Линейный генератор мощности - RU2545164C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к линейному генератору мощности, который вызывает генерирование мощности между поршнем и цилиндром, которые формируют цилиндр давления газа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Следующая патентная литература 1 раскрывает линейный генератор мощности, который вызывает возвратно-поступательное движение поршня посредством подачи газа высокого давления попеременно в левую и правую газовую камеры цилиндра, который имеет электродвижущую катушку и который вызывает генерирование мощности в электродвижущей катушке путем возвратно-поступательного движения поршня, который имеет постоянный магнит в осевом направлении.

Линейный генератор мощности имеет клапаны подачи газа высокого давления в левой и правой торцевых стенках цилиндра и повторяет операцию подачи газа высокого давления в левую газовую камеру через левый клапан подачи газа высокого давления, прикладывая это давление газа к левой воспринимающей давление поверхности поршня, перемещая поршень направо в осевом направлении, затем подавая газ высокого давления в правую газовую камеру через правый клапан подачи газа высокого давления, когда поршень достигает торца при движении направо, прикладывая давление газа к правой воспринимающей давление поверхности поршня и перемещая поршень влево в осевом направлении.

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Патентная литература 1: Выложенная заявка на патент Японии № 2009-189185

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Техническая задача

Вышеупомянутая патентная литература 1 раскрывает линейный генератор мощности, который вызывает генерирование мощности в электродвижущей катушке посредством подачи газа высокого давления попеременно в левую газовую камеру и в правую газовую камеру цилиндра, который имеет электродвижущую катушку, поочередного приложения давления газа в левой газовой камере и давления газа в правой газовой камере к поршню, который имеет постоянный магнит в цилиндре, и вызывая возвратно-поступательное движение поршня в осевом направлении.

Чтобы вызывать стабильное генерирование мощности в линейном генераторе мощности, необходимо непрерывно и стабильно перемещать поршень в цилиндре при постоянном ходе. Настоящее изобретение позволяет обеспечить плавное движение поршня и стабильное генерирование мощности при перемещении поршня газом высокого давления, подавая газ высокого давления (второй газ высокого давления) для дополнения газа высокого давления (первого газа высокого давления) и вызывая совместную работу обоих газов высокого давления.

Дополнительно, настоящее изобретение обеспечивает линейный генератор мощности, который позволяет обеспечить плавное перемещение поршня и стабильное генерирование мощности, эффективно используя тепловую энергию первого газа высокого давления, подаваемого в цилиндр.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

В сущности, линейный генератор мощности согласно настоящему изобретению который вмещает структуру цилиндра давления газа, который вызывает возвратно-поступательное движение поршня в осевом направлении посредством подачи газа высокого давления попеременно в левую газовую камеру и в правую газовую камеру цилиндра, который имеет электродвижущую катушку, и попеременного приложения давления газа в левой газовой камере и давления газа в правой газовой камере к поршню, который имеет постоянный магнит в цилиндре и который вызывает генерирование мощности электродвижущей катушки посредством возвратно-поступательного движения поршня, который имеет постоянный магнит в осевом направлении, и линейный генератор мощности способствует движению поршня посредством подачи первого газа высокого давления в левую и в правую газовые камеры и продолжает перемещение поршня посредством подачи второго газа высокого давления для дополнения первого газа высокого давления в левой и правой газовых камерах.

Второй газ высокого давления подается после того, как движение поршня запущено первым газом высокого давления. Предпочтительно, подача второго газа высокого давления останавливается, когда подается первый газ высокого давления, и подача первого газа высокого давления останавливается, когда подается второй газ высокого давления.

Дополнительно, второй газ высокого давления является газом, который не конденсируется при температуре конденсации первого газа высокого давления, и является газом, который не конденсируется при температуре замерзания первого газа высокого давления. Более конкретно, первый газ высокого давления является паром, и второй газ высокого давления является воздухом или газовой смесью воздуха и пара.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение может плавно перемещать поршень и вызывать стабильное генерирование мощности, вызывая совместную работу первого газа высокого давления и второго газа высокого давления. Дополнительно, даже когда цилиндр и ход поршня имеют ограниченные длины, можно индуцировать желаемое генерирование мощности.

Кроме того, посредством использования конфигурации продолжения перемещения поршня за счет подачи второго газа высокого давления после того, как движение поршня начато первым газом высокого давления, можно плавно подавать второй газ высокого давления при сравнительно низком давлении подачи, при расширении газовой камеры.

Более определенно, останавливая подачу второго газа высокого давления, когда подается первый газ высокого давления, и останавливая подачу первого газа высокого давления, когда подается второй газ высокого давления, можно эффективно дополнять газы.

Дополнительно, когда, например, второй газ высокого давления является газом, который не конденсируется при температуре конденсации первого газа высокого давления или газом, который не конденсируется при температуре замерзания первого газа высокого давления, так, что второй газ высокого давления возвращает теплоту конденсации или теплоту замораживания, высвобожденную от первого газа высокого давления, это возвращение теплоты расширяет второй газ высокого давления, и это давление газа прикладывается к поршню.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - вид в разрезе сверху линейного генератора мощности согласно настоящему изобретению.

Фиг.2A - вид в разрезе сверху, иллюстрирующий первое действие поршня, когда первый газ высокого давления подается в линейный генератор мощности.

Фиг.2B - вид в разрезе сверху, иллюстрирующий второе действие поршня, когда второй газ высокого давления подается в линейный генератор мощности.

Фиг.2C - вид в разрезе сверху, иллюстрирующий третье действие поршня, когда первый газ высокого давления и второй газ высокого давления высвобождаются в линейном генераторе мощности.

Фиг.3 - вид, схематично иллюстрирующий контур переключения потока первого газа высокого давления и второго газа высокого давления.

Фиг.4 - вид в разрезе сверху, иллюстрирующий пример, где обеспечено множество вторых входных отверстий подачи.

Фиг.5 - горизонтальный вид в разрезе, иллюстрирующий пример, где обеспечено множество вторых входных отверстий подачи.

Фиг.6 - вид в разрезе сверху, иллюстрирующий пример, где вторые входные отверстия установлены под наклонным углом к воспринимающей давление поверхности поршня.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Лучший вариант воплощения для осуществления настоящего изобретения будет описан ниже на основе фиг.1-6.

Линейный генератор мощности согласно настоящему изобретению вмещает структуру цилиндра давления газа, которая вызывает возвратно-поступательное движение поршня 6 в осевом направлении, посредством попеременного приложения давления газа в левой газовой камере 4, которая находится в контакте с левой торцевой стенкой 2 цилиндра 1 и давления газа в правой газовой камере 5, которая находится в контакте с правой торцевой стенкой 3, к поршню 6 (свободному поршню) в цилиндре 1.

Линейный генератор мощности, согласно настоящему изобретению, вмещает структуру цилиндра давления газа и использует конфигурацию, в которой зона 9 постоянного магнита сформирована между левой воспринимающей давление поверхностью 7, которая находится в контакте с левой газовой камерой 4 поршня 6, и правой воспринимающей давление поверхностью 8, которая находится в контакте с правой газовой камерой 5, зона 11 электродвижущей катушки сформирована над левой и правой газовыми камерам 4 и 5 в цилиндрической стенке между левой и правой торцевыми стенками 2 и 3 цилиндра 1, и генерирование мощности вызывается в зоне 11 электродвижущей катушки путем возвратно-поступательного движения поршня 6, который имеет зону 9 постоянного магнита в осевом направлении.

Используется конфигурация из вызова возвратно-поступательного движения поршня 6 в осевом направлении посредством попеременной подачи первого газа G1 высокого давления и второго газа G2 высокого давления для дополнения первого газа G1 высокого давления, в левую газовую камеру 4, подачи первого газа G1 высокого давления и второго газа G2 высокого давления для дополнения первого газа G1 высокого давления, в правую газовую камеру 5, и вызова совместной работы давлений газа первого и второго газов G1 и G2 высокого давления.

Между тем, пар используется для первого газа G1 с высокого давления. Альтернативно, также возможно использовать горячий газ высокого давления, такой как углекислый газ или воздух. Дополнительно, воздух или газовая смесь воздуха и пара используются для второго газа G2 высокого давления. Альтернативно, возможно использовать газ высокого давления, такой как газообразный азот.

Например, второй газ G2 высокого давления является газом, который не конденсируется при температуре конденсации первого газа G1 высокого давления, или газом, который не конденсируется при температуре замерзания первого газа G1 высокого давления. Когда используется этот второй газ G2 высокого давления, тепло конденсации или тепло замораживания, высвобожденное из первого газа G1 высокого давления, восстанавливается посредством второго газа G2 высокого давления, это тепловое восстановление расширяет второй газ G2 высокого давления, и это давление газа прикладывается к поршню 6.

В вышеупомянутом примере, хотя температура конденсации второго газа G2 высокого давления ниже, чем температура конденсации или температура замерзания первого газа G1 высокого давления, когда различие между температурой конденсации, и температурой конденсации или температурой замерзания больше, улучшается тепловой эффект восстановления.

Цилиндр 1 обеспечивается коническими первыми входными отверстиями 16 в левой и в правой торцевых стенках 2 и 3, причем конические вторые входные отверстия 17 обеспечиваются в цилиндрической стенке с интервалами от левой и правой торцевых стенок 2 и 3, и суженные выпускные отверстия 18 обеспечиваются в промежуточном участке цилиндрической стенки.

Как проиллюстрировано на фиг.2A, когда поршень 6 перемещается к крайнему левому торцу на фиг.2A, второе входное отверстие 17 и выпускное отверстие 18, которые находятся в контакте с левой газовой камерой 4, закрываются поршнем 6, и, как проиллюстрировано на фиг.2B, пока поршень 6 перемещается направо на фиг.2A, второе входное отверстие 17 открывается, так, чтобы было возможно подавать второй газ G2 высокого давления в левую газовую камеру 4. Дополнительно, как проиллюстрировано на фиг.2C, когда поршень 6 перемещается к крайнему правому торцу на фиг.2C, выпускное отверстие 18 открывается, так, чтобы было возможно высвобождать первый и второй газы G1 и G2 высокого давления из левой газовой камеры 4.

Точно так же, когда поршень 6 перемещается в крайний правый торец на фиг.2C, второе входное отверстие 17 и выпускное отверстие 18, которые находятся в контакте с правой газовой камерой 5, закрываются поршнем 6, и, пока поршень 6 перемещается влево на фиг.2C, второе входное отверстие 17 открывается, так, чтобы было возможно подавать второй газ G2 высокого давления в правую газовую камеру 5. Дополнительно, когда поршень 6 перемещается к крайнему левому торцу на фиг.2C, выпускное отверстие 18 открывается, так, чтобы было возможно высвобождать первый и второй газы G1 и G2 высокого давления из правой газовой камеры 5.

Как проиллюстрировано на фиг.3, когда, например, пар используется для первого газа G1 высокого давления, то первый газ G1 высокого давления находится под давлением за счет парового генератора 19 через компрессор 20 и попеременно подается к первому входному отверстию 16 из левой и правой камер 4 и 5 через клапаны 21 переключения контура потока.

Таким образом, когда первый газ G1 высокого давления подается в левую газовую камеру 4, один клапан 21 переключения контура потока открывается относительно контура потока к левой газовой камере 4, и другой клапан 21 переключения контура потока закрывается относительно контура потока к правой газовой камере 5. Дополнительно, точно так же, когда первый газ G1 высокого давления подается в правую газовую камеру 5, другой клапан 21 переключения контура потока открывается относительно контура потока к правой газовой камере 5, и один клапан 21 переключения контура потока закрывается относительно контура потока к левой газовой камере 4. Клапан 21 переключения контура потока переключается между контурами потока газа и та же самая операция по переключению контура потока может быть выполнена даже при обеспечении единственного двунаправленного клапана переключения на выходе компрессора 20.

Дополнительно, когда, например, воздух используется для второго газа G2 высокого давления, второй газ G2 высокого давления принимается из атмосферы и обеспечивается под давлением через компрессор 22 и попеременно подается на вторые входные отверстия 17 левой и правой газовых камер 4 и 5 через клапаны 23 переключения контура потока.

Таким образом, когда второй газ G2 высокого давления подается в левую газовую камеру 4, один клапан 23 переключения контура потока открывается относительно контура потока к левой газовой камере 4, и другой клапан 23 переключения контура потока закрывается относительно контура потока к правой газовой камере 5. Дополнительно, точно так же, когда второй газ G2 высокого давления подается в правую газовую камеру 5, другой клапан 23 переключения контура потока открывается относительно контура потока к правой газовой камере 5, и один клапан 23 переключения контура потока закрывается относительно контура потока к левой газовой камере 4. Клапан 23 переключения контура потока переключается между контурами потока газа и та же самая операция по переключению контура потока может быть выполнена даже при обеспечении единственного двунаправленного клапана переключения на выходе компрессора 22.

Клапанами переключения контура потока управляют, чтобы прекратить подачу второго газа G2 высокого давления, когда подается первый газ G1 высокого давления, и прекратить поставку первого газа G1 высокого давления, когда подается второй газ G2 высокого давления, так, что второй газ G2 высокого давления эффективно дополняет первый газ G1 высокого давления.

Поршень 6 вмещает цилиндрическую структуру поршня, которая соответствует цилиндру 6' постоянного магнита, вмещающему структуру, в которой множество колец 6a, выполненных из постоянных магнитов, являются цельными и коаксиально наслоенными, на наружной поверхности цилиндрического ярма 10, и в которой открывающиеся поверхности на обоих торцах цилиндрических отверстий 13 цилиндрического ярма 10 закрываются под давлением, принятым торцевыми пластинами 14 посредством увеличения или уменьшения количеств слоев колец 6a, возможно увеличить или уменьшить длину поршня (зону постоянного магнита 9).

Дополнительно, полярность цилиндрического тела 6' постоянного магнита выполнена согласно известному принципу электромагнитной индукции, таким образом, что магнитная силовая линия постоянного магнита эффективно действует относительно электродвижущей катушки зоны 11 электродвижущей катушки. Кроме того, в некоторых случаях, электродвижущая катушка для формирования зоны 11 электродвижущей катушки сформирована со множеством групп отдельных электродвижущих катушек согласно расположению полярности.

Кольцевое уплотнение 15 обеспечивается на внешней периферийной поверхности торцевой пластины 14, воспринимающей давление, чтобы уплотнить внутреннюю периферийную поверхность воздухонепроницаемого цилиндра 1. Кроме того, хотя не проиллюстрировано, кольцевое уплотнение 15 может быть обеспечено на внешних периферийных поверхностях на обоих торцах цилиндрического тела 6' постоянного магнита.

Предпочтительно, торцевая пластина 14, воспринимающая давление, формируется с термоустойчивой пластиной, такой как керамическая пластина, пластина из волокна, каменная пластина, бетонная пластина, углеродистая пластина или металлическая пластина.

Операция вызова возвратно-поступательного движения поршня 6 посредством подачи первого и второго газов G1 и G2 высокого давления от внешней стороны к левой и правой газовым камерам 4 и 5 будет описана на основе фиг.2А-2C.

Как проиллюстрировано на фиг.2A, первый газ G1 высокого давления подается в левую газовую камеру 4 через левое первое входное отверстие 16, и давление газа первого G1 высокого давления прикладывается к левой поверхности 7, воспринимающей давление, торцевой пластины 14, воспринимающей давление, чтобы способствовать движению поршня 6 вправо в осевом направлении. Кроме того, в этом случае подача второго газ G2 высокого давления останавливается.

Далее, как проиллюстрировано на фиг.2B, когда поршень 6 начинает перемещаться и проходит второе входное отверстие 17, второй газ G2 высокого давления для дополнения первого газа G1 высокого давления дополнительно подается в левую газовую камеру 4, и второй газ G2 высокого давления дополняет первый газ G1 высокого давления для продолжения перемещения поршня 6. Таким образом, возможно расширять левую газовую камеру 4 и плавно подавать второй газ G2 высокого давления при сравнительно низком давлении подачи. Кроме того, в этом случае подача первого газа G1 высокого давления останавливается.

Хотя в настоящем варианте воплощения регулируется время подачи второго газа G2 высокого давления посредством обеспечения вторых входных отверстий 17 с интервалами от левой и правой торцевых стенок 2 и 3, настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается этим и может конфигурироваться с возможностью регулирования времени подачи обоих используемых входных отверстий, например, клапанов переключения, например, обеспечивая вторые входные отверстия 17 вблизи первых входных отверстий 16 левой и правой торцевых стенок 2 и 3.

Второй газ G2 высокого давления дополняет первый газ G1 высокого давления, так, чтобы было возможным плавно перемещать поршень 6 и, в результате вызывать устойчивое генерирование мощности.

Когда газ, который является неконденсируемым при температуре конденсации первого газа G1 высокого давления, или газ, который является неконденсируемым при температуре замерзания первого газа высокого давления, используется для второго газа G2 высокого давления, теплота конденсации или теплота замораживания, высвобожденная от первого газа G1 высокого давления при температуре конденсации или температуре замерзания, восстанавливается вторым газом G2 высокого давления, это тепловое восстановление расширяет второй газ G2 высокого давления, и давление газа прикладывается к поршню 6 для продолжения перемещения поршня 6.

Следовательно, возможно эффективно использовать тепловую энергию первого газа G1 высокого давления, подаваемого в левую газовую камеру 4 посредством теплового восстановления, и плавно перемещать поршень и устойчиво генерировать мощность.

Далее, как проиллюстрировано на фиг.2C, когда поршень 6 достигает торца при движении вправо, первый газ G1 высокого давления или денатурированный материал извлекается из первого газа G1 высокого давления и второй газ G2 высокого давления высвобождается из выпускных отверстий 18.

После того, как первый и второй газы G1 и G2 высокого давления высвобождаются из левой газовой камеры 4, первый газ G1 высокого давления подается в правую газовую камеру 5 через правое первое входное отверстие 16, и давление газа первого газа G1 высокого давления прикладывается к правой поверхности 8, воспринимающей давление, торцевой пластины 14, принимающей давление, чтобы способствовать движению влево поршня 6 в осевом направлении и продолжать движение поршня 6 влево, подобно вышеупомянутому движению вправо.

Повторяя вышеупомянутую операцию, цилиндрическое тело 6' постоянного магнита (зона 9 постоянного магнита), которое формирует поршень 6, многократно совершает возвратно-поступательное движение для обеспечения генерирования мощности в зоне 11 электродвижущей катушки.

Как описано выше, первый газ G1 высокого давления не должен подаваться всегда, когда поршень 6 перемещается, и подача первого газа G1 высокого давления останавливается, когда подается второй газ G2 высокого давления. Следовательно, необходимо подавать только количество первого газа G1 высокого давления, которое может способствовать началу движения поршня 6 в остановленном состоянии. Дополнительно, второй газ G2 высокого давления, подаваемый позже, дополняет первый газ G1 высокого давления для продолжения движения поршня 6.

Кроме того, подача второго газа G2 высокого давления останавливается, когда подается первый газ G1 высокого давления. Посредством этого можно эффективно дополнять первый газ G1 высокого давления с помощью второго газа G2 высокого давления.

Время подачи и время остановки подачи газов G1 и G2 высокого давления применяется в случае, когда в течение времени оба из газов G1 и G2 высокого давления подаются дважды. Дополнительно, это распределение времени также применятся в случае, когда подача первого газа G1 высокого давления останавливается, когда подается второй газ G2 высокого давления, или величина давления и подачи первого газа G1 высокого давления уменьшаются без остановки подачи и подача продолжается.

Фиг.4 и 5 иллюстрируют примеры, когда множество вторых входных отверстий 17 обеспечиваются в стенках цилиндров, которые определяют левую и правую газовые камеры 4 и 5.

Множество вторых входных отверстий 17 обеспечиваются, так что можно начать дополнение первого газа G1 высокого давления с помощью второго газа G2 высокого давления со множества мест.

Фиг.6 иллюстрирует пример, в котором вторые входные отверстия 17 расположены к левой и правой поверхностям 7 и 8, воспринимающим давление, поршня 6 под наклоненным углом. Таким образом, вторые входные отверстия 17 расположены наклонно с углом наклона относительно оси цилиндра 1.

Располагая вторые входные отверстия 17 к левой и правой поверхностям 7 и 8, воспринимающим давление, поршня 6 под наклоненным углом, как описано выше, возможно уменьшить влияние внутреннего давления на второй газ G2 высокого давления и плавно подавать второй газ G2 высокого давления. Дополнительно, возможно обеспечить множество наклоненных вторых входных отверстий 17 в стенках цилиндра, которые определяют левые и правые газовые камеры 4 и 5. Кроме того, возможно смещать положения множества вторых входных отверстий 17 в осевом направлении цилиндра и располагать вторые входные отверстия.

Как описано выше, настоящее изобретение может плавно перемещать поршень 6 и обеспечивать устойчивое генерирование мощности, вызывая совместную работу первого газа G1 высокого давления и второго газа G2 высокого давления. Дополнительно, ограничивая длины цилиндра 1 и хода поршня, то есть длины левой и правой газовых камер 4 и 5 цилиндра 1 в осевом направлении, возможно обеспечивать желаемое генерирование мощности.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1. ЦИЛИНДР, 2. ЛЕВАЯ ТОРЦЕВАЯ СТЕНКА, 3. ПРАВАЯ ТОРЦЕВАЯ СТЕНКА, 4. ЛЕВАЯ ГАЗОВАЯ КАМЕРА, 5. ПРАВАЯ ГАЗОВАЯ КАМЕРА, 6. ПОРШЕНЬ, 6'. ЦИЛИНДР ПОСТОЯННОГО МАГНИТА, 6A. КОЛЬЦО, 7. ЛЕВАЯ ПОВЕРХНОСТЬ, ВОСПРИНИМАЮЩАЯ ДАВЛЕНИЕ, 8. ПРАВАЯ ПОВЕРХНОСТЬ, ВОСПРИНИМАЮЩАЯ ДАВЛЕНИЕ, 9. ЗОНА ПОСТОЯННОГО МАГНИТА, 10. ЦИЛИНДРИЧЕСКОЕ ЯРМО, 11. ЗОНА ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ КАТУШКИ, 13. ЦИЛИНДРИЧЕСКОЕ ОТВЕРСТИЕ, 14. ТОРЦЕВАЯ ПЛАСТИНА, ВОСПРИНИМАЮЩАЯ ДАВЛЕНИЕ, 15. КОЛЬЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ, 16. ПЕРВОЕ ВХОДНОЕ ОТВЕРСТИЕ, 17. ВТОРОЕ ВХОДНОЕ ОТВЕРСТИЕ, 18. ВЫПУСКНОЕ ОТВЕРСТИЕ, 19. ПАРОВОЙ ГЕНЕРАТОР, 20. КОМПРЕССОР, 21. КЛАПАН ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ КОНТУРА ПОТОКА, 22. КОМПРЕССОР, 23. КЛАПАН ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ КОНТУРА ПОТОКА, G1. ПЕРВЫЙ ГАЗ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, G2. ВТОРОЙ ГАЗ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.

Реферат

Изобретение относится к линейному генератору мощности. Технический результат заключается в обеспечении стабильности работы генератора и плавности хода поршня. Линейный генератор мощности включает структуру цилиндра давления газа, которая вызывает возвратно-поступательное движение поршня в осевом направлении путем подачи газа высокого давления попеременно в левую газовую камеру и в правую газовую камеру. Цилиндр содержит электродвижущую катушку и поршень, содержащий постоянный магнит. Генерирование мощности в электродвижущей катушке осуществляется путём возвратно-поступательного движения поршня. Возвратно-поступательное движение поршня вызывается путем подачи первого и второго газов высокого давления к левой и правой газовым камерам. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула