Пример механического преобразователя энергии для ВИЭ. (напрягаем воображение)

Описание

Создаваемая установка основывается на новой, испытанной, конструкции двигателя Стирлинга. 
Сам двигатель известен с 1816 года, когда был запатентован. Это двигатель внешнего обогрева, поэтому может работать на любом виде топлива или источнике тепла. Газ — рабочее тело внутри двигателя, при нагреве расширяется, при охлаждении он сжимается. 

Схема двигателя Стирлинга альфа типа: 
 

Крайне важны данные по теоретическому КПД двигателя в зависимости от его температуры горячей зоны и температуры холодильника.

При температуре нагрева в 800 градусов, ее даёт горение, к примеру, дров хвойных пород, и температуре в водяной рубашке охладителей в 40 градусов Цельсия, КПД цикла будет около 70 процентов. 

Он не достижим ни для одного обычного вида двигателей внутреннего сгорания или турбин. 

Основной проблемой, с которой всегда сталкивались разработчики, был вопрос герметизации цилиндров, убрать механические и тепловые потери в узлах, и сделать эти узлы дешевыми и простыми и в производстве и при эксплуатации. 

Поэтому перед разрабочиками стояла проблема: Как герметизировать горячие цилиндры и поршни, при рабочей температуре снаружи узлов от 800 до 900 градусов Цельсия? 

Существующие на рынке решения требуют очень высокой точности изготовления узлов, подвода системы смазки и охлаждения к сальникам. Но ни один сальник не может быть абсолютно герметичным, двигатель все равно будет терять давление. 


Вот эта, главная, проблема двигателя Стирлинга, и решена данной разработкой. 

Достигнута абсолютная герметизация при минимальном трении в узлах поршень-цилиндр, трение носит следовой характер. 

Разработчиками подана заявка на патент в Российской Федерации. 


В итоге возможно создание машины, включающей в себя : 
– многотопливный водогрейный котёл, работающий на естественной тяге. 

– двигатель, остоящий из четырёх или пяти двигателей Стирлинга большого диаметра, но вращающий один общий коленвал. Рабочим телом в двигателе служит газ азот при нормальном атмосферном давлении. Максимальное избыточное давление газа внутри двигателя + 0,5 кгс, максимальный показатель разряжения при охлажении газа в зоне охлаждения - минус — 0,5 кгс. Усилия на коленвалу определяется площадью рабочих поршней двигателя. На фазе, когда рабочий газ охлаждается и за холодным цилиндром образуется разряжение, на холодный цилиндр давит бесплатное атмосферное давление, а тепло с водяных хладителей поступает потребителю, к примеру, в систему охлаждения. Если потребителя нет, а нужен просто работающий на любом топливе генератор, система охлажнеия сбрасывает тепло на теплообменники воздушного охлаждения. 

– Двигатель может вращать как электрогенератор, так и привод, к примеру, сетевых насосов, или генератора. 

– Установка будет работать на естественной тяге. Для работы ей не нужны дымососы или воздуходувки. 

– Как это решается: 

– ввод газохода в дымовую трубу:

Как подобный принцип использован для трубы высотой 33 метра и наружным диаметром 720мм: 

Устанавливается опорная юбка. Та опора, на которую упирается юбка, являетя узлом поворота по схеме «труба в трубе» - это опорный подшипник при постановке дымовой трубы. 

Постановка: 

Этот способ показан для того, чтобы пояснить, что для монтажа установки с тепловой мощностью до 3 МВт (мощность водогрейного котла) и мощностью двигателя — до 200 кВт (мощность электрогенератора), не нужна тяжелая техника. Данная труба поднималась двумя кранами, но могла бы быть поднята и двумя мощными ручными лебёдками.

Общий вид рабочей модели из двух двигателей с диаметром поршней 400 мм. 

Целью запуска предлагаемой технологии является обеспечение и теплом в виде горячей воды и электроэнергией любых потребителей, у которых есть в этом необходимость, на любом виде топлива. 

Оптимальным соотношением является мощность водогрейного котла до 3 МВт, а электрическая мощность генератора до 200 кВт. Эта конфигурация позволит сохранить ручную подачу топлива одним оператором установки. 

Для больших мощностей потребуется автоматизация топливоподачи и задействование на это электрических мощностей самой установки. Но узлы подачи топлива давно разработаны и массово выпускаются промышленностью. Двигательная часть установки разработана на основании двигателей Стирлинга. В рабочей модели их было 2 (два) , усилие на коленвал каждый двигатель давал в двух точках по 500 кг. каждый. 500 кг на положительном давлении, и столько же на вакууме. 500 кг - это пиковое давление. Для двух двигателей собранный маховик диаметром 2 метра и весом всего 200 кг. 

Пробные обороты получены на площадях нагрева в горячей части всего 0,7 квадратных метра для каждого двигателя — шла проверка фазности подключения двигателей и соотношений рабочих объёмов — между горячей, холодной частью и диаметром газоподводных труб. 

Испытывалась конструкция рекуператора. В настоящее время в процессе замеров и испытаний получены данные: 

На промышленной модели двигателей должно быть 4 ( четыре) или 5 (пять) и более массивный, по отношению к массе узлов двигателя, маховик. 
На данный момент на рабочей модели наглядно показаны: 

- оптимальная конструкция газоходов и их подключения в дымовую трубу, позволяющая работать на естественной тяге. 

- высокотемпературное разложение перегретого до 880 градусов водяного пара и его взаимодействия с топочными газами ( на основании моего патента 2225836 от 20 марта 2004 года.) Появление в топке атомарных водорода и кислорода меняет характер горения. экономия топлива ( минимальная) 25 процентов. 

- работа оптических концентраторов в топке - стальные трубы под ними сгорели за несколько топок, те, что были рядом - просто обгорали. 

– главное - сняты реальные показатели по температурам и давления цикла двигателя на моделе с диаметром поршней 400 мм. Это позволит теперь собрать двигатель большой мощности. 

- найдены оптимальные решения по узлам двигателя, позволяющие собирать двигатели в условиях, когда не требуются ни высокоточные станки. ни квалифицированные рабочие. Единственная точно изготовленная деталь в двигателе будут только подшипники. 

– показано решение по подъему дымовой трубы высотой 33 ( тридцать три метра) диаметром 720 мм. Подъем осуществлялся двумя кранами, но по предложенной технологии, такие трубы можно поднимать двумя ручными лебедками при помощи нескольких блоков и стопоров. Как резюме - подъем возможен в любой деревне. 

Стратегическое преимущество двигателя в моторесурсе и сроке непрерывной эксплуатации - от 15 лет при использовании жаропрочных материалов, недостижимом ни для оного двигателя внутреннего сгорания КПД. Двигатель бесшумен — нет вибрации при работе. Установка многотопливная. 

В настоящее время двигатели Стирлинга выпускает Германия, США, Израиль, Китай. Но большинство из них - работают на газе и очень дороги. 

В итоге разработки получается всетопливная машина, бесшумная, с огромным моторесурсом. 

Установка будет востребована во многих регионах мира. Юго-Восточная Азия - утилизация отходов птичников, все лесные и болотистые регионы любой точки мира. Фермерские хозяйства, тепличные хозяйства, отдаленные потребители тепла и электроэнергии. 

Главная цель разработки - простота сборки и использование любого топлива - от газа, мазута, дров, до пилет из любого горючего сырья.