Магнитотепловое устройство

 

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 1 ( (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1

1 Ф 1

О

Ы r (Л

К) (л,,д" А ф Кф",; . ",;; СОЮЗ СОВЕТСКИХ

-= ((;:; У Q . COITNAIINCTN IECKNX

РЕСПУБЛИК К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4841568/25 (22) 25.06.90 (46) 07.02,93. Бюл. М 5 (71) Туркменский государственный университет им. А,M.Ãîpüêîão (72) Г.M,Ìÿëèêãóëûåâ, М.П.Аннаоразав, A.Ë.Tþðèí и К.А.Асатрян (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 590476, кл. F 03 G 7/02, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 848737. кл. F 03 G 7/02, 1980. (54) МАГНИТОТЕПЛОВОЕ УСТРОЙСТВО (57) Использование: в гелиоэнергетике.

Сущность изобретения: ротор, находящийся в горизонтальном положении, помещен в

Изобретение относится к технике преобразования тепловой энергии, например энергии солнечных лучей. в механическую и электрическую и может быть использовано при создании силовых и энергетических установок, Известно магнитотепловое устройство, содержащее корпус с окном для прохождения солнечных лучей, ротор из термамагнитного сплава, выполненный в виде полого цилиндра и установленный в корпусе на подшипниках, снабженных теплаизоляционными втулками, постоянный магнит, укрепленный в корпусе и смещенный по окружности ротора относительно окна, а также систему охлаждения ротора. выполненную в виде поддона с жидкостью и погруженной в нее фитильной пластиной, пр легаьощей к ротору и имеющей разрыв B зоне окна.

»SLY„„1793525 А1 (я)5 Н 02 N 11/00, F 03 G 7/00 корпус и имеет форму обычного либо профильного диска с рабочими элементами из железародиевого сплава. закрепленными равномерно по внешнему краю диска и теплоизолираван ными от диска. Окна с фокуси-. ру ощими оптическими системами расположены в корпусе равномерно по окружности, Полюса постоянных магнитов расположены между фокусами соседних оптических систем параллельно их фокальной плоскости. Рабочие элементы находятся в фокальной плоскости оптических систем.

Количество оптических окон и постоянных магнитов равно половине количества рабочих элементов ротора, 4 з,п, ф-лы, 6 ил.

Основным недостатком этого устройства является то, чта магнитные свойства термомагнитного сплава, используемого в нем в качестве рабочего тела, изменяются с температурой плавно. Поэтому для получения вращения ротора производят нагрев и охлаждение его участков в широком интервале температур. Недостаточные КПД и быстроходность устройства, обусловленные невозл1ожностью создания резко выраженных границ между нагреваемым и охлаждаемым участками из-за непрерывного бесполезного теплоперенаса в монолитном ферромагнитном роторе, также являются недостатками устройства. Еще одним недостатком устройства является то, что в акте притяжения к магниту в каждый момент времени участвует лишь небольшой участок ро тора, вследствие чего мощность устройств1 мала.

1793525

Наиболее близким к предлагаемому является магнитотепловое устройство, содержащее корпус с окном на боковой поверхности и расположенные в корпусе ротор в виде полого цилиндра, установлен- 5 ного в подшипниках, с закрепленными на его наружной поверхности пластинами из железоро иевого спалава и постоянный кольцевой магнит.

Экономичность этого устройства повышена за счет использования сплавов железо — родий, обладающих магнитным фазовым переходом первого рода антиферромагнетизм —.ферромагнетизм, г>ри котором магнитные свойства рабочего тела изменяются скачком в узком интервале температур. Однако его недостатком остается низкая мощность, так как в каждый момент времени в акте притяжения к магниту участвует только одна пластина. Вследствие этого на валу 20 ротора создается малое усилие. Доугим недостатком этого устройства является то, что из-за слабой теплоотдачи пластин они медленно теряют свои магнитные свойства в зоне охлаждения, то есть медленно перехо- 25 дят из ферромагнитного состояния в анти- ферромагнитное. Поэтому пластины . медленно перемещаются из области действия магнитного поля, создавая тем самым тормозящий вращающий момент на валу ро- 30 тора. Кроме того, в данном устройстве не предусмотрено непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическую энергию, что сужает его функциональные возможности. .35

Цель изобретения — повышение мощности устройства путем увеличения мощности нагрева на единицу массы рабочих элементов и улучшения условий теплообмена за счет двустороннего охлаждения этих эле- 40 ментов.

Поставленная цель достигается тем, что ротор устройства выполнен в виде диска с радиально прикрепленными теплоизолированными в местах крепления >келезородие- 45 выми пластинами и расположен горизонтально с возмо>кностью использования равных по количеству половине всех пластин оптических систем нагрева и с возможностью одновременного нагрева всех 50 нечетных пластин (охлаждения всех четных пластин), а полюса постоянных магнитов, создающие градиентное магнитное поле, расположены между фокусами соседник оптическихсистем нагрева параллельно их фо- 55 кальной плоскости.

Пространство между полюсами магнитов(зона охлаждения) может быть снабжено трубками из немагнитного материала, соединенными с обеспечивающей подачу холодного теплоносителя трубой, соосной с валом ротора.

Соосная с валом ротора труба может быть снабжена электрическим вентилятором, питающимся от намотанных на ярмо постоянных магнитов индукционных катушек.

Ротор устройства может быть выполнен в виде профильного диска с рабочими элементами из термомагнитного сплава, полюса магнитов могут быть расположены напротив фокусов оптических систем нагрева перпендикулярно их фокальной плоскости, а трубки из немагнитного материала, соединенные с обеспечивающей подачу холодного теплоносителя трубой, соосной с валом ротора. могут быть расположены между фокусами соседних оптических систем.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства, вид сверху; на фиг.2— разрез А — А на фиг,1; на фиг.3 — разрез Б — Б на фиг,1; на фиг.4 — схема устройства с рабочими элементами в виде пластин из термомагнитного сплава, вид сверху: на фиг.5 — разрез А — А на фиг,4; на фиг.б — разрез Б — Б на фиг.4.

Устройство содержит корпус 1 со вставленными в него оптическими системами 2 нагрева (например, собирающие линзы, концентраторы или др.) и расположенные в корпусе ротор 3, трубчатый вал которого установлен в подшипниках 4, и постоянные магниты 5. Ротор устройства выполнен в виде диска с радиально прикрепленными теплоизолированными в местах крепления железородиевыми пластинами 6 и расположен горизонтально с возможностью использования равных по количеству половине всех пластин оптических систем 2 нагрева и с возможностью одновременного нагрева всех нечетных пластин б (или охлаждения всех четных пластин 6) железородиевого сплава. Постоянные кольцевые магниты 5 имеют полюса, установленные между фокусами соседних оптических систем нагрева 2 параллельно их фокальной плоскости и создающие градиентное магнитное поле.

Пространство между полюсами магнитов 5 (зона охлаждения) снабжено трубками 7 из немагнитного материала, соединенными с трубой 8, соосной с валом po Topful 3, по которой подается холодный теплоноситель (например, воздух). В трубу 8 вставлен вентилятор 9. прокачивающий холодный теплоноситель через трубки 7 и питающийсА от внешнего источника или оТ намотанных на ярмо магнитов индукционных катушек 10.

1793525 скую. В этом случае убирают все катушки и для прокачки холодного теплоносителя используют внешний нагнетатель. Тогда вся полезная мощность выделяется на валу ротора.

Устройство предназначено для преобразования тепловой энергии в механическую в автономном режиме. В этом случае либо убирают все катушки и ось нагнетателя соединяют механическим приводом с валом отбора мощности, либо оставляют столько катушек, сколько необходимо для осуществления электрического привода нагнетателя.

Здесь на валу ротора выделяется меньшая по сравнению с первым вариантом полез. ная механическая мощность.

Устройство предназначено для преобразования тепловой энергии в электрическую. В этом случае снабжают все магниты катушками. а для прокачки холодного теплоносителя используют внешний нагнетатель.

Тогда вся полезная мощность выделяется в замкнутых на нагрузку катушках.

Устройство предназначено для преобразования тепловой энергии в электрическую в автономном режиме. В этом случае снабжают все магниты катушками, а нагнетатель питают либо от необходимого количества катушек, либо приводят его в действие механическим приводом от вала ротора.

Формула изобретения

1. Магнитотепловое устройство, содержащее корпус с окнами и расположенные в корпусе ротор с закрепленными на нем рабочими эле лентами в виде пластин из термомагнитного сплава и постоянные магниты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения мощности устройства, ротор выполнен в виде диска. расположенного гори5 зонтально, рабочие элементы закреплены равномерно по внешнему краю диска и в местах крепления теплоизолированы от диска. окна в корпусе расположены равномерно по окружности, количество окон равно

10 половине количества рабочих элементов, количество постоянных магнитов равно количеству окон, а полюса магнитов расположены между соседними окнами, 2. Устройство по п.1, от л и ч а ю щ е е15 с я тем, что ротор выполнен в виде профильного диска, а полюса магнитов ориентированы горизонтально.

3, Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем что окна в корпусе снабжены

20 фокусирующими оптическими системами. рабочие элементы. ротора находятся в фокальной плоскости оптических систем, а полюса магнитов расположены между фокусами соседних оптических систем па25 раллельно их фокальной плоскости.

4. Устройство по пп.1 и 2. о т л и ч а ющ е е с я тем, что пространство между полюсами магнитов снабжено трубками из немагнитного материала. соединенными с

30 трубой для подачи холодного теплоносителя.

5. Устройство по и 4. о т л и ч а ю ще ес я тем, что труба для подачи холодного теплоносителя снабжена электрическим

35 вентилятором, вход питания которого соединен с индукционными катушками, намотанными на ярмо постоянных магнитов, 3793525

Б

l

l !

3793525