СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО УДАРА. - Новейшие экологические и энергетические технологии

Целью изобретения является преобразование энергии электрогидравлического удара в направленное регулируемое циклическое механическое движение рабочего тела, например, в возвратно - поступательное движение поршня двигателя или во вращение лопаток турбины, что вследствие эффективности данного явления позволит повысить, в конечном счете, энергетические показатели транспорта и энергетики.

Предложен новый способ преобразования энергии электрогидравлического удара в полезную механическую энергию, отличающийся тем, что преобразуют ее в направленное движение рабочего тела, например, поршня, путем высоковольтных электрических разрядов в камере (ах) с подвижным рабочим телом, например поршнем, причем регулируют скорость и частоту колебания рабочего тела (поршня) изменением частоты и мощности высоковольтных электрических разрядов.
Предложен способ, отличающийся тем, что осуществляют симметричное возвратно-поступательное движение свободно-ходового поршня путем поочередных электрогидравлических ударов через жидкость по обе рабочие стороны поршня.
Предложен способ, отличающийся чем, что преобразуют энергию электрогидравлического удара во вращательное движение рабочего тела, например, турбины путем поочередных электрогидравлических ударов жидкости на лопатки турбины, причем регулируют ее скорость путем изменения частоты следования и мощности высоковольтных электрических разрядов.
Предложен способ, отличающийся тем, что используют его для перекачки жидкости, например, воды с одновременным насыщением ее азотными и нитритными удобрениями. Для чего в момент ЭГУ открывают выпускной клапан и закрывают впускной клапан рабочей камеры. А после окончания этого удара, изменяют положение данных клапанов на противоположное. Причем регулируют расход перекачиваемой жидкости и производительность насоса изменением частоты и мощности высоковольтных электрических разрядов.

Сущность изобретения состоит в создании направленного регулируемого давления жидкости вследствие ЭГЭ на рабочее тело и регулировании силы и частоты, скорости движения рабочего тела путем изменения частоты и электрической мощности высоковольтных электрических импульсов, обеспечивающих мощный электрический разряд их в несжимаемой жидкости.

Способ пояснен на примере простых устройств преобразования энергии ЭГУ во вращательное движение инерциоида (рис.1) и в возвратно-поступательное движение поршня (рис.2).

Простейшее устройство для реализации способа (рис.1) содержит прочный стальной корпус 1, массивный поршень 2 с шатуном 2-1, массивным инерциоидом 2-2, который фрикционно соединяют напрямую или через вариатор скорости (не показан) с колесами 2-3 транспортного средства, например, автомобиля.

Внутренняя полость рабочей камеры 3 полностью заполнена несжимаемой жидкостью, например, водой. В нее ввинчены прочные электроизоляторы 4 с коаксиальными коррозионно-стойкими электродами 5 на глубину, достаточную для возникновения между ними мощного высоковольтного электрического разряда (ЭР) после включения силового ключа 6 и разряда накопителя электроэнергии - высоковольтного конденсатора С, предварительно заряженного от высоковольтного источника электроэнергии 7. Отметим, что для повышения эффективности электрогидравлического удара на поршень 2, электроды 4 размещены поперек оси вращения поршня 2.

Развитие способа и устройства для реализации возвратно-поступательного движения свободно-ходового поршня показано на примере простого устройства (рис.2). Которое состоит из рабочей камеры в виде прочного цилиндрического корпуса 1, с вставленным в него массивным свободно-ходовым поршнем 2, имеющем по концам механическое упрочнение 3 с симметричными по концам поршня 2 выступами 31, высоковольтные электроды 4,5, имеющие по концам плоские коррозионно-прочные контакты 41,2 и 51,2 причем электроды 4,5 герметично запрессованы в электроизоляторы 6,7, которые герметично ввернуты в корпус 1. Поршень 2 разделяет внутреннее пространство камеры 1 на две рабочие камеры 81 и 82, заполненные несжимаемой жидкостью, например, водой. Устройство дополнено переливным патрубком 9, соединяющим полости камер 81,2, с клапанами 91,2 и управляемым по частоте и амплитуде высоковольтным преобразователем 10, подключенным по цепи управления к системе управления 101, по силовому выходу к электродам 4,5 и корпусу 1, а по силовому входу к источнику электроэнергии 11, например, к бортовой аккумуляторной батарее. Для повышения импульсной мощности электрического разряда внутри камер 81,2 параллельно силовым выходам преобразователя 10 подключены высоковольтные конденсаторы С1,С2. На рис.1,2 имеются также буквенные обозначения: ЭР - электрический высоковольтный разряд; ГПП - газопаровая полость. Н1,Н2 -ход поршня в обе стороны. Стрелки в блоке 9 показывают направление перекачки жидкости в процессе электрогидравлического удара в полости 81.

Рис.1

Эта схема является собственностью изобретателя и может быть предоставлена по личному запросу на имя автора изобретения

Рис.2

Устройство (рис.1) работает следующим образом:

Вначале электрически заряжают высоковольтный конденсатор С от источника электроэнергии 7. Затем подключают высоковольтные потенциалы конденсатора С силовым полупроводниковым ключом 6 к электродам 5, углубленным рабочими концами в жидкость внутри рабочей полости 3.

В результате электрического пробоя жидкости возникает мощный электрический разряд (ЭР), в плоскости, перпендикулярной оси поршня 2 сопровождающийся образованием мощной ударной волны на поршень 2 и образования коллапсирующей газопаровой полости (ГПП). Воздействие ударной волны на поршень 2 приводит его в поступательное движение, которое через шатун 21 и массивный инерциоид 22 преобразуется в кинетическую энергию вращения инерциоида 22 и через фрикционное соединение вращение рабочего колеса 23.

После окончания импульсного электрического разряда в полости 3, ключ 6 отключают от электрода 5 и повторно заряжают конденсатор С и возвращают поршень 2 в исходное положение. Время зарядки-разрядки конденсатора С на порядки меньше времени хода поршня 2, поэтому реально возможно обеспечения частоты работы поршня от нескольких герц до сотен герц.

Возвращение поршня 2 в исходное состояние обусловлено двумя причинами - "схлопыванием" разряженной газопаровой полости ГПП, образованной в результате ЭР и инерционным вращением инерциоида 22. После завершения полного цикла возврата поршня 2 в исходное положение вновь замыкают ключ 6 и вновь осуществляют электрический разряд ЭР в камере 3, который повторно приводит ко второму электрогидравлическому удару и повторному движению поршня 2. Процесс циклически повторяют, причем регулируют частоту хода поршня силой этого удара на поршень и частотой электрических разрядов.

Данное устройство может быть использовано как нетрадиционный движитель для транспортных средств, вообще без топлива и при минимальной емкости аккумуляторной батареи. Устройство может быть использовано и как эффективный электрогидравлический насос для перекачки жидкости, например, воды, в этом случае в камере 3 размещают впускной и выпускной клапаны в корпусе 1 по обеим сторона поршня с учетом длины его рабочего хода, (для упрощения чертежа на рис.1 клапаны не показаны).

Естественно, в режиме насоса устройство (рис.1) работоспособно вообще без поршня 2, шатуна 21 и инерциоида 22, обязательно лишь наличие клапанов.

Синхронизацию моментов подачи ЭР с положением поршня и клапанов осуществляет ключ 6 по информации их датчиков положения (для упрощения чертежа на рис.1 датчики не показаны). По существу, в режиме насоса это устройство представляет собой гибрид насоса с установкой по изготовлению минеральных удобрений (азотного и нитритного растворов при сохранении нитратов в норме), поскольку уже известно и экспериментально доказано, что в результате обработки воды электрогидравлическим ударом в ней повышается количество азота (ионов аммиака), и нитритов в десятки раз), т.е. такая установка становится весьма полезным устройством для полива растений (о свойствах обработанной таким образом воды см. кн. Гольцовой Л.И."ЭГЭ новое в сельском хозяйстве" М.1987г.). Рассмотрим теперь особенности реализации способа на примере работы устройства для преобразования энергии электрогидравлического удара в возвратно-поступательное движение свободно-ходового поршня (Рис.2).

Данное устройство имеет ряд существенных отличий от простейшего устройства (рис.1), а именно:

Устройство имеет две рабочие камеры 81 и 82, заполненные водой, и свободно-ходовой поршень 2;
Устройство дополнено переливным патрубком 9 с клапанами 91 и 92;
Устройство дополнено двумя накопителями электроэнергии и двухканальным высоковольтным управляемым преобразователем напряжения 10.

В результате, данное устройство позволяет осуществить в несколько раз более длинный рабочий ход поршня 2 в обе стороны, в отличие от предыдущего устройства. Сущность работы данного устройства в целом аналогична предыдущему устройству и состоит в чередовании электрогидравлических ударов в камерах 81 и 82 при электрическом разряде в этих камерах энергии предварительно заряженных конденсаторов С1,С2.

Однако введение в конструкцию устройства переливного патрубка с клапанами удлиняет рабочий ход поршня 2. Поскольку в момент электрогидравлического удара в камере 81 клапан 92 открыт, а клапан 91 закрыт и поэтому ударная волна жидкости в этот момент, передаваемая через поршень 2 на жидкость из камеры 81 в камеру 82 выдавливает часть жидкости из камеры 82 через клапан 92 в разряженную газопаровую полость (ГПП) в камере 81 путем ее эжекции через клапана 91,2 в разряженную полость ГПП, что приведет к дополнительному повышению давление на поршень 2 в камере 81, что приводит к ликвидации ГПП, значит, и обратного "схлопывания" ГПП, а следовательно, к увеличению рабочего длины (Н1,Н2) и плавности хода поршня 2 в обе стороны. Преобразование возвратно-поступательного движения поршня 2 во вращательное движение инерциоида и рабочего колеса (не показаны на рис.2) может быть осуществлено по аналогии с устройством (рис.1), описанном выше. Отметим, что регулирование частоты хода поршня и его силы, мощности регулируют, как и в предыдущем устройстве, изменением частоты и силы тока высоковольтных электрических разрядов в камерах 81,2 по цепи управления 10-1 преобразователя частоты 10.

Таким образом, предложен новый способ преобразования энергии электрогидравлического удара в механическую энергию направленного движения рабочего тела, например, поршня, или жидкости, который может быть полезно использован в различных областях техники, например, в нетрадиционных движителях с инерциоидами вращения, в насосах и т.д.

Изобретение проверено в лабораторных условиях.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ преобразования энергии электрогидравлического удара, отличающийся тем, что преобразуют ее в направленное движение рабочего тела, например, поршня, путем высоковольтных электрических разрядов в камере (ах) с подвижным рабочим телом, например поршнем, причем регулируют скорость и частоту колебания рабочего тела (поршня) изменением частоты и мощности высоковольтных электрических разрядов.
Способ по п.1. отличающийся тем, что осуществляют симметричное возвратно-поступательное движение свободно-ходового поршня путем поочередных электрогидравлических ударов через жидкость по обе рабочие стороны поршня.
Способ по п.1, отличающийся тем, что преобразуют энергию электрогидравлического удара во вращательное движение рабочего тела, например, турбины путем поочередных электрогидравлических ударов жидкости на лопатки турбины, причем регулируют ее скорость путем изменения частоты следования и мощности высоковольтных электрических разрядов.
Способ по п.1, отличающийся тем, что используют его для перекачки жидкости, например, воды с одновременным насыщением ее азотными и нитритными удобрениями. Для чего в момент электрогидравлического удара открывают выпускной клапан и закрывают впускной клапан рабочей камеры, а после окончания этого удара, изменяют положение данных клапанов на противоположное, причем регулируют расход перекачиваемой жидкости и производительность насоса изменением частоты и мощности высоковольтных электрических разрядов.