Геліоенергетичний агрегат для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову)

Реферат: Геліоенергетичний агрегат для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову) містить герметичну робочу камеру, заповнену повітрям або газом, вузол нагрівання повітря або газу, вузол охолодження повітря або газу та вузол перетворення енергії стисненого повітря або газу у механічну енергію. Герметична робоча камера має циліндричну форму і виготовлена з теплоізоляційного матеріалу. Вузол нагрівання повітря або газу додатково обладнаний екраном поглинання сонячної енергії, який водночас виконує функцію регенератора. Вузол охолодження повітря або газу виконаний у вигляді ротора-витискача (дисплейсера) несиметричної будови, що складається з декількох частин у формі порожнистих півциліндрів, які розміщені на валу з певними проміжками, а також системи охолодження з тепловими трубками. Вузол перетворення енергії стисненого повітря або газу у механічну (обертову) енергію виконаний у вигляді кривошипа, підшипникових вузлів, мембранної камери, яка зв'язана з внутрішнім об'ємом робочої камери, еластичної мембрани, що розташована у мембранній камері, шатуна, який жорстко з'єднаний з еластичною мембраною. UA 83110 U (54) ГЕЛІОЕНЕРГЕТИЧНИЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГІЇ У МЕХАНІЧНУ (ОБЕРТОВУ) UA 83110 U UA 83110 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі перетворення теплової енергії у механічну енергію за рахунок використання розширення та/або скорочення тіл, під дією зміни температури, зокрема до агрегатів, які призначені для перетворення енергії сонячного випромінювання шляхом теплової деформації газоподібних робочих тіл. Відома установка для приводу об'ємних насосів або компресорів (Патент України № 52614. МПК(2006) F01B23/00, F01C13/00). Дана установка включає встановлену на несучій опорі станину, яка має центральну колону з розташованими у ній приводом та привідним механізмом, яка за допомогою балок жорстко зв'язана з боковими вертикальними стійками; правий та лівий виконавчі механізми; проміжний механізм, який має установлений на центральній колоні двоплечий важіль; правий та лівий, симетрично розташовані відносно її поперечної осі, багатоступеневі колінно-важільні трансформатори сили, які шарнірно зв'язані з привідним механізмом та плечима двоплечого важеля, що виконує роль розподілювача сили енергетичного потоку трансформаторів, при цьому привідний механізм має кривошипнокоромисловий механізм, у якого кривошип виконаний у вигляді маховика, кінематично зв'язаного з приводом, наприклад, ланцюговою передачею, а маховик через шатун з'єднаний з коромислом, виконаним у вигляді тришарнірної ланки, один шарнір якої установлений на центральній колоні, а два інших шарніри з'єднані відповідно з кінцями перших ступенів правого та лівого чотириступеневих колінно-важільних трансформаторів сили, виконаних у вигляді тяг, кожна із яких своїм другим кінцем з'єднана з відповідним середнім шарніром штовхаючого колінно-важільного механізму, у кожному з яких один крайній шарнір закріплений на несучій опорі, а другий крайній шарнір з'єднаний з середнім шарніром відповідного колінно-важільного механізму, що тисне, у кожному з яких один крайній шарнір закріплений на центральній колоні, а другий крайній шарнір з'єднаний з середнім шарніром відповідного витискуючого колінноважільного механізму, у кожному з яких один крайній шарнір закріплений на відповідній боковій вертикальній стійці, а другий крайній шарнір з'єднаний з двоплечим важелем, плечі якого кінематично зв'язані з виконавчими механізмами об'ємних насосів або компресорів; причому двоплечий важіль забезпечений по кількості робочих циліндрів поздовжніми пазами, у яких рухомо установлені камені, які своїми цапфами з'єднані з відповідними штоками відповідних поршнів робочих циліндрів насосів або компресорів, наприклад, двосторонньої дії, і виконує роль балансира та має подовжені плечі з хвостовиками, на яких поставлені головки балансира, кожна з яких має канатну підвіску гирлового сальникового штока заглибного штангового насоса, при цьому сама установка, двоплечий важіль-балансир та головки балансира відповідно виконані з можливістю регулювання та фіксації їхнього взаємного положення для забезпечення положення канатних підвісок відповідно осей гирл відповідних свердловин. Недоліками відомої установки для приводу об'ємних насосів або компресорів є складність її конструкції та високі витрати на створення установки для приводу об'ємних насосів або компресорів. Відомий також пристрій для перетворення сонячної енергії у механічну роботу (Патент на полезную модель RU № 70319 U1. МПК F03G7/06 (2006.01). Автор: Григорьев А.А. (RU). Патентообладатель: Григорьев А.А.). Даний пристрій для перетворення сонячної енергії у механічну роботу являє собою герметичний парник, заповнений повітрям або газом, з чотирма стінками, виконаними у вигляді площин з відбивними поверхнями, які закриті зовні прозорим склом, з жалюзями, і прикріплений до задньої стінки герметичний поршень у вигляді "гармоні", при цьому поршень обладнано пружиною, а як газ використаний вуглекислий газ. Даний пристрій для перетворення сонячної енергії у механічну роботу за технічною суттю та за ефектом, що досягається, є найбільш близьким до геліоенергетичного агрегату для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову), що заявляється. Недоліками даного пристрою для перетворення сонячної енергії у механічну роботу є недосконалість його конструкції та неможливість отримання обертової механічної енергії. Сукупними ознаками найближчого аналога (прототипу) є: - герметична робоча камера, заповнена повітрям або газом, - вузол нагрівання повітря або газу, - вузол перетворення енергії стисненого повітря або газу у механічну енергію. Відмінними ознаками технічного рішення, що заявляється (геліоенергетичного агрегату для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову)), є: - герметична робоча камера 1 має циліндричну форму і виготовлена з теплоізоляційного матеріалу, - вузол нагрівання повітря або газу додатково обладнаний екраном поглинання сонячної енергії 3, який водночас виконує функцію регенератора, - вузол охолодження повітря або газу виконаний у вигляді: 1 UA 83110 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - ротора-витискача (дисплейсера) 4 несиметричної будови, що складається з декількох (принаймні двох) частин у формі порожнистих півциліндрів, які розміщені на валу 5 з певними проміжками, - системи охолодження виконана з тепловими трубками 6, що мають горизонтальні ребра 7 всередині герметичної робочої камери 1 та вертикальні 8 на зовнішній стороні герметичної робочої камери 1, - вузол перетворення енергії стисненого повітря або газу у механічну енергію виконаний у вигляді: - кривошипа 9, - підшипникових вузлів 10, - мембранної камери 11, яка зв'язана з внутрішнім об'ємом герметичної робочої камери 1, - еластичної мембрани 12, що розташована у мембранній камері 11, - шатуна 13, який жорстко з'єднаний з еластичною мембраною 12. В основу технічного рішення, що заявляється (геліоенергетичного агрегату для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову)), поставлено задачу отримання обертової механічної енергії екологічно чистим способом з використанням виключно природних чинників за рахунок залучення сонячної енергії для нагрівання робочого тіла (повітря або газу), а для його охолодження - повітря навколишнього середовища. Технічним результатом, що очікується, технічного рішення, що заявляється (геліоенергетичного агрегату для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову)), є удосконалення конструкції пристрою для перетворення сонячної енергії у обертову механічну. Зазначений технічний результат досягається тим, що у геліоенергетичному агрегаті для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову), що містить герметичну робочу камеру 1, заповнену робочим тілом (повітрям або газом), вузол нагрівання повітря або газу, вузол охолодження повітря або газу та вузол перетворення енергії стиснутого повітря або газу у механічну енергію, відповідно з технічним рішенням, що заявляється, - герметична робоча камера 1 має циліндричну форму і виготовлена з теплоізоляційного матеріалу, - вузол нагрівання повітря або газу виконаний у вигляді прозорої стінки 2 для передачі сонячної енергії до внутрішнього об'єму герметичної робочої камери 1 та екрана поглинання сонячної енергії 3, який водночас виконує функцію регенератора, - вузол охолодження повітря або газу виконаний у вигляді ротора-витискача (дисплейсера) 4 несиметричної будови, що складається з декількох (принаймні двох) частин у формі порожнистих півциліндрів, які розміщені на валу 5 з певними проміжками, а також системи охолодження з тепловими трубками 6, що мають горизонтальні ребра 7 всередині герметичної робочої камери 1 та вертикальні 8 - на зовнішній стороні герметичної робочої камери 1, - вузол перетворення енергії стиснутого повітря або газу у механічну енергію виконаний у вигляді кривошипа 9, підшипникових вузлів 10, мембранної камери 11, яка зв'язана з внутрішнім об'ємом робочої камери 1, еластичної мембрани 12, що розташована у мембранній камері 11, шатуна 13, який жорстко з'єднаний з еластичною мембраною 12. Суть технічного рішення, що заявляється, полягає у наступному. При виготовленні герметичної робочої камери 1 у формі циліндра з використанням теплоізоляційного матеріалу, при виконанні вузла нагрівання повітря або газу у вигляді прозорої стінки 2 для передачі сонячної енергії до внутрішнього об'єму герметичної робочої камери 1 та екрана поглинання сонячної енергії 3, який водночас виконує функцію регенератора, при виконанні вузла охолодження повітря або газу у вигляді ротора-витискача (дисплейсера) 4 несиметричної будови, що складається з декількох (принаймні двох) частин у формі порожнистих півциліндрів, які розміщені на валу 5 з певними проміжками, а також системи охолодження з тепловими трубками 6, що мають горизонтальні ребра 7 всередині герметичної робочої камери 1 та вертикальні 8 - на зовнішній стороні герметичної робочої камери 1, при виконанні вузла перетворення енергії стисненого повітря або газу у механічну (обертову) енергію у вигляді кривошипа 9, підшипникових вузлів 10, мембранної камери 11, яка зв'язана з внутрішнім об'ємом герметичної робочої камери 1, еластичної мембрани 12, що розташована у мембранній камері 11, шатуна 13, який жорстко з'єднаний з еластичною мембраною 12, відбувається отримання обертової механічної енергії екологічно чистим способом з використанням виключно природних чинників за рахунок залучення сонячної енергії для нагрівання робочого тіла (повітря або газу), а для його охолодження - повітря навколишнього середовища шляхом удосконалення конструкції пристрою для перетворення сонячної енергії у механічну. Таким чином, сукупність відмінних ознак геліоенергетичного агрегату для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову), що заявляється, веде до досягнення зазначеного 2 UA 83110 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 технічного результату - удосконалення конструкції пристрою для перетворення сонячної енергії у механічну. Крім того, суть технічного рішення, що заявляється, ілюструється схемою геліоенергетичного агрегату для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову), яка зображена на кресленні. Геліоенергетичний агрегат для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову) складається з вузлів та елементів, які наведені нижче. 1 - герметична робоча камера, яка має циліндричну форму та виготовляється з теплоізоляційного матеріалу; - вузол нагрівання повітря або газу: 2 - прозора стінка, крізь яку передається сонячна енергія до внутрішнього об'єму герметичної робочої камери 1; 3 - екран поглинання сонячної енергії, який водночас виконує функцію регенератора; - вузол охолодження повітря або газу: 4 - ротор-витискач (дисплейсер) несиметричної будови, що складається з декількох (принаймні двох) частин у формі порожнистих півциліндрів; 5 - вал для розміщення на ньому роторів-витискачів 4 з певними проміжками; 6 - теплові трубки, що мають: 7 - горизонтальні ребра всередині герметичної робочої камери 1; 8 - вертикальні ребра на зовнішній стороні герметичної робочої камери 1; - вузол перетворення енергії стисненого повітря або газу у механічну (обертову) енергію: 9 – кривошип; 10 - підшипникові вузли; 11 - мембранна камера, яка зв'язана з внутрішнім об'ємом герметичної робочої камери 1; 12 - еластична мембрана, що розташована у мембранній камері 11; 13 - шатун, який жорстко з'єднаний з еластичною мембраною 12. Робота геліоенергетичного агрегату для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову) відбувається наступним чином. Енергія сонця (у вигляді сконцентрованого сонячного світла) через прозору стінку 2 герметичної робочої камери 1 потрапляє усередину герметичної робочої камери 1, де її всмоктує екран поглинання 3. Екран поглинання 3 виготовляється у вигляді пористого плоского металевого півциліндра чорного кольору, що закріплюється з внутрішньої сторони герметичної робочої камери 1. Під дією сонячного світла екран поглинання 3 нагрівається і нагріває робоче тіло (повітря або газ). Внаслідок нагрівання тиск всередині герметичної робочої камери 1 підвищується. Підвищення тиску спричиняє рух розташованої у мембранній камері 11 еластичної мембрани 12, яка спонукає до руху жорстко з'єднаний з нею шатун 13. Шатун 13 шарнірно зв'язаний з кривошипним механізмом 9, що розташований на валу 5 дисплейсера 4. Вал 5 завдяки кривошипу 9 під дією шатуна 13 обертається і обертає роторвитискач 4. При повороті ротора 4 робоче тіло (повітря або газ) переміщується (витискається) із зони нагрівання у зону охолодження, де завдяки контакту з сегментами радіаторів охолодження 7 температура повітря або газу знижується. Зниження температури призводить до зниження тиску у герметичній робочій камері 1, що обумовлює зворотний рух еластичної мембрани 12. Мембрана 12 спонукає шатун 13 через кривошип 9 далі обертати вал 5 дисплейсера 4, який, обертаючись, переміщує охолоджене робоче тіло (повітря або газ) у зону нагрівання. Процес повторюється. При цьому екран поглинання 3 продовжує накопичувати теплову енергію навіть під час циклу охолодження. Завдяки пористій структурі він пришвидшено віддає тепло робочому тілу під час циклу нагрівання, чим забезпечує функцію регенератора. Запропоноване технічне рішення у вигляді геліоенергетичного агрегату для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову) дозволяє створити екологічно безпечний, безшумний, повністю герметичний двигун, який працює з використанням виключно природних чинників за рахунок залучення сонячної енергії для нагрівання робочого тіла (повітря або газу), а для його охолодження - повітря навколишнього середовища, та відзначається простотою, мінімальною кількістю складових частин, відсутністю деталей, котрі спричиняють тертя. Така конструкція робить його перспективним засобом для залучення альтернативної енергії для потреб людей, що дозволить ефективно перетворювати енергію Сонця безпосередньо у механічну роботу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Геліоенергетичний агрегат для перетворення сонячної енергії у механічну (обертову), що містить герметичну робочу камеру, заповнену повітрям або газом, вузол нагрівання повітря або 3 UA 83110 U 5 10 газу, вузол охолодження повітря або газу та вузол перетворення енергії стисненого повітря або газу у механічну енергію, який відрізняється тим, що герметична робоча камера має циліндричну форму і виготовлена з теплоізоляційного матеріалу, при цьому вузол нагрівання повітря або газу додатково обладнаний екраном поглинання сонячної енергії, який водночас виконує функцію регенератора, вузол охолодження повітря або газу виконаний у вигляді ротора-витискача (дисплейсера) несиметричної будови, що складається з декількох (принаймні двох) частин у формі порожнистих півциліндрів, які розміщені на валу з певними проміжками, а також системи охолодження з тепловими трубками, що мають горизонтальні ребра всередині герметичної робочої камери та вертикальні на зовнішній стороні герметичної робочої камери, а вузол перетворення енергії стисненого повітря або газу у механічну (обертову) енергію виконаний у вигляді кривошипа, підшипникових вузлів, мембранної камери, яка зв'язана з внутрішнім об'ємом робочої камери, еластичної мембрани, що розташована у мембранній камері, шатуна, який жорстко з'єднаний з еластичною мембраною. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4