Геліоенергетичний спосіб отримання механічної енергії

Реферат: Винахід належить до способів перетворення теплової енергії у механічну енергію за рахунок використання розширення та/або скорочення тіл, яке викликане зміною температури, зокрема до способів перетворення сонячної енергії шляхом теплової деформації твердих термочутливих робочих елементів. Геліоенергетичний спосіб отримання механічної енергії включає перетворення енергії зовнішнього джерела у механічну енергію шляхом використання теплових деформацій твердого термочутливого елемента, циклічне чергування нагріваючого і охолоджуючого виливів на твердий термочутливий елемент, передачу результату теплової деформації до приймача механічної енергії, виконання термочутливого елемента з матеріалу значної теплопровідності з великим коефіцієнтом лінійного теплового розширення і високою міцністю та імпульсне використання термочутливого елемента при охолодженні та імпульсне навантаження термочутливого елемента при його тепловому лінійному розширенні під час його нагрівання. Як енергію зовнішнього джерела залучають енергію сонячного випромінювання, а як охолоджуючий чинник - конвекційне охолодження повітрям з температурою навколишнього середовища. При цьому сонячне випромінювання, що залучається, концентрують за допомогою лінз або дзеркал. При нагріваючому впливі, сконцентроване сонячне випромінювання фокусують на твердому термочутливому елементі, а при охолоджуючому впливі - на конвекційній насадці, нагрівання якої пришвидшує конвекційне охолодження твердого термочутливого елемента. Винахід забезпечує зниження витрат на отримання механічної енергії за рахунок використання виключно природних джерел нагрівання і охолодження. UA 110485 C2 (12) UA 110485 C2 UA 110485 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до способів перетворення теплової енергії у механічну енергію за рахунок використання розширення та/або скорочення тіл, яке викликане зміною температури, зокрема до способів перетворення сонячної енергії шляхом теплової деформації твердих термочутливих робочих елементів. Відомий спосіб перетворення теплової енергії у механічну і пристрій для його здійснення (див., наприклад, опис винаходу до патенту RU 2189496 С1. МПК 7 F03G7/06. Заявка: 2001121468/06 від 02.08.2001. Опубліковано: 20.09.2002. Автор: Романовський Володимир Федорович). Відомий спосіб належить до галузі теплоенергетики та дозволяє підвищити ефективність перетворення теплової енергії у механічну. Суть способу полягає у тому, що термочутливе робоче тіло розміщують у замкнутому об'ємі, скеровують до робочого тіла теплову енергію від зовнішнього джерела і перетворюють роботу розширення робочого тіла у роботу виконавчого механізму. Як термочутливе робоче тіло використовують рідину, що постійно перебуває в рідкому стані протягом усього робочого циклу. Розширення робочого тіла здійснюють імпульсно, роботу розширення робочого тіла перетворюють у кінетичну енергію інерційного елемента, після чого кінетичну енергію інерційного елемента перетворюють у механічну енергію виконавчого механізму. Недоліком відомого способу є високі витрати на отримання механічної енергії, обумовлені неможливістю використання тільки природних джерел нагрівання і охолодження. Відомий також спосіб перетворення теплової енергії у механічну (див., наприклад, заявка на винахід RU 93029872 А. МПК 6 F03G7/06. Заявка: 93029872/13 від 08.06.1993. Дата публікації заявки: 27.10.1996. Автор: Поплаухін А.І.). Даний спосіб належить до галузі машинобудування, зокрема до способів перетворення у механічну енергію теплової енергії джерел з невеликою різницею температур за рахунок використання теплової деформації твердих термочутливих робочих елементів. Суть даного способу полягає у перетворенні теплової енергії у механічну шляхом використання теплових деформацій твердого термочутливого елемента, який циклічно піддають впливам нагріваючого та охолоджуючого середовищ, і сприймають його зміни від теплової деформації за допомогою приймача механічної енергії виконавчого механізму. Термочутливий елемент виготовляють з матеріалу значної теплопровідності з великим коефіцієнтом лінійного теплового розширення і високою міцністю на розрив. Термочутливий елемент (стрічку) імпульсно навантажують при охолодженні силами розтягування від термоусадки, а лінійне розширення від нагрівання імпульсно резервують. Переміщення приймача механічної енергії виконують імпульсно-реверсивним і акумулюють при імпульсі охолодження. Механічні переміщення рухомої частини приймача механічної енергії виконують через мультиплікатор. Передбачена можливість перетворення імпульсно-реверсивних переміщень рухомої частини приймача механічної енергії в співнаправлені переміщення виконавчого механізму через варіатор. Даний спосіб перетворення теплової енергії у механічну за технічною суттю та за ефектом, що досягається, є найбільш близьким до геліоенергетичного способу отримання механічної енергії, що заявляється. Недоліком даного способу також є високі витрати на отримання механічної енергії, обумовлені неможливістю використання тільки природних джерел нагрівання і охолодження. Спільними ознаками найближчого аналога та технічного рішення, що заявляється, є: перетворення енергії зовнішнього джерела у механічну енергію шляхом використання теплових деформацій твердого термочутливого елемента, циклічне чергування нагріваючого і охолоджуючого впливів на твердий термочутливий елемент, передача результату теплової деформації до приймача механічної енергії, виконання термочутливого елемента з матеріалу значної теплопровідності з великим коефіцієнтом лінійного теплового розширення і високою міцністю, імпульсне використання термочутливого елемента при охолодженні та імпульсне навантаження термочутливого елементу при його тепловому лінійному розширенні під час його нагрівання. Відмітними ознаками технічного рішення, що заявляється (геліоенергетичного способу отримання механічної енергії), є: як енергію зовнішнього джерела залучають енергію сонячного випромінювання, як охолоджуючий чинник - конвекційне охолодження повітрям з температурою навколишнього середовища, сонячне випромінювання, що залучається, концентрують за допомогою лінз або дзеркал, при нагріваючому впливі сконцентроване сонячне випромінювання фокусують на твердому термочутливому елементі, 1 UA 110485 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 при охолоджуючому впливі сконцентроване сонячне випромінювання фокусують на конвекційній насадці, нагрівання якої пришвидшує конвекційне охолодження твердого термочутливого елемента. В основу технічного рішення, що заявляється, поставлено задачу отримання механічної енергії екологічно чистим способом з використанням виключно природних чинників за рахунок залучення для нагрівання сонячної енергії, а для охолодження - повітря навколишнього середовища. Очікуваним технічним результатом від використання заявленого технічного рішення є зниження витрат на отримання механічної енергії за рахунок використання виключно природних джерел нагрівання і охолодження. Зазначений технічний результат досягається тим, що у геліоенергетичному способі отримання механічної енергії, що включає перетворення енергії зовнішнього джерела у механічну енергію шляхом використання теплових деформацій твердого термочутливого елемента, циклічне чергування нагріваючого і охолоджуючого впливів на твердий термочутливий елемент, передачу результату теплової деформації до приймача механічної енергії, виконання термочутливого елемента з матеріалу значної теплопровідності з великим коефіцієнтом лінійного теплового розширення і високою міцністю та імпульсне використання термочутливого елемента при охолодженні та імпульсне навантаження термочутливого елемента при його тепловому лінійному розширенні під час його нагрівання, відповідно з технічним рішенням, що заявляється, як енергію зовнішнього джерела залучають енергію сонячного випромінювання, як охолоджуючий чинник - конвекційне охолодження повітрям з температурою навколишнього середовища, сонячне випромінювання, що залучається, концентрують за допомогою лінз або дзеркал, при нагріваючому впливі, сконцентроване сонячне випромінювання фокусують на твердому термочутливому елементі, при охолоджуючому впливі, сконцентроване сонячне випромінювання фокусують на конвекційній насадці, нагрівання якої пришвидшує конвекційне охолодження твердого термочутливого елемента. Суть технічного рішення, що заявляється, полягає у наступному. При використанні як енергії зовнішнього джерела енергії сонячного випромінювання, при використанні як охолоджуючого чинника конвекційного охолодження повітрям з температурою навколишнього середовища, при фокусуванні під час нагріваючого впливу сконцентрованого сонячного випромінювання на твердому термочутливому елементі, а під час охолоджуючого впливу - на конвекційній насадці, нагрівання якої пришвидшує конвекційне охолодження твердого термочутливого елемента, відбувається зниження витрат на отримання механічної енергії за рахунок застосування виключно природних джерел нагрівання і охолодження. Таким чином, сукупність відмінних ознак геліоенергетичного способу отримання механічної енергії, що заявляється веде до досягнення зазначеного технічного результату. Застосування геліоенергетичного способу отримання механічної енергії, що заявляється, пояснюється наступним прикладом конкретного здійснення. Для перетворення енергії зовнішнього джерела у механічну енергію шляхом використання теплових деформацій твердого термочутливого елемента залучають сонячне випромінювання, а для його охолодження - повітря з температурою навколишнього середовища, при циклічному чергуванні нагріваючого і охолоджуючого впливів на твердий термочутливий елемент. Нагрівання твердого термочутливого елемента спричиняє його лінійне розширення. Результат теплової деформації передають до приймача механічної енергії, наприклад до геліоенергетичного силового агрегату. Результатом лінійного розширення твердого термочутливого елемента є здійснення геліоенергетичним силовим агрегатом корисної роботи. Охолодження твердого термочутливого елемента призводить до його лінійного скорочення, за рахунок якого відбувається повернення твердого термочутливого елемента у вихідне положення. Таким чином, геліоенергетичний спосіб отримання механічної енергії при використанні як пристрою для його здійснення геліоенергетичного силового агрегату дозволяє знизити витрати на отримання механічної енергії за рахунок використання виключно природних джерел нагрівання і охолодження. 2 UA 110485 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 Геліоенергетичний спосіб отримання механічної енергії, що включає перетворення енергії зовнішнього джерела у механічну енергію шляхом використання теплових деформацій твердого термочутливого елемента, циклічне чергування нагріваючого і охолоджуючого впливів на твердий термочутливий елемент, передачу результату теплової деформації до приймача механічної енергії, виконання термочутливого елемента з матеріалу значної теплопровідності з великим коефіцієнтом лінійного теплового розширення і високою міцністю та імпульсне використання термочутливого елемента при охолодженні, та імпульсне навантаження термочутливого елемента при його тепловому лінійному розширенні під час його нагрівання, який відрізняється тим, що як енергію зовнішнього джерела залучають енергію сонячного випромінювання, а як охолоджуючий чинник - конвекційне охолодження повітрям з температурою навколишнього середовища, при цьому сонячне випромінювання, що залучається, концентрують за допомогою лінз або дзеркал, причому при нагріваючому впливі сконцентроване сонячне випромінювання фокусують на твердому термочутливому елементі, а при охолоджуючому впливі - на конвекційній насадці, нагрівання якої пришвидшує конвекційне охолодження твердого термочутливого елемента. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3