Магнитотепловое устройство

(56) Авторское свидетельство СЬЬ 590476, кл. Е 03 0 7/02, 1976Авторское свидетельство СМ 848737, кл. Е 03 6 7/02, 1980(57) Использование; в гелиоСущность изобретения: ротор,ся в горизонтальном положени к ыи уни наоразав РОЙ СТВО энергетик находящи и, помещен относится к технике прелооой энергии, например ых лучей, в механическую и может быть использовано лооых и энергетических усЫк т (Л К) гнитотеплово пус с окном дл ых лучей, о сплава, вы индра и уста ипниках, сна ми втулками,нный в карпу ти ротора отн тему охлажд виде поддона нее фитильно отару и имею ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИ Изобретениеобразования тепэнергии солнечнэлектрическую ипри создании ситановак,Известно масодержащее корния солнечнтермамагнитногвиде полого цилкорпусе на подшлаизоляцианнымагнит, укрепленый по окружнасна, а также сисвыполненную ви погруженной оприлегающей к рзоне окна. е устройство,я прохождеротор изполненный внооленный вбженных теппостоянныйсе и смещенасительно окения ротора,с жидкостьюй пластиной,щей разрыв в 02 И 11/00, Е 03 6 7/00 корпус и имеет форму обычного либо профильного диска с рабочими элементами из железародиевого сплава. закрепленными равномерно по внешнему краю диска и теплоизалираван ными от диска, Окна с фокусируощими оптическими системами расположены в корпусе равномерно по окружности, Полюса постоянных магнитов расположены между фокусами соседних оптических систем параллельно их фокальной плоскости. Рабочие элементы находятся в фокальной плоскости оптических систем, Количество оптических окон и постоянных магнитов равно половине количества рабочих элементов ротора, 4 з,п, ф-лы, 6 ил. Основным недостатком этого устройства является та, чта магнитные свойства термомагнитного сплава, используемого в нем в качестве рабочего тела, изменяются с температурой плавно, Поэтому для получения вращения ротора производят нагрев и охлаждение его участков в широком интервале температур. Недостаточные КПД и быстроходность устройства, обусловленные невозл 1 ожностью создания резко выраженных границ между нагреоаемым и охлаждаемым участками из-за непрерывного бесполезного теплоперенаса в монолитном ферромагнитном роторе, также являются недостатками устройства. Еще одним недостатком устройства является то, что в акте притяжения к магниту в каждый момент времени участвует лишь небольшой участок ро. тора, вследствие чего мощнасть устройства мала.Наиболее близким к предлагаемому является магнитотепловое устройство, содержащее корпус с окном на боковойповерхности и расположенные в корпусеротор в виде полого цилиндра, установленного в подшипниках, с закрепленными наего наружной поверхности пластинами изжелезороиевог 6 спалава и постоянныйкольцевой магнит.Экономичность этого устройства павывена за счет использования сплавов железо- радий, обладающих магнитным фазовымпереходом первого рода антиферрамагнетизм - ферромагнетизм, гри котором магнитные свойства рабочего тела изменяются 15скачком в узком интервале температур, Однако его недостатком остается низкая мощность, так как в каждый момент времени вакте притяжения к магниту участвует толькоодна пластина. Вследствие этого на валу 20ротора создается лалае усилие. Даугим недостатком этого устройства является то, чтоиз-за слабой теплоотдачи пластин они медленно теряют свои магнитные свойства взоне охлаждения, то есть медленно переходят из ферромагнитного состояния в антиферромагнитное, Поэтому пластины. медленно перемещаются из области действия магнитного поля, создавая тем самымтормозящий вращающий момент на валу ротора. Кроме того, в данном устройстве непредусмотрено непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическуюэнергию, что сужает его функциональныевозможности. .35Цель изобретения - повышение мощности устройства путем увеличения мощностинагрева на единицу массы рабочих элементов и улучшения условий теплаабмена засчет двустороннего охлаждения этих элементов.Поставленная цель достигается тем, чторотор устройства выполнен в виде диска срадиально прикрепленными теплаизолираванными в местах крепления келезарадиевыми пластинами и расположенгоризонтально с возмокностью использования равных по количеству половине всехпластин оптических систем нагрева и с возможностью одновременного нагрева всех 50нечетных пластин ,охлаждения всех четныхпластин), а полюса постоянных магнитов,создающие градиентное магнитное поле.расположены между фокусами соседник аптическихсистем нагрева параллельно их фокальнай плоскости,Пространство между полюсами магнитов(зона охлаждения) может быть снабженотрубками из немагнитного материала, соединенными с обеспечивающей подачу холадного теплоносителя трубой, соосной с валом ротора,Соосная с валом ротора труба может быть снабжена электрическим вентилятором, питающимся от намотанных на ярмо постоянных магнитов индукционных катушек.Ротор устройства может быть выполнен в виде профильного диска с рабочими элементами из термомагнитного сплава, полюса магнитов могут быть расположены напротив фокусов оптических систем нагрева перпендикулярно их факальной плоскости, а трубки из немагнитного материала, соединенные с обеспечивающей подачу холодного теплоносителя трубой, соосной с валом ротора, могут быть расположены между фокусами соседних оптических систем.На фиг,1 представлена схема предлагаемого устройства, вид сверху; на фиг.2 - разрез А - А на фиг,1; на фиг.З - разрез Б - Б на фиг,1; на фиг,4 - схема устройства с рабочими элементами в виде пластин из термалагнитнаго сплава, вид сверху: на фиг.5 - разрез А - А на фиг,4; на фиг.б - разрез Б - Б на фиг.4. Устройство содержит корпус 1 со вставленными в него оптическими системами 2 нагрева (например, собирающие линзы, концентраторы или др.) и расположенные в корпусе ротор 3, трубчатый вал которого установлен в подшипниках 4, и постоянные магниты 5. Ротор устройства выполнен в виде диска с радиально прикрепленными теплоизолированными в местах крепления железородиевыми пластинами б и расположен горизонтально с вазможностью использования равных па количеству половине всех пластин оптических систем 2 нагрева и с возможностью одновременного нагрева всех нечетных пластин б (или охлаждения всех четных пластин б) железородиевога сплава. Постоянные кольцевые магниты 5 имеют полюса, установленные между фокусали соседних оптических систем нагрева 2 параллельно их фокальнай плоскости и создающие градиентное магнитное поле. Пространства между поласами магнитов 5 (зона охлаждения) сабжено трубками 7 из немагнитнаго материала, соединенными с трубой 8, соосной с валом ротора 3, по которой подается холодный теплоноситель (например, воздух). В трубу 8 вставлен вентилятор 9. прокачивающий холодный теплоноситаль через трубки 7 и питающийся от внешнего источника или ат намотанных на ярмо магнитов индукционных катушек 10.скую. В этом случае убирают все катушки и для прокачки холодного теплоносителя используют внешний нагнетатель. Тогда вся полезная мощность выделяется на валу ротора.Устройство предназначено для преобразования тепловой энергии в механическую в автономном режиме. В этом случае либо убирают все катушки и ось нагнетателя соединяют механическим приводом с валом отбора мощности, либо оставляют столько катушек, сколько необходимо для осуществления электрического привода нагнетателя. Здесь на валу ротора выделяется меньшая по сравнению с первым вариантом полезная механическая мощность.Устройство предназначено для преобразования тепловой энергии в электриче.скую, В этом случае снабжают все магниты катушками. а для прокачки холодного теплоносителя используют внешний нагнетатель. Тогда вся полезная мощность выделяется в замкнутых на нагрузку катушках.Устройство предназначено для преобразования тепловой энергии в электрическую в автономном режиме. В этом случае снабжают все магниты катушками, а нагнетатель питают либо от необходимого количества катушек, либо приводят его в действие механическим приводом от вала ротора. Формула изобретения 1. Магнитотепловое устройство, содержащее корпус с окнами и расположенные в корпусе ротор с закрепленными на нем рабочими эле лентами в виде пластин из термомагнитного сплава и постоянные магниты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения мощности устройства, ротор выполнен в виде диска. расположенного гори 5 зонтально, рабочие элементы закрепленыравномерно по внешнему краю диска и вместах крепления теплоизолированы от диска. окна в корпусе расположены равномерно по окружности, количество окон равно10 половине количества рабочих элементов,количество постоянных магнитов равно количеству окон, а полюса магнитов расположены между соседними окнами,2,Устройство поп.1, отл ича ющее 15 с я тем, что ротор выполнен в виде профильного диска, а полюса магнитов ориентированы горизонтально,3, Устройство по пп,1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем что окна в корпусе снабжены20 фокусирующими оптическими системами.рабочие элементы ротора находятся в фокальной плоскости оптических систем, а полюса магнитов расположены междуфокусами соседних оптических систем па 25 раллельно их фокальной плоскости.4. Устройство по пп.1 и 2. о т л и ч а ющ е е с я тем, что пространство междуполюсами магнитов снабжено трубками изнемагнитного материала. соединенными с30 трубой для подачи холодного теплоносителя5.Устройство по и 4. отл ич а ю ще ес я тем, что труба для подачи холодноготеплоносителя снабжена электрическим35 вентилятором, вход питания которого соединен с индукционными катушками, намотанными на ярмо постоянных магнитов,