахунок різниці в її рівнях в двох сусідніх ємностях (водоймах).
Недоліком цього пристрою є низький коефіцієнт корисної дії (не більше 50% за рахунок зменшення ефективної стискає сили через часткове занурення поршня в воду).
Було поставлено завдання створення такого пристрою для перетворення енергії води, яка мала б підвищений коефіцієнт корисної дії.
Дане завдання було вирішене цього винаходу.
У машині для перетворення енергії води, що включає пару циліндр-поршень, один з елементів якої закріплений на опорі, а інший розташований на поверхні води за допомогою пов'язаного з ним поплавка, при цьому циліндр містить вхідний і вихідний отвори для зв'язку з ємністю, в якій розміщено пристрій для подальшої передачі енергії, відповідно до винаходу, поршень закріплений на опорі, а поплавок встановлений на зовнішній поверхні циліндра, ємність виконана у вигляді ресивера, пов'язаного з вхідним і вихідним отворами циліндра через клапани, машина містить перемичку для поділу обсягу води на дві частини з різним її рівнем, причому з боку вищого рівня води розміщені циліндр, поршень і канал, який містить на вході і виході рухливі перегородки, причому вихід каналу виконаний у вигляді отвору, розташованого в нижній частині перемички, вхід розташований нижче рівня води, а верхня частина каналу жорстко пов'язана з циліндром і з'єднана з торцями входу і виходу каналу і його стінками за допомогою пружної мембрани.
У кращому варіанті виконання машини пристрій для подальшої передачі енергії виконано у вигляді послідовно встановлених з можливістю зв'язку з споживачем тепла сильфонні коробки і теплообмінника.
У кращому варіанті виконання машини циліндр і / або ресивер хоча б частково заповнені робочою рідиною (наприклад, маслом або водою).
Поплавок переважно встановлено полегшує зовнішню бічну поверхню циліндра.
У верхній частині циліндра переважно розташований матеріал з високою теплопровідністю з можливістю легкого проникнення робочої рідини в його обсяг.
Як матеріал з високою теплопровідністю машина може містити, наприклад, зім'яту металевий дріт.
Закріплення поршня на опорі дозволяє здійснювати контакт верхній частині циліндра з повітрям, що, в свою чергу, дозволяє засмоктувати його в циліндр і потім стискати, подаючи в циліндр під час роботи машини.
Установка поплавка на зовнішній поверхні циліндра дозволяє утримувати циліндр, по крайней мере, його верхню частину на поверхні води і, тим самим, дає можливість повітрю проходити через клапан в циліндр під час роботи машини.
Виконання ємності у вигляді ресивера (балона для стисненого повітря) дозволяє подавати стиснене повітря споживачеві.
Зв'язок ресивера з вхідним і вихідним отворами циліндра дозволяє забезпечити накачування його повітрям, а й перетікання робочої рідини з ресивера в циліндр і назад.
Перемичка дозволяє розділити обсяг води на дві частини і підтримувати в них різний рівень, щоб потім використовувати енергію води, накопичену за рахунок різниці рівнів.
Як обсягу води може бути використаний як штучна водойма, так і природний, наприклад, річка. В останньому випадку роль перемички може виконувати, зокрема, гребля.
Канал, розміщений з боку вищого рівня води, призначений для здійснення зв'язку між розділеними перемичкою частинами обсягу води. Цей зв'язок здійснюється шляхом відкривання (закривання) рухомих перегородок, розташованих на вході і виході каналу. Закриваючи одну перегородку і відкриваючи іншу, можна змінювати тиск в каналі. Зміна тиску в каналі необхідно для здійснення роботи машини.
Розташування вхідного і вихідного отворів каналу в нижній частині обсягу води дозволяє найбільш ефективно використовувати при роботі машини різниця тисків води в двох частинах її обсягу.
Верхня частина каналу виконана рухомий, так як вона з'єднана герметично з торцями входу і виходу каналу і його стінками за допомогою пружної мембрани. Верхня частина каналу є органом машини, що сприймає різницю тисків води в двох частинах її обсягу при певному положенні перегородок каналу. Змінюючи положення перегородок, можна змінювати впливає на верхню частину каналу тиск і тим самим викликати її рух. Так як верхня частина каналу жорстко пов'язана з циліндром, при її русі починає рухатися і циліндр, що призводить до вчинення машиною робочих циклів.
Канал може бути будь-якої форми. У наведеному на фіг. 1 конкретному прикладі він виконаний мають вертикально встановлені бічні циліндричні стінки.
Робоча рідина дозволяє передавати виділяється в процесі стиснення газу тепло в ресивер. Наявність в ресівері сильфонні коробки дозволяє при зміні тиску в ресивері (його пульсації) перекачувати знаходиться в контурі, що містить сильфонну коробку і теплообмінник, теплоносій і тим самим передавати тепло споживачеві (відсутність спеціального насоса для перекачування теплоносія підвищує к.к.д. машини).
Якщо поплавець встановлений полегшує зовнішню бічну поверхню циліндра, це покращує його теплоізоляцію, що в кінцевому рахунку підвищує к.к.д. машини.
Якщо у верхній частині циліндра розташований матеріал з високою теплопровідністю з можливістю легкого проникнення робочої рідини в його обсяг (наприклад, володіє високою пористістю), зокрема, зім'ята металевий дріт, стиснення газу в циліндрі відбувається практично изотермичности, що сприяє підвищенню ККД . машини.
Заявлена машина відрізняється від відомої тим, що поршень закріплений на опорі, а поплавок встановлений на зовнішній поверхні циліндра, ємність виконана у вигляді ресивера, пов'язаного з вхідним і вихідним отворами циліндра через клапани, машина містить перемичку для поділу обсягу води на дві частини з різним її рівнем, причому з боку вищого рівня води розміщені циліндр, поршень і канал, який містить на вході і виході рухливі перегородки, причому вихід каналу виконаний у вигляді отвору, розташованого в нижній частині перемички, вхід розташований нижче рівня води, а верхня частина каналу жорстко пов'язана з циліндрами і з'єднана з торцями входу і виходу каналу і його стінками за допомогою пружної мембрани. Таким чином, заявлене пристрій відповідає умові патентоспроможності винаходу "новизна".
У патентній і науково-технічній літературі не описано використання для опускання-підняття робочого циліндра в пристрої для перетворення енергії води пов'язаного з циліндром об'єкта, що представляє собою верхню частину каналу, що з'єднує ємності з різним рівнем води. Таким чином, заявлене пристрій відповідає умові патентоспроможності винаходу "промислова придатність".
Конкретний приклад виконання пристрою показаний на фіг. 1 і на фіг. 2.
 |
 |
На фіг. 1 показана загальна схема машини.
На фіг. 2 зображена залежність різниці тисків (D P), які долають верхньою частиною каналу, від вертикальної координати цієї частини каналу (h).
Машина містить перемичку-греблю 1, конічний диск 2, забезпечений діафрагмою 3, поплавок 4, встановлений облягає зовнішню бічну поверхню циліндра компресора 5. Канал 6, розташований в нижній частині водойми з боку вищого рівня води, має на вході і виході рухливі перегородки 7 і 8. перемичка 8 служить для перекривання отвору, розташованого в нижній частині греблі 1, а перемичка 7 для перекривання входу каналу.
Компресор 5 містить циліндр 9, жорстко з'єднаний з верхньою частиною каналу, функцію якого виконує конічний диск 2. Циліндр містить вхідний 10 та вихідний 11 клапани. Поршень 12 закріплений на нерухомому, вмонтованому в дно каналу 6, стрижні 13. Функцію поршня 12 може виконувати і діафрагма. У верхній частині циліндра 9 розташована набивка 14 зім'ята металевий дріт.
На нерухомій опорі закріплений ресивер 15. У нижній частині ресивера 15 розміщені сильфонне коробка 16 зі зворотним клапаном і теплообмінником 17, пов'язані з зовнішнім споживачем 18 тепла через шланги 19.
Верхня зона ресивера 15 з'єднана через шланг 20 з вихідним клапаном 11 компресора 5. Нижня частина ресивера через вентиль 21 і шланг 22 з'єднана з внутрішнім об'ємом циліндра 9 компресора 5 в зоні розміщення набивання 14.
Внутрішній об'єм циліндра компресора в початковий момент повністю заповнений робочою рідиною 23.
Пристрій працює наступним чином.
У початковому положенні стиснення диск 2 піднято за рахунок дії поплавця 2, поршень 12 висунутий. Циліндр 9 в зоні набивання 14 заповнений через клапан 10 атмосферним повітрям. Клапан 8 відкривається, 7 закривається. Під диском 2 встановлюється тиск води нижнього б'єфу, 
, Над диском 2 верхнього б'єфу P 1, причому протягом опускання диска 2 різниця тисків, а отже, і сила переміщення постійна, що видно з графіка, зображеного на фіг. 2 (D P = const). З іншого боку, необхідна сила стиснення зростає в міру переміщення поршня 12. У пропонованому пристрої в початковий момент часу робота розподіляється між стисненням газу і розгоном води в вихідний частини каналу 6. У міру зростання тиску в циліндрі 9 компресора 5 опір переміщення диска 2 зростає і швидкість переміщення знижується.
За рахунок гальмування стовпа рідини в каналі 6 під диском 2 утвориться знижений тиск 
, Що дозволяє повернути роботу, раніше витрачену на розгін води.
Використання кінетичної енергії рідини дозволяє, з одного боку, узгодити зусилля стиснення газу і тиск рідини, а з іншого боку, зменшити час перехідних процесів, поліпшити робочі характеристики пристрою.
У міру переміщення циліндра 9 компресора 5 поршень 12 вдвигается, витісняючи рідину 23 всередину набивання 14; повітря, що знаходиться в зазорах між дротом, стискається. Виділяється тепло передається набиванні 14, в результаті чого стиснення відбувається ізотермічні. У міру заповнення обсягу набивання 14 рідина знімає з неї накопичене тепло.
При досягненні повітрям тиску ресивера 15 відкривається клапан 11 і стиснене повітря надходить через шланг 20 в ресивер 15, при подальшому вдвіганіем поршня 12 після повного витіснення стисненого повітря частина робочої рідини і надходить в ресивер 15. З ресивера 15 стиснене повітря безперервно подається споживачеві 18, робоча рідина охолоджується, передаючи тепло в теплообміннику 17, і через вентиль 21 і шланг 22 під час всмоктування повітря повертається в циліндр компресора 19.
Допоміжний теплоносій перекачується споживачеві 18 за рахунок стиснення і розширення сильфонні трубки коробки 16 пульсаціями робочої рідини і нагріванні її в теплообміннику 17.
Введення рідини в поршневий компресор дозволило знизити роботу стиснення за рахунок реалізації ізотермічного процесу, усунути мертві обсяги, а отже, реалізувати будь-яку ступінь стиснення, відвести тепло стиснення споживачеві і адаптувати процес стиснення до зміни ходу поршня або до зміщення його середнього положення.
Після закінчення стиснення положення засувок 7 і 8 змінюється на протилежне. Диск 2 піднімається за рахунок дії поплавця 4, обсяг каналу 6 під диском 2 заповнюється водою через його вхід (P 2 P 1). Цикл замикається.
Заявлена машина за рахунок описаних вище переваг має більш високий коефіцієнт корисної дії (на 40% більше, ніж відома).
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Машина для перетворення енергії води, що включає пару циліндр - поршень, один з елементів якої закріплений на опорі, а інший розташований на поверхні води за допомогою пов'язаного з ним поплавка, при цьому циліндр заповнений робочою рідиною і містить вхідний і вихідний пристрої для подальшої передачі енергії , що відрізняється тим, що поршень закріплений на опорі, а поплавок встановлений на зовнішній поверхні циліндра, ємність виконана у вигляді ресивера, пов'язаного з вхідним і вихідним отворами циліндра через клапани, машина містить перемичку для поділу обсягу води на дві частини з різним її рівнем, причому з боку вищого рівня води розміщені циліндр, поршень і канал, який містить на вході і виході рухливі перегородки, причому вихід каналу виконаний у вигляді отвору, розташованого в нижній частині перемички, вхід розташований нижче рівня води, а верхня частина каналу жорстко пов'язана з циліндром і з'єднана з торцями входу і виходу каналу і його стінками за допомогою пружної мембрани.
2. Машина по п.1, що відрізняється тим, що пристрій для подальшої передачі енергії виконано у вигляді послідовно встановлених з можливістю зв'язку з споживачем тепла сильфонні коробки і теплообмінника.
3. Машина по п.1, що відрізняється тим, що циліндр і / або ресивер частково заповнені робочою рідиною.
4. Машина по п.1, що відрізняється тим, що поплавець встановлений полегшує зовнішню бічну поверхню циліндра.
5. Машина по пп.1 4, яка відрізняється тим, що у верхній частині циліндра розташований матеріал з високою теплопровідністю з можливістю проникнення робочої рідини в його обсяг.
6. Машина по п.5, що відрізняється тим, що в якості матеріалу з високою теплопровідністю вона містить зім'яту металевий дріт.
Версія для друку
Дата публікації 04.04.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.