RU2416868C1 - Conversion device - Google Patents
Conversion device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2416868C1 RU2416868C1 RU2010119829/07A RU2010119829A RU2416868C1 RU 2416868 C1 RU2416868 C1 RU 2416868C1 RU 2010119829/07 A RU2010119829/07 A RU 2010119829/07A RU 2010119829 A RU2010119829 A RU 2010119829A RU 2416868 C1 RU2416868 C1 RU 2416868C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrically insulated
- collector electrode
- electrically
- charged particles
- metal base
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к отрасли энергетики и может быть использовано для производства электрической энергии для локальных сетей с использованием как высокопотенциального, так и низкопотенциального тепла, в частности солнечного.The invention relates to the energy industry and can be used to produce electrical energy for local networks using both high potential and low potential heat, in particular solar.
Известен способ получения электроэнергии и теплодинамические ионные электрогенераторы на его основе.A known method of generating electricity and thermodynamic ionic generators based on it.
Способ заключается в проталкивании потоком подвижной среды предварительно выделенных или сгенерированных электрически заряженных частиц в электроизолированных каналах против потенциала коллекторного электрода. В каждом канале находятся заряженные частицы одного знака так, что разность потенциалов формируется коллекторами разных каналов. Теплодинамический ионный электрогенератор на основе этого способа содержит источник подвижной среды (источник продуктов сгорания, источник газа, источник пара и т.п.), который подает поток подвижной среды к устройству выделения или генерации электрически заряженных частиц, а также вспомогательные устройства для формирования и управления этими частицами, которые создают требуемые условия для продвижения заряженных частиц в электроизолированных каналах. Как следует из сущности заявки, способ обеспечивает преобразование тепловой энергии в электрическую (Заявка России №2004113182 от 2004.04.13, опубликовано 2006.02.10 H02N 3/00).The method consists in pushing the previously isolated or generated electrically charged particles in electrically insulated channels against the potential of the collector electrode by the flow of the mobile medium. In each channel there are charged particles of the same sign so that the potential difference is formed by collectors of different channels. The thermodynamic ionic generator based on this method contains a source of a mobile medium (a source of combustion products, a gas source, a source of steam, etc.), which supplies a flow of a mobile medium to a device for separating or generating electrically charged particles, as well as auxiliary devices for forming and controlling these particles, which create the necessary conditions for the promotion of charged particles in electrically insulated channels. As follows from the essence of the application, the method provides the conversion of thermal energy into electrical energy (Application of Russia No. 2004113182 from 2004.04.13, published 2006.02.10
Признаками, которые совпадают с предлагаемым решением, являются:Signs that coincide with the proposed solution are:
- коллекторный электрод;- collector electrode;
- электроизолированный канал;- an electrically insulated channel;
- генератор электрически заряженных частиц.- generator of electrically charged particles.
Недостатком этого способа является собственно открытость способа, сложная и функционально неопределенная система управления заряженными частицами. Для его реализации необходимо наличие отдельного источника подвижной среды, а также пополнение источника подвижной среды первичным материалом (исходные материалы или технологические процессы для получения продуктов сгорания, газа, пара и т.п. соответственно). Отработанная подвижная среда выбрасывается в окружающее пространство.The disadvantage of this method is the openness of the method itself, a complex and functionally indefinite system for controlling charged particles. For its implementation, it is necessary to have a separate source of the mobile medium, as well as to replenish the source of the mobile medium with primary material (starting materials or technological processes for obtaining combustion products, gas, steam, etc., respectively). The spent mobile environment is thrown into the environment.
Известен генератор электрической энергии на базе барьерного электрического озонатора, который используется в качестве генератора заряженных частиц и транспортера зарядов для генератора Ван де Граафа. Это устройство использует струю озонированного в барьерном электрическом разряде газа для целей генерации и транспортировки заряженных частиц в электростатическом генераторе Ван де Граафа. Как известно, особенностью этого вида генераторов является накопление заряда на емкости с помощью механического перемещения диэлектрического носителя зарядов, которые образуются на нем электризацией собственно материала носителя или индукцией зарядов на его поверхности (Прикладная физика №1, Москва, Россия, 2005, с.65, Вестник ОГУ Na 7, Омск, Россия, 2003, с.182).A known generator of electrical energy based on a barrier electric ozonizer, which is used as a generator of charged particles and a charge conveyor for the Van de Graaff generator. This device uses a jet of gas ozonized in a barrier electric discharge to generate and transport charged particles in a Van de Graaff electrostatic generator. As is known, a feature of this type of generators is the accumulation of charge on the capacitance by mechanical movement of the dielectric charge carrier, which is formed on it by electrification of the carrier material itself or by induction of charges on its surface (Applied Physics No. 1, Moscow, Russia, 2005, p. 65, Bulletin of OSU Na 7, Omsk, Russia, 2003, p. 182).
Признаками, которые совпадают с предлагаемым решением, являются:Signs that coincide with the proposed solution are:
- генератор электрически заряженных частиц;- generator of electrically charged particles;
- электроизолированный канал:- electrically insulated channel:
- газ как носитель заряженных частиц;- gas as a carrier of charged particles;
- коллекторный электрод в форме шаровидной емкости для накопления электрического заряда.- a collector electrode in the form of a spherical container for the accumulation of electric charge.
Недостатком этого устройства является необходимость наличия источника газа и отдельного источника высоковольтного напряжения для ионизации газа.The disadvantage of this device is the need for a gas source and a separate source of high voltage for ionization of the gas.
Задачей изобретения является использование циклических процессов движения газа и заряда-разряда носителей заряженных частиц для упрощения конструкции устройства, повышения его эффективности и расширения функциональных возможностей.The objective of the invention is the use of cyclic processes of gas movement and charge-discharge of carriers of charged particles to simplify the design of the device, increase its efficiency and expand the functionality.
Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:
- получение постоянного электрического тока;- obtaining a constant electric current;
- возможность использования для охлаждения замкнутых объемов среды вокруг генератора;- the possibility of using for cooling closed volumes of medium around the generator;
- возможность использования для работы низкопотенциального тепла от разнообразных его источников: солнечного коллектора, тепловых отходов отопительных и производственных систем, избыточного тепла технологических процессов и т.п.;- the possibility of using low-grade heat from a variety of sources for operation: a solar collector, thermal waste from heating and production systems, excess heat from technological processes, etc .;
- упрощение конструкции устройства;- simplification of the design of the device;
- возможность использования для создания импульсных разрядов большой мощности.- the ability to use to create pulsed discharges of high power.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для преобразования энергии, включающем генератор электрически заряженных частиц, коллекторный электрод и электроизолированный канал, коаксиально электроизолированному каналу размещен дополнительный электроизолированный канал, по оси которых создано постоянное магнитное поле, коллекторный электрод, выполнен в форме тела вращения и своей полостью сообщает и замыкает верхние выходы электроизолированных каналов, генератор электрически заряженных частиц выполнен в виде автоэмиссионного катода, который установлен на металлической основе в непосредственной близости к нижнему выходу электроизолированного канала, металлическая основа выполнена в форме, замыкающей и сообщающей нижние выходы электроизолированных каналов, а полученный герметичный объем заполнен газом, имеющим отрицательное значение энергии сродства к электрону, при этом внешняя стенка металлической основы подсоединена к источнику тепла.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for converting energy, including a generator of electrically charged particles, a collector electrode and an electrically insulated channel, a coaxially electrically insulated channel has an additional electrically insulated channel, the axis of which creates a constant magnetic field, the collector electrode is made in the form of a body of revolution and communicates and closes the upper outputs of the electrically insulated channels with its cavity, the generator of electrically charged particles is made in the form e of the field emission cathode, which is mounted on a metal base in close proximity to the lower output of the electrically isolated channel, the metal base is made in the form that closes and communicates the lower outputs of the electrically isolated channels, and the obtained sealed volume is filled with gas having a negative electron affinity energy, while the external the wall of the metal base is connected to a heat source.
Как вариант, электроизолированные каналы содержат набор кольцевых постоянных магнитов.Alternatively, the electrically insulated channels comprise a set of annular permanent magnets.
Как вариант, внутренняя стенка дополнительного электроизолированного канала содержит электропроводящий участок, соединенный с коллектором.Alternatively, the inner wall of the additional electrically insulated channel contains an electrically conductive section connected to the collector.
Как вариант, внутренняя стенка дополнительного электроизолированного канала содержит кольцевой электропроводящий участок, соединенный с металлической основой.Alternatively, the inner wall of the additional electrically insulated channel contains an annular electrically conductive section connected to a metal base.
Как вариант, в электроизолированном канале вблизи автоэмиссионного катода установлена сетка, которая соединена с внутренней поверхностью коллекторного электрода.Alternatively, a grid is installed in the electrically insulated channel near the field emission cathode, which is connected to the inner surface of the collector electrode.
Существенными признаками технического решения, которое предлагается, является:The essential features of the technical solution that is proposed are:
- автоэмиссионный катод, установленный на металлической основе, которая подсоединена к источнику тепла;- field emission cathode mounted on a metal base, which is connected to a heat source;
- коллекторный электрод, который выполнен в форме тела вращения;- a collector electrode, which is made in the form of a body of revolution;
- дополнительный электроизолированный канал;- additional electrically insulated channel;
- наполнение полостей коллекторного электрода, генератора заряженных частиц и объема электроизолированных каналов газом, который имеет отрицательное значение энергии сродства к электрону;- filling the cavities of the collector electrode, the charged particle generator and the volume of the electrically insulated channels with gas, which has a negative electron affinity energy;
- создание постоянного магнитного поля по оси электроизолированного канала.- creating a constant magnetic field along the axis of the electrically insulated channel.
Причинно-следственная связь между существенными признаками предложения и техническим результатом раскрывается следующим образом.The causal relationship between the essential features of the proposal and the technical result is disclosed as follows.
В предлагаемом устройстве в качестве носителей заряда используются электроны. Такой подход характерен для термоэмиссионных генераторов (Технология термоэмиссионных преобразователей. Справочник под редакцией С.В.Рябикова, - М.: 1974). Однако для этого нужны высокие температура инициации катода и вакуум в полости генератора, чтобы обеспечить электроны нужной кинетической энергией для достижения анода и уменьшить потери на поглощение остатками паза в полости генератора (Большая Советская Энциклопедия, статья "Термоэмиссионный преобразователь энергии"). Эффективность термоэмиссионных генераторов составляет несколько процентов, напряжение, которое образуется, не превышает единицы вольт, а плотность тока достигает 20-50 а/см2.In the proposed device, electrons are used as charge carriers. This approach is characteristic of thermionic generators (Technology of thermionic converters. Handbook edited by S.V. Ryabikova, - M .: 1974). However, this requires a high cathode initiation temperature and vacuum in the cavity of the generator in order to provide the electrons with the necessary kinetic energy to reach the anode and to reduce the absorption losses of the grooves in the cavity of the generator (Big Soviet Encyclopedia, article "Thermionic energy converter"). The efficiency of thermionic generators is several percent, the voltage that is formed does not exceed a few volts, and the current density reaches 20-50 a / cm 2 .
Совсем другой подход используется в электростатических генераторах (Ван де Граафа, электрофорная машина), где заряды наносятся на поверхность диэлектрика, с которой снимаются щеткой и накапливаются на специальном пустотелом сферическом электроде. Диэлектрик, как носитель заряда, выполнен в форме кольцевой ленты или диска, то есть в виде, позволяющем осуществлять циклическое движение. Заряды подаются на внутреннюю поверхность полого шара, а благодаря свойствам эквипотенциальных поверхностей концентрируются на внешней поверхности шара. Напряжение достигает миллионов вольт, а ток имеет форму импульсного разряда высокой интенсивности (Генератор Ван де Граафа. http:\\ru.wiklpedia.org).A completely different approach is used in electrostatic generators (Van de Graaff, electrophore machine), where charges are applied to the surface of the dielectric, from which they are removed by brush and accumulate on a special hollow spherical electrode. The dielectric, as a charge carrier, is made in the form of an annular tape or disk, that is, in a form that allows cyclic movement. The charges are fed to the inner surface of the hollow ball, and due to the properties of equipotential surfaces are concentrated on the outer surface of the ball. The voltage reaches millions of volts, and the current takes the form of a high-intensity pulse discharge (Van de Graaf Generator. Http: \\ ru.wiklpedia.org).
В известном устройстве (теплодинамический ионный генератор) имеющийся электроизолированный канал обеспечивает движение электрически заряженных частиц только в одном направлении. После разряда электрически заряженных частиц на коллекторном электроде вещество подвижной среды удаляется из электроизолированного канала и устройства в целом, т.е. устройство является технологически открытым.In a known device (thermodynamic ion generator), an existing electrically insulated channel provides the movement of electrically charged particles in only one direction. After the discharge of electrically charged particles on the collector electrode, the substance of the mobile medium is removed from the electrically insulated channel and the device as a whole, i.e. the device is technologically open.
В заявляемом устройстве для возвращения носителей электрически заряженных частиц к генератору электрически заряженных частиц используется дополнительный электроизолированный канал, а управление направлением движения носителей электрически заряженных частиц осуществляется за счет изменения их температуры. Подогретые носители двигаются вверх по основному электроизолированному каналу, а охлажденные под действием тяготения двигаются вниз по дополнительному. Для этого корпус устройства ориентируется вертикально. В момент контакта с коллекторным электродом происходит разделение заряженных частиц и носителей электрически заряженных частиц, а также изменяется температура носителей электрически заряженных частиц. В качестве носителей заряженных частиц (электронов) выступает газ, который имеет отрицательное значение энергии сродства к электрону, что отображается в свойстве захвата электрона с выделением тепла и его отдачи с поглощением тепла. Отсюда, в частности, вытекает возможность регуляции мощности устройства: во-первых, за счет примесей нейтрального газа или уменьшения плотности рабочего газа, а во-вторых - за счет изменения угла наклона оси устройства к вертикали.In the claimed device for returning the carriers of electrically charged particles to the generator of electrically charged particles, an additional electrically insulated channel is used, and the direction of movement of the carriers of electrically charged particles is controlled by changing their temperature. Heated carriers move upward along the main electrically insulated channel, while cooled carriers move downward along the additional channel under the influence of gravity. For this, the device casing is oriented vertically. At the moment of contact with the collector electrode, separation of charged particles and carriers of electrically charged particles occurs, and the temperature of the carriers of electrically charged particles also changes. The carrier of charged particles (electrons) is a gas, which has a negative electron affinity energy, which is reflected in the property of electron capture with heat generation and its release with heat absorption. This, in particular, implies the possibility of regulating the power of the device: firstly, due to impurities of a neutral gas or reducing the density of the working gas, and secondly, due to a change in the angle of inclination of the axis of the device to the vertical.
Для облегчения процессов взаимодействия носителей заряженных частиц и электронов в генераторе электрически заряженных частиц конструктивно использован автоэмиссионный катод (Ашкинази Л.А. Материалы электронных эмиттеров. Учебное пособие. - М., 2007), который имеет низкую работу выхода электрона, а возбуждение которого осуществляется от источника тепла в диапазоне 60-100°С. Захват электрона молекулой газа сопровождается выделениям тепла (Н.С. Ахметов. Актуальные вопросы курса неорганической химии. - М.: Просвещение, 1991. - 224 с.). В массе взаимодействий газ-электрон вблизи автоэмиссионного катода это приводит к локальному разогреву его поверхности дополнительно на 400-500°С.To facilitate the processes of interaction between carriers of charged particles and electrons in the generator of electrically charged particles, a field emission cathode (Ashkinazi L. A. Materials of electronic emitters. A training manual. - M., 2007), which has a low electron work function, and which is excited by heat source in the range of 60-100 ° C. The capture of an electron by a gas molecule is accompanied by heat emissions (N.S. Akhmetov. Actual problems of the course of inorganic chemistry. - M.: Education, 1991. - 224 p.). In the mass of gas-electron interactions near the field emission cathode, this leads to a local heating of its surface by an additional 400-500 ° C.
Часть тепла используется на аналогичный разогрев самих носителей электрически заряженных частиц. Полученная энергия расходуется на работу газа против силы тяжести при движении вверх по электроизолированному каналу. Движение носителей электрически заряженных частиц, начинаясь как ламинарное, достаточно быстро переходит в турбулентное, что увеличивает энергетические потери в электроизолированном канале. Применением постоянного магнитного поля, ориентированного по оси электроизолированного канала, достигается уменьшение турбулентности восходящего потока носителей электрически заряженных частиц за счет воздействия на движущиеся носители электрически заряженных части силы Лоренца. В результате движение носителей электрически заряженных частиц приобретает устойчивую спиралевидную форму со свойствами саморегуляции.Part of the heat is used to similarly heat up the carriers of electrically charged particles themselves. The resulting energy is spent on the gas against gravity when moving up the electrically insulated channel. The motion of carriers of electrically charged particles, starting as laminar, quickly enough becomes turbulent, which increases energy losses in an electrically insulated channel. By applying a constant magnetic field oriented along the axis of the electrically insulated channel, a decrease in the turbulence of the upward flow of carriers of electrically charged particles is achieved due to the action of electrically charged parts of the Lorentz force on moving carriers. As a result, the motion of carriers of electrically charged particles takes on a stable spiral shape with self-regulation properties.
При отдаче газом электрона в момент контакта с коллекторным электродом происходит охлаждение газа и поглощение тепла от коллекторного электрода, часть которого компенсируется притоком тепла к коллекторному электроду от внешней среды. Это определяет снижение температуры поверхности коллекторного электрода и дополнительного электроизолированного канала на 5-10°С в зависимости от их массы и условий теплообмена с внешней средой, т.е. коллекторный электрод приобретает свойство поглощать тепло от внешней среды или от внешнего источника тепла. Охладившийся газ двигается вниз к автоэмиссионному катоду по дополнительному электроизолированному каналу. Этот режим работы устройства является типовым для получения постоянного тока. Для получения импульсного режима работы достаточно перейти в импульсный режим отбора мощности, т.е. подключать генератор к нагрузке после паузы, достаточной для накопления на коллекторном электроде требуемого потенциала по аналогии с электростатическими генераторами. В такой связи существенные признаки обеспечивают:When a gas is released by an electron at the moment of contact with the collector electrode, the gas is cooled and heat is absorbed from the collector electrode, part of which is compensated by the influx of heat to the collector electrode from the external environment. This determines a decrease in the surface temperature of the collector electrode and the additional electrically insulated channel by 5-10 ° C depending on their mass and heat exchange conditions with the external environment, i.e. the collector electrode acquires the property to absorb heat from the external environment or from an external heat source. The cooled gas moves down to the field emission cathode through an additional electrically insulated channel. This mode of operation of the device is typical for producing direct current. To obtain a pulsed operation mode, it is sufficient to switch to a pulsed power take-off mode, i.e. connect the generator to the load after a pause sufficient to accumulate the required potential on the collector electrode by analogy with electrostatic generators. In this regard, the essential features provide:
а) повышение эффективности устройства и упрощения его конструкции за счет:a) improving the efficiency of the device and simplifying its design due to:
- устранения необходимости в источнике носителей заряженных частей для питания генератора электрически заряженных частиц;- eliminating the need for a source of carriers of charged parts to power the generator of electrically charged particles;
- сочетания способности накопления потенциала подобно электростатическим генераторам со значительной плотностью тока термоэмиссионных генераторов;- combining the ability to accumulate potential like electrostatic generators with a significant current density of thermionic generators;
- способности длительный срок работать без обслуживания благодаря отсутствию подвижных частей;- the ability to work without maintenance for a long time due to the lack of moving parts;
- уменьшения энергетических потерь на движение носителей электрически заряженных частиц;- reducing energy losses on the movement of carriers of electrically charged particles;
б) возможность использования устройства как охладителя воздуха или вообще какого-либо теплоносителя для последующих потребностей;b) the possibility of using the device as an air cooler or in general any coolant for subsequent needs;
в) возможность агрегации устройства с разными источниками тепла, в частности низкопотенциального, например, солнечного.c) the possibility of aggregation of the device with different sources of heat, in particular low-potential, for example, solar.
Графическое изображение изобретения, которое предлагается, показано на фиг.1-5. На фиг.1 изображено устройство в разрезе. На фиг.2 показано поперечное сечение устройства. На фиг.3 и 4 показано устройство в вариантном исполнении. На фиг.5 показана пусковая характеристика генератора для трех температур инициации устройства (Т1, Т2, Т3).A graphical representation of the invention, which is proposed, is shown in figures 1-5. In Fig.1 shows a device in section. Figure 2 shows a cross section of the device. Figures 3 and 4 show a device in an embodiment. Figure 5 shows the starting characteristic of the generator for three temperatures of the initiation of the device (T1, T2, T3).
Устройство для преобразования энергии (фиг.1, фиг.2) состоит из корпуса 1, в котором установлены изолирующие диски 2 и 3, удерживающие электроизолированный канал 4, коллекторный электрод 5 и генератор 6 электрически заряженных частиц. Коаксиально электроизолированному каналу 4 размещен дополнительный электроизолированный канал 7, по оси которого создано постоянное магнитное поле Н (источник магнитного поля не показан). Коллекторный электрод 5 выполнен в форме тела вращения и своей полостью сообщает и замыкает верхние выходы электроизолированных каналов 4 и 7. Генератор 6 электрически заряженных частиц выполнен в виде автоэмиссионного катода 8, который установлен на металлической основе 9 в непосредственной близости к нижнему выходу электроизолированного канала 4. Металлическая основа 9 выполнена в форме (чашеподобно), замыкающей и сообщающей нижние выходы электроизолированных каналов 4 и 7, а полученный герметичный объем заполнен газом 10, имеющим отрицательное значение энергии сродства к электрону, при этом внешняя стенка металлической основы 9 подсоединена к источнику тепла 11. Коллекторный электрод 5 образует отрицательный полюс устройства, а генератор 6 электрически заряженных частиц образует его положительный полюс.The device for converting energy (figure 1, figure 2) consists of a
Как вариант (фиг.3), электроизолированные каналы 4 и 7 содержат набор кольцевых постоянных магнитов 12.As an option (figure 3), the electrically insulated
Как вариант (фиг.1), внутренняя стенка дополнительного электроизолированного канала 7 содержит электропроводящий участок 13, соединенный с коллектором 5.As an option (figure 1), the inner wall of the additional electrically insulated
Как вариант (фиг.1), внутренняя стенка дополнительного электроизолированного канала 7 содержит кольцевой электропроводящий участок 14, соединенный с металлической основой 9.As an option (Fig. 1), the inner wall of the additional electrically insulated
Как вариант (фиг.4), в электроизолированном канале 4 вблизи автоэмиссионного катода 8 установлена сетка 15, которая соединена с внутренней поверхностью коллекторного электрода 5.As an option (figure 4), in the electrically insulated
Устройство для преобразования энергии работает следующим образом. Корпус 1 генератора установлен вертикально. В исходном состоянии температура газа 10 одинакова по всему объему полости устройства. Конвективное движение газа 10 по электроизолированным каналам 4 и 7 отсутствует. Незначительное количество электронов, которые смогли покинуть автоэмиссионный катод 8, захвачено газом 10, молекулы которого осуществляют обмен этими электронами между собой в тонком слое около поверхности автоэмиссионного катода 8. На коллекторном электроде 5 потенциал равняется нулю, тока нет. После подачи теплоносителя, например подогретой воды от батареи солнечного коллектора (не показано) к источнику тепла 11 (показано стрелками Б, фиг.1), осуществляется подогрев металлической основы 9 генератора 6 заряженных частиц, что влечет разогрев и активацию автоэмиссионного катода 8. Количество электронов, которые покинули автоэмиссионный катод 8, растет. Молекулы газа 10 благодаря сродству к электрону захватывают около поверхности автоэмиссионного катода 8 эмитированные электроны и становятся носителями заряженных частиц. Одновременно при захвате электронов идет экзотермический процесс и выделяется тепло, которое способствует дополнительному разогреву автоэмиссионного катода 8 и газа 10. Тем самым генератор 8 заряженных частиц переходит в режим самоподдержки процесса образования заряженных частиц. Благодаря подогреву газа 10 начинается его конвективное движение от автоэмиссионного катода 8 вверх по каналу 4 к коллекторному электроду 5, где заряженные частицы отдают электроны (разряжаются) на внутренней поверхности коллекторного электрода 5, при этом от тела коллекторного электрода 5 поглощается некоторое количество тепла. Коллекторный электрод 5 имеет температуру внешней среды и потому молекулы газа 10, которые частично отдали свою энергию на разогрев автоэмиссионного катода 8 и подъем к коллекторному электроду 5, охлаждаются ниже температуры металлической основы 9. Газ 10 под действием силы тяготения опускается по дополнительному электроизолированному каналу 7 (показано стрелками) к металлической основе 9 и автоэмиссионному катоду 8. Цикл повторяется. Благодаря свойствам эквипотенциальных поверхностей, электроны перетекают с внутренней поверхности коллекторного электрода 5 и накапливаются на внешней поверхности коллекторного электрода 5. Действующее по оси устройства постоянное магнитное поле Н уменьшает влияние хаотическою движения носителей заряженных частиц. За счет силы Лоренца оно придает их движению свойства упорядоченности и саморегуляции. Это снижает гидравлическое сопротивление электроизолированного канала 4. Постоянное магнитное поле может создаваться как внешним соленоидом (не показан), обмотка которого включена последовательно (параллельно) с нагрузкой, так и постоянными магнитами 12, которые для уменьшения габаритов устройства встраиваются в стенки электроизолированных каналов 4 и 7, как показано на фиг.3.A device for converting energy works as follows. The
Статистически существует вероятность того, что не все сгенерированные заряженные частицы диссоциируют на поверхности коллекторного электрода 5 на электроны и молекулы газа 10. Поэтому этот процесс должен продлиться таким образом, чтобы как можно большая часть молекул газа 10 была способна опять принять участие в образовании заряженных частиц в генераторе 6 заряженных частиц. Для этого, как вариант, внутренняя стенка дополнительного канала 7 оборудуется электропроводящим участком 13 и соединяется с коллектором 5 для создания тормозящего поля неразрядившимся заряженным частицам и возврата их в полость коллектора 5.Statistically, it is likely that not all generated charged particles dissociate on the surface of the
Те же соображения приводят к необходимости установки электропроводящего участка 14 в нижней части электроизолированного канала 7 и соединения его с металлической основой 9 для разрядки неразрядившихся заряженных частиц.The same considerations lead to the need to install an electrically conductive section 14 in the lower part of the electrically insulated
При некоторых соотношениях длины электроизолированного канала 4 и его диаметра гидравлическое сопротивление движению газа 10 может повлечь ухудшение параметров преобразования энергии, в частности, на начальном этапе выхода на режим. Дело в том, что при эмиссии электронов из-за отсутствия тока во внешней цепи около автоэмиссионного катода 8 образуется барьерный электрически заряженный слой, который мешает эмиссии новых электронов и удерживает уже эмитированные около автоэмиссионного катода 8. Подогрев газа 10 может быть еще недостаточным, чтобы его молекулы, которые захватили электроны, смогли преодолеть силу сопротивления барьерного слоя и гидравлическое сопротивление в канале 4 для начала работы устройства. Поэтому применятся экранная сетка 15 (фиг.4), которая уменьшает влияние барьерного слоя. Сетка 15 устанавливается около, автоэмиссионного катода 8 на расстоянии 10-5- 10-3 м и соединена с коллекторным электродом 5, при этом ток начинается при меньшей температуре инициации автоэмиссионного катода 8, и пусковая характеристика устройства становится более мягкой.With some ratios of the length of the electrically insulated
Габаритные размеры устройства для преобразования энергии (фиг.1-4) определяются его назначением и мощностью. При высоте корпуса 20 см и диаметре сферы коллекторного электрода 6 см устройство обеспечивает ток короткого замыкания до 11а при внутреннем сопротивлении 0,028 Ом. Корпус устройства выполнен из металлических верхнего и нижнего колец, соединенных спицами. В корпусе установлены изолирующие диски 2 и 3 из керамики, которые удерживают электроизолированный канал 4 из керамики, коллекторный электрод 5 и генератор 6 электрически заряженных частиц. Коллекторный электрод 5 выполнен пустотелым из стали в форме тела вращения. Автоэмиссионный катод 8 выполнен, например, по патенту России Na 2187860 от 2002.08.20, или по подобной технологии (электрод Спиндта), в том числе с использованием углеродных нанотрубок. Дополнительный электроизолированный канал 7 может быть выполнен из керамики, фторопласта и др. подобных материалов с усилением его наружной стенки сталью. Внутренний объем каналов 4 и 7 и коллекторного электрода 5 заполнен газом 10, который имеет отрицательное сродство к электрону, например, кислородом. В качестве источника 11 тепла может быть использовано любой источник, который обеспечивает подогрев автоэмиссионного катода 8 на 60-100°С, например, вода от батареи солнечного коллектора. Существенным является то, что при работе устройства давление газа 10 в его полости повышается, потому должны быть предусмотрены соответствующие конструктивные мероприятия для обеспечения герметичности соединений каналов 4 и 7, коллекторного электрода 5, металлической основы 9 и изолирующих дисков 2 и 3.The overall dimensions of the device for energy conversion (Fig.1-4) are determined by its purpose and power. With a case height of 20 cm and a sphere diameter of the collector electrode of 6 cm, the device provides a short-circuit current of up to 11a with an internal resistance of 0.028 Ohms. The body of the device is made of metal upper and lower rings connected by knitting needles. Ceramic insulating
Как вариант (фиг.4), в электроизолированном канале 4 около автоэмиссионного катода 8 установлена сетка 15 из инвара в форме плоской спирали, которая соединена с внутренней поверхностью коллекторного электрода 5.As an option (Fig. 4), in the electrically insulated
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010119829/07A RU2416868C1 (en) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | Conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010119829/07A RU2416868C1 (en) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | Conversion device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2416868C1 true RU2416868C1 (en) | 2011-04-20 |
Family
ID=44051461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010119829/07A RU2416868C1 (en) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | Conversion device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2416868C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2674006C2 (en) * | 2016-11-14 | 2018-12-04 | Владимир Дмитриевич Шкилев | Convective electrostatic generator |
-
2010
- 2010-05-17 RU RU2010119829/07A patent/RU2416868C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| «Прикладная физика». №1, 2005, Москва, с.65. «Вестник ОГУ». №7, 2003, Омск, с.182. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2674006C2 (en) * | 2016-11-14 | 2018-12-04 | Владимир Дмитриевич Шкилев | Convective electrostatic generator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100577323B1 (en) | Device using low-temperature plasma for generating electrical power | |
| US8232583B2 (en) | Field effect power generation device | |
| US8090071B2 (en) | Apparatus for hot fusion of fusion-reactive gases | |
| CN101953241A (en) | Heat exchanger | |
| JPH11506259A (en) | Energy storage element | |
| JP2022521029A (en) | Nanoscale energy converter | |
| US11769653B2 (en) | Thermionic wave generator (TWG) | |
| RU2416868C1 (en) | Conversion device | |
| CN105764227A (en) | High-beam direct-current hollow cathode plasma source | |
| US20240178772A1 (en) | Dc motor comprising accelerator and energy storage ring | |
| RU2596605C2 (en) | Hydrogen generator of electric energy | |
| WO2015147703A3 (en) | Method for producing thermal and electrical energy and device for implementing said method | |
| CN103903497A (en) | Magnetohydrodynamic electricity generation demonstrative experiment instrument | |
| CN215268833U (en) | Low-temperature plasma generating equipment | |
| Jun et al. | Numerical modeling of thermal response of thermofield electron emission leading to explosive electron emission | |
| CN101997445A (en) | Efficient heat energy generator | |
| CN107770939A (en) | Polar-capacity tandem type plasma generator | |
| RU89788U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING ELECTRIC ENERGY | |
| CN117411341A (en) | Novel thermal power generation system | |
| CN206042497U (en) | Laminar plasma generating device of nanometer siO2 aerogel | |
| RU115981U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING ELECTRIC ENERGY | |
| Sun et al. | Additively Manufactured, Miniature Multi-Emitter Ionic Wind Pumps | |
| CN86101731A (en) | Energy conversion | |
| Trifanov et al. | The conversion of electron beams energy in electric power | |
| EA201900234A1 (en) | DEVICE FOR OBTAINING GLOW DISCHARGE PLASMA |