Электрогенератор с жидкопоршневым двигателем 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 с жидкопоршневым двигателем Стирлинга "Флюидайн" включает в себя двигатель "Флюидайн" с газовой полостью на конце выходной трубы, магнит с пружиной и электрическую катушку, расположенную таким образом, что вдоль ее оси магнит совершает возвратно-поступательное движение, и снабжен горизонтальным полым каналом, в центральной части которого, напротив газовой полости выходной трубы, установлен кронштейн для крепления пружин, соединенным с выходной трубой двигателя в виде Т-образного соединения, дополнительным магнитом с пружиной и дополнительной электрической катушкой, вдоль оси которой дополнительный магнит совершает возвратно-поступательное движение, при этом магниты установлены в горизонтальном канале друг напротив друга и прикреплены к кронштейну с помощью пружин, 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 длинному полосовому магниту, при перемещении которого вдоль оси катушки возникает индукционный ток (Детдаф 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, БИ 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 кпд в целом.

Для достижения этого технического результата электрогенератор с жидкопоршневым двигателем Стирлинга "Флюидайн", включающий в себя двигатель "Флюидайн", имеющий выходную трубу с газовой полостью, магнит с пружиной и электрическую катушку, расположенную таким образом, что вдоль ее оси магнит совершает возвратно-поступательное движение, снабжен горизонтальным полым каналом, в центральной части которого, напротив газовой полости выходной трубы, установлен кронштейн для крепления пружин, соединенным с выходной трубой двигателя в виде Т-образного соединение, дополнительным магнитом с пружиной и дополнительной электрической катушкой, вдоль оси которой дополнительный магнит совершает возвратно-поступательное движение, при этом магниты установлены в горизонтальном канале друг напротив друга и прикреплены к кронштейну с помощью пружин, а между ними расположена газовая полость выходной трубы двигателя.

Введение в состав электрогенератора на основе жидкопоршневого двигателя Стирлинга "Флюидайн" горизонтального полого канала, соединенного с выходной трубой двигателя, дополнительного магнита, расположенного в горизонтальном канале напротив другого магнита, и дополнительной электрической катушки, вдоль оси которой дополнительный 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 горизонтальном канале вдоль осей электрических катушек, что приводит к получению в обмоткам двух катушек электрического тока и увеличению общего кпд, при этом на амплитуде их движения не сказывается масса самих магнитов, что обеспечивает более синхронное колебание столба жидкости в выходной трубе и магнитов.

На чертеже изображен электрогенератор с жидкопоршневым двигателем Стирлинга "Флюидайн".

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

Электрогенератор с жидкопоршневым двигателем Стирлинга "Флюидайн" работает следующим образом.

Непрерывная работа двигателя 1, при подведении внешней теплоты к полости 16, обеспечивается с помощью принципа реактивной струи. В результате работы двигателя 1 происходит циклическое изменение объема и давления рабочего тела (газа) в полостях 15, 16 и канале 14, приводящее к вынужденным колебаниям столбов жидкости в холодной трубе 2, горячей трубе 3, выходной трубе 4. Увеличение столба жидкости в выходной трубе 4 двигателя 1 приводит к увеличению давления воздуха в газовой полости 13, за счет чего происходит растягивание пружин 7 и 8, прикрепленных к кронштейну 6, а также движение магнитов 9 и 10 к краям горизонтального канала 5. Двигаясь вдоль оси катушек 11 и 12, магниты 9 и 10, соответственно, индуцируют ток в электрических катушках 11 и 12, который может быть использован различным потребителем (не показан). При движении столба жидкости в трубе 4 вниз в газовой полости 13 создается разряжение по отношению к давлению окружающей среды за счет возникшего перепада давлений, а также под действием пружин 7 и 8 происходит движение магнитов 9 и 10 навстречу друг другу по каналу 5. Данное движение снова индуцирует ток в катушках 11 и 12. 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, стр. 45-47.

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

Формула изобретения

Электрогенератор с жидкопоршневым двигателем Стирлинга "Флюидайн", включающий в себя двигатель "Флюидайн" с газовой полостью на конце выходной трубы, магнит с пружиной и электрическую катушку, расположенную таким образом, что вдоль ее оси магнит совершает возвратно-поступательное движение, отличающийся тем, что снабжен горизонтальным полым каналом, в центральной части которого, напротив газовой полости выходной трубы, установлен кронштейн для крепления пружин, соединенным с выходной трубой двигателя в виде Т-образного соединения, дополнительным магнитом с пружиной и дополнительной электрической катушкой, вдоль оси которой дополнительный магнит совершает возвратно-поступательное движение, при этом магниты установлены в горизонтальном канале друг напротив друга и прикреплены к кронштейну с помощью пружин, а между ними расположена газовая полость выходной трубы двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1