Электрогенератор на основе жидкопоршневого двигателя стирлинга "флюидайн"

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики и устройств, работающих по циклу Стирлинга. Достигаемый технический результат - повышение надежности устойчивой работы электрогенератора и повышение кпд в целом. Электрогенератор на основе жидкопоршневого двигателя Стирлинга "Флюидайн" включает в себя двигатель "Флюидайн" с газовой полостью на конце выходной трубы, магнит с пружиной, прикрепленной к решетке, и электрическую катушку, расположенную таким образом, что вдоль ее оси магнит совершает возвратно-поступательное движение и снабжен горизонтальным полым каналом, на концах которого установлены решетки, соединенным с выходной трубой в виде Т-образного соединения, дополнительным магнитом, прикрепленным пружиной к решетке, и дополнительной электрической катушкой, вдоль оси которой дополнительный магнит совершает возвратно-поступательное движение, при этом магниты установлены в горизонтальном канале друг напротив друга, а между ними расположена газовая полость выходной трубы двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и устройств, работающих по циклу Стирлинга.

Известны технические решения для получения индукционного тока, включающие в себя катушку из изолированного провода, концы которой подсоединены к приемнику тока (гальванометру), и длинного полосового магнита, при перемещении которого вдоль оси катушки возникает индукционный ток (Детлаф А.А., Яворский Б. М. , Милковская Л.Б. Курс физики. Том 2. Электричество и магнетизм. М. , Высшая школа, 1977, с. 264). Однако для устойчивой работы генератора тока необходимо постоянное возвратно-поступательное движение магнита вдоль оси катушки.

Известно устройство двигателя "Флюидайн", относящегося к классу двигателей цикла Стирлинга, имеющее в качестве рабочих поршней столбы жидкости и включающее в себя горячую и холодную полости, холодную, горячую и выходную трубы. В основе работы двигателя используется принцип реактивной струи (Г. Ридер, Ч. Хупер. Двигатели Стирлинга. М., Мир, 1986, с. 45-47).

Известно устройство электрогенератора с двигателем "Флюидайн", включающее в себя двигатель "Флюидайн", магнит, прикрепленный пружиной к решетке выходной трубы двигателя, и электрическую катушку, вдоль оси которой магнит совершает возвратно-поступательное движение (Патент России 2133360, F 02 G 1/00, Бюл 20 от 20.07.99). Однако на устойчивость работы данного электрогенератора оказывает воздействие сила инерции массы самого магнита, которая может привести к несовпадению частот колебаний столба жидкости в выходной трубе и магнита.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении надежности устойчивой работы электрогенератора и повышении к.п.д. в целом.

Для достижения этого технического результата электрогенератор на основе жидкопоршневого двигателя Стирлинга "Флюидайн", включающий в себя двигатель "Флюидайн", имеющий выходную трубу с газовой полостью, магнит, прикрепленный пружиной к решетке выходной трубы двигателя, и электрическую катушку, расположенную таким образом, что вдоль ее оси магнит совершает возвратно-поступательное движение, снабжен горизонтальным полым каналом, на концах которого установлены решетки, соединенным с выходной трубой, образуя Т-образное соединение, дополнительным магнитом, прикрепленным пружиной к решетке, и дополнительной электрической катушкой, вдоль оси которой дополнительный магнит совершает возвратно-поступательное движение, при этом магниты установлены в горизонтальном канале друг напротив друга, а между ними расположена газовая полость выходной трубы двигателя.

Введение в состав электрогенератора на основе жидкопоршневого двигателя Стирлинга "Флюидайн", горизонтального полого канала, соединенного в выходной трубой двигателя, дополнительного магнита, расположенного в горизонтальном канале напротив другого магнита, и дополнительной электрической катушки, вдоль оси которой дополнительной магнит совершает возвратно-поступательные движения, позволяет получить новое свойство, заключающееся в преобразовании колебательных движений столба жидкости в выходной трубе двигателя в возвратно-поступательное движение сразу двух магнитов в горизонтальной канале вдоль осей электрических катушек, что приводит к получению в обмотках двух катушек электрического тока и увеличению общего к.п.д., при этом на амплитуду их движения не сказывается масса самих магнитов, что обеспечивает более синхронное колебание столба жидкости в выходной трубе и магнитов.

На чертеже изображен электрогенератор на основе жидкопоршневого двигателя Стирлинга "Флюидайн".

Электрогенератор включает в себя двигатель "Флюидайн" (далее по тексту - двигатель) 1, состоящий из соединенных в нижней части холодной трубы 2, горячей трубы 3, выходной трубы 4. В верхней части выходной трубы 4 закреплен горизонтальный полый канал 5, в котором с помощью пружин 6 и 7 к решеткам 8 и 9 крепятся магниты 10 и 11, совершающие возвратно-поступательное движение вдоль оси электрических катушек 12 и 13, расположенных на концах горизонтального канала 5. Между магнитами 10 и 11 расположена газовая полость 14 выходной трубы 4. Холодная труба 2 и горячая труба 3 соединены в верхней части каналом 15, который образует с трубами 2 и 3 холодную полость 16 и горячую полость 17, внутри которых находится рабочее тело (газ) двигателя 1. Трубы 2, 3, 4 частично заполнены жидкостью.

Электрогенератор на основе жидкопоршневого двигателя Стирлинга "Флюидайн" работает следующим образом.

Непрерывная работа двигателя 1 при подведении внешней теплоты к полости 17, обеспечивается с помощью принципа реактивной струи. В результате работы двигателя 1 происходит циклическое изменение объема и давления рабочего тела (газа) в полостях 16, 17 и канале 15, приводящие к вынужденным колебаниям столбов жидкости в холодной трубе 2, горячей трубе 3, выходной трубе 4. Увеличение столба жидкости в выходной трубе 4 двигателя 1 приведет к увеличению давления воздуха в газовой полости 14, за счет чего происходит сжатие пружин 6 и 7, а также движение магнитов 10 и 11 к краям горизонтального канала 5. Воздух, расположенный перед магнитами 10 и 11, выталкивается в окружающую среду через отверстия решеток 8 и 9. Двигаясь вдоль оси катушек 12 и 13, магниты 10 и 11 соответственно индуцируют ток в электрических катушках 12 и 13, который может быть использован различным потребителем (не показан). При движении столба жидкости в трубе 4 вниз в газовой полости 14 создается разряжение по отношению к давлению окружающей среды за счет возникшего перепада давлений, а также под действием пружин 6 и 7 происходит движение магнитов 10 и 11 навстречу друг другу по каналу 5. Данное движение снова индуцирует ток в катушках 12 и 13. Затем цикл повторяется.

Источники информации 1. Детлаф А. А. , Яворский Б.М., Милковская Л.Б. Курс физики. Том 2. Электричество и магнетизм. М., Высшая школа, 1977. с. 264.

2. Г. Ридер, Ч. Хупер. Двигатели Стирлинга. М., Мир, 1986, с. 45-47.

3. Патент России 2133360, F 02 G 1/00, Бюл 20 от 20.07.99 - прототип.

Формула изобретения

Электрогенератор на основе жидкопоршневого двигателя Стирлинга "Флюидайн", включающий в себя двигатель "Флюидайн" с газовой полостью на конце выходной трубы, магнит с пружиной, прикрепленной к решетке, и электрическую катушку, расположенную таким образом, что вдоль ее оси магнит совершает возвратно-поступательное движение, отличающийся тем, что снабжен горизонтальным полым каналом, на концах которого установлены решетки, соединенным с выходной трубой в виде Т-образного соединения, дополнительным магнитом, прикрепленным пружиной к решетке, и дополнительной электрической катушкой, вдоль оси которой дополнительный магнит совершает возвратно-поступательное движение, при этом магниты установлены в горизонтальном канале друг напротив друга, а между ними расположена газовая полость выходной трубы двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1