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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2092961

WANDLER Wärmeenergie in Strom

WANDLER Wärmeenergie in Strom

Name des Erfinders: Weiß DM
Der Name des Patentinhabers: Ulyanovsk State Technical University
Adresse für die Korrespondenz:
Startdatum des Patents:

Verwenden: in der Elektrotechnik, insbesondere in Vorrichtungen zur direkten Umwandlung von Wärmeenergie in Elektrizität.

Der erfindungsgemäße Wandler umfasst Permanentmagneten, Spulen und Wärmequellen in Form von parallelen Heatpipes. In dem Wandler montiert ist zwischen Wärmerohr Zuschlagen kugelförmigen Membran, die Mitte auf der harten Seite der Membran von beiden Stirnflächen befestigt sind zylindrische Permanentmagneten konzentrisch abgedeckt stationäre Spulen symmetrisch eingesetzt. An den freien Stirnflächen der Permanentmagnete befestigt termobimetallicheskie elastischen Elementen, von denen einer in einen elastischen Kontakt mit einem nahegelegenen Wärmerohr gesetzt wurde, und die andere, jeweils von dem Wärmerohr zu dem anderen Baumwolle eine Entfernung gleich der Änderung in der Durchbiegung der Membran entfernt.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Elektrotechnik, insbesondere auf Vorrichtungen zur direkten Umwandlung von Wärmeenergie in Elektrizität.

Vorrichtung zum in einem konstanten Magnetfeld auf thermischen Zyklen von magnetischen Materialien von thermischer Energie in elektrische Energie auf Basis umwandelt, umfassend einen Permanentmagneten, der zwischen den Polen des Kerns der Spule, einer Wärmequelle und einer Wärmesenke [1] [2] angeordnet ist ,

Allerdings bieten die bekannten Vorrichtungen keine ausreichend hohe Ausgangsspannung / max 1 2 mV / V und werden durch beträchtliche Komplexität und die Kosten aufgrund der Notwendigkeit , dadurch den Kern des Materials mit erheblichen Außen Änderungen spezifische Magnetisierung zu implementieren - polykristallinen Dysprosium, Eisen-Rhodium - Legierungen mit Be, Mg , Al, Ca, Legierungen auf der Basis von Nickel und Mangan.

In der Nähe der technischen Wesen und erzielte Ergebnis der vorliegenden Erfindung ist ein Wandler von thermischer Energie in elektrische Energie zwischen den Polen eines Dauermagneten Leiterschaltung aus einem Material mit einer Zweiwege - Formgedächtniseffekt über und unter dem Punkt der martensitischen Umwandlung des Materials, die Quelle gepulster Wärmestrahlung und Unterstützung Kühlschrank gestellt gestellt haben [3]

Jedoch dieser Wandler und gekennzeichnet durch erhebliche konstruktive Komplexität und die Kosten, und zudem der geringe Wirkungsgrad der Wärmeenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Die Komplexität und die hohen Kosten aufgrund der Verwendung einer leitfähigen Schleife von speziellen Legierungen aus Titan mononickelide, die Notwendigkeit der Schaltung bei einer Temperatur über der martensitischen Umwandlungs bilden , ohne die Grenze der zulässigen Verformung Passieren der Notwendigkeit, eine gepulste Quelle für Wärmestrahlung und kühlere Temperaturen aufgrund eines signifikanten Bereich zu verwenden / +25 o C +55 o C / Martensit - Umwandlungspunkt des Materials während des Kühlkreislaufs und Heizung. Der geringe Wirkungsgrad von Wärmeenergie in elektrische Energie umzuwandeln ist darauf zurückzuführen, die einerseits, wie bereits erwähnt, beträchtliche Wärmeenergie wesentliche Temperaturdifferenzbereich erforderlich ist, für diesen Zweck Quelle einen speziellen unter Verwendung von Wärme und dem Kühler, und andererseits einen niedrigen Amplitudenpegel in der Schleife induzierten EMF. Dies wird durch die niedrigen Frequenzsprungbewegung Schaltung aufgrund eines relativ langen Zyklus Kühlung erklärt - Heizung im Bereich von 30 ° C / von +25 o C bis +55 o C und zurück / a und - extrem niedrige magnetische Feldstärke zwischen den Polen des Permanentmagneten aufgrund der enormen Größe Luftspalt, in dem es Konturbiegeverschiebung / Verschiebung während nicht entlang der Ebene des Spaltes auftritt, und über die durch das Prinzip eines bekannten Wandlers / verursacht.

Die Erfindung zielt darauf ab , die Effizienz der Umwandlung von Wärmeenergie in elektrische Energie, und eine Verringerung der Komplexität und der Kosten der Wandlerstruktur zu verbessern.

Diese Aufgabe wird , dass in dem bekannten Wandler von Wärmeenergie in elektrische Energie, bestehend aus Permanentmagneten, Spulen und Wärmequellen in Form von parallelen Wärmerohre eingeführt montiert symmetrisch zwischen den Wärmerohren sphärischen Umkehrbiegescheibe erreicht, hart auf beiden Seiten der Membran verankert Endoberflächen Helical zentriert Permanentmagnete stationären Spulen konzentrisch bedeckt, wobei die freien Stirnflächen der Permanent termobimetallicheskie elastischen Elementen befestigt Magneten, von denen einer in einen elastischen Kontakt mit einem nahegelegenen Wärmerohr gesetzt wurde, und der andere entfernt ist, die jeweils von einem anderen Wärmerohres durch einen Abstand gleich der Änderung der Membrandurchbiegung bei Baumwolle .

Kurzbeschreibung der Zeichnung, in der die vorgeschlagene Sender, die allgemeine Form schematisch dargestellt.

WANDLER Wärmeenergie in Strom um. Russische Föderation Patent RU2092961

Der Wandler verwendet die Wärmeenergie der heißen Wärmerohre, beispielsweise Wärmetauscher, Heizungsanlagen usw.

Der Wandler umfasst einen symmetrischen Satz zwischen parallelen Wärmerohren 1, 2 sphärischen Umkehrbiegemembran 3 durch die Außenkontur des Klemmrings über einen harten Kern 4. 5 Membran 3 auf beiden Seiten der zylindrischen Endflächen der Permanentmagneten 6, 7, durch stationäre Spulen konzentrisch abgedeckt befestigt sandwichartig 8 9. an den freien Stirnflächen der Permanentmagnete 6, 7 sind Seitenfläche des U-förmigen termobimetallicheskie 10 befestigt Elemente, 11, eine aktive Schicht, die auf der inneren Oberfläche der Elemente unmagnetischem Stahl ist und eine passive Schicht auf der äußeren Oberfläche des Invar. Wobei eines der elastischen Elemente 10 termobimetallicheskih setzen in elastischen Kontakt mit einem nahegelegenen Wärmerohr 1 und dem anderen Element 11 termobimetallichesky entfernt jeweils von dem anderen Wärmerohr 2 in einem Abstand gleich einer Änderung der Durchbiegung der Membran 3 mit Baumwolle. Die ringförmige Klammer 4 ist auf den Schienen 12 montiert und fixiert mittels Einstellschrauben 13.

Betrieb des Wandlers ist wie folgt:

Die Figur zeigt einen Sender in einem seiner beiden statischen Positionen, wenn die Membran nur 3 "slam" in seine obere Grenzposition, Element 10 termobimetallicheskogo Temperatur nahe der Umgebungstemperatur / Luft /. Zur gleichen Zeit aufgrund der axialen Verstellung des Wandlerelements 10 termobimetallichesky elastisch gedrückt gegen das Rohr 1 mit einer Kraft, die nicht ausreicht, um die Membran 3 in der unteren Grenzposition zu triggern, jedoch in der die Membran 3 in einem kritischen Zustand ist, das heißt, feuerbereit. Bei der geringsten Erhitzen termobimetallicheskogo Element 10 aus dem Rohr 1 das Element 10 dazu neigt, aufgebrochen und die Membran 3 "Pops" in der unteren Position, in der bereits termobimetallichesky Element 11 gekühlt wird elastisch gedrückt gegen das Rohr 2, da es auf dem Rohr 2 in einem Abstand gleich der Verschiebung der Membran angebracht ist, 3 für Baumwolle. So ist die Prozess perehlopyvaniya Membran 3 wird automatisch bei einer hohen Frequenz wiederholt. Somit gibt es ein Relais bewegenden Permanentmagnete 6, 7 der Spulen in den Arbeitsspalte 8, 9 bei hohen Relativgeschwindigkeiten, was zu den Spulen 8, 9 sind emf Variablen relativ große Amplitude induziert.

Natürlich ist es sehr wichtig, um in axialer Richtung Gerät vorab einstellen, da jeder Baumwolle Membran 3 termobimetallicheskie Elemente 10, 11 abwechselnd elastisch schmiegen haben jeweils mit den Rohren 1, 2, und mit solcher Kraft, dass die Membran 3 am Rande des Zusammenbruchs war in neue Relay-Modus / Baumwolle /. In diesem Fall, vorausgesetzt, es ist die maximale Reaktions hohe Frequenz, wie die minimale erforderliche Kraft und damit die Heizelemente 10, 11, wodurch die Aktivierung der Membran 3. Die Einstellung der einerseits eine axiale Verschiebung des Klemmrings 4 entlang der Führungen 12 mittels Einstellschrauben 13 hergestellt ist, und Einführung der anderen Dichtungen zwischen den Elementen 10, 11 und den Stirnflächen der Magnete 6, 7 / in der Zeichnung sind diese Pads nicht / gezeigt. Leitende Einstellung über plastische Verformung Elemente 10, 11 ist nicht wünschenswert, da dies in dem elastischen Material der Elemente zu einer Restspannung führt 10, 11, sind in dem Prozess des Brechens und anfänglichen Einstellung nach und nach entfernt.

Im Vergleich mit den analogen Geräten und Prototyp der vorgeschlagenen Wandler ermöglicht mehrmals um die Effizienz der Energieumwandlung zu erhöhen. Hier verwenden wir natürliche Quellen von Wärme und Kälte ist nicht so gut wie keine Anforderungen für Temperaturbereiche gezeigt. Der Betrieb in stark nichtlinearen / Relais / Modi mit einer signifikanten relativen Geschwindigkeit eine relativ hohe Amplituden elektrische Signale erhalten. Das Design des Wandlers unterscheidet äußerster Einfachheit, da keine Notwendigkeit besteht, spezielle teure Elemente zu verwenden. Im Hinblick auf die Genauigkeit des Gerätes anzupassen folgendes zu beachten sollten. Das Gerät ist betriebs mit praktisch keine Anpassung notwendig ist, nur zu termobimetallicheskie Elemente 10, 11 an jedem Baumwolle Membranen 3 zumindest "ungefähr" Rohre 1 berühren, 2 ohnehin während Heizelemente 10, 11 auftreten 3. Antriebsmembran jedoch die obige Einstellung ermöglicht eine maximale Wandlerwirkungsgrad durch die maximal mögliche Frequenzantwort der Membran 3.

Diese Art von Leistungswandlungsvorrichtungen für eine effiziente, einfache und kostengünstige und sehr breit eingesetzt werden können.

QUELLEN VON INFORMATIONEN

  1. Das US-Patent N 3274405, Kl. 4, 310, publ. 1966.
  2. AS UdSSR N 811466, cl. H 02 N 11/00, publ. 1981.
  3. A. p. UdSSR N 1427532, Kl. H 02 N 11/00, H 02 K 37/04, publ. 1988 / Prototyp /.

FORDERUNGEN

Wärmeenergiewandler in elektrische Energie, bestehend aus Permanentmagneten, Spulen und Wärmequellen in Form von parallelen Heizrohren, dadurch gekennzeichnet, daß das eingeführte Inverter symmetrisch zwischen den Wärmerohren montiert Kugelscheibe Umkehrbiege, harte zentriert auf beiden Seiten der Membran verankert Endflächen zylindrischen Permanentmagneten konzentrisch stationären Spulen bedeckt, wobei die freien Stirnflächen der Permanent termobimetallicheskie elastischen Elementen befestigt Magneten, von denen einer in einen elastischen Kontakt mit einem nahegelegenen Wärmerohr gesetzt wurde, und die andere, jeweils von dem Wärmerohr zu dem anderen entfernt, um einen Abstand, der gleich der Änderung der Durchbiegung der Membran Baumwolle.

Druckversion
Erscheinungsdatum 19.11.2006gg