Генератор енергії, що приводиться в дію теплом навколишнього середовища
Формула / Реферат
1. Генератор енергії, що приводиться в дію теплом навколишнього середовища, який включає ротор з засобами для генерування енергії за рахунок тепла рідини або газу, який відрізняється тим, що засоби для генерування енергії включають лопаті, виконані обтічними і вигнутими в напрямку, зворотному до напрямку обертання таким чином, що між двома поряд розташованими лопатями утворений канал, через який може проходити рідина або газ зі зміною тиску і швидкості цієї рідини або газу, цей канал містить зону звуженого поперечного перерізу, розташовану між входом і виходом каналу, так що при обертанні ротора рідина або газ, що проходить через канал, прискорюється на відрізку шляху між входом і зоною звуженого поперечного перерізу, і в цій зоні звуженого поперечного перерізу швидкість рідини або газу досягає максимальної величини, і рідина або газ спрямовується каналом таким чином, що реакція від моменту кількості руху рідини або газу, спричиненого максимальною швидкістю рідини або газу, передається на ротор для його обертання, і коли далі рідина або газ рухається на відрізку шляху між зоною звуженого поперечного перерізу і виходом каналу, швидкість рідини або газу зменшується за рахунок поглинання моменту кількості руху в результаті підвищення тиску у напрямку до вихідної частини каналу, причому теплова енергія рідини або газу перетворюється безпосередньо в механічну енергію, яка дорівнює сумі двох складових частин, однією з яких є енергія, що діє на ротор для його обертання, а другою - різниця між механічною енергією, яку рідина або газ має на виході каналу, і механічною енергією рідини або газу перед входом у канал, так що за рахунок обертання ротора рідина або газ входить у канали ротора і проходить через ці канали, а потім виходить з каналів майже під таким тиском, під яким вона входила в генератор енергії, і, оскільки теплова енергія рідини або газу перетворюється в механічну енергію, то рідина або газ, що виходить з ротора, має відповідно знижену температуру.
2. Генератор енергії за п. 1, який відрізняється тим, що рідина або газ відбирається з навколишнього середовища і після того, як частка тепла рідини або газу перетвориться в механічну енергію, рідина або газ зі зниженою температурою повертається в навколишнє середовище.
3. Генератор енергії за п. 1, який відрізняється тим, що лопаті ротора встановлені з можливістю повороту кожної лопаті навколо своєї осі і кожна вісь лопаті розташована таким чином, що розміри зони звуженого поперечного перерізу можна змінювати, повертаючи лопать навколо згаданої осі, а для повороту кожної лопаті використовується шестірня, яка розташована концентрично на осі, жорстко з'єднана з лопаттю і зчеплена з шестірнею, яка є спільною для шестерень всіх лопатей і розташована концентрично на валу ротора, так що при обертанні згаданої спільної шестірні відносно вала ротора одночасно повертаються всі лопаті ротора.
4. Генератор енергії за п. 1, який відрізняється тим, що лопаті ротора мають таку форму, що поверхня лопаті з одного боку увігнута, а протилежна поверхня опукла, і лопаті встановлені на роторі таким чином, що опукла поверхня кожної лопаті розташована в напрямі обертання ротора.
5. Генератор енергії за п. 1, який відрізняється тим, що в ньому додатково встановлена турбіна, призначена для перетворення кінетичної енергії рідини або газу, що виходить з ротора, у механічну енергію.
6. Генератор енергії за п. 1, який відрізняється тим, що рідина або газ, що виходить з каналів ротора, спрямовується для проходження через дифузор, за допомогою якого кінетична енергія рідини або газу перетворюється в механічну енергію за рахунок пониження тиску на виходах каналів.
7. Генератор енергії за п. 1, який відрізняється тим, що рідина, що виходить з ротора, спрямовується для проходження через дифузор, за допомогою якого кінетична енергія рідини перетворюється в тиск рідини, в результаті чого забезпечується можливість роботи генератора в режимі насоса, який приводиться в дію енергією, що генерується за допомогою згаданого ротора.
8. Генератор енергії за п. 1, який відрізняється тим, що газ, що виходить з ротора, спрямовується для проходження через дифузор, за допомогою якого кінетична енергія газу перетворюється в тиск газу, в результаті чого забезпечується можливість роботи генератора в режимі газового компресора, який приводиться в дію енергією, що генерується за допомогою згаданого ротора.
Текст
1 Генератор енергії, що приводиться в дію теплом навколишнього середовища, який включає ротор з засобами для генерування енергії за рахунок тепла рідини або газу, який відрізняється тим, що засоби для генерування енергії включають лопаті, виконані обтічними і вигнутими в напрямку, зворотному до напрямку обертання таким чином, що між двома поряд розташованими лопатями утворений канал, через який може проходити рідина або газ зі зміною тиску і швидкості цієї рідини або газу, цей канал містить зону звуженого поперечного перерізу, розташовану між входом і виходом каналу, так що при обертанні ротора рідина або газ, що проходить через канал, прискорюється на відрізку шляху між входом і зоною звуженого поперечного перерізу, і в цій зоні звуженого поперечного перерізу швидкість рідини або газу досягає максимальної величини, і рідина або газ спрямовується каналом таким чином, що реакція від моменту КІЛЬКОСТІ руху рідини або газу, спричиненого максимальною швидкістю рідини або газу, передається на ротор для його обертання, і коли далі рідина або газ рухається на відрізку шляху між зоною звуженого поперечного перерізу і виходом каналу, швидкість рідини або газу зменшується за рахунок поглинання моменту КІЛЬКОСТІ руху в результаті підвищення тиску у напрямку до вихідної частини каналу, причому теплова енергія рідини або газу перетворюється безпосередньо в механічну енергію, яка дорівнює сумі двох складових частин, однією з яких є енергія, що діє на ротор для його обертання, а другою - різниця між механічною енергією, яку рідина або газ має на виході каналу, і механічною енергією рідини або газу перед входом у канал, так що за рахунок обертання ротора рідина або газ входить у канали ротора і проходить через ці канали, а потім вихо дить з каналів майже під таким тиском, під яким вона входила в генератор енергії, і, оскільки теплова енергія рідини або газу перетворюється в механічну енергію, то рідина або газ, що виходить з ротора, має ВІДПОВІДНО знижену температуру 2 Генератор енергії за п 1, який відрізняється тим, що рідина або газ відбирається з навколишнього середовища і після того, як частка тепла рідини або газу перетвориться в механічну енергію, рідина або газ зі зниженою температурою повертається в навколишнє середовище 3 Генератор енергії за п 1, який відрізняється тим, що лопаті ротора встановлені з можливістю повороту кожної лопаті навколо своєї осі і кожна вісь лопаті розташована таким чином, що розміри зони звуженого поперечного перерізу можна змінювати, повертаючи лопать навколо згаданої осі, а для повороту кожної лопаті використовується шестірня, яка розташована концентрично на осі, жорстко з'єднана з лопаттю і зчеплена з шестірнею, яка є спільною для шестерень всіх лопатей і розташована концентрично на валу ротора, так що при обертанні згаданої спільної шестірні відносно вала ротора одночасно повертаються всі лопаті ротора 4 Генератор енергії за п 1, який відрізняється тим, що лопаті ротора мають таку форму, що поверхня лопаті з одного боку увігнута, а протилежна поверхня опукла, і лопаті встановлені на роторі таким чином, що опукла поверхня кожної лопаті розташована в напрямі обертання ротора 5 Генератор енергії за п 1, який відрізняється тим, що в ньому додатково встановлена турбіна, призначена для перетворення кінетичної енергії рідини або газу, що виходить з ротора, у механічну енергію 6 Генератор енергії за п 1, який відрізняється тим, що рідина або газ, що виходить з каналів ротора, спрямовується для проходження через дифузор, за допомогою якого кінетична енергія рідини або газу перетворюється в механічну енергію за рахунок пониження тиску на виходах каналів 7 Генератор енергії за п 1, який відрізняється тим, що рідина, що виходить з ротора, спрямовується для проходження через дифузор, за допомогою якого кінетична енергія рідини перетворюється в тиск рідини, в результаті чого забезпечується можливість роботи генератора в О о (О 46071 режимі насоса, який приводиться в дію енергією, що генерується за допомогою згаданого ротора 8 Генератор енергії за п 1, який відрізняється тим, що газ, що виходить з ротора, спрямовується для проходження через дифузор, за допомогою якого кінетична енергія газу перетворюється в тиск газу, в результаті чого забезпечується можливість роботи генератора в режимі газового компресора, який приводиться в дію енергією, що генерується за допомогою згаданого ротора Винахід відноситься до генераторів механічної енергії, що приводяться в дію теплом, яке відбирається з навколишнього середовища Прототип винаходу описаний заявником в його міжнародній заявці на патент № PCT/AU94/00482, опублікованій 16 03 95 за номером WO 95/07410, Згідно З ЦИМ винаходом, пропонується нова конструкція генератора енергії, яка краще пристосована для загального використання Генератор енергії, ВІДПОВІДНО ДО ЦЬОГО винаходу, містить ротор, за допомогою якого генерується енергія в результаті перетворення теплової енергії, що відбирається від рідини або газу при проходженні рідини або газу через спеціально утворені канали в роторі Кожний із згаданих каналів має вхідну зону, що звужується, і вихідну зону, що розширюється Обидві згадані вхідна і вихідна зони з'єднуються одна з одною через свої ВІДПОВІДНІ кінцеві звужені частини, які в МІСЦІ з'єднання утворюють зону звуженого поперечного перерізу, в якій швидкість протікаючої рідини або протікаючого газу при обертанні ротора досягає своєї найбільшої величини Реакція від моменту КІЛЬКОСТІ руху рідини або газу, що виникає внаслідок такого підвищення швидкості, спричиняє силу, яка діє на ротор у напрямі його обертання, а рідина або газ із згаданою початковою підвищеною швидкістю надходить у зону каналу, що розширюється, в якій момент КІЛЬКОСТІ руху рідини або газу поглинається, при проходженні рідини або газу вздовж каналу, за рахунок підвищення тиску рідини або газу у ВИХІДНІЙ частині каналу Таким чином, здійснюється перетворення теплової енергії рідини або газу, що проходить через зону каналу, який розширюється, безпосередньо в механічну енергію рідини або газу, без будь-яких проміжних теплових циклічних процесів, що в НИНІШНІЙ час використовуються для перетворення, теплової енергії в механічну Згадана механічна енергія дорівнює енергії, що генерується генератором В результаті такого перетворення теплової енергії рідина або газ виходить з каналів ротора з ВІДПОВІДНО зниженою температурою складові частини механічної енергії, яку містить і яку віддає рідина або газ при проходженні через ротор На фіг 2 показаний генератор енергії з фіксованими каналами ротора -половина поздовжнього перерізу генератора і половина генератора при вигляді збоку На фіг 3 зображений поперечний переріз А - А генератора, показаного на фіг 2 На фіг 4 показаний генератор енергії з регульованими каналами ротора - половина поздовжнього перерізу генератора і половина генератора при вигляді збоку На фіг 5 зображений поперечний переріз В - В генератора, показаного на фіг 4 На фіг 6 показаний генератор енергії, розрахований на підвищену вихідну потужність, - половина поздовжнього перерізу генератора і половина генератора при вигляді збоку На фіг 7 зображений поперечний переріз D - D генератора, показаного на фіг 6 На фіг 8 показаний генератор енергії, який містить дифузор, що обертається разом з ротором, половина поздовжнього перерізу генератора і половина генератора вид збоку На фіг 9 зображений поперечний переріз F - F генератора, показаного на фіг 8 Щоб зрозуміти суть цього винаходу необхідні деякі прості математичні вирази, а також необхідно пояснити деякі умовні позначення, що використовуються в цьому описі F - механічна енергія, m - маса рідини або газу, що проходить через канал за одиницю часу, Р - тиск рідини або газу, V - абсолютна швидкість рідини або газу відносно нерухомої поверхні, А - площа поперечного перерізу, q - густина рідини або газу, W - відносна швидкість рідини або газу відносно рухомого ротора, U - частота обертання, а - кут На фіг 1 показаний один з каналів ротора, утворений між лопатями 4 ротора, по якому рухається рідина або газ при обертанні ротора Для ілюстрації дії рідини або газу вибрані чотири точки 0, 1, 2 і 3 Точка 0 характеризує стаціонарний стан рідини або газу зовні каналу, який обертається навколо точки С Нижче ілюструються і описуються конструкції генераторів енергії згідно з цим винаходом, які наведені тільки для прикладу, з посиланнями на нижчезазначеніфігури , що додаються На фіг 1 зображений один з каналів ротора, вибраний для того, щоб зрозуміло пояснити суть винаходу На фіг 1а показана діаграма, що ілюструє 46071 •2 1. . V Р, J 2 3 «1 . V 2 2. 3. 4. « у (U, TJl e У рядку 1 наведені вирази для механічних енергій рідини або газу на одиницю маси у трьох точках 0, 2 і 3 і спочатку вважається, що робочим матеріалом, який використовується в генераторі енергії, є рідина У рядку 2 наведений вираз для швидкості V2, a в рядку 3 - вираз для різниці тисків у точках 3 і 2, показаних на фіг 1 Оскільки рідина виходить з каналу під тиском, що дорівнює зовнішньому тискові, то Рз =Ро У рядку 4 наведений вираз для різниці енергій рідини в точках 0 і 2 при припущенні, що рідина входить у канал під правильним кутом, як показано в точці 1 Вираз у рядку 4, в його остаточній формі, показує, що від величини швидкості \Л/г залежить, буде знак цього виразу від'ємним чи додатним Якщо знак додатний, то рідина втрачає свою механічну енергію при проходженні відрізку шляху між точками 0 і 2 У цьому випадку згадана механічна енергія рідини або газу перетворюється в механічну енергію, яку віддає ротор, і ротор використовується як ротор генератора енергії Якщо знак виразу в рядку 4 від'ємний, то для обертання ротора необхідно підводити зовнішню енергію і пристрій за цим винаходом використовується як насос або компресор Величину, швидкості \Л/г можна регулювати, змінюючи площу поперечного перерізу каналу в точці 2 У рядку 5 наведений вираз, який показує різницю механічних енергій рідини в точках 3 і 2 З цього виразу видно, що механічна енергія рідини в точці 3 перевищує механічну енергію рідини в точці 2, якщо знак виразу в рядку 4 додатний Остаточний вираз, наведений в рядку 5, має дві складові частини перша складова частина відповідає механічній енергії, яку необхідно витратити для подолання реакції на тангенціальну складову швид кості \/з, і ця енергія поглинається рідиною, друга складова частина енергії відповідає механічній енергії, яку рідина придає за рахунок перетворення власної теплової енергії безпосередньо в згадану механічну енергію, в результаті чого температура рідини знижується пропорційно частці теплової енергії, яка перетворилася в згадану механічну енергію У рядку 6 наведений остаточний вираз, який визначає кінетичну енергію Ег, що генерується ротором, при швидкості \/з рідини, що виходить з ротора, і ця кінетична енергія може бути перетворена у вихідну механічну енергію, якщо для такого перетворення використовується турбіна, або в тиск, якщо рідину спрямувати через дифузор, тобто пристрій за цим винаходом можна використовувати як генератор механічної енергії або як насос Якщо забезпечити режим, в якому робота, яку необхідно витратити на приведення в дію насоса, дорівнює енергії, що генерується, підбираючи для виконання цієї умови відповідну величину швидкості \Л/2, то можна забезпечити роботу насоса без зовнішнього привода Таким чином, можна створити компресор або насос, для привода якого використовується, повністю або частково, теплова енергія рідини, яку перекачує насос або теплова енергія газу, який подає компресор Можна також перетворити генератор енергії, у процесі його роботи, в двигун, який споживає енергію Відповідна конструкція показана на фіг 4 і 5 і ця конструкція особливо доцільна для використання в транспортних засобах, оскільки забезпечує можливість приведення транспортного засобу в рух і його гальмування Оскільки для газів P/q = RT, де R - газова константа і Т - абсолютна температура, то вищенаведені вирази справедливі також для газів Таким 46071 чином, для приведення в дію генератора енергії можна використовувати, як робочий матеріал, рідину або газ На фіг 1а показана діаграма, яка графічно ілюструє складові частини механічної енергії, що визначаються за допомогою виразів, наведених на рис 1 Рідина або газ, що входить у ротор, має початковий запас механічної енергії Ео і початкову температуру То Після того, як частка теплової енергії рідини або газу перетворилася в механічну енергію в зоні каналу ротора, що розширюється, температура рідини або газу знижується до температури Тз, яка переважно встановлюється в точці 3, і рідина або газ виходить з ротора при цій температурі Сума енергії Ег, що генерується ротором, і енергії Tt, що генерується турбіною, дорівнює тепловій енергії, яку віддає рідина або газ Розглянемо генератор енергії, показаний на фіг 2 і З Оскільки принцип роботи генератора був описаний раніше, то далі обмежимось тільки описом конструкції генератора енергії, який містить вал 5, що обертається в підшипниках 6, на якому жорстко закріплений диск 7 ротора Між диском 7 ротора і профільною пластиною 8 розташовані лопаті 4 ротора, які закріплені на роторі в фіксованому положенні Вал 5, диск 7, профільна пластина 8 і лопаті 4 разом утворюють ротор, за допомогою якого здійснюється генерація механічної енергії і відбирається теплова енергія від рідини або газу, що проходить через канали, утворені між лопатями 4 ротора У ВИХІДНІЙ частині ротора встановлена турбіна 9, призначена для перетворення кінетичної енергії рідини або газу, що виходить з каналів ротора, у вихідну механічну енергію, яка передається на вал 5 за допомогою шестеренчастої передачі 10 Ротор і турбіна обертаються в одному напрямі, але з різними частотами обертання, зокрема частота обертання турбіни менша, ніж частота обертання ротора Стрілками R і Т показані напрями обертання Для регулювання вихідної потужності генератора призначений кільцевий апарат 11, який можна переміщати за допомогою втулки 12 таким чином, щоб частково або повністю закривати входи каналів Втулку 12 можна переміщати вручну або за допомогою ВІДПОВІДНОГО регулятора Бокова пластина 8 увігнута в напрямі лопатей ротора таким чином, що забезпечується додаткове зменшення площі поперечного перерізу кожного каналу в точці 2, показаній на фіг1, з метою підвищення швидкості W2, величина якої справляє вплив на вихідну потужність генератора Лопаті ротора з одного боку випуклі, а з другого - увігнуті, і в нормальних умовах встановлені на роторі таким чином, що випуклі поверхні розташовані у напрямі обертання ротора Конструкція двигуна показана на фіг 4 і 5 Показана конструкція двигуна подібна до конструкції генератора, описаного з посиланнями на фіг 2 і 3, за винятком того, що кожна лопать 4 ротора може повертатися навколо своєї осі 13 Для можливості повороту лопатей, на осі кожної лопаті ротора жорстко закріплена шестерня 14, зчіплена з шестернею 15, спільною для всіх шестерень 14, яка може обертатися за допомогою втулки 16 і, 8 таким чином, при обертанні шестерні 15 одночасно повертаються всі лопаті ротора Для того, щоб зменшити опір для потоку рідини або газу, шестерні 14 115 розташовані в заглибленні диска 7 Повертаючи лопаті ротора, можна змінювати розміри зони звуженого поперечного перерізу (точка 2 на фіг 1) в кожному з каналів або можна повністю закривати проходи в зонах звуженого поперечного перерізу і, таким чином, зупиняти двигун Втулку 16 можна обертати вручну або за допомогою ВІДПОВІДНОГО регулятора Як видно з виразу в рядку 6 на фіг 1, при ЗМІНІ ПЛОЩІ поперечного перерізу каналу в точці 2 швидкість W2 змінюється таким чином, що можлива зміна знаку згаданого виразу, який може бути від'ємним або додатним Така зміна знаку означає, що пристрій може працювати як генератор енергії або як двигун, що споживає енергію Двигун такої конструкції особливо доцільно використовувати для приводу транспортних засобів, наприклад автомобілів, оскільки такий двигун може забезпечувати як приведення в рух, так і гальмування автомобіля Турбіна 9 перетворює значну частину кінетичної енергії рідини або газу, що виходить з ротора, в механічну енергію і передає цю енергію на вал 5 через шестеренчасту передачу 10 Ущільнення 17 призначене для відвернення виходу рідини або газу через зазор між турбіною і ротором Розглянемо конструкцію генератора енергії, показаного на фіг 6 і 7 Цей генератор енергії містить ротор, конструкція якого подібна до конструкції ротора, описаного раніше і показаного на фіг З Замість турбіни 9 встановлений стаціонарний дифузор 18, призначений для перетворення кінетичної енергії рідини або газу в тиск Динамічне ущільнення 17 відвертає попадання рідини або газу з навколишнього простору в дифузор Рідина або газ надходить у генератор через забірник 19 Вхід можно частково або повністю закривати за допомогою кільцевого апарата 20, показаного на фіг 7 у закритому положенні Повністю або частково закриваючи вхід рідини або газу, можна зупиняти генератор або регулювати його вихідну потужність Кільцевий апарат 20 можна переміщати за допомогою втулки 21, яка з'єднана, через проріз у СТІНЦІ забірника 22, з диском 23, який, у свою чергу, з'єднаний з кільцевим апаратом 20 Енергія, що генерується, за допомогою диска 7 передається на вал 5, який обертається в підшипниках 6 Збільшуючи ширину лопатей ротора, як показано в поперечному перерізі на фіг 6, можна збільшувати потужність генератора Конструктивні межі такого збільшення ширини лопатей визначаються відцентровими силами, що діють на лопаті ротора Диск 24 встановлений для того, щоб сприймати відцентрові сили Крім того, з метою зменшення згаданих відцентрових сил, лопаті виготовляються переважно порожнистими і нагадують лопаті, виготовлені з тонкого листового металу Якщо рідина або газ виходить з дифузора 18 у зовнішнє середовище з рідиною або газом, тиск в якому такий же, як і тиск рідини або газу на вході генератора, то забезпечується тільки генерація енергії Якщо рідина або газ виходить у резервуар, 46071 в якому підтримується заданий необхідний тиск, то таку конструкцію можна використовувати як генератор механічної енергії і як насос або компресор Від величини швидкості W2 залежить відношення генерованої механічної енергії до швидкості V3, за рахунок якого змінюється тиск Величину згаданої швидкості \Л/г можна регулювати, змінюючи площу поперечного перерізу таким чином, що насос або компресор буде повністю або частково приводитися в дію ротором, який в цьому випадку обертається за рахунок теплової енергії рідини, що перекачується насосом, або газу, що подається компресором Якщо необхідно, замість дифузора 18 може бути встановлена спіральна камера, як у звичайних насосах Розглянемо генератор енергії, показаний на фіг 8 і 9 Ротор цього генератора має конструкцію, подібну до конструкції, показаної на фіг 2, за винятком того, що діаметри бокових дисків 7 і 8 пере 10 вищують ЗОВНІШНІЙ діаметр кола розташування каналів, між якими утворюється безлопатевий дифузор 24, який обертається разом з ротором У цій конструкції відсутня кільцева турбіна 9 Для регулювання вихідної потужності використовується кільцевий апарат 11, який обертається разом з ротором і з'єднаний з важелями 25 за допомогою тяг 26, що проходять через отвори диска 7 Важелі 25 з'єднані з втулкою 27, яку можна переміщати вздовж вала 5 і, таким чином, повністю або частково закривати входи каналів ротора Втулку 27 можна переміщати вручну або за допомогою ВІДПОВІДНОГО регулятора Описані вище та ілюстровані за допомогою креслень конструкції генератора енергії можуть бути змінені або доповнені при їх використанні згідно з конкретними технічними вимогами Конструктивні елементи генератора енергії, показані на кресленнях, є взаємозамінними, якщо взаємозамінність бажана або вимагається 11 46071 12 13 46071 14 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: F01K 27/00
Мітки: приводиться, дію, навколишнього, генератор, енергії, середовища, теплом
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-46071-generator-energi-shho-privoditsya-v-diyu-teplom-navkolishnogo-seredovishha.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Генератор енергії, що приводиться в дію теплом навколишнього середовища</a>
Попередній патент: Прилад для отримання іскри під час запуску двигуна
Наступний патент: Спосіб одержання чистого меламіну
Випадковий патент: Спосіб одержання модифікованого носія