источник энергии

Формула изобретения

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ, содержащий колесо, по окружности внутренней поверхности которого размещены рабочие камеры, в каждой из которых установлена перегородка, герметично разделяющая рабочую камеру на наружную и внутренние полости, причем последние попарно соединены между собой полыми спицами, выполненными в виде каналов МГД-генератора, при этом спицы и снабженные с ними полости заполнены электропроводящей жидкостью, отличающийся тем, что он снабжен системой управления, рамой, на которой установлена платформа с колесом-индуктором с горизонтальной осью вращения, выполненным с возможностью перемещения по вертикально установленным на раме колонкам посредством гидропривода вертикального перемещения, кинематически связанного с ней, колесами движения, выполненными с возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, кинематически связанными с наружной поверхностью колеса-индуктора и приводным устройством, причем последний и гидропривод связаны с системой управления и с внешними источниками энергии, при этом рабочие камеры выполнены в виде гидроцилиндров, в каждом из которых размещен поршень в виде герметичной разделительной перегородки на наружную полость с установленной внутри нее возвратной пружиной и заполненную газовой средой и на внутреннюю, заполненную электропроводящей жидкостью, размещены в радиальном направлении и разнесены по внутренней поверхности колеса-индуктора, которая через уравновешивающие элементы - шары давления, сопряженные с поршнями, кинематически связана с внутренней поверхностью наружной подвижной части колеса-индуктора и кольцом-обоймой его подшипника, в котором по окружности внутренней поверхности установлены подпружиненные радиальные упоры-ограничители смещения его по окружности относительно внутренней части колеса-индуктора, а на боковых сторонах кольца-обоймы подшипника размещены лопатки паровой турбины, причем внутренние полости рабочих камер расположены в радиальной плоскости симметрично относительно оси вращения, а концы полых спиц, соединяющих их, выполнены криволинейной формы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к энергетике и моет быть использовано в других отраслях народного хозяйства.

Известно водяное колесо [1] содержащее кожух с подводящими и отводящими соосными водоводами и установленный в кожухе ротор с радиально расположенными лопатками, снабженные боковыми стенками, образующие с лопатками камеры, в каждой из которых размещена эластичная перегородка, разделяющая камеру на наружную и внутреннюю герметичные полости, последние из которых заполнены газом и попарно соединены между собой. Недостатком известного устройства является то, что используется только механическая энергия вращения, увеличен расход воды.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по существенным признакам является водяное колесо [2] содержащее кожух с подводящими и отводящими соосными водоводами соответственно высокого и низкого давления и установленный в кожухе ротор с радиально расположенными лопатками; причем последние в полости, перпендикулярной оси выводов, установлены с минимальным зазором относительно кожуха и снабжены боковыми стенками, образующими с лопатками камеры, в каждой из которых размещена эластичная перегородка, герметично разделяющая камеру на наружную и внутреннюю полости, симметрично расположенные относительно оси ротора, внутренние полости попарно соединены между собой полыми спицами, причем полые спицы выполнены в виде МГД-генератора, которые с сообщенными с ними полостями заполнены электропроводящей жидкостью с удельным весом, отличным от удельного веса воды.

Известное техническое решение включает следующие признаки, сходные с прототипом: внешний источник энергии, ротор с осью вращения, внутри содержит каналы МГД-генератора.

Известное устройство принципиально отличается от заявляемого и имеет ряд недостатков: при эксплуатации его необходим большой расход воды высокого давления для компенсации центробежных сил внутри ротора при его вращательном движении, низкий КПД, обусловленный тем, что вода высокого давления из подводящего водовода наружными полостями ротора перемещается в отводящий водовод низкого давления и в дальнейшем не используется; получение энергии осуществляется за счет перемещения воды высокого давления, более эффективные устройства управления объектом отсутствуют, так как ось вращения ротора жестко закреплена и перемещение внутри ротора осуществляется только электропроводящей жидкостью.

Целью изобретения является создание источника энергии за счет энергии давления веса, под действием гравитационного поля Земли вращающегося колеса-индуктора на движущейся платформе, что повышает КПД и повышает функциональные возможности и надежность.

Цель достигается тем, что источник энергии снабжен системой управления, рамой, на которой установлена платформа с колесом-индуктором с горизонтальной осью вращения, выполненным с возможностью перемещения по вертикально установленным на раме колонкам посредством гидропривода вертикального перемещения, кинематически связанного с ней, колесами движения, выполненными с возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, кинематически связанными с наружной поверхностью колеса- индуктора и приводным устройством, причем последний и гидропривод связаны с системой управления и с внешним источником энергии, при этом рабочие камеры выполнены в виде цилиндров, в каждом из которых размещен поршень в виде герметичной разделительной перегородки на наружную полость с установленной внутри нее возвратной пружиной и заполненную газовой средой и на внутреннюю, заполненную электропроводящей жидкостью. Рабочие камеры размещены в радиальном направлении и разнесены по внутренней поверхности колеса-индуктора, которая через уравновешивающие элементы шары давления, сопряженные с поршнями, кинематически связана с внутренней поверхностью наружной подвижной части колеса-индуктора, кольцом-обоймой подшипника, в котором по окружности внутренней поверхности установлены подпружиненные радиальные упоры-ограничители смещения его по окружности относительно внутренней части колеса-индуктора. На боковых сторонах кольца-обоймы подшипника размещены лопатки паровой турбины. Внутренние полости рабочих камер попарно соединены между собой полыми спицами с криволинейной формой при входе в каждую рабочую камеру, выполнены в виде каналов МГД-генератора и расположены в радиальной плоскости симметрично относительно оси вращения колеса-индуктора.

Цель достигается тем, что источник энергии, снабженный системой управления, включает автоматизированную систему управления и регулирования запитки от внешнего источника энергии: гидропривода вертикального перемещения, приводного устройства колеса-индуктора, кинематически связанного через колеса-движения с поверхностью колеса-индуктора, и автоматизированную подачу от источника пара высокого давления на лопатки паровой турбины размещенных на боковых сторонах кольца-обоймы подшипника колеса-индуктора.

Авторами использование заявленного источника энергии не известно.

На фиг.1 изображен источник энергии, вид сбоку; на фиг.2 сечение А-А на фиг. 1; на фиг.3 сечение Б-Б на фиг.2; на фиг.4 показана полая спица криволинейной формы при входе рабочей камеры, выполненной в виде канала МГД-генератора, вид сбоку; на фиг.5 показана блок-схема источника энергии с системой управления и автоматического регулирования процессом.

Источник энергии содержит раму 1, на которой установлены платформа 2 с колесом-индуктором 3 с возможностью перемещения по вертикально установленным на раме 1 колонкам 4 посредством гидропривода вертикального перемещения 5, кинематически связанного с платформой 2 колеса движения 6, выполненные с возможностью перемещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, кинематически связанные с наружной поверхностью колеса-индуктора 3 и приводным устройством 7. Гидропривод 5 гидравлически связан с источником 8 энергии, который содержит источник 9 энергии гидрожидкости высокого давления. Колесо-индуктор 3 (фиг.2, 3) с голризонтальной осью 10 вращения, установленной в подшипнике 11, на платформе 2 содержит внутреннюю часть 12 колеса-индуктора 3. На внутренней части 12 колеса-индуктора 3 размещены в радиальном направлении и разнесены по внутренней поверхности колеса-индуктора 3 рабочие камеры 13, выполненные в виде цилиндров, в каждом из которых размещен уравновешивающий элемент шар давления, сопряженный с поршнем 14. В каждом цилиндре рабочей камеры 13 размещен поршень в виде герметичной разделительной перегородки 15, разделяющей рабочую камеру 13 на наружную полость 16 и внутреннюю полость 17, внутри каждой наружной полости 16 между шаром движения, сопряженным с поршнем 14, и поршнем в виде герметичной разделительной перегородки 15 установлена возвратная пружина 18. Возвратные пружины 18 являются накопителями энергии центробежных сил. Наружная полость 16 между шаром давления, сопряженным с поршнем 14 и поршнем в виде герметичной разделительной перегородки 15, заполнена газовой средой 19. Внутренняя полость 17 заполнена электропроводящей жидкостью 20.

Внутренняя часть 12 колеса-индуктора 3 через уравновешивающие элементы шары давления, сопряженные с поршнями 14 и размещенные в рабочих камерах 13, кинематически связана с внутренней поверхностью наружной части колеса-индуктора 3, кольцом-обоймой подшипника 21, в котором по окружности внутренней поверхности установлены подпружиненные радиальные упоры-ограничители 22 смещения его по окружности относительно внутренней части колеса-индуктора 3. На боковых сторонах кольца-обоймы подшипника 21 размещены лопатки паровой турбины 23. Внутренние полости 17 рабочих камер 13, расположенные в радиальной плоскости симметрично относительно оси 10 вращения колеса-индуктора 3, попарно соединены между собой полыми спицами 24 криволинейной формы при входе в каждую рабочую камеру 13, обеспечивают под давлением перемещение электропроводящей жидкости 20 из одной половины колеса-индуктора 3 во вторую по ходу вращения, создавая его дебаланс. Полые спицы 24, соединяющие внутренние полости 17 рабочих камер 13, являются опорным несущим элементом колеса-индуктора 3, так как они выполнены из прочного материала, соединены жестко между собой в месте контакта, а к краям в осевом направлении спиц 24 прикреплена ось 10 вращения.

Для доступа к внутренней части колеса-индуктора 3 установлены боковые крышки 25.

Спицы 24 выполнены в виде каналов 26 МГД-генератора. Внутренние герметичные полости 17 рабочих камер 13 и полые спицы 24, попарно их соединяющие, заполнены электропроводящей жидкостью 20 с удельным весом, отличным от удельного веса газа 19, заполняющего наружные полости 16 рабочих камер 13. Токосъемные элементы МГД-генератора выполнены в виде электродов 27, установленных на противоположных стенках 28 каналов 26.

На остальных стенках 29 каналов 26 установлены постоянные магниты 30 МГД-генератора, магнитное поле которых перпендикулярно спицам 24 и прямой, соединяющей соседние электроды 27 противоположных стенок 28. Стенки 28 и 29 спицы 24 выполнены перфорированными и снабжены закрепленными в местах 31 перфорации изоляционными прокладками 32, которыми электроизолирована внутренняя поверхность каналов 26 МГД-генератора и внутренних полостей 17 рабочих камер 13, а электроды 27 и постоянные магниты 30 установлены в изоляционные прокладки 32. Электроды 27 посредством проводников 33 соединены с выпрямителем 34, который, в свою очередь, соединен с потребителем 35 электроэнергии.

Источник энергии (фиг.1, 5) снабжен автоматизированной системой 36 управления и регулирования запитки от внешнего источника энергии 8 гидропривода 5, приводного устройства 7 и подачи от источника 37 пара высокого давления на лопатки паровой турбины 24, размещенные на боковых сторонах кольца-обоймы подшипника 21, при этом гидропривод, приводное устройство и регулирование подачи пара высокого давления автоматически взаимосвязаны друг с другом и управляются в заданном режиме с пульта управления.

Гидропривод 5 предназначен для подъема колеса-индуктора 3 с платформой 2, создания давления между наружной поверхностью его и колесами движения 6, предназначенного для компенсации центробежных сил при вращательном движении. Гидропривод 5 запитывается через автоматизированную систему 38 управления и регулирования от источника 9 энергии высокого давления гидрожидкости. Аналогом гидропривода 5 является гидроприводы, используемые в подъемно-транспортных средствах.

Высокое давление источника 9 гидрожидкости создается гидронасосами, запитываемыми от источника 8 электроэнергии, и ведется управление через автоматизированную систему 38 управления.

Приводное устройство 7 предназначено для постоянного синхронного вращения колеса-индуктора 3. Приводное устройство 7 содержит синхронный двигатель, кинематически связанный с колесами движения 6, который запитывается от внешнего источника 8 электроэнергии через автоматизированную систему 39 управления и регулирования. Аналогом автоматизированной системы управления и регулирования приводным устройством является система управления и регулирования синхронным генератором тепловой или атомной электростанции.

Система управления и автоматизированного регулирования подачи от источника пара высокого давления на лопатки паровой турбины 23 обеспечивает постоянное синхронное вращение колеса-индуктора 3. Подача пара высокого давления от внешнего источника на лопатки паровой турбины 23 колеса-индуктора 3 осуществляется через автоматизированную систему 40 управления и регулирования. Аналогом автоматизированной системы управления и регулирования является автоматизированная система управления и регулирования подачей пара высокого давления от парового котла на лопатки паровой турбины атомной электростанции.

Источник энергии работает следующим образом.

На раме 1 (фиг.1) посредством гидропривода 5 вертикального перемещения, запитываемого через автоматизированную систему 38 управления и регулирования от источника 9 энергии высокого давления гидрожидкости, и под действием собственного веса платформа 2 с установленным на ней колесом-индуктором 3 по вертикально установленным на раме 1 колонкам 4 перемещается вниз. При перемещении вниз колесо-индуктор 3 внешней подвижной частью кольца-обоймы подшипника 21 давит на кинематически связанные с ним колеса движения 6. Одновременно колеса движения 6 с помощью приводного устройства 7, запитываемого через автоматизированную систему 39 управления и регулирования от источника 8 энергии, кинематически связанного с ними, приводятся во вращательное движение, приводя во вращательное движение колесо-индуктор 3, при этом колесо-индуктор 3 приводится во вращательное движение от источника 37 пара высокого давления через автоматизированную систему 40 управления и регулирования подачи пара высокого давления на лопатки паровой турбины 23. Колесо-индуктор 3 весом внутренней части 12 и под действием гидропривода 5 вертикального перемещения давит на уравновешивающие элементы-шары давления, сопряженные с поршнями 14, перемещая их вверх в рабочих камерах 13, один из них, расположенный по кругу в радиальной плоскости, удаляя от центра колеса-индуктора 3, другой приближая к нему, и одновременно перемещается вниз внутренняя часть 12 колеса-индуктора 3 относительно кольца-обоймы подшипника 21. Шары давления, сопряженные с поршнями 14, перемещаясь вверх в рабочих камерах 13, давят на возвратные пружины 18 и газ 19 во внешней полости 16 рабочей камеры 13. В каждой рабочей камере 13 давление возвратных пружин 18 и газа 19 передается на поршень в виде герметичной разделительной перегородки 15. Поршень в виде герметизирующей разделительной перегородки 15, перемещаясь в рабочей камере 13, выталкивает под высоким давлением электропроводящую жидкость 20 из внутренней полости 17 рабочей камеры 13 через полые спицы 24 каналов МГД-генератора 26 в аналогичную внутреннюю полость 17 рабочей камеры 13, расположенную симметрично относительно 10 оси вращения колеса-индуктора 3 и находящуюся в зоне отсутствия давления, т.е. в верхней части колеса-индуктора 3. Перераспределение электропроводящей жидкости 20, имеющей удельный вес, отличный от удельного веса газа 19 (воздуха) между противоположными полостями рабочих камер 13, приводит к возникновению на оси 10 вращения колеса-индуктора 3 момента весового дебаланса, под действием которого колесо-индуктор 3 приводится во вращательное движение.

По мере вращательного движения колеса-индуктора 3 в зону давления касания с колесами движения 6 перемещаются в зону высокого давления соседние наружные и внутренние полости 16, 17 рабочих камер 13, а противоположные, спаренные с ними, выходят из зоны давления в местах касания колеса-индуктора 3 с колесами движения 6. В результате перераспределения электропроводящей жидкости 20 между спаренными внутренними полостями 17 рабочих камер 13, этой и последующих пар, момент весового дебаланса колеса-индуктора 3 возобновляется и поддерживается его непрерывное вращение вокруг собственной оси 10 вращения. После того, как противоположные внутренние полости 17 рабочих камер 13 поменяются местами, электропроводящая жидкость 20 в полых спицах 24 каналов МГД-генератора 26, соединяющих внутренние полости 17 этих камер, движется под давлением в противоположном направлении относительно стенок 28 и 29 спиц 24. Прямое и возвратное перемещение электропроводящей жидкости 20 по спицам 24 через сосредоточенное магнитное поле постоянных магнитов 30 вызывает возникновение переменного электрического напряжения на электродах 27, которое передается проводниками 33 на выпрямитель 34, а последний передает выпрямленный ток потребителю 35 электроэнергии.