DE202015003007U1 - Magnetic mechanical boiler, magnetic fluid for controllable energy exchange in the magnetic-mechanical boiler and the use of magnetic fluid as a controllable energy exchange medium in thermal energy objects - Google Patents

Abstract

Magnetmechanischer Boiler, der alternative Quellen wie Wind-, Wellenenergie etc. benutzt um die Antriebswelle des ferromagnetischen Rotors und Magnetisierungsstromerzeugers für Stator-Wicklungen des Wärmegenerators zu drehen. Der magnetmechanischer Boiler besteht aus einem hermetisch dichten Gehäusekörper, der mit einer magnetischen Flüssigkeit gefüllt ist, worin sein ferromagnetischer Rotor mit Kurzschlusswicklungen und Durchflüßkanälen für Zirkulation der magnetischen Flüssigkeit innerhalb des Wärmegeneratorgehäuses eingetaucht ist. Der magnetmechanische Boiler, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper des Wärmegenerators in einem wärmeisolierten Behälter untergebracht ist, der mit flüssigem Wärmeträger gefüllt und mit Stutzen für thermohydraulische Verbindung mit Wärmeenergieverbrauchern ausgestattet ist. Auf der äußeren Oberfläche des ferromagnetischen Rotors ist eine zusätzliche Kurzschlusswicklung in Form von einer verkupferten zylindrischen Oberfläche angebracht. Auf der unteren Seite des Rotors befinden sich die Mischflügel für die Durchwirbelung von magnetischer Flüssigkeit. Dabei ist die Rotorwelle gegen den koaxial angebrachten Propellermischer des Behälters hydroisoliert. Am Boden des Behälters befinden sich die Wärmespeichergefäße, die mit einem leichtschmelzenden Stoff gefüllt sind. Dieser Stoff weist Phasenübergang bei den Arbeitstemperaturen des Wärmegenerators auf. Außerdem sind in dem ferromagnetischen Stator zusätzlich durchführende Längsnute für die Zirkulation der magnetischen Flüssigkeit innerhalb des hermetischen Gehäusekörpers des Wärmegenerators entlang des Arbeitsspiels zwischen dem Rotor und Stator mit Wicklungen angebracht, wobei ein Teil der Wicklungen über Gleichrichter und nichtlinearen Widerstand zum Magnetisierungsstromerzeuger, und die restlichen Wicklungen über Gleichrichter und Stellwiderstand zum elektrischen Messgerät angeschlossen sind. Dieses Messgerät hat eine Skala mit aktuellen Leistungswerten von Energieaustausch in dem Arbeitsspiel mit magnetischer Flüssigkeit.Magnetic mechanical boiler using alternative sources such as wind, wave, etc. to rotate the drive shaft of the ferromagnetic rotor and magnetization generator for stator windings of the heat generator. The magnetomechanical boiler consists of a hermetically sealed housing body filled with a magnetic fluid in which its ferromagnetic rotor is immersed with short-circuit windings and flow passages for circulation of the magnetic fluid within the heat generator housing. The magnetomechanical boiler, characterized in that the housing body of the heat generator is housed in a thermally insulated container which is filled with liquid heat carrier and equipped with nozzles for thermohydraulic connection with heat energy consumers. On the outer surface of the ferromagnetic rotor, an additional short-circuit winding in the form of a copper-plated cylindrical surface is attached. On the lower side of the rotor are the mixing vanes for the swirling of magnetic fluid. The rotor shaft is hydro-insulated against the coaxial mounted propeller mixer of the container. At the bottom of the container are the heat storage vessels, which are filled with a slightly melting substance. This substance has phase transition at the operating temperatures of the heat generator. In addition, in the ferromagnetic stator, additional longitudinal grooves for circulation of the magnetic fluid are mounted inside the hermetic housing body of the heat generator along the cycle between the rotor and stator with windings, with part of the windings via rectifier and non-linear resistor to the magnetizing current generator, and the remaining windings connected to the electrical measuring device via rectifier and variable resistor. This meter has a scale with current performance values of energy exchange in the magnetic fluid duty cycle.

Description

Die Erfindung gehört zum Energiemaschinenbau und kann zu Wärme- und Stromversorgung der einzelnen Verbraucher von alternativen oder regenerierbaren mechanischen Energiequellen – Wind, Sonne, Meeresgezeiten, Flussströmungen u. ä. – verwendet werden.The invention belongs to energy engineering and can be used to heat and power the individual consumers of alternative or regenerable mechanical energy sources - wind, sun, sea tides, river currents u. Ä. - be used.

Es ist ein Wind-Wärmegenerator (Patent der Russischen Föderation Nr. 2484301 ) bekannt, der einen Windmotor mit waagerechter Achse und senkrechter Antriebswelle mit angebrachten Schaufeln, sowie ein Gehäuse beinhaltet, innerhalb dessen ein Zylinder und ein Schlangenrohr untergebracht sind. Gemäß der Erfindung ist der Zylinder in der Mitte des fassförmigen Wärmegenerator-Gehäuses untergebracht und hat an der Oberseite einen Deckel und Schaufeln, die zum Innenwand des Zylinders befestigt sind. Diese Schaufeln alternieren sich mit Schaufeln, die an die Welle des Wärmegenerators befestigt sind. Ein bewegliches Metalldisk und Knotenbleche sind fest an den unteren Teil der Welle befestigt und befinden sich im Kontakt mit unbeweglicher Metalldisk, an der das Wärmegeneratorgehäuse angeschweißt ist. Innerhalb des Gehäusekörpers ist ein Schlangenrohr mit Eintritt- und Austrittstutzen eingebaut, die durch am Oberteil des Wärmegeneratorgehäuses befindliches Grundgestell hinaustreten. An den unteren Teil des Zylinders ist ein Ring befestigt. Das innere und untere Teil des Rings kontaktiert mit der beweglichen Disk mit 0,5–1,0 mm Arbeitsspiel. An der äußeren Zylinderwand sind Schaufeln befestigt. Zylinderseitig sind an dem Schlangenrohr rechteckige Zellen auf elastischen Blechen und an dem senkrechten Hubabschnitt des Austrittsstutzens zylinderförmige Zellen befestigt. Die Zellen sind mit einem wärmespeichernden Stoff mit Phasenübergang im Bereich der Arbeitstemperaturen des Wärmegenerators gefüllt. Zu Nachteilen des bekannten Wind-Wärmegenerators gehört die recht komplizierte Bauart, die massiven Abmessungen und die niedrige Wärmeaustauschrate. Dies erlaubt den Wind-Wärmegenerator nur für die Warmwasserversorgung eines Verbrauchers mit Wassertemperatur bis zu 70°C bei hoher Windbelastung und Drehgeschwindigkeit der Wärmegeneratorwelle zu benutzen, wenn die thermohydraulische Energieumwandlung ausreichend wirksam wird.It is a wind heat generator (patent of the Russian Federation No. 2484301 ), which includes a wind motor with horizontal axis and vertical drive shaft with attached blades, and a housing, within which a cylinder and a snake tube are housed. According to the invention, the cylinder is housed in the center of the barrel-shaped heat generator housing and has at the top a lid and blades fixed to the inner wall of the cylinder. These blades alternate with vanes attached to the shaft of the heat generator. A movable metal disk and gusset plates are fixedly secured to the lower part of the shaft and are in contact with immovable metal disk to which the heat generator housing is welded. Within the housing body, a coiled tube with inlet and outlet ports is installed, which emerge through located at the top of the heat generator housing base frame. A ring is attached to the lower part of the cylinder. The inner and lower part of the ring contacted with the movable disk with 0.5-1.0 mm working cycle. On the outer cylinder wall blades are attached. Cylinder-side cylindrical cells are attached to the snake tube rectangular cells on elastic sheets and on the vertical stroke portion of the outlet nozzle. The cells are filled with a heat-storing substance with phase transition in the range of working temperatures of the heat generator. Disadvantages of the known wind heat generator include the quite complicated design, the massive dimensions and the low heat exchange rate. This allows the wind heat generator to use only for the hot water supply of a consumer with water temperature up to 70 ° C at high wind load and rotational speed of the heat generator shaft when the thermo-hydraulic energy conversion is sufficiently effective.

Dem technischen Wesen nach am nächsten zu der präsentierten Erfindung liegt die Wärme-Hydraulikanlage (Patent der Russischen Föderation Nr. 2204049 ) mit Nutzung von alternativen mechanischen Energiequellen. Diese Anlage beinhaltet einen Antriebsmotor mit senkrechter Welle, die mit einem Rotorwandler, der sich in einem Behälter mit Flüssigkeit befindet, ausgestattet und mit einer Elektromaschine verbunden ist. Die Anlage zeichnet sich damit aus, dass die Welle kinematisch mit einer Hydropumpe und mit einem ferromagnetischen Rotor mit niedriger Kegelneigung verbunden ist. Der Rotor befindet sich in einem Überdruckgefäß, das innerhalb des teilweise mit magnetischer Flüssigkeit gefüllten Behälters befestigt ist, und das mit dem Austrittstutzen der Hydropumpe in Verbindung steht, die mit der Möglichkeit des Einsenkens des Eintrittstutzens in die magnetische Flüssigkeit untergebracht ist. Die Seitenwände des Gefäßes und des Rotors sind in der Form von mit Arbeitsspiel gekoppelten Arbeitsflächen ausgeführt, wobei auf der Rotoroberfläche Spiralkanäle vorhanden sind, und die Seitenwände des Gefäßes aus Polenden einer Erregerwicklung mit einer runden, nicht durchgängigen Rille zwischen den Polen geformt sind, die auf ein Dauermagnet außerhalb des Gefäßes gebrückt sind. Das Gefäß ist auch mit einem Reduktions-Rückflussventil zur Zirkulation der magnetischen Flüssigkeit bei dem Sollbetrieb zwischen den Verbrauchern (Wärmeplatte, Heizung u. ä.) und mit einer Hydraulikanlage mit einem Drosselventil des Behälter-Auslaufstutzens ausgestattet. Außerdem ist die Welle kinematisch mit dem Rotor mittels einer Freilaufkupplung verbunden, die mit einer Rolle des Riemenantriebs zum Motor-Generator ausgestattet ist, der zu der Erregerwicklung des Magnetisierungsstromerzeugers und zu dem lokalen Stromnetz angeschlossen ist.The technical essence of the closest to the presented invention is the heat hydraulic system (patent the Russian Federation No. 2204049 ) using alternative mechanical energy sources. This system includes a vertical shaft drive motor equipped with a rotor converter located in a liquid tank and connected to an electric machine. The system is characterized by the fact that the shaft is kinematically connected to a hydraulic pump and to a ferromagnetic rotor with a low taper angle. The rotor is located in an over-pressure vessel, which is mounted within the partially filled with magnetic fluid container, and which communicates with the outlet port of the hydraulic pump, which is housed with the possibility of sinking the inlet nozzle in the magnetic fluid. The side walls of the vessel and the rotor are in the form of workplaces coupled to each other with spiral channels on the rotor surface, and the sidewalls of the vessel are formed of pole ends of a field winding having a round, non-continuous groove between the poles a permanent magnet are bridged outside the vessel. The vessel is also equipped with a reduction reflux valve for circulation of the magnetic fluid in the target operation between the consumers (heat plate, heater and the like) and with a hydraulic system with a throttle valve of the container outlet nozzle. In addition, the shaft is kinematically connected to the rotor by means of a one-way clutch which is provided with a roller of the belt drive to the motor-generator, which is connected to the exciter winding of the magnetizing power generator and to the local power grid.

Als magnetische Flüssigkeit wird verbrauchtes Kühlschmiermittel auf Schmierölbasis mit feindispersem Magnetschlamm verwendet.Used as a magnetic fluid is spent lubricating oil based on lubricating oil with finely dispersed magnetic sludge.

Zum wesentlichen Nachteil dieser Wärme-Hydraulikanlage mit magnetischer Flüssigkeit aus Industrieabfällen gehört ihr niedriges Wärmeförderdruck, der die Intensität des thermomechanischen Energieaustausches begrenzt, sowie die komplizierte Bauart mit großer Menge von magnetischer Flüssigkeit, was die Nutzung von elektrotechnischen Standartbauteilen und die Übereinstimmung mit Zugkraft-Geschwindigkeitsleistungen der alternativen Energiequelle erschwert.The main drawback of this industrial-scale magnetic fluid heat hydraulic system is its low heat transfer pressure which limits the intensity of the thermo-mechanical energy exchange, as well as the complicated design of large amount of magnetic fluid, which makes it possible to use standard electrotechnical components and to comply with traction-speed performances alternative energy source difficult.

Es ist die magnetorheologische Flüssigkeit von BASF AKTIENGESELLSCHAFT (Patent der Russischen Föderation Nr. 2414764 , Europäische Patentschrift Nr. EP 1 899 995 B1 ) bekannt, die folgendes enthält:

• a) mindestens ein Basisöl, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Dicarbonsäuredialkylester, basierend auf linearen oder verzweigten Fettsäuren mit Kettenlängen von C4 bis C10 und linearen oder verzweigten Alkoholen mit Kettenlängen von C4 bis C10; gesättigten Polyolestern, basierend auf Neopentylglykol, Trimethylolpropan oder Pentaerythrit; Poly-α-olefinen und Mischungen aus den oben genannten Dicarbonsäuredialkylestern und Poly-α-olefinen;
• b) mindestens ein magnetisierbares Teilchen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Eisenpulver, feinverteiltem Eisenpulver, wie Carbonyleisenpulver, gas- und wasserverdüstem Eisenpulver, gecoatetem Eisenpulver und Mischungen der zuvor genannten magnetisierbaren Teilchen;
• c) mindestens ein Dispergiermittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Dispergiermitteln auf Polymerbasis und Alkylphosphorsäureestern von langkettigen Alkoholen oder von Alkoholethoxylaten der allgemeinen Formel Rn(EO)x mit n = 4 bis 18 und x = 0 bis 20, besonders bevorzugt n = 6 bis 18 und x = 0 bis 10, insbesondere n = 6 bis 18 und x = 0 bis 5;
• d) mindestens ein Thixotropiermittel auf der Basis von hydrophob modifizierten Schichtsilikaten, wobei der Gehalt dieser Thixotropiermittels 0,1 bis 2 gew-% bezogen auf die Formulierung, beträgt.

It is the magnetorheological fluid from BASF AKTIENGESELLSCHAFT (patent to the Russian Federation No. 2414764 , European patent no. EP 1 899 995 B1 ), which contains:

• a) at least one base oil selected from the group consisting of dicarboxylic acid dialkyl esters based on linear or branched fatty acids with chain lengths of C4 to C10 and linear or branched alcohols with chain lengths of C4 to C10; saturated polyol esters based on neopentyl glycol, trimethylolpropane or pentaerythritol; Poly-α-olefins and mixtures of the above-mentioned dicarboxylic acid dialkyl esters and poly-α-olefins;
• b) at least one magnetizable particle selected from the group consisting of Iron powder, finely divided iron powder such as carbonyl iron powder, gas and water atomized iron powder, coated iron powder, and mixtures of the aforementioned magnetizable particles;
• c) at least one dispersing agent selected from the group consisting of polymer-dispersing agents and alkylphosphoric acid esters of long-chain alcohols or of alcohol ethoxylates of the general formula Rn (EO) x where n = 4 to 18 and x = 0 to 20, particularly preferably n = 6 to 18 and x = 0 to 10, in particular n = 6 to 18 and x = 0 to 5;
• d) at least one thixotropic agent based on hydrophobically modified phyllosilicates, wherein the content of this thixotropic agent is 0.1 to 2% by weight, based on the formulation.

Solche magnetische Flüssigkeit hat hohe Kosten pro Liter und ist zur Verwendung in verschiedenen Antrieben und Bewegungsdichtungen bestimmt, als Mittel für Sicherung von hohen übertragbaren Schubspannungen in Geräten aus der Gruppe, die Stoßdämpfer, Kupplungen, Bremsanlagen und Steuervorrichtungen einschließt, sowie aus der Gruppe, die aus Fitnessgeräten, taktilen Einrichtungen, Arretierungsanlagen, Einheiten für die Stoßadsorption, Elektrosteuerungssystemen von Lenkanlagen, Elektrosteuerungssystemen von Zahngetrieben und Elektrosteuerungssystemen von Bremsanlagen, Dichtungen, Prothesen und Lagern besteht.Such magnetic fluid has high cost per liter and is intended for use in various drives and motion seals, as a means of securing high transmittable shear stresses in devices of the group including shock absorbers, clutches, brakes and control devices, as well as the group consisting of Fitness equipment, tactile devices, locking devices, shock absorption units, steering control electric control systems, geared electronic control systems, and electrical control systems of brake systems, gaskets, prostheses and bearings.

Die maximale Arbeitstemperatur solcher Flüssigkeit ist unter 150°C. Deswegen ist sie nicht für spezielle Einrichtungen für intensiven thermomechanischen Wärmeaustausch geeignet, wie Wärmegeneratoren, Kesseln und anderen Erwärmungseinrichtungen mit der Temperatur der magnetischen Flüssigkeit über 150°C und bis zu 400–500°C.The maximum working temperature of such liquid is below 150 ° C. Therefore, it is not suitable for special equipment for intensive thermo-mechanical heat exchange, such as heat generators, boilers and other heating devices with the temperature of the magnetic fluid above 150 ° C and up to 400-500 ° C.

Die technische Aufgabe der präsentierten Erfindung ist die Reduzierung von Abmessungen und Kosten der Einrichtung, Verbesserung ihrer Praxistauglichkeit, Verbesserung der Zuverlässigkeit von Energieversorgung der autonomen Verbraucher, Steigerung der Wirksamkeit von Energieaustausch- und Wärmeübertragungsvorgängen, Erhöhung der Erwärmungstemperatur und Erwärmungsrate von Wärmeträger und Wärmespeichermittel.The technical object of the presented invention is to reduce the size and cost of the device, improve its practicality, improve the reliability of energy supply to the autonomous consumers, increase the efficiency of energy exchange and heat transfer processes, increase the heating temperature and heating rate of heat transfer and heat storage.

Um diese Aufgabe zu lösen wird folgende Einrichtung präsentiert.In order to solve this problem, the following device is presented.

Der magnetmechanischer Boiler, der alternative Energiequellen, wie Wind, Wellen u. ä. nutzt, um die Antriebswelle des ferromagnetischen Rotors und des Magnetisierungsstromerzeugers für Statorwicklungen des Wärmegenerators zu drehen. Der magnetmechanische Boiler besteht aus einem hermetisch dichten Gehäusekörper, der mit einer magnetischen Flüssigkeit gefüllt ist, worin ein ferromagnetischer Rotor mit Durchflüßkanälen für die Zirkulation der magnetischen Flüssigkeit innerhalb des Gehäusekörpers eingetaucht ist. Der Gehäusekörper ist in einem wärmeisolierten Behälter untergebracht, welcher mit einem flüssigen Wärmeträger gefüllt und mit Stutzen für Einbindung in den Wärmeträger-Kreislauf zwischen dem Wärmegenerator und den Wärmeenergieverbrauchern ausgestattet ist. Auf der äußeren zylindrischen Oberfläche des ferromagnetischen Rotors ist eine zusätzliche Kurzschlusswicklung in Form einer verkupferten zylindrischen Oberfläche angebracht. Auf der unteren Seite des Rotors befinden sich die Mischflügel für die Durchwirbelung von magnetischer Flüssigkeit. Dabei ist die Rotorwelle gegen den koaxial angebrachten Propellermischer des Behälters hydroisoliert. Am Boden des Behälters befinden sich die Wärmespeichergefäße, die mit einem leichtschmelzenden Stoff gefüllt sind. Dieser Stoff weist Phasenübergang bei den Arbeitstemperaturen des Wärmegenerators auf. Außerdem sind in dem ferromagnetischen Stator zusätzlich durchführende Längsnute für die Zirkulation der magnetischen Flüssigkeit nur innerhalb des hermetischen Gehäusekörpers des Wärmegenerators entlang des Arbeitsspiels zwischen dem Rotor und Stator mit Wicklungen angebracht, wobei ein Teil der Wicklungen über Gleichrichter und nichtlinearen Widerstand zum Magnetisierung-Stromerzeuger, und die restlichen Wicklungen über Gleichrichter und Stellwiderstand zum elektrischen Messgerät angeschlossen sind. Dieses Messgerät hat eine Skala mit aktuellen Leistungswerten von Energieaustausch in dem Arbeitsspiel mit magnetischer Flüssigkeit, die an den flüssigen Wärmeträger und Wärmespeichergefäße übertragen wird.The magnetic-mechanical boiler, the alternative energy sources, such as wind, waves u. Ä. Used to rotate the drive shaft of the ferromagnetic rotor and the magnetization generator for stator windings of the heat generator. The magnetomechanical boiler consists of a hermetically sealed housing body filled with a magnetic fluid in which a ferromagnetic rotor with flow channels for the circulation of the magnetic fluid is immersed within the housing body. The housing body is housed in a thermally insulated container, which is filled with a liquid heat carrier and equipped with nozzles for integration into the heat transfer circuit between the heat generator and the heat energy consumers. On the outer cylindrical surface of the ferromagnetic rotor, an additional short-circuit winding in the form of a copper-plated cylindrical surface is attached. On the lower side of the rotor are the mixing vanes for the swirling of magnetic fluid. The rotor shaft is hydro-insulated against the coaxial mounted propeller mixer of the container. At the bottom of the container are the heat storage vessels, which are filled with a slightly melting substance. This substance has phase transition at the operating temperatures of the heat generator. In addition, in the ferromagnetic stator additionally performing longitudinal grooves for the circulation of the magnetic fluid are mounted only within the hermetic housing body of the heat generator along the cycle between the rotor and stator with windings, wherein a part of the windings via rectifier and non-linear resistor to the magnetization generator, and the remaining windings are connected via rectifier and variable resistor to the electrical measuring device. This meter has a scale with current performance values of energy exchange in the magnetic fluid duty cycle, which is transferred to the liquid heat carrier and storage vessels.

In dem präsentierten magnetmechanischen Boiler kann man die Statorwicklungen des Wärmegenerators in einem Dreiphasen-„Sternschaltung” verbinden, bei dem die zwei Phasenwicklungen über Gleichrichter und nichtlinearen Widerstand zum Stromerzeuger, und die dritte verkürzte und mit Bildung von durchführenden Längsnuten am Stator verlegte Phasenwicklung über Gleichrichter und Stellwiderstand zum Drehspulmessgerät angeschlossen sind. Dieses Messgerät hat eine Skala mit aktuellen Leistungswerten von Energieaustausch in dem Arbeitsspiel mit magnetischer Flüssigkeit.In the presented magnetomechanical boiler, one can connect the stator windings of the heat generator in a three-phase "star connection" in which the two phase windings via rectifier and non-linear resistor to the power generator, and the third shortened and with forming longitudinal slots on the stator laid phase winding via rectifier and Variable resistor to the moving coil are connected. This meter has a scale with current performance values of energy exchange in the magnetic fluid duty cycle.

In dem präsentierten magnetmechanischen Boiler kann man die Statorwicklungen des Wärmegenerators in einem geöffneten Dreiphasen-„Dreieckschaltung” verbinden, bei dem die zwei Phasenwicklungen über Gleichrichter und nichtlinearen Widerstand zum Stromerzeuger, und die dritte mit Bildung von durchführenden Längsnuten am Stator verlegte Phasenwicklung über Stellwiderstand zum Drehspulmessgerät angeschlossen sind. Dieses Messgerät hat eine Skala mit aktuellen Leistungswerten von Energieaustausch in dem Arbeitsspiel mit magnetischer Flüssigkeit.In the presented magnetomechanical boiler one can connect the stator windings of the heat generator in an open three-phase "delta connection" in which the two phase windings via rectifier and non-linear resistor to the power generator, and the third with formation of longitudinal slots on the stator laid phase winding via variable resistor to the moving coil are connected. This meter has a scale with current performance values of energy exchange in the magnetic fluid duty cycle.

Die aufgeführten Wärmespeichergefäße sind in der Form von nach unten verengten Gefäßen oder nach unten umgedrehten geschlossenen Flaschen oder Kanistern ausgeführt, die mit einem leichtschmelzenden Stoff gefüllt sind, in Form von Komposition aus Bitumen und Niederdruck-Polyäthylen, mit Schmelztemperatur, die proportional seiner Menge in dieser Komposition ist. The heat storage vessels listed are carried out in the form of downwardly constricted vessels or downwardly inverted closed bottles or canisters filled with a light-melting substance, in the form of bitumen and low-pressure polyethylene composition, with a melting temperature proportional to its quantity in this Composition is.

Es wird auch eine neue Zusammensetzung der magnetischen Flüssigkeit auf der Basis eines dispersen Bestandteiles in Form von Ferromagnetischen-Pulver und dispersen Flüssigkeitsmedium mit gelbildenden Zusatzstoffen und Stabilisierungsmittel mit neuem Anwendungsbereich bei der Wärmeenergetik für den steuerbaren Energieaustausch in einem magnetmechanischen Boiler präsentiert. Diese magnetische Flüssigkeit zeichnet sich damit aus, dass sie als disperses Bestandteil das Ferrosilizium-Pulver, und als disperses Medium – hochthermale Wärmeübertragungsflüssigkeit und gelbildendes Zusatzstoff – Aerosil, sowie Stabilisierungsmittel aus einem Gemisch aus Kupfer(II)-acetat und Kupferpulver-Plattierungszusatz beinhaltet.Also presented is a novel composition of the magnetic fluid based on a disperse component in the form of ferromagnetic powder and disperse fluid medium with gelling additives and stabilizer with new application in thermal energy for controllable energy exchange in a magnetomechanical boiler. This magnetic fluid is characterized by including as disperse component the ferrosilicon powder, and as a disperse medium - high thermal heat transfer fluid and gelling additive - Aerosil, and stabilizer of a mixture of cupric acetate and copper powder plating additive.

Insbesondere kann die präsentierte magnetische Flüssigkeit in Form von feindisperser Suspension aus folgenden Komponenten mit folgendem Masseprozent ausgeführt werden:

• – Ferrosilizium-Pulver FS15 vom 40 bis zu 60,
• – Aerosil A-300 vom 2 bis zu 5,
• – Kupferpulver PMS-1 vom 5 bis zu 10,
• – Kupfer(II)-acetat 5,
• – hochthermales siliziumorganisches Wärmeüberträger(Sofexil TSZ-v)

oder organischer Polyalkylbenzol-Wärmeträger TLV-330M oder Wärmeträgeröl AMT-300p – das übrige.In particular, the presented magnetic liquid in the form of finely dispersed suspension can be made of the following components with the following percentage by mass:

• - ferrosilicon powder FS15 from 40 up to 60,
• Aerosil A-300 from 2 to 5,
• - copper powder PMS-1 from 5 up to 10,
• - copper (II) acetate 5,
• - high-temperature organosilicon heat exchanger (Sofexil TSZ-v)

or organic polyalkylbenzene heat carrier TLV-330M or thermal oil AMT-300p - the rest.

Es wird auch die Verwendung von magnetischer Flüssigkeit in Form von feindisperser Suspension aus folgenden Komponenten mit folgendem Masseprozent für Ferrosilizium-Pulver FS15 vom 40 bis zu 60, Aerosil A-300 2–5, Kupferpulver PMS-1 vom 5 bis zu 10, Kupfer(II)-Acetat 5, hochthermales siliziumorganisches Wärmeträger Sofexil TSZ-v oder Polyalkylbenzol-Wärmeträger TLV-330M oder Wärmeträgeröl AMT-300p – das übrige, als steuerbares Energieaustauschmedium in Objekten der Wärmeenergetik angemeldet. Die Objekten der Wärmenergetik sind aus der folgenden Gruppen ausgewählt: Brennstoffelemente der Wärmetechnik, Wärmegenerator, Wärmespeicher, Steuersysteme für Windkraft- und Hydroturbinen, elektrische Steuereinrichtungen für Wärmeableitung bei mechanischen Kraftübertragungseinrichtungen und Kraftfahrzeug-Retardern.It is also the use of magnetic liquid in the form of finely dispersed suspension of the following components with the following percent by mass for ferrosilicon powder FS15 from 40 to 60, Aerosil A-300 2-5, copper powder PMS-1 from 5 to 10, copper ( II) acetate 5, high-temperature silicon-organic heat transfer medium Sofexil TSZ-v or polyalkylbenzene heat transfer medium TLV-330M or heat transfer oil AMT-300p - the remainder, registered as a controllable energy exchange medium in thermal energy objects. The thermal energy objects are selected from the following groups: thermal fuel elements, heat generator, heat accumulator, wind turbine and hydroturbine control systems, electrical control devices for heat dissipation in mechanical power transmission and automotive retarders.

Das Wesentliche der Erfindung wird mit Hilfe der Zeichnung erklärt, wo auf der der Längsschnitt des magnetmechanischen Boiler dargestellt ist, auf der – sein Querschnitt, auf der der Schaltplan des Boilers auf der Basis eines Elektromotors mit Statorwicklungen, die als Dreiphasen-”Sternschaltung” verbunden sind, auf der – ein vergleichbarer Plan mit Wicklungen, die in einen geöffneten ”Dreieckschaltung” verbunden sind, und auf der – ein Beispiel der Übereinstimmung von Zugkraft-Geschwindigkeitsleistungen der Flügel- und Rotorwindmotoren mit verschiedenen Friktionseigenschaften des magnetmechanischen Boiler.The essence of the invention will be explained with the aid of the drawing, where on the the longitudinal section of the magnetomechanical boiler is shown on the - his cross section, on the the circuit diagram of the boiler based on an electric motor with stator windings, which are connected as a three-phase "star connection", on the A comparable plan with windings connected in an open "delta connection" and on the An example of the conformity of tensile force performance of the vane and rotor wind engines with different friction characteristics of the magnetomechanical boiler.

Der präsentierte magnetmechanischer Boiler ( ) beinhaltet eine Antriebswelle (1) für kinematische Verbindung mit einer alternativen mechanischen Energiequelle, z. B. einem Rotor-Windmotor, und einen Kabel (2) für elektrische Verbindung mit seinem zusätzlichen Stromerzeuger (dargestellt auf den Schaltplänen: , ). Dieses leistungsschwache Stromerzeuger sichert die Zuführung vom Magnetisierungsstrom der Statorwicklungen (3) des Wärmegenerators. Der Wärmegenerator ist mit magnetischer Flüssigkeit (4) gefüllt, worin sein ferromagnetischer Rotor (5) mit Durchflüßkanälen (6) für Zirkulation der magnetischen Flüssigkeit (4) nur innerhalb des hermetisch dichten Gehäusekörpers (7) des Wärmegenerators eingetaucht ist. Der Gehäusekörper (7) ist mit dem Deckel des wärmeisolierten Behälters (8) verbunden. Bei der Beschreibung des präsentierten Boilers soll man unter dem Wärmegenerator eine Baugruppe verstehen, worin unmittelbar die Wärme generiert wird (Gehäusekörper, Rotor, Stator, magnetische Flüssigkeit). Zusätzlich zu der Kurzschlusswicklung des Rotors, die in den Nuten des Rotors verlegt sind, ist auf der äußeren zylindrischen Oberfläche des Wärmegenerator-Rotors (5) eine Kurzschlusswicklung (9) in Form von einer verkupferten zylindrischen Oberfläche angebracht. Auf der unteren Seite des ferromagnetischen Rotors befinden sich die Mischflügel (10) für die Durchwirbelung von magnetischer Flüssigkeit in einem Zirkulations-Hydropumpenbetrieb. Die Antriebswelle des ferromagnetischen Rotors ist gegen den koaxial angebrachten Propellermischer (12) in dem Füllringe (13) des Behälters (8) mittels eines hermetischen Abschlusses (11) des Gehäusekörpers (7) isoliert. Der Propellermischer (12) ist für die beschleunigte Konvektion des flüssigen Wärmeträgers (14) im Behälter (8) vorgesehen. Über die Stutzen (15) des Behälters (8) kann der flüssige Wärmeträger unmittelbar an die Wärmeverbraucher über Wärmetauscher zugeführt werden, z. B. an die Heizkörper, Kochplatten, Warmwasserversorgungssysteme etc. (nicht auf der Abbildung dargestellt).The presented magnetomechanical boiler ( ) includes a drive shaft ( 1 ) for kinematic connection with an alternative mechanical energy source, e.g. B. a rotor wind engine, and a cable ( 2 ) for electrical connection with its additional generator (shown on the wiring diagrams: . ). This low-power generator ensures the supply of the magnetizing current of the stator windings ( 3 ) of the heat generator. The heat generator is equipped with magnetic fluid ( 4 ), in which its ferromagnetic rotor ( 5 ) with flow channels ( 6 ) for circulation of the magnetic fluid ( 4 ) only within the hermetically sealed housing body ( 7 ) of the heat generator is immersed. The housing body ( 7 ) is connected to the lid of the thermally insulated container ( 8th ) connected. In the description of the boiler presented, the heat generator should be understood to mean an assembly in which the heat is generated directly (housing body, rotor, stator, magnetic fluid). In addition to the short-circuit winding of the rotor, which are laid in the grooves of the rotor, is on the outer cylindrical surface of the heat generator rotor ( 5 ) a short-circuit winding ( 9 ) in the form of a copper-plated cylindrical surface. On the lower side of the ferromagnetic rotor are the mixing blades ( 10 ) for the circulation of magnetic fluid in a circulation hydraulic pump operation. The drive shaft of the ferromagnetic rotor is against the coaxial mounted propeller mixer ( 12 ) in the filling rings ( 13 ) of the container ( 8th ) by means of a hermetic seal ( 11 ) of the housing body ( 7 ) isolated. The propeller mixer ( 12 ) is for the accelerated convection of the liquid heat carrier ( 14 ) in the container ( 8th ) intended. About the nozzles ( 15 ) of the container ( 8th ), the liquid heat carrier can be supplied directly to the heat consumer via heat exchangers, z. B. to the radiators, hotplates, hot water supply systems, etc. (not shown in the picture).

Am Boden des Behälters (8) befinden sich die Wärmespeichergefäße (16), die mit einem leichtschmelzenden wärmespeichernden Stoff mit Phasenübergang im Bereich der Arbeitstemperaturen des Wärmegenerators gefüllt sind, in Form von Komposition aus Bitumen und Niederdruck-Polyäthylen mit Schmelztemperatur, die proportional seiner Menge in dieser Komposition ist. Diese Gefäße sind in der Form von nach unten verengten Gefäßen oder nach unten umgedrehten geschlossenen Flaschen oder Kanistern ausgeführt, damit die wärmeerzeugende Oberflächen intensiv mit dem flüssigen Wärmeträger von allen Seiten bis zum Unterteil des Behälters umgespült werden.At the bottom of the container ( 8th ) are the heat storage vessels ( 16 ), which are filled with a light-melting heat-transfer material with phase transition in the range of working temperatures of the heat generator, in the form of composition of bitumen and low-pressure polyethylene with melting temperature, which is proportional to its quantity in this composition. These vessels are in the form of constricted or downwardly turned closed bottles or canisters designed so that the heat-generating surfaces are thoroughly washed with the liquid heat transfer medium from all sides to the bottom of the container.

In dem ferromagnetischen Stator (17) sind zusätzlich durchführende Längsnute (18) für die Zirkulation der magnetischen Flüssigkeit (4) nur innerhalb des hermetischen Gehäusekörpers (7) des Wärmegenerators entlang des Arbeitsspiels zwischen dem Rotor (5) und Stator (17) mit Wicklungen (3) angebracht, wobei ein Teil der Wicklungen (19) über Gleichrichter (20) und nichtlinearen Widerstand (21) zum Magnetisierungsstromerzeuger (22), ( und ) und die restlichen Wicklungen (23) über Messgleichrichter (24) und Stellwiderstand (25) zum elektrischen Drehspulmessgerät (26) angeschlossen sind ( , Verbindung der Phasenwicklungen nach dem „Sternschaltung”). Dieses Messgerät hat eine Skala mit aktuellen Leistungswerten von Energieaustausch in dem Arbeitsspiel mit magnetischer Flüssigkeit (4) und Übertragung an den Wärmeträger (14) innerhalb des wärmeisolierten Behälters (8).In the ferromagnetic stator ( 17 ) are additionally performing longitudinal grooves ( 18 ) for the circulation of the magnetic fluid ( 4 ) only within the hermetic housing body ( 7 ) of the heat generator along the work cycle between the rotor ( 5 ) and stator ( 17 ) with windings ( 3 ), wherein a part of the windings ( 19 ) via rectifier ( 20 ) and nonlinear resistance ( 21 ) to the magnetizing power generator ( 22 ) and ) and the remaining windings ( 23 ) via measuring rectifier ( 24 ) and variable resistor ( 25 ) to the electrical moving coil measuring device ( 26 ) are connected ( , Connection of the phase windings after the "star connection"). This meter has a scale with current performance values of energy exchange in the magnetic fluid duty cycle ( 4 ) and transfer to the heat transfer medium ( 14 ) within the thermally insulated container ( 8th ).

Es wird auch eine neue Zusammensetzung der magnetischen Flüssigkeit (4) für den steuerbaren Energieaustausch in einem magnetmechanischen Boiler auf der Basis eines dispersen Bestandteiles in Form von Ferrosilizium-Pulver und dispersen Flüssigkeitsmedium präsentiert, das hochthermale Wärmeübertragungsflüssigkeit und gelbildendes Zusatzstoff – Aerosil, sowie Stabilisierungsmittel aus einem Gemisch aus Kupfer(II)-Acetat und Kupferpulver-Plattierungszusatz mit folgenden Masseprozenten beinhaltet:

• 1) Ferrosilizium-Pulver FS15 vom 40 bis zu 60,
• 2) Aerosil A-300 2–5,
• 3) Kupferpulver PMS-1 vom 5 bis zu 10,
• 4) Kupfer(II)-Acetat 5,
• 5) hochthermales siliziumorganisches Wärmeträger (Sofexil TSZ-v)

oder Polyalkylbenzol-Wärmeträger (TLV-330M) oder Wärmeträgeröl (AMT-300p) – das übrige.There will also be a new composition of the magnetic fluid ( 4 ) for the controllable energy exchange in a magnetomechanical boiler on the basis of a disperse component in the form of ferrosilicon powder and disperse liquid medium, the highly thermal heat transfer fluid and gel forming additive - Aerosil, as well as stabilizers of a mixture of copper (II) acetate and copper powder Plating additive with the following percentages by mass includes:

• 1) ferrosilicon powder FS15 from 40 up to 60,
• 2) Aerosil A-300 2-5,
• 3) copper powder PMS-1 from 5 to 10,
• 4) copper (II) acetate 5,
• 5) high-temperature organosilicon heat transfer medium (Sofexil TSZ-v)

or polyalkylbenzene heat carrier (TLV-330M) or thermal oil (AMT-300p) - the rest.

Als Ausgangsstoff zur Erzeugung von ferromagnetischer Flüssigkeit im Sinne dieser Erfindung wird fein gesiebte Fraktion des Ferrosilizium-Pulvers mit 10–20% Siliziumkonzentration und maximaler Partikelgröße von 0,2 mm verwendet, das gewöhnlich bei Erzindustrie für Herstellung von schweren Spülungen oder Anreicherungssuspensionen verwendet wird.As the starting material for the production of ferromagnetic fluid according to this invention finely sieved fraction of ferrosilicon powder with 10-20% silicon concentration and maximum particle size of 0.2 mm is used, which is commonly used in ore industry for the production of heavy rinses or enrichment suspensions.

Dieses Pulver wird bei der Zimmertemperatur mit Kupferacetat-Pulver und Kupferpulver-Plattierungszusatz in obengenannten Proportionen vermischt. Danach wird ein Silikonöl mit Aerosil oder Wärmeträger, der das Silikonöl ersetzen kann, dazugegeben. Das Gemisch wird dann auch gründlich vermischt und verrieben, bis man eine dickflüssige Suspension mit steifer Konsistenz erhält. Alle Bestandteile der präsentierten magnetischen Flüssigkeit werden im Industrie-Lieferzustand ohne zusätzliche Verarbeitung verwendet. Mit Aerosil befeuchtet das Silikonöl gut die eingeführten Bestandteile mit Bildung der stabilen vernetzten Nahordnungsstrukturen, die nach einer Schubverformung sogar bei starken Temperaturgradienten bis zum Curie-Punkt des benutzen Ferromagnetikum rückbildungsfähig sind. Die genaue Menge der Bestandteile wird nach den Herstellungsbedingungen von Sedimentations- und Koagulationsbeständigkeit des Systems ausgewählt, das die Stabilität des Energieaustausches und Betriebseigenschaften des Wärmegenerators sicherstellt.This powder is mixed at room temperature with copper acetate powder and copper powder plating additive in the above proportions. Thereafter, a silicone oil with Aerosil or heat transfer medium, which can replace the silicone oil added. The mixture is then thoroughly mixed and triturated until a thick suspension of stiff consistency is obtained. All components of the presented magnetic fluid are used in the factory condition without additional processing. With Aerosil, the silicone oil well moistens the introduced ingredients with formation of the stable crosslinked proximity structures that are recoverable after shear deformation even at high temperature gradients up to the Curie point of the ferromagnetic material used. The exact amount of ingredients is selected according to the manufacturing conditions of sedimentation and coagulation resistance of the system, which ensures the stability of the energy exchange and operating characteristics of the heat generator.

Die präsentierte magnetische Flüssigkeit wurde experimentell in einem Wärmegenerator-Versuchsmodell getestet, der aus einem hermetisch abgedichteten Elektromotor in explosionsgeschützter Ausführung angefertigt wurde.The presented magnetic fluid was experimentally tested in a heat generator experimental model made from a hermetically sealed explosion-proof electric motor.

Die präsentierte magnetische Flüssigkeit kann als steuerbares Energieaustauschmedium nicht nur in einem magnetmechanischen Boiler Verwendung finden, sondern auch in anderen Einrichtungen und Anlagen: Brennstoffelementen der Wärmetechnik, Wärmegeneratoren, Wärmespeicher, elektrischen Steuereinrichtungen für Wärmeableitung bei mechanischen Kraftübertragungseinrichtungen und Kraftfahrzeug-Retardern.The presented magnetic fluid can be used as a controllable energy exchange medium not only in a magnetomechanical boiler, but also in other facilities and installations: fuel elements of heat engineering, heat generators, heat storage, electrical control devices for heat dissipation in mechanical power transmission equipment and automotive retarders.

Der Betrieb des präsentierten Boilers läuft folgenderweise ab:
Bei der Drehung der Antriebswelle (1) mittels einer alternativen Energiequelle, wie z. B. Darrieus Rotor-Windmotor, und Zuführung über das Kabel (2) zu den Wicklungen (3) des Stroms und der Spannung, die proportional der Drehgeschwindigkeit n (U/min) seines Stromerzeugers sind, entsteht in dem engen Arbeitsspiel zwischen dem Stator (17) und dem Rotor (5) ein entsprechendes Magnetfeld. Dieses Magnetfeld erhöht die dynamische Viskosität der dort befindlichen magnetischen Flüssigkeit (4), was die Entstehung von einem Bremsmoment M des Rotors (5) bedingt, der an die Antriebswelle (1) des Wärmegenerators (7) einwirkt.The operation of the presented boiler is as follows:
During the rotation of the drive shaft ( 1 ) by means of an alternative energy source, such. B. Darrieus rotor wind engine, and supply via the cable ( 2 ) to the windings ( 3 ) of the current and the voltage, which are proportional to the rotational speed n (rpm) of its generator, arises in the close working cycle between the stator ( 17 ) and the rotor ( 5 ) a corresponding magnetic field. This magnetic field increases the dynamic viscosity of the magnetic fluid ( 4 ), what the emergence of a braking torque M of the rotor ( 5 ), which is connected to the drive shaft ( 1 ) of the heat generator ( 7 ) acts.

Es beginnt der Umsetzungsvorgang von mechanischer Energie in die Wärmeenergie mit laufender Kraftleistung, die proportional dem Produkt der Drehgeschwindigkeit n mit dem Bremsmoment M ist ( ). Die Wärme entsteht durch die Reibung zwischen der verkupferten zylindrischen Oberfläche der Rotor-Kurzschlusswicklung (5) und anliegenden Schichten der magnetischen Flüssigkeit, und durch die viskose Reibung von der magnetischen Flüssigkeit selbst. Dank den Mischflügeln (11) auf der unteren Seite des Rotors (5) kommt es zu intensiven Vermischung der erwärmten magnetischen Flüssigkeit und zu Zirkulation der Flüssigkeit durch die Durchflüsskanäle (6) des Rotors (5) und Längsnuten (18) des Stators (17). Die Längsnute (18) des Stators können mit Hilfe von einer entsprechenden Verlegung von einer Einphasenwicklung gebildet werden. Bei der Testierung wurden diese mit Hilfe einer Entfernung aus den Längsnuten einer von den Sektionen der Dreiphasenwicklung (23) des Stators gebildet, die nur für die Messung der aktuellen Leistungskraft der Energieumwandlung mit Hilfe von dem Messgleichrichter (24) und dem Drehspulmessgerät (26) benutzt wurde, der mit Hilfe von dem Stellwiderstand (25) in Einheiten der Wärme- oder Wellenleistung graduiert wurde, da in dieser verkürzten Wicklung (23) induzierte Spannung proportional der Magnetinduktion im Arbeitsspiel, nämlich dem Bremsmoment, und der Drehwinkelgeschwindigkeit des Rotors (5) ist. Dabei sind die übrigen Wicklungen (19) des standardmäßigen Elektromotors in der hermetisch dichten explosionsgeschützten Ausführung zum Magnetisierungsstromerzeuger (22) über den Kraftgleichrichter (20) und nichtlinearen Widerstand (21) angeschlossen. Dieser Widerstand bestimmt die Eigenschaft der magnetmechanischen Belastung des Wärmegenerators und Abstimmungsbetrieb der Arbeit des ganzen Boilers mit alternativer mechanischer Energiequelle ( ).It begins the process of converting mechanical energy into thermal energy with power output that is proportional to the product of the rotational speed n with the braking torque M ( ). The heat is generated by the friction between the copper-plated cylindrical surface of the rotor short-circuit winding ( 5 ) and adjacent layers of the magnetic fluid, and by the viscous friction of the magnetic fluid itself. Thanks to the mixing blades ( 11 ) on the lower side of the rotor ( 5 ) there is intensive mixing of the heated magnetic fluid and circulation of the fluid through the Durchflüsskanäle ( 6 ) of the rotor ( 5 ) and longitudinal grooves ( 18 ) of the stator ( 17 ). The longitudinal groove ( 18 ) of the stator can be formed by means of a corresponding laying of a single-phase winding. In the test, these were removed by means of a distance from the longitudinal grooves of one of the sections of the three-phase winding ( 23 ) of the stator, which is used only for the measurement of the actual power of energy conversion by means of the measuring rectifier ( 24 ) and the moving coil meter ( 26 ) used with the aid of the variable resistor ( 25 ) was graduated in units of heat or wave power, since in this shortened winding ( 23 ) induced voltage proportional to the magnetic induction in the working cycle, namely the braking torque, and the rotational angular velocity of the rotor ( 5 ). The remaining windings ( 19 ) of the standard electric motor in the hermetically sealed explosion-proof design to the magnetizing power generator ( 22 ) via the force rectifier ( 20 ) and nonlinear resistance ( 21 ) connected. This resistance determines the property of the magnetomechanical load of the heat generator and tuning operation of the whole boiler with alternative mechanical energy source ( ).

Auf vergleichbarer Weise arbeitet auch das Modell mit geöffneten „Dreieckphasenwicklung” des Stators, wobei man die Messeinrichtung (27) des elektromagnetischen Systems ohne den Messgleichrichter (24) verwenden kann ( ).Similarly, the model also operates with the stator open "triangle phase winding", using the measuring device ( 27 ) of the electromagnetic system without the measuring rectifier ( 24 ) can use ( ).

Während der Arbeit wird sich die verkupferte Rotoroberfläche aufgrund der Reibungswirkung der magnetischen Flüssigkeit allmählich verschleißen, der Kupferpulver-Plattierungszusatz in der magnetischen Flüssigkeit wird jedoch sogleich eine neue Kupferschicht auf diese Oberfläche auftragen, und damit den Verschleiß kompensieren, auch an der inneren Oberfläche des ferromagnetischen Stators. Dies schafft den Verschleiß der Wärmegenerator-Bauteile praktisch vollständig ab.During operation, the copper-plated rotor surface will gradually wear due to the frictional action of the magnetic fluid, but the copper powder plating additive in the magnetic fluid will immediately deposit a new layer of copper on that surface, thereby compensating for wear, even on the inner surface of the ferromagnetic stator , This virtually eliminates wear on the heat generator components.

Die erzeugte Wärme wird durch die Wärmegeneratorwand (7) an den Wärmeträger (14), z. B. Wärmeleitflüssigkeit, übertragen. Die Wärmeträger-Flüssigkeit wird intensiv durch einen externen Propellermischer (12) vermischt, der sich innerhalb des Füllrings (13) befindet. Somit wird die Zuführung an die Wärmespeichergefäße (16) sichergestellt, die mit einem leichtschmelzenden wärmespeichernden Stoff gefüllt sind, z. B. Komposition aus Bitumen und Niederdruck-Polyäthylen mit Schmelztemperatur, die proportional seiner Menge in dieser Komposition ist, die den Phasenübergang von festen in den flüssigen Zustand vollzieht, und die Wärmeenergie gespeichert. Außerdem kann der flüssige Wärmeträger (14) über Stutzen (15) unmittelbar an die Wärmeverbraucher zugeführt werden, z. B. an die Heizkörper, Kochplatten, Warmwasserversorgungssysteme etc.The generated heat is transmitted through the heat generator wall ( 7 ) to the heat carrier ( 14 ), z. B. Wärmeleitflüssigkeit transferred. The heat transfer fluid is intensively filtered by an external propeller mixer ( 12 ), which is located inside the filler ring ( 13 ) is located. Thus, the supply to the heat storage vessels ( 16 ), which are filled with a low-melting heat-storing substance, for. B. Composition of bitumen and low-pressure polyethylene with melting temperature, which is proportional to its amount in this composition, which performs the phase transition from solid to liquid state, and stored the heat energy. In addition, the liquid heat carrier ( 14 ) via nozzles ( 15 ) are supplied directly to the heat consumer, z. B. to the radiator, hotplates, hot water supply systems, etc.

Die Zusammensetzung des leichtschmelzenden wärmespeichernden Stoffes war erreicht durch Versuche aus billigen Materialien mit Schmelzpunkt, der sich zwischen dem Schmelzpunkt des Bitumens (60°C) und Niederdruck-Polyäthylen (150°C) befindet.The composition of the light-melting heat-storing material was achieved by experiments of cheap materials with melting point, which is between the melting point of the bitumen (60 ° C) and low-pressure polyethylene (150 ° C).

Beim schwachen Wind oder ohne Wind beginnt der wärmespeichernde Stoff in dem Gefäß (16) die gespeicherte Wärme zurück an den flüssigen Wärmeträger, z. B. Wärmeleitflüssigkeit, die in dem wärmeisolierten Behälter zirkuliert, abzugeben. Damit wird die Kontinuität der Energieversorgung sichergestellt. Wenn der Wind die ausreichende Kraft erreicht, wird das Umwandlungsvorgang der mechanischen Energie in die Wärmeenergie wieder im Sollbetrieb fortgesetzt, da der nichtlineare Widerstand (21) eine Potenzeigenschaft der viskosen Reibung bildet, die die Hub-Geschwindigkeitseigenschaft der alternativen Energiequelle (hier Wind) nur in einem festgelegten Punkt des optimalen Betriebes durchschneidet (Kurve III, ). Wobei die eigene Belastungseigenschaft der magnetischen Flüssigkeit in dem konstanten Magnetfeld (Kurve I, ) und sogar die lineare Eigenschaft des Stromerzeugers (22) (Kurve II, ) den Selbstanlauf und stabilen Betrieb und Belastung der alternativen Energiequelle nicht gewährleisten. Wogegen mit einem einfachen Umtausch und einer Einstellung des nichtlinearen Widerstandes (21) man praktisch beliebige Reibungseigenschaft der Belastung bis hin zu stabilen Drehung mit vorgegebener Drehzahl n_p sicherstellen kann.In weak winds or without wind, the heat-storing substance in the vessel ( 16 ) the stored heat back to the liquid heat carrier, z. B. Wärmeleitflüssigkeit circulating in the thermally insulated container to deliver. This ensures the continuity of the energy supply. When the wind reaches the sufficient force, the conversion process of the mechanical energy into the heat energy is resumed in the nominal mode, since the nonlinear resistance ( 21 ) forms a potential characteristic of the viscous friction which cuts through the stroke-speed characteristic of the alternative energy source (here wind) only at a fixed point of optimum operation (curve III, FIG. ). Wherein the own load property of the magnetic fluid in the constant magnetic field (curve I, ) and even the linear property of the generator ( 22 ) (Curve II, ) does not guarantee the self-starting and stable operation and load of the alternative energy source. Whereas with a simple exchange and a setting of the nonlinear resistance ( 21 ) can ensure virtually any friction property of the load up to stable rotation with a predetermined speed n _p .

Der präsentierte magnetmechanischer Boiler hat einfache Konstruktion, ist betriebsfreundlich und hat kleine Abmessungen, dadurch, dass die ein paar Kubikzentimeter hochtechnologischer magnetischer Flüssigkeit in dem Arbeitsspiel zwischen dem Rotor und Stator des Wärmegenerators die gleiche Leistung erzielen können, wie ein KFZ-Verbrennungsmotor mit 1,5–2 Liter Hubraum.The featured magneto-mechanical boiler has a simple design, is easy to operate and has small dimensions, because the few cubic centimeters of high-tech magnetic fluid in the cycle between the rotor and stator of the heat generator can achieve the same performance as a 1.5-liter automotive combustion engine -2 liters capacity.

Die gewerbliche Anwendbarkeit der präsentierten Einrichtung und der magnetischen Flüssigkeit in dem neuen Bereich – der Wärmeenergetik – wird mit Hilfe von Nutzung eines billigsten Ferromagnetika – des Ferrosiliziums – als Energieaustauschmedium in der Standardkonstruktion eines asynchronen explosionsgeschützten Elektromotors, das der Hauptbestandteil des Wärmegenerators und des magnetmechanischen Boilers ist, der gut mit alternativen Quellen von leicht zugänglicher mechanischer Energie übereinstimmt.The industrial applicability of the presented device and the magnetic fluid in the new field - thermal energy - is achieved by using the cheapest ferromagnetics - ferrosilicon - as the energy exchange medium in the standard construction of an asynchronous explosion proof electric motor, which is the main component of the heat generator and the magnetomechanical boiler who is good with alternatives Sources of readily accessible mechanical energy.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• RU 2484301 [0002] RU 2484301 [0002]
• RU 2204049 [0003] RU 2204049 [0003]
• RU 2414764 [0006] RU 2414764 [0006]
• EP 1899995 B1 [0006] EP 1899995 B1 [0006]

Claims (7)

Magnetmechanischer Boiler, der alternative Quellen wie Wind-, Wellenenergie etc. benutzt um die Antriebswelle des ferromagnetischen Rotors und Magnetisierungsstromerzeugers für Stator-Wicklungen des Wärmegenerators zu drehen. Der magnetmechanischer Boiler besteht aus einem hermetisch dichten Gehäusekörper, der mit einer magnetischen Flüssigkeit gefüllt ist, worin sein ferromagnetischer Rotor mit Kurzschlusswicklungen und Durchflüßkanälen für Zirkulation der magnetischen Flüssigkeit innerhalb des Wärmegeneratorgehäuses eingetaucht ist. Der magnetmechanische Boiler, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekörper des Wärmegenerators in einem wärmeisolierten Behälter untergebracht ist, der mit flüssigem Wärmeträger gefüllt und mit Stutzen für thermohydraulische Verbindung mit Wärmeenergieverbrauchern ausgestattet ist. Auf der äußeren Oberfläche des ferromagnetischen Rotors ist eine zusätzliche Kurzschlusswicklung in Form von einer verkupferten zylindrischen Oberfläche angebracht. Auf der unteren Seite des Rotors befinden sich die Mischflügel für die Durchwirbelung von magnetischer Flüssigkeit. Dabei ist die Rotorwelle gegen den koaxial angebrachten Propellermischer des Behälters hydroisoliert. Am Boden des Behälters befinden sich die Wärmespeichergefäße, die mit einem leichtschmelzenden Stoff gefüllt sind. Dieser Stoff weist Phasenübergang bei den Arbeitstemperaturen des Wärmegenerators auf. Außerdem sind in dem ferromagnetischen Stator zusätzlich durchführende Längsnute für die Zirkulation der magnetischen Flüssigkeit innerhalb des hermetischen Gehäusekörpers des Wärmegenerators entlang des Arbeitsspiels zwischen dem Rotor und Stator mit Wicklungen angebracht, wobei ein Teil der Wicklungen über Gleichrichter und nichtlinearen Widerstand zum Magnetisierungsstromerzeuger, und die restlichen Wicklungen über Gleichrichter und Stellwiderstand zum elektrischen Messgerät angeschlossen sind. Dieses Messgerät hat eine Skala mit aktuellen Leistungswerten von Energieaustausch in dem Arbeitsspiel mit magnetischer Flüssigkeit.Magnetic mechanical boiler using alternative sources such as wind, wave, etc. to rotate the drive shaft of the ferromagnetic rotor and magnetization generator for stator windings of the heat generator. The magnetomechanical boiler consists of a hermetically sealed housing body filled with a magnetic fluid in which its ferromagnetic rotor is immersed with short-circuit windings and flow passages for circulation of the magnetic fluid within the heat generator housing. The magnetomechanical boiler, characterized in that the housing body of the heat generator is housed in a thermally insulated container which is filled with liquid heat carrier and equipped with nozzles for thermohydraulic connection with heat energy consumers. On the outer surface of the ferromagnetic rotor, an additional short-circuit winding in the form of a copper-plated cylindrical surface is attached. On the lower side of the rotor are the mixing vanes for the swirling of magnetic fluid. The rotor shaft is hydro-insulated against the coaxial mounted propeller mixer of the container. At the bottom of the container are the heat storage vessels, which are filled with a slightly melting substance. This substance has phase transition at the operating temperatures of the heat generator. In addition, in the ferromagnetic stator, additional longitudinal grooves for circulation of the magnetic fluid are mounted inside the hermetic housing body of the heat generator along the cycle between the rotor and stator with windings, with part of the windings via rectifier and non-linear resistor to the magnetizing current generator, and the remaining windings connected to the electrical measuring device via rectifier and variable resistor. This meter has a scale with current performance values of energy exchange in the magnetic fluid duty cycle. Magnetmechanischer Boiler nach dem Punkt 1, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklungen des Wärmegenerators in einer Dreiphasen-„Sternschaltung” verbunden sind, bei dem die zwei Phasenwicklungen über Gleichrichter und nichtlinearen Widerstand zum Magnetisierungsstromerzeuger, und die dritte mit Bildung von durchführenden Längsnuten am Stator verlegte Phasenwicklung über Gleichrichter und Stellwiderstand zum Drehspulmessgerät angeschlossen sind. Dieses Messgerät hat eine Skala mit aktuellen Leistungswerten von Energieaustausch in dem Arbeitsspiel mit magnetischer Flüssigkeit.Magnetic boiler according to item 1, characterized in that the stator windings of the heat generator are connected in a three-phase "star connection" in which the two phase windings via rectifier and non-linear resistor to the Magnetisierungsstromzeuger, and the third laid with the formation of longitudinal grooves on the stator Phase winding via rectifier and variable resistor to the moving coil are connected. This meter has a scale with current performance values of energy exchange in the magnetic fluid duty cycle. Magnetmechanischer Boiler nach dem Punkt 1, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklungen des Wärmegenerators in einer geöffneten Dreiphasen-„Dreieckschaltung” verbunden sind, bei dem die zwei Phasenwicklungen über Gleichrichter und nichtlinearen Widerstand zum Stromerzeuger, und die dritte mit Bildung von durchführenden Längsnuten am Stator verlegte Phasenwicklung über Stellwiderstand zum Drehspulmessgerät angeschlossen sind. Dieses Messgerät hat eine Skala mit aktuellen Leistungswerten von Energieaustausch in dem Arbeitsspiel mit magnetischer Flüssigkeit.Magnetic boiler according to item 1, characterized in that the stator windings of the heat generator in an open three-phase "delta" are connected, in which the two phase windings via rectifier and non-linear resistor to the power generator, and the third with the formation of longitudinal grooves on the stator laid phase winding are connected via variable resistor to the moving coil. This meter has a scale with current performance values of energy exchange in the magnetic fluid duty cycle. Magnetmechanischer Boiler nach dem Punkt 1, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmespeichergefäße in der Form von nach unten verengten Gefäßen oder nach unten umgedrehten geschlossenen Flaschen oder Kanistern ausgeführt sind, die mit einem leichtschmelzenden Stoff gefüllt sind, in Form von Komposition aus Bitumen und Niederdruck-Polyäthylen mit Schmelztemperatur, die proportional seiner Menge in dieser Komposition ist.Magnetic boiler according to item 1, characterized in that the heat storage vessels in the form of downwardly narrowed vessels or downwardly turned closed bottles or canisters are executed, which are filled with a light-melting substance, in the form of composition of bitumen and low pressure Polyethylene with melting temperature, which is proportional to its quantity in this composition. Magnetische Flüssigkeit für den steuerbaren Energieaustausch in einem magnetmechanischen Boiler auf der Basis eines dispersen Bestandteiles in Form von Ferromagnetischen-Pulver und dispersen Flüssigkeitsmedium mit gelbildenden Zusatzstoffen und Stabilisierungsmittel, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie als disperses Bestandteil das Ferrosilizium-Pulver, und als disperses Medium – hochthermale Wärmeübertragungsflüssigkeit und gelbildendes Zusatzstoff – Aerosil, sowie Stabilisierungsmittel aus einem Gemisch aus Kupfer(II)-Acetat und Kupferpulver-Plattierungszusatz beinhaltet.Magnetic fluid for the controllable energy exchange in a magnetomechanical boiler on the basis of a disperse component in the form of ferromagnetic powder and disperse fluid medium with gel-forming additives and stabilizing agent, characterized in that it contains as disperse component the ferrosilicon powder, and as disperse medium high thermal heat transfer fluid and gelling additive - Aerosil; and stabilizer comprising a mixture of cupric acetate and copper powder plating additive. Magnetische Flüssigkeit nach dem Punkt 5, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie in Form von feindisperser Suspension aus folgenden Komponenten mit folgendem Masseprozent ausgeführt ist: – Ferrosilizium-Pulver FS15 vom 40 bis zu 60%, – Aerosil A-300 2–5%, – Kupferpulver PMS-1 vom 5 bis zu 10%, – Kupfer(II)-Acetat 5%, – hochthermales siliziumorganisches Wärmeträger Sofexil TSZ-v oder Polyalkylbenzol-Wärmeträger TLV-330M oder Wärmeträgeröl AMT-300p – das übrige.Magnetic liquid according to point 5, characterized in that it is in the form of finely dispersed suspension of the following components with the following percent by mass: - ferrosilicon powder FS15 from 40 to 60%, - Aerosil A-300 2-5%, - Copper powder PMS-1 from 5 up to 10%, - copper (II) acetate 5%, - high-temperature silicon-organic heat transfer medium Sofexil TSZ-v or polyalkylbenzene heat transfer medium TLV-330M or heat transfer oil AMT-300p - the rest. Verwendung der magnetischen Flüssigkeit, die folgende Bestandteile beinhaltet: – Ferrosilizium-Pulver FS15 vom 40 bis zu 60%, – Aerosil A-300 2–5%, – Kupferpulver PMS-1 vom 5 bis zu 10%, – Kupfer(II)-Acetat 5%, – hochthermales siliziumorganisches Wärmeträger Sofexil TSZ-v oder Polyalkylbenzol-Wärmträger TLV-330M oder Wärmeträgeröl AMT-300p – das übrige, als steuerbares Energieaustauschmedium in Objekten der Wärmeenergetik, die aus der folgenden Gruppen ausgewählt wurden: Brennstoffelemente der Wärmetechnik, Wärmeerzeuger, Wärmespeicher, Steuersysteme für Windkraft- und Hydroturbinen, elektrische Steuereinrichtungen für Wärmeableitung bei mechanischen Kraftübertragungseinrichtungen und Kraftfahrzeug-Retardern.Use of the magnetic fluid, which contains the following constituents: - Ferrosilicon powder FS15 from 40 to 60%, - Aerosil A-300 2-5%, - Copper powder PMS-1 from 5 to 10%, - Copper (II) - Acetate 5%, - high-temperature silicon-organic heat carrier Sofexil TSZ-v or polyalkylbenzene heat carrier TLV-330M or thermal oil AMT-300p - the rest, as a controllable energy exchange medium in thermal energy objects selected from the following groups: thermal fuel elements, heat generators, heat accumulators, control systems for wind turbines and hydroturbines, electrical control devices for heat dissipation in mechanical power transmission devices and motor vehicle retarders.

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